既有鐵路路基下沉加固施工技術

殷李進

（中鐵十六局集團第五工程有限公司，河北 唐山 064000）

0 引言

一種交通方式，是我國的生產(chǎn)及安全提供必要保障的基礎設施， 在我國的鋪設覆蓋范圍極其廣泛。 但是由于使用年限增加，部分鐵路由于受到自然條件的影響，特別是地質(zhì)條件的變化及水流的沖刷，導致路基工程破壞，出現(xiàn)路基下沉等病害[1]。 因此對既有鐵路路基注漿加固也是保證路基穩(wěn)定的一個研究課題。

1 工程概況

福州南動車應用所分三期工程實施，福州南動車應用所分三期工程實施，二期為合福引入福州樞紐引起動車所改造工程，三期為福平引入福州樞紐引起動車所改造工程。 本次現(xiàn)場78 號道岔出現(xiàn)路基下沉問題，為二期工程實施內(nèi)容。 該處附近地層為1.5 m 厚軟塑粉質(zhì)粘土，2 m 厚淤泥質(zhì)粘土，下為硬塑粉質(zhì)粘土，具體二期施工圖設計，填高約6.5 m，地基加固為旋噴樁及攪拌樁加固，樁長3.3～4.5 m，進入硬底不少于0.5 m，旋噴樁間距1.5 m，攪拌樁間距1.2 m，邊坡骨架內(nèi)植草種灌木防護。

2 施工重點和難點

本次整治施工為福夏鐵路福州南動車所78號道岔轉(zhuǎn)折機處附近路基陷穴病害處理， 該處沉降較為嚴重，應盡快整治、以消減陷穴對該區(qū)段行車的影響。 該區(qū)段行車跨線多，且在道岔范圍內(nèi)施工，采用天窗內(nèi)作業(yè)，對施工組織要求嚴，施工作業(yè)安全及施工質(zhì)量控制是重點和難點。

3 病害調(diào)查

依據(jù)高密度電法及面波法分層解譯結(jié)果，對各地層進行劃分，并對其厚度進行量化。 異常的判定主要是針對于背景值中低速閉合圈或局部下凹不連續(xù)位置進行圈定。 結(jié)合現(xiàn)場情況對既有線路水溝、涵洞、電纜線等干擾因素進行排查，最后對整個場區(qū)的物探資料進行綜合解釋，形成路基病害平面分布成果。

本次探78 號道貪為例進行說明。自地表往下，視電阻率值表現(xiàn)為淺高、深部低的特征，在測線其它位置埋深約6～14 m， 面波等值線呈現(xiàn)下凹及低速閉合圈現(xiàn)象， 結(jié)合電阻率等值線物探推斷為疏松、富水引起的異常。

通過每個區(qū)段的探測分析，確定每段路基一下空洞及富水情況，制定相應的治理方案。

本次工作在K3+800～K3+965 區(qū)段共發(fā)現(xiàn)路基病害異常35 處，均分布在塌陷周邊60 m 范圍內(nèi)，其中底板埋深5 m 以淺病害異常2 處， 埋深5～10 m病害異常22 處， 埋深10 m 以深病害異常10 處。根據(jù)這些異常推斷出17 處病害， 其中K3+904～908 處路基脫空病害即為本次路基陷穴的反映。K3+800～K3+965 區(qū)段通過高密度電法及面波法分層解譯得到圖形如圖1 所示。

圖1 K3+800～K3+965 區(qū)段測線高密度電法、面波法橫波速度及地質(zhì)解譯剖面

如同K3+800～K3+965 區(qū)段的探測方法對78號道岔轉(zhuǎn)折機處所有區(qū)段探測得出整個區(qū)段路基的陷穴情況，為確定沉降治理方法提供可靠的數(shù)字依據(jù)。 78 號道岔轉(zhuǎn)折機處路基陷穴探測綜合平面圖如圖2 所示。

圖2 福州南動車所78 號道岔轉(zhuǎn)折機處路基陷穴探測綜合平面

4 病害治理

4.1 施工準備

（1）技術交底按技術責任制分工、分級進行。項目總工對所屬的作業(yè)班及全體人員進行技術交底，技術負責人向其所屬的作業(yè)組長及全體技術人員進行技術交底，各作業(yè)班組負責人對全組的工人進行技術交底，各級交底做好記錄。

（2）對于現(xiàn)場使用的測量的樁，交樁時，技術負責人和工程測量人員參加， 布置好控制樁和水準點樁，定期組織技術人員對控制樁位進行測量、復測工作。

（3）對營業(yè)線影響范圍內(nèi)地下管線進行探測，聯(lián)系設備管理部門進行現(xiàn)場交底， 探測采用人工挖探溝和探測儀器結(jié)合的方式進行，探溝間隔5 m，施工范圍內(nèi)全部探測清楚。 防止施工中對管線造成破壞事故。

（4）對既有線路監(jiān)測，根據(jù)月度施工計劃申報的天窗與設備管理單位共同檢查線路的基本狀態(tài)，檢查頻率一天一次。監(jiān)測項目及測點布置要求如表1 所示。

表1 監(jiān)測項目及測點布置要求

（5）作業(yè)平臺填筑前考慮排水反坡設置、排水方背向既有路基外側(cè)， 既有線路基兩側(cè)作業(yè)平臺開挖完成后，必須將施工場地范圍內(nèi)整平，并由遠離既有線側(cè)至鄰近既有線側(cè)順出4%～10%的橫坡，利用開挖整平后的自然坡引地表水至水溝， 防止泡塌基坑壁及軟化既有線路基[2]。

