关于钢花管注浆施工工艺在铁路路基病害整治的应用

关于钢花管注浆施工工艺在铁路路基病害整治的应用

陈宁波

（中国铁路郑州局集团有限公司新乡桥工段，河南省新乡市，453000）

摘要：病害治理，要找准病因，对症下药，措施得当，做够做稳，防止继续发展。对难以预计者， 要慎重对待，力争一次根治，不留后患，确保铁路运行安全；在安全可靠的情况下，进行多方案比较，选出经济合理的优化方案；选出的设计方案施工简便易行，且对既有线干扰小，尽量不影响既有线的正常运行；将地质工作延续到施工过程中，及时发现和总结施工中的地质条件和设计依据的地质条件的差异，加强路基变形破坏的动态监测和治理工程效果的监测。

关键字：病害治理、路基变形、铁路、安全、设计方案、施工、措施

一、设备概况

（一）线路概况

新兖线是国铁Ⅰ级客货专线，新兖铁路西起河南新乡，东至山东兖州，全长305.303公里，设计时速120km，日行车约85对；该段线路下行K118+650-K119+100段地处山东省菏泽市东明县杨占村附近，地处黄河流域，全境为平原，无山地，北部有大量连绵起伏的沙地；线路以填方路堤方式通过，土质为粉砂土为主，路堤路肩宽1.3~1.5m，路肩外侧为防护栅栏；路堤边坡高约11m，一级及二级坡面无加固措施，一级坡面坡率约为1:2.4，二级坡面坡率为1:1.75，坡脚设有砼挡墙，挡墙高约2.5m，坡脚外侧为塘地。

    二、病害调查及成因分析

（一）病害调查

新兖线下行K118+650-K119+100段线路以路堤方式通过。路堤高度约11m，路肩宽度1.2~1.5m，坡面无防护，路肩无排水措施，路肩外侧设有防护栅栏，坡脚多为塘地，无排水措施。路堤边坡局部冲蚀沟槽。根据（新兖线下行K118+590～K118+910段路基病害探测报告）得出，边坡下部出现空洞及不密实含水现象，对线路堤坡可能产生失稳对列车运营造成威胁。

（二）成因分析

新兖线下行K118+650～K119+100段地势平坦，路肩无截排水措施；雨季地表易积水，坡面植被较疏，以杂草为主，受地表水长期下渗及冲刷作用，坡面易形成冲蚀沟槽或陷穴，侵蚀严重，致使坡面土体自稳性变差，易引发浅表层溜坍与坍塌；为确保汛期行车安全应对该段边坡进行整治。

三、整治工程措施

1、新兖线下行K118+650～K119+100段线路中线道砟底部新增1排Φ35注浆钢管，长7m，顺线路方向间距1.8m，该注浆钢管需在天窗点内施工。

2、新兖线下行右侧道砟脚K118+650～K118+900段道砟脚新增1排Φ35钢管注浆，钢管长6m，入射角度为30°，排间距2.4m。K118+650.8～K118+900.8段道砟脚新增1排Φ35钢管注浆，钢管长7m，入射角度为45°，排间距2.4m。K118+651.6～K118+901.6段道砟脚新增1排Φ35钢管注浆，钢管长7m，入射角度为60°，排间距2.4m。

3、新兖线下行右侧K118+900~K119+100段道砟脚新增1排Φ35钢管注浆，钢管长6m，入射角度为30°，排间距2m。K118+901.6～K119+100段道砟脚新增1排Φ35钢管注浆，钢管长6.5m，入射角度为60°，排间距2m。

其中30mΦ35注浆钢管根据现场实际情况对严重区加固。

4、新兖线下行右侧K118+650～K119+100段路肩新增1排Φ89mm*6竖向钢花管桩，桩长10m，顺线路方向1.5m。

四、技术要求

（一）施工组织设计

在施工前，要求编制详实、合理、可行并满足工程进度要求的施工组织设计，在工程施工前，应对施工中的施工方法、顺序、施工工艺程序、劳动力组织和安全质量管理给出详细的设计，并制订相应的施工设计书。

