運營鐵路路基注漿加固施工技術(shù)及風(fēng)險控制的探討

李碩

摘 要：路基是主要的行車設(shè)備，路基狀態(tài)直接影響線路穩(wěn)定。而路基不均勻沉降是路基常見病害之一，對設(shè)備穩(wěn)定影響巨大。路基注漿加固是整治路基不均勻沉降的常見手段，能在短期內(nèi)有效地解決路基不均勻沉降問題，保證線路設(shè)備穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞：路基 不均勻沉降 注漿加固

1.概述

路基不均勻沉降是鐵路路基常見的嚴(yán)重病害，對鐵路線路平順性的影響極大，直接危及行車安全。本文以某運營客專路基注漿加固施工為例，對鐵路路基注漿加固施工技術(shù)進行討論。該客專開通運營首年，部分正線區(qū)段、站內(nèi)股道出現(xiàn)了多處路基不均勻沉降問題，其中問題嚴(yán)重地段不得已采取了限速運營甚至封鎖手段（封鎖站內(nèi)股道），對高鐵正常運營秩序造成極大影響。

該客專路基不均勻沉降發(fā)生的原因主要有以下兩方面：一是施工工藝不良，路基填土壓實度不足、填料不均勻等;二是排水系統(tǒng)不完善，部分區(qū)段路基本體長期被水浸泡導(dǎo)致含水量不斷增大，最終產(chǎn)生不均勻沉降。該客專路基不均勻沉降問題多出現(xiàn)在路橋過渡段，這與其設(shè)計變更頻繁、施工質(zhì)量控制不良有關(guān)，該客專工程后期設(shè)計變更較多，多處路基區(qū)段增加了橋梁頂進施工，工期緊張、施工質(zhì)量控制不良，導(dǎo)致路橋結(jié)合部不均勻沉降問題頻頻出現(xiàn)。

針對不均勻沉降病害，設(shè)備單位采取路基注漿加固的整治方案進行缺陷整治，有效地解決了路基不均勻沉降導(dǎo)致的線路不平順問題。路基注漿是利用注漿壓力或漿液自重，經(jīng)過鉆孔將漿液壓入到路基本體填料空隙中，提高路基本體整體穩(wěn)定性。

2.鐵路路基注漿加固施工質(zhì)量控制

2.1施工工藝

該客專路基注漿加固采用的是花管注漿的方式，并根據(jù)現(xiàn)場施工條件橫斷面采取多角度注漿方式，角度分別為15°、30°、45°、60°、75°、90°，縱斷面根據(jù)下沉區(qū)段長度注漿孔沿線路方向間距1.5m進行布置，此外現(xiàn)場根據(jù)各類管線及構(gòu)筑物分布情況可進行細微調(diào)整，確?，F(xiàn)場注漿點位充足且不重復(fù)。

注漿過程分為三次，第一次注漿完成后間隔不超過2小時，進行第二次和第三次注漿，每孔注漿量不受限制，注滿飽和為止。同時嚴(yán)格按照一定的注漿順序采用先外后內(nèi)、先上后下進行;為防止相鄰兩孔竄漿應(yīng)采用隔孔注漿，注漿壓力為0.2-0.3Mpa，確保漿液安全充盈加固范圍。

2.2施工材料機具及相關(guān)參數(shù)要求

（1）雙控平衡氣動注漿機：注漿泵可提供 1MPa 的注漿壓力，注漿管及其接頭必須完好，無破損、漏漿，確保輸漿壓力不損失。注漿機設(shè)置于線路護欄外側(cè)，注漿管通過護欄間隙進入至線路路基上。雙控平衡氣動注漿機以空壓機壓縮的空氣為動力，注漿壓力精確，靈敏度高，注漿壓力保證在合格試驗孔注漿壓力范圍之間，水泥注漿管上安裝壓力表，距離鉆機3～5米方便注漿機操作人員觀測，同時注漿機上也應(yīng)安裝壓力表，以方便觀察控制注漿口的壓力值。

