袖閥管劈裂注漿在鐵路路基深層加固中的應(yīng)用

摘" 要：近年來，隨著高速鐵路快速建設(shè)及開通運營，路基工程的病害時有發(fā)生，鐵路路基基底若存在高壓縮性軟土或其他不利軟弱夾層，勘察、設(shè)計、施工階段未發(fā)現(xiàn)，鐵路建成聯(lián)調(diào)聯(lián)試或運營階段，在列車動荷載作用下，會造成路基整體不均勻沉降的病害發(fā)生。該文以東南沿海某鐵路軟土路基沉降病害整治為例，介紹袖閥管劈裂注漿施工工藝及軌道變形控制方法，對鐵路運營線路地基進行深層加固，該注漿工藝有效地控制注漿壓力和注漿區(qū)域，具有可多次注漿，注漿成本較低等特點，并取得顯著的加固效果。

關(guān)鍵詞：袖閥管；劈裂注漿；軟土路基；深層加固；施工工藝

中圖分類號：U213.15" " " 文獻標(biāo)志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2024）17-0193-04

Abstract： In recent years， with the rapid construction and operation of high-speed railway， the diseases of roadbed engineering occur from time to time. If there is high-pressure soft soil or other unfavorable weak interlayer in the foundation of railway roadbed， it is not found in the stage of investigation， design and construction. In the stage of joint test or operation of railway construction， under the action of train dynamic load， it will cause the disease of uneven settlement of roadbed as a whole. Taking the treatment of the settlement disease of the soft soil roadbed of a railway in the southeast coast as an example， this paper introduces the construction technology of sleeve valve pipe split grouting and the control method of track deformation， and carries out deep reinforcement of the foundation of railway operation line. The grouting technology effectively controls the grouting pressure and grouting area， can be injected many times， and the grouting cost is low， and remarkable reinforcement effect is obtained.

Keywords： sleeve valve pipe; split grouting; soft soil roadbed; deep reinforcement; construction technology

袖閥管注漿技術(shù)是由法國索列坦公司首先研發(fā)并提出的一種注漿工法。該工法能有效保證所注漿液在加固土體中的均勻性，并能很好地控制注漿過程中的漿液壓力及漿液擴散范圍，取得了較好的加固效果。

袖閥管劈裂注漿技術(shù)在高速公路路基沉降及路基溶洞治理、建筑物基礎(chǔ)加固等工程領(lǐng)域中應(yīng)用較多。而在既有線鐵路路基方面的應(yīng)用較少，本文以東南沿海某鐵路K1864+195.45—K1865+844.981段路基病害整治為例，為袖閥管劈裂注漿技術(shù)加固既有鐵路深層地基沉降提供一定借鑒。

1" 工程概述

K1864+195.45—K1865+844.981車站為某鐵路中間站，車站位于某鎮(zhèn)首祉村，K1864+195.45前接某隧道，K1865+844.981后接某特大橋。車站中心里程K1864+770.45，站線設(shè)計分界里程K1864+770.45—K1865+920.45。站房設(shè)于線路左側(cè)，站房場坪采用線側(cè)下式，站坪位于1‰的直線上，出站后為11.51‰上。

2" 路基病害產(chǎn)生的原因

東南沿海某鐵路開通運營后，K1864+195.45—K1865+844.981段路基出現(xiàn)明顯沉降，路基面寬21.5～27.0 m，路基填高4.8～7.2 m，路基位于3座涵洞之間；經(jīng)設(shè)計單位補充勘探后，查明原因是地基30～40 m以下存在約10～11 m厚淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土下臥層，尚未完全固結(jié)，存在固結(jié)沉降。

3" 地基整治方案

K1864+270—K1864+450段路基地基采用袖閥管注漿加固，地基袖閥管注漿加固鉆孔512孔/18 692 m，注漿量3 454 m3。分段注漿長度為0.5 m， 注漿點布置在路基坡腳外，每側(cè)布設(shè)7排，梅花形布置，每一工作面按橫距1.5 m，縱距1.2 m?？咨?0～40 m。