4.2 施工工藝

（1）布孔。 路基采用鋼花管注漿進行路基補強，間距3 m， 在補強區(qū)域用白灰按3 m 正方形定點，遇到點位與軌道、軌枕、接觸網(wǎng)基礎及其他結(jié)構(gòu)物有干擾時，可適當調(diào)整孔位位置，保證孔位與結(jié)構(gòu)物錯開，防止因施工對既有設備造成破壞。

（2）清渣。 按照布孔位置，清除孔口周圍道渣，防止在施工過程中對道渣造成污染。

（3）下鋼套管。 清渣完成露出道床底面后下鋼套管，套管深度離路床頂不小于0.6 m。

（4）鉆孔確定鉆孔位置，采用鉆機引孔，鉆機轉(zhuǎn)運采用人工轉(zhuǎn)運，在轉(zhuǎn)運途經(jīng)鋼軌位置，在鋼軌上鋪設竹膠板，軌道間墊枕木，防止鉆機墜落時碰傷鋼軌。 根據(jù)設計要求，鉆孔孔徑48 mm，孔深4～9.5 m。在鉆孔過程中，及時對鉆出的渣樣進行清理，防止造成道床大范圍污染。

（5）安裝花管及注漿管。 施工前按照設計要求提前加工注漿管（注漿管長度不大于3 m，花管之間用套管連接，保證供電設備安全限界，水平運輸），經(jīng)驗收合格后進場放置于施工現(xiàn)場附近并加以覆蓋。待鉆機成孔后及時安裝花管， 以防塌孔造成注漿管安裝困難。注漿管采用外徑48 mm，壁厚3.25 mm 的無縫鋼花管。 在花管端部0.5 m 起設置注漿孔，孔徑6.8 mm，孔間距15 mm，呈梅花形布置，前端設置成錐形。未注漿的鋼花管外露高度不高于軌枕頂面，保證機車行車安全。

（6）水泥砂漿封口。采用水灰比0.5∶1 的水泥砂漿并摻入10%水玻璃封堵注漿孔。

（7）注漿。將提前準備的水泥、外加劑及攪拌機安置在不影響列車營運及滿足施工要求的地方。試驗人員嚴格按照設計配合比配置漿液。在注漿過程中隨時檢測施工配合比及注漿壓力。

封口砂漿強度達到要求后方可進行注漿。 注漿采用單孔單液，注漿一經(jīng)開始，力求避免中斷。 根據(jù)設計要求， 注漿所用水泥為P·O 42.5 普通硅酸鹽水泥， 水灰比為0.6∶1 并摻入1%KDSP-1 高性能減水劑。注漿壓力為0.2～0.3 MPa。注漿軟管為絕緣橡膠管道，可直接跨越線路，在注漿過程中隨時觀測軌枕及軌道高程變化， 防止在注漿過程中因注漿壓力過大或注漿時間過長導致路基起拱。 每次注漿完畢后用清水沖洗注漿套中的殘留漿液，以利于下一次注漿。

（8）回填清洗道砟。 注漿完成后及時沖洗道渣及清理施工垃圾，防止道床污染，對于缺道砟位置補充新道砟，填充完成后工務監(jiān)護驗收。

（9）恢復水溝及轉(zhuǎn)轍機基礎。 鉆孔灌漿完成后，重新澆筑水溝及轉(zhuǎn)轍機基礎。

4.3 質(zhì)量控制要求

（1）鉆孔時準確及時記錄孔號、鉆孔深度、土層、地質(zhì)類型、分層深度等參數(shù)。

（2）注漿施工過程中的自檢施工記錄應該完整。注漿過程中應詳細記錄每一個鉆孔的每次注漿壓力、注漿量、注漿時間和總注漿量等參數(shù)，發(fā)現(xiàn)異常有針對性解決。

（3）整理資料要及時，分析相鄰注漿孔和相鄰排注漿孔的注漿流量、 注漿壓力和注漿量等參數(shù)，根據(jù)參數(shù)的變化情況預測注漿效果。對注漿過程中存在的問題，及時進行分析處理。

（4）注漿過程中，應加強對既有線路基及相應建筑物等進行沉降、傾斜、變形和位移觀測。

（5）水泥漿應現(xiàn)拌現(xiàn)用，拌合要均勻，不得靜置過久，不得離析，應連續(xù)供漿，在噴漿過程中如因為機械故障、噴嘴堵塞等原因造成施工中斷時，噴漿連續(xù)性得不到保障就會影響工程質(zhì)量，故現(xiàn)場應有專業(yè)維修人員，如因故停機超過3 h，為防止?jié){液硬結(jié)堵管，應先拆卸輸漿管路清洗后備用。

（6）注漿施工過程中加強過程控制，按所有注漿孔的2%～3%布置自檢孔，且每個注漿段落不得小于3 孔。 注漿結(jié)束后應采用鉆孔法或原位測試法對注漿填充率、密實度或變形模量進行注漿效果檢驗。

5 結(jié)語

既有鐵路路基經(jīng)過多年的雨水沖刷及地質(zhì)水文條件的變化，不可避免的出現(xiàn)沉降，對既有鐵路造成危害，影響行車安全。 對既有鐵路路基注漿加固也是保證路基穩(wěn)定的一個研究課題。 如何保證注漿施工質(zhì)量也是施工中最重要的，也是最難控制的要點。 以上是本項目對既有鐵路路基加固施工措施的探索，按此加固措施施工工程中，既有鐵路軌道完好，既能使路基加固質(zhì)量得以保證，又保證了行車安全。