（2）鉆機：采用礦用 T26 型手風(fēng)鉆成孔，鉆孔直徑 48mm。

（3）鋼花管：用直徑40mm 的鋼管制作，最底部為錐頭，錐頭底部0.1m起設(shè)置注漿孔，注漿管上每隔20mm設(shè)置一排注漿孔，每排均勻布置4個φ4-6mm 出漿孔，梅花形布置，注漿管距離注漿孔1.5m范圍內(nèi)不設(shè)置出漿孔。鋼花管長度有三種規(guī)格，可分別為 1m、1.5m 和 2m 。

（4）攪拌機及水泥：42.5級普通硅酸鹽水泥，漿液水灰比1：1，按水泥質(zhì)量的2%摻加HZC-1速凝劑，按水泥質(zhì)量0.5%加入減水劑（實現(xiàn)注漿體快速達到初凝的程度、滿足天窗結(jié)束后運營要求）。

（5）液壓搗固機、起道器、撬棍、道鎬、鐵鍬、橡膠、電動板手、皮兜子等線路整修工、機、料具。

（6）水準(zhǔn)儀、電子道尺、安伯格軌檢小車。

2.3施工流程

天窗點前在護網(wǎng)外選擇合適的位置布置好注漿機，接通水源、電源，準(zhǔn)備好水泥、鉆機及電源線等工機料具，做好施工準(zhǔn)備。

天窗點開始后：

（1）清理路肩道砟，道床坡面以盡可能陡（約 40°）并使其在鉆孔過程中不坍塌為原則，線間注漿孔采取直徑40cm護筒確保漿液不污染道床。

（2）鉆鑿注漿孔：每排注漿孔中一側(cè)的注漿孔一次性鑿?fù)暝僮{，如果塌孔嚴(yán)重，則每鑿?fù)暌粋€鉆孔即應(yīng)插入相應(yīng)深度的注漿鋼管。

（3）清孔：用壓風(fēng)將孔內(nèi)渣土吹出，以便插入注漿鋼管。

（4）插入花管及封孔，封孔采用麻筋及雙液水泥漿進行封孔。

（5）注漿：插入注漿鋼管并填塞孔口防止?jié){液流出，先采用較低的壓力進行注漿，如果漿液注入速度偏小，則可逐步提高注漿壓力，并觀察路基邊坡、道床狀況，如發(fā)現(xiàn)邊坡因注漿鼓出或道床抬升，則立即停止注漿。注漿完成后高于路基面鋼花管采取手工鋸切除至路基表面，并進行管口封閉，防止?jié){液溢出。同時配制漿液時嚴(yán)格按照配合比進行，攪拌必須達到濃度均勻，邊攪拌邊出漿，出漿時攪拌機不得停止攪拌。

注漿期間保持沉降區(qū)段限速，區(qū)段注漿全部完成后立即對對線路進行綜合整修，線路整修完畢再階梯提速直至恢復(fù)常速。

3.鐵路路基注漿加固施工重點風(fēng)險及控制

運營鐵路路基注漿加固施工面臨的主要風(fēng)險是注漿壓力和注漿量控制不當(dāng)造成軌道瞬時上拱，導(dǎo)致線路平順性出現(xiàn)短時間內(nèi)產(chǎn)生較大變化，嚴(yán)重威脅鐵路安全運營。

為降低注漿施工風(fēng)險，首先要從源頭進行控制：一是嚴(yán)格控制注漿液的濃度，既能飽和又不過量，并用容器計量每一個注漿段的注漿量及寫實;二是施工過程中明確注漿壓力，注漿順序采用先外后內(nèi)，先下后上進行，為防止相鄰串漿，采用間隔注漿，確保注漿充分，同時防止路基產(chǎn)生上拱變形。該客專路基注漿加固施工過程中，漿液水灰比確定為1：1，注漿壓力控制在0.2-0.3Mpa，注漿速度小于 1L/min 并持續(xù) 10 分鐘方可停止注漿，或者出現(xiàn)不可封堵的溢漿，或相鄰注漿孔流出漿液可停止注漿。