①采用地質(zhì)鉆機引孔，引孔孔徑100 mm，為防孔內(nèi)坍塌，全孔套管跟進。②地基注漿范圍為（4）-3 Q淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土地層范圍。③注漿材料采用單孔單液注漿，水泥漿液水灰比0.6∶1。④套殼料配比（重量比）為水泥∶粉質(zhì)黏土∶水=1∶1.5∶2。⑤注漿量。淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層注漿量每米0.5 m3。漿液擴散半徑為0.8～1.0 m；根據(jù)軌面變形監(jiān)測成果調(diào)整注漿量和注漿速度。⑥注漿壓力。注漿過程中根據(jù)路基變形情況和注漿量及時調(diào)整。注漿終壓應(yīng)以路基不出現(xiàn)拱起為準(zhǔn)， 建議孔口注漿終壓1～2 MPa，孔口注漿壓力滿足注漿終壓要求并持續(xù)10 min。⑦每根注漿管孔口須安裝流量表和壓力表，以便準(zhǔn)確控制注漿量和注漿壓力。⑧注漿速度。注漿流量為20～25 L/min；根據(jù)軌面和路肩變形監(jiān)測成果，現(xiàn)場動態(tài)確定。⑨封孔。注漿完成后用水灰比0.6∶1的水泥砂漿摻入12%水玻璃封閉注漿孔。" 終止注漿條件。主要以孔口注漿壓力控制，孔口注漿壓力達到設(shè)計要求并持續(xù)注漿10 min。鋼軌頂面晝夜抬高超過2.4 mm暫停注漿，調(diào)整注漿工藝和參數(shù)。注漿量和注漿壓力滿足上述要求后可終止注漿。

4" 袖閥管注漿工藝特點

可以根據(jù)具體要求對袖閥管的任何一段進行注漿，且能夠重復(fù)多次進行漿液灌注。

采用固定長度的注漿段，可根據(jù)不同的地層情況進行相應(yīng)的調(diào)整。

注漿能適應(yīng)滲透性較差的淤泥質(zhì)土體，適用范圍較廣。

鉆孔和注漿作業(yè)可以分開，設(shè)備利用率提高。

袖閥管永久留在土體中，漿脈在土體中形成了復(fù)合結(jié)構(gòu)，類似如加筋土，加固效果良好。

能夠利用比較高的壓力進行注漿，降低了注漿過程中竄漿和冒漿的幾率。

5" 袖閥管注漿施工工藝

袖閥管注漿工法是采用定向鉆機根據(jù)設(shè)計要求，打設(shè)一個定向孔位，然后利用鉆桿或注漿鋼管在袖閥管和鉆孔孔壁之間的環(huán)狀空隙注入配制好的套殼料（黏土和水泥按一定比例配制），使套殼料填滿注漿套管與袖閥管的間隙，管口采用水泥漿固管及止?jié){。待套殼料凝固（3～5 d）后再分段注入水泥漿液。進行注漿時，利用漿液的壓力從溢漿孔將袖閥管外橡膠套撐開后劈裂套殼料，實現(xiàn)漿液在指定注漿長度段有效灌注。在土體中產(chǎn)生以孔徑為中心的樁體，并在樁體外圍土體裂隙中形成抗剪強度高的網(wǎng)狀漿脈復(fù)合體。袖閥管注漿示意圖如圖1所示。

施工工藝步驟如下。

鉆孔定位：用全站儀和鋼尺定位， 測放出各施工區(qū)的注漿孔位，并用打木樁或鋼筋的方式作標(biāo)記，并詳細編號，鉆機就位時通過垂球定點，確保定位準(zhǔn)確。

鉆進成孔：采用多功能鉆機進行套管鉆孔，鉆機移動到指定樁位，就位對中后開始鉆進。鉆孔開孔直徑為100 mm，嚴(yán)格控制鉆孔角度。因該地層中有較厚的砂層，易塌孔，按設(shè)計要求采用全套管鉆進，待孔內(nèi)安插袖閥管并注入套殼料后，將套管拔出。

安裝袖閥管：鉆孔完成后，即可進行袖閥管的安裝工作。袖閥管結(jié)構(gòu)主要由 PVC外管、DN20鍍鋅注漿芯管、橡皮套和密封圈等組成。袖閥管只能向管外出漿，不能向管內(nèi)返漿的單向閉合裝置。注漿時，壓力將小孔外的橡皮套沖開，漿液進入地層，若管外壓力大于管內(nèi)時， 小孔外的橡皮套自動關(guān)閉。注漿管部位下B型管，非注漿部位下A型注漿管。安裝時將袖閥管位于孔中心，保證垂直度。先在連接好的注漿管底部安裝錐形堵頭，將注漿管安插到注漿鉆孔中，要確保注漿管下到孔底，上部要高出地面；安裝好后在注漿管中加滿水，利用重力作用，防止注漿管上浮，最后在注漿管頂部蓋上悶蓋，防止雜物等進入注漿管，影響注漿質(zhì)量。袖閥管上口應(yīng)高出地面20～30 cm。

