既有铁路路基下沉加固施工技术研究

既有铁路路基下沉加固施工技术研究

魏蓓蓓

新疆铁道勘察设计院有限公司  新疆乌鲁木齐市  841100

摘要：铁路是供火车等交通工具行驶的轨道。近几年，我国铁路建设里程不断增加，既有铁路连接了上游项目开发、设备制造与中游运输服务、下游维修检查养护等环节。既有铁路的运营安全稳定性关乎整个铁路行业的发展。而既有铁路路基下沉问题的出现，导致铁路整体运行安全性能下降，制约了铁路行业发展。因此，研究既有铁路路基下沉加固施工技术具有非常重要的意义。

关键词：既有铁路；路基；下沉加固

1既有铁路路基下沉加固施工技术流程

1.1路基下沉检测

根据既有铁路线路天窗时间短的特点，结合《铁路工程地质勘察规范》(TB10012)，利用基于动力触探仪的原位测试法代替基于K30平板载荷试验法，缩短路基下沉检测时长。基于动力触探仪的原位测试法主要利用触探杆              (长1000mm-1500mm、直径25mm金属管)、探头、穿心锤组成的仪器。在测试前，利用机械开挖装置开挖既有铁路道床，在开挖过程中描述既有铁路道床、基床填层情况(含厚度、状态)。

1.2路基加固方案设计

1.2.1斜向高压旋喷技术方案

第一步，根据斜向高压旋喷技术应用要求，准备3台高压旋喷钻XP-20，3个高压注浆泵XPB-90D(含直径2.5mm尖锥形高压泵喷嘴)，4台20kW发电机和1000L自浆桶、直径50mm的特种螺纹连接钻杆(长160cm-170cm)。

第二步，综合考虑既有铁路下沉病害路段路基水文地质条件、土层结构、列车荷载条件等因素，以列车安全运营为前提，设定斜向高压钻头入射角度大于等于10°但小于15°，斜向高压旋喷用浆液水灰比为1:1，水泥土强度大于等于1.2MPa，水泥浆初凝时间小于等于20h，在20MPa的压力下注浆，注浆量与喷射长度、单位时间喷浆量、损失系数、提升速度具有较大关系。在依据15cm/min的速度提升钻杆，钻头旋转速度为10r/min，送风压力为0.7MPa时，注浆量计算如下：

Q=(H/v)q[1+β](1)

式(1)中，Q为注浆量，m3；H为喷射长度，m；v为提升速度，15cm/min；q为单位时间喷浆量，m3/min；β为损失系数，0.1-0.2。

第三步，根据既有铁路路基下沉病害路段路基病害产生的原因，结合路基小范围土体浸水软弱病害特殊表现，选择“咬合”形布桩形式，桩间距为2倍桩径3倍桩径，桩排距为200cm，均衡竖向应力分布，满足铁路路基加固需求，确保路基内多数土体均可承担上部荷载。

第四步，在注浆参数确定后，根据操作流程，重复喷射浆液，预防路基隆起、钻孔坍塌或堵塞问题出现，最终获得横断面基本呈圆形，桩体纵向分布基本均匀，无纵向发育裂纹且桩顶无空腔的桩体。

1.2.2路基边坡加固

因既有铁路路基横断面为梯形，白水泥固结体较为坚硬，在挤压作用下，路基边坡与“咬合”形桩相交位置少量土体极易被挤出，因此，需对既有铁路路基边坡进行进一步加固。既有铁路路基边坡加固方法为机械密实捣固+种灌木法。

根据排水不畅致既有铁路路基土软化变形现象，结合线路两旁标高与基床标高差异，取消原有线路边坡两侧围墙，进行底标高低于既有铁路下沉病害路段路基顶面标高的边沟设置，或者在原有线路两侧围墙墙脚设置数量充足的排水孔，确保地表水顺利排出。同时利用清筛方法处理污染严重、泥碴混结的道碴，移除泥浆混结体，避免泥浆填堵侧沟。清筛后，先后铺设15cm砂垫层、土工布、15cm砂垫层、洁净碎石道碴。在洁净碎石道碴铺设后，均匀密实捣固，确保土质在固体状态下物理力学性质稳定，提高路基基床强度。