其次在控制注漿液濃度、注漿壓力和注漿量的同時，對線路軌面、路基面、接觸網(wǎng)基礎(chǔ)等地面設(shè)備進行全時段加密觀測，建立完善的觀測系統(tǒng)，這是最為重要的風(fēng)險控制措施：

（1）施工前可設(shè)置靜力水準(zhǔn)儀監(jiān)測注漿段軌面標(biāo)高（每天24小時監(jiān)控此段軌面標(biāo)高變化數(shù)值），按10m/點布置斷面，設(shè)備管理單位在監(jiān)測終端實時監(jiān)測軌面變化情況。

（2）施工期間在注漿范圍內(nèi)軌頂每隔1.5m設(shè)置一個固定觀測點，用水準(zhǔn)儀對觀測點進行高程監(jiān)測，每個注漿點需單獨設(shè)置軌面變化監(jiān)測小組，使用水準(zhǔn)儀進行軌面實時觀測和記錄，相鄰兩次觀測間隔時間不大于5分鐘，觀測過程中如發(fā)現(xiàn)軌面突變達到2mm或累計變化達到4mm時，立即停止該孔注漿，安排線路整修：在注漿施工中，如遇線路拱起時，可立即利用注漿機反吸漿液，并注入少量清水稀釋注漿體;如拱起量小于5mm，則采取抽換軌下橡膠墊板的措施，利用列車豎向荷載作用使線路恢復(fù)原有標(biāo)高，然后再恢復(fù)墊板;如拱起量較大，嚴(yán)重影響行車安全時要果斷申請封鎖線路，盡快組織作業(yè)人員扒除枕間道砟、利用壓機落道并進行小機搗固，恢復(fù)線路標(biāo)高后開通線路并申請慢行，再根據(jù)自動沉降觀測結(jié)果評估是否逐步階梯提速。

（3）施工期間在注漿點處設(shè)置電子道尺記錄軌道幾何尺寸變化，觀測控制標(biāo)準(zhǔn)為：每次變化報警值為 2mm，累計變化報警值4mm，若超出規(guī)定時必須停止施工分析原因，制定補強措施后方可繼續(xù)施工;每日天窗結(jié)束前，設(shè)備管理單位安排專人使用安伯格軌檢小車對注漿區(qū)段線路幾何狀態(tài)進行全覆蓋檢查。

（4）在施工過程中仍要關(guān)注其他專業(yè)設(shè)備的變化，如電纜槽要采取肉眼觀測以防水泥漿污染電纜槽，接觸網(wǎng)桿采用全站儀進行測量位置變化。

在做好以上控制措施的同時要確保施工現(xiàn)場線路上注漿作業(yè)點與線路外注漿機都要有專人負責(zé)并保持通信暢通，發(fā)生緊急情況能隨時停止注漿、按照現(xiàn)場負責(zé)人的指揮協(xié)同作業(yè)。

4.結(jié)語

運營條件下利用注漿加固技術(shù)對鐵路尤其是高速鐵路路基不均勻沉降進行整治技術(shù)難度及風(fēng)險控制要求極高，本文以某運營客專路基注漿加固施工為例對鐵路路基注漿加固技術(shù)及風(fēng)險控制進行了簡要分析、討論，希望能夠為今后的路基注漿加固施工提供一定參考。

參考文獻：

[1]鐵道工程.北京：中國鐵道出版社.2016

[2]運營高速鐵路路基基底注漿加固關(guān)鍵控制技術(shù).北京：中鐵道建筑.2017

[3]高速鐵路路基修理規(guī)則.北京：中國鐵道出版社.2015