套殼料配置及灌注：袖閥管安插到位后，立即進行套殼料灌注。套殼料選用水泥漿和膨潤土攪拌的漿液，配比為水泥∶膨潤土：水=1∶1.5∶2，通過試樁，設(shè)計配合比滿足現(xiàn)場工藝要求。首先進行水泥漿的拌制，再加入膨潤土，攪拌均勻，使用鉆機泥漿泵進行套殼料的灌注。當(dāng)套殼料開始溢出孔口時停止灌注。套殼料澆筑完畢，將鉆機套管拔出。

封口：防止注漿過程中冒漿，在孔口地面以下1～2 m采用水泥砂漿封堵，確保止?jié){效果。

注漿：待套殼料滿足一定的強度后（3～5 d），可進行注漿作業(yè)。注漿時縱向自K1864+325向兩端施工，采用跳排注漿。橫斷面方向從外側(cè)向內(nèi)側(cè)施工，左右兩側(cè)各安排一個機組同時對稱施工。

注漿是從孔底向上分段進行注漿，每次注漿分段長為0.5 m，注完此段后，再后退注另一段，直至全孔注漿完成。先在施工現(xiàn)場選取3孔進行注漿試驗，在滿足設(shè)計要求的情況下調(diào)整注漿材料，漿液擴散半徑，容許注漿壓力等注漿參數(shù)。注漿過程中通過“聽聲音、看壓力、監(jiān)視注漿量”來判斷注漿的實施效果；聽聲音是否有異常，看壓力是否過高，監(jiān)視注漿量是否達到設(shè)計的注漿量；注漿過程由注漿操作員來控制，并做好注漿記錄，保證記錄的真實性。

一切準(zhǔn)備工作都做好后進行注漿施工，注漿時采用注漿壓力和注漿量雙重控制。按照注漿現(xiàn)場施工工藝試驗取得注漿參數(shù)，并按參數(shù)嚴(yán)格執(zhí)行，通過試樁，設(shè)計注漿壓力為1～2 MPa符合現(xiàn)場注漿要求， 注漿補強段吃漿量小于2 L/min，穩(wěn)壓10 min終灌。

拔管：注漿管芯管上提要用力均勻、及時快速，并按設(shè)計步距（0.5 m）拔管。

施工注意事項如下。

①地基袖閥管注漿施工前應(yīng)進行工藝試驗，驗證主要設(shè)計參數(shù)。工藝性試驗需邀請參建各方及設(shè)備管理單位共同參與。②正式施工前，應(yīng)與各管線單位現(xiàn)場踏勘，查明管線和涵洞管樁分布情況，確有需要，優(yōu)化注漿位置。涵洞、接觸網(wǎng)基礎(chǔ)、拉線基礎(chǔ)及分層監(jiān)測點附近孔，注意鉆進角度，避開構(gòu)筑物，成孔鉆進時如碰到硬物應(yīng)立刻停止鉆進。③注漿施工時加強路基軌道變形和附近構(gòu)筑物監(jiān)測以及施工場地的巡視，注漿壓力和注漿量出現(xiàn)異常時應(yīng)查明原因，出現(xiàn)漏漿、跑漿或注漿管堵塞應(yīng)妥善處理，經(jīng)設(shè)備管理單位、設(shè)計等參建各方同意方可重新注漿。④注漿施工期間，路基可能出現(xiàn)拱起或下沉。施工單位和工務(wù)部門及時溝通，對變形區(qū)段進行抬道、搗固維護，變形區(qū)段缺砟時需進行補砟作業(yè)。變形嚴(yán)重時需上報有關(guān)部門研究是否對列車運營速度進行限制。⑤對吸漿量大，一次難以注漿結(jié)束的區(qū)段，采用重復(fù)注漿措施直到符合結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。⑥本次補強處理是在已開通動車組路基上施工，選用有施工經(jīng)驗并有資質(zhì)的隊伍施工，要嚴(yán)格控制水泥用量和注漿速度，機械作業(yè)時要有施工單位技術(shù)人員及監(jiān)理駐場。⑦施工中應(yīng)做好施工記錄，詳細記錄鉆孔深度、每輪次注漿壓力、注漿量、注漿時間和總注漿量等參數(shù)，并及時整理資料。對注漿過程中出現(xiàn)的問題及時進行分析處理。⑧在拆除管路及注漿操作時應(yīng)戴防護眼鏡，以免漿液濺入人眼，并做好勞動防護，作業(yè)人員須佩帶膠手套。