在种灌木方法应用过程中，技术人员应综合考虑既有铁路下沉病害路段路基边坡周边气候环境、土壤环境，结合路基边坡植物防护需求，选择适宜的灌木。因既有铁路下沉病害路段路基边坡为丘陵区，沿线自然植被较发育，且路基填料抗冲刷能力较差，可以选择沙棘、红柳、穗槐、柠条等苗木。

2既有铁路路基下沉加固施工技术要点

2.1钻孔要点

在既有铁路下沉病害路段路基钻孔时，需要以列车稳定运行为前提，落实天窗时间内快速施工原则，结合高压旋喷加固初期强度小、集中加固段在连续喷射下较为软弱的特点，利用间隔钻孔法代替连续钻孔法，间隔孔位为3孔-4孔。在确定钻孔方法后，技术人员应在正式操作前期检查桩位布置准确性，确认无误后，利用红色油漆标注每一排、每一个高压旋喷桩位置，并固定木桩编号。同时对压力表的灵敏度、精度进行核查，确认现有测量仪表与既有铁路路基下沉病害路段钻孔压力测试要求相符。

确认桩位后，利用钢制脚手架，搭设200cm高旋喷钻机作业排架，排架立杆间距、排距分别为100cm、110cm。作业面满铺60mm钢模板，并在外围增设120cm高安全防护栏。沿着与坡面成90°方向，将170cm-200cm钢管桩打入排架节点位置，利用锁扣紧固钢管桩、排架，增设支撑柱。

作业排架搭设完毕后，利用汽车吊安置钻机，调整钻机平整度，促使钻杆、导向架与水平方向均成15°，调整后固定。进而依据0.5MPa的低压，进行射水操作。确认管路、压力设备、喷嘴均无异常后，调高射水压力到设计值，钻设第一根钻杆，停止射水进行第二根钻杆接长，循环钻进至设计深度。在钻孔期间，技术人员应时刻检查钻杆角度、钻孔定位以及钻机转速、钻进速度，及时记录数据，与设计参数对比，确定施工期间钻孔参数偏差在规定限度内。

2.2高压旋喷要点

在既有铁路下沉病害路段路基高压旋喷加固前，技术人员应查看水泥、外加剂的质量合格证以及拌和用水的质量鉴定结果。确认无误后，根据设计要求将适量水、水泥、外加剂加入搅拌桶内，搅拌5min以内，经过0.8mm孔径筛网过滤后倒入注浆桶。同时检查高压旋喷注浆机械设备是否存在异常，对高压旋喷注浆机械设备进行试机运行，确保旋喷系统功能正常。

高压旋喷顺序是由底层到顶层，在第一根钻杆退出路基坡面后停止压浆并将钻杆快速拆除，拆除后恢复压浆继续旋喷，达到孔口位置时继续旋喷5圈以上、8圈以内，停止作业。作业停止后，利用清水将泵体、钻杆、管道内残留浆液冲净，并将泵体出入口球阀、浆液混合器、活塞腔拆除后清洗保养。

2.3严密观测沉降

在既有铁路下沉病害路基路段加固作业开展期间，应以列车安全运行为前提，严密观测下沉病害路段路基加固期间沉降变形量，根据沉降变形监测数据进行施工工艺、进度的及时调整，确保既有铁路下沉病害路段路基加固效果。

此外，在成桩后7天，技术人员应选择2%-5%高压旋喷注浆孔数，利用常规桩中心线取芯质量检查方法，进行固结体均匀性、整体性与有效直径、固结体抗渗性与强度的观测。对于质量不合格的孔位进行补喷。

结束语

当前既有铁路路基下沉加固施工难点为道床厚度大、排水不畅、天窗时间短等。加固施工技术人员应选择兼具有效性、时效性的方案，如斜向高压旋喷注浆技术方案，合理设计注浆压力、钻头提升速度、水灰比与钻杆倾斜角度等参数，解决路基填料不良问题，提高路基压实度，满足既有铁路路基安全平顺运行要求。

参考文献：

[1]周云强.试论斜向水泥土桩法加固既有铁路路基施工技术[J].江西建材,2022,(05):184-185.

[2]周生文.应用水泥土挤密桩加固既有提速铁路路基基床施工技术[J].铁道标准设计,2021,(09):34-37.