6" 軌道及路基變形監(jiān)測

本段路基缺陷整治難點就是如何保證路基和地基加固質(zhì)量的同時，保障既有線運營安全，且有效地控制既有軌道形變。該鐵路線為運營線路，路基注漿存在影響線路軌道隆起的風(fēng)險，可能危及行車安全。施工期間委托第三方監(jiān)測單位對某車站K1864+280—K1864+415段軌道及路基實施變形監(jiān)測。

施工過程中可能會引起既有路基地基應(yīng)力發(fā)生變化，從而會引起結(jié)構(gòu)形變，影響行車安全。須在施工期及施工后對軌道及路基變形進行監(jiān)控量測，及時反饋信息，現(xiàn)場及時優(yōu)化施工參數(shù)，改進施工工藝，防止對列車運行造成影響。

通過變形監(jiān)測可以了解軌道、路基及周邊土體的實際變形，用于驗證設(shè)計與實際符合程度，并根據(jù)變形情況為施工提供有價值的指導(dǎo)性意見，做好信息化施工。

本監(jiān)測項目主要包含路基和軌道的垂直位移監(jiān)測及水平位移監(jiān)測。監(jiān)測項目控制值見表1。每3 m在線路左右側(cè)鋼軌上設(shè)置觀測點（圖2），每5 m在線路路肩（圖3）和腳墻上設(shè)置觀測點，鋼軌上監(jiān)測范圍兩端各延長20 m。軌道布置234個測點，路肩布置67個測點。

在注漿加固過程中，采用2臺徠卡高精度自動全站儀對水平豎向位移監(jiān)測進行實時在線監(jiān)測。通過固定位置的自動化全站儀實時測量并自動發(fā)送至數(shù)據(jù)接收端口，可實時查看并分析軌道位移變形情況。建立全自動監(jiān)測系統(tǒng)（圖4），實現(xiàn)計算機軟件對全站儀進行自動控制。通過安裝采集軟件和徠卡高精度自動全站儀采用無線方式連接，采集數(shù)據(jù)可實時上傳服務(wù)器數(shù)據(jù)庫，云平臺管理軟件再進行解算、分析、輸出報表、圖型。使用手機或電腦登錄服務(wù)器可實時查看監(jiān)測數(shù)據(jù)及變化參數(shù)。

在注漿加固施工中，采用全站儀自動化監(jiān)測系統(tǒng)及時進行變形監(jiān)測，及時調(diào)整注漿速率、壓力等工藝參數(shù)，軌道線路等變形控制在允許范圍內(nèi)，軌道水平位移變形最大點累計為1.4 mm，軌道豎向位移最大點累計為1.3 mm，路肩豎向位移變形最大點累計為-5.4 mm。

7" 注漿質(zhì)量檢測

本路基沉降整治是在既有線上施工，質(zhì)量檢測較困難，采用施工過程控制，施工單位做好注漿記錄，監(jiān)理旁站確認。

整治工程完工后，采用3孔機動鉆探取芯，評價注漿效果。

8" 注漿效果分析

本次注漿總量超出設(shè)計值近17%，表明路基下臥層淤泥層吸漿量較大，注漿后提高了土體密實度。

根據(jù)鉆探取芯結(jié)果分析，所取土樣呈劈裂脈片狀固結(jié)體，注入漿液與原有土體結(jié)合密實。

通過對注漿后期監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，軌道和路肩各測點水平位移趨勢穩(wěn)定，所監(jiān)測范圍內(nèi)的軌道及路基自注漿加固結(jié)束至監(jiān)測結(jié)束期間內(nèi)的水平方向位移處于穩(wěn)定狀態(tài)。軌道和路肩各測點的沉降速率逐漸減小，所監(jiān)測范圍內(nèi)的軌道及路基自注漿加固結(jié)束至監(jiān)測結(jié)束期間內(nèi)的豎向位移趨于穩(wěn)定狀態(tài)。

通過各個測點數(shù)據(jù)分析比對，袖閥管注漿加固效果較好，是一種性價比較高的注漿工藝。

9" 結(jié)束語

袖閥管劈裂注漿加固軟弱地基具有施工工藝簡單，施工質(zhì)量可靠等優(yōu)點；施工時對軌道等進行自動化變形監(jiān)測，注漿時不易造成軌道線路抬升，保障了列車行車安全。通過本工程實例，表明所采用的袖閥管劈裂注漿工藝適應(yīng)滲透性差的土體，對地基進行深層加固取得了良好的注漿效果。袖閥管劈裂注漿技術(shù)在漿液凝固后可明顯地提高地基承載力及其剛度，可作為既有線鐵路路基沉降病害治理的一種有效治理措施，建議在同類地質(zhì)條件下推廣使用。

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