（二）钢花管施工

钢花管注浆施工主要涉及钻孔、钢花管制备、安装以及注浆3个环节，施工时应严格按以下要求进行施作：

1、钻孔

根据地层情况和成孔质量要求，采用风动干钻或螺旋钻成孔，禁止水钻；成孔内孔径Ф130mm，每孔超钻0.5m，孔斜不大于5%；施工顺序自下而上施工采用二序孔或三序孔钻孔，间隔至少6m；成孔后应尽快注浆，二次注浆完成后方可开始后续孔施工。

2、钢花管制备

工程采用无缝钢管，搭接需采用套管满焊焊接，管壁钻注浆眼。除钢管顶端0.5m不钻孔眼外，注浆眼沿轴线间距为15cm，孔眼直径为φ8mm，注浆孔沿钢管四周呈螺旋式布置，采用玻璃胶+双层胶带封闭注浆眼；无缝钢管连接方式采用套筒焊接，接口处满焊，制作前要对钢管进行除锈；为保证钢花管安放在钻孔中心，确保钢花管周围保护层厚度均匀，钢管外壁每隔3.0m安装一组对中架，对中架用φ20mm螺纹钢筋制作成钢筋箍，并用双面焊接方式焊接在钢花管上。钢管底部用厚5mm的钢板焊接密封，并用φ16mm钢筋焊制底托架。注浆紧固螺杆。在钢花管顶端对称焊接两个螺帽做劈裂注浆紧固螺杆之用。

3、注浆

注浆包括一次注浆和二次注浆，注浆时间间隔、注浆量和注浆压力以基本试验为准。

1）一次注浆：

一次注浆为管外常压注浆；紧贴钢花管杆体设置φ25mmPVC的注浆管，一直延伸到孔底，进行一次注浆；一次注浆时浆液通过注浆管从孔底自下而上反向压浆，将孔底残留的碎渣及漏浆压出孔口。孔口溢出净水泥浆时停止注浆。一次注浆结束后，如果发现孔口浆液回缩，在现场要及时补浆。注浆材料采用P.O 42.5级水泥配制的纯水泥浆，一次注浆水泥：水=1:0.5。

2）二次劈裂注浆

二次注浆为分段式压力注浆；二次注浆一般在一次注浆后3~6h进行(钻孔孔壁与管壁间一次注浆浆液达到初凝)。二次注浆在钢花管内进行，首先将橡胶注浆枪头伸入钢管内制定注浆位置，通过压力使橡胶膨胀，与钢管管壁形成注浆密封空间，然后进行高压劈裂注浆。浆液通过高压(2.5MPa左右)将预留的二次注浆孔冲开并劈裂一次注浆体，随之向四周扩散、渗透，加固周围岩土体，提高其强度。浆体劈裂后，二次注浆压力一般为0.5-1MPa，最大压力不超过1.5MPa。注浆完成后，将橡胶注浆枪泄压，再抬升至下一注浆位置，重复上述过程，每次抬升距离为3m。注浆材料采用P.O 42.5级水泥配制的纯水泥浆，二次注浆水泥：水=1：0.7。

4、其他注意事项

作业期间应加密观测；坡面跑浆时，应立即停止注浆；线路几何尺寸变化时，应立即停止注浆；监测数据异常时，应立即停止注浆；一二次注浆量超过每米200kg时，应停止注浆。

（三）道床顶管注浆施工

1、采用50～100型钻机或自钻式锚杆机进行花管注浆施工，将Φ35mm的钢管按规定角度打入设计深度，注浆眼沿轴线间距为15cm，孔眼直径为φ6mm，注浆孔沿钢管四周呈螺旋式布置。

2、注浆材料：采用单孔单液注浆，注浆一经开始应连续进行，力求避免中断。水泥浆液水灰比0.6：1。要求采用PO42.5普通硅酸盐水泥，掺入1％KDSP-1羧酸盐高性能减水剂。水泥、减水剂各项指标应符合现行的国家标准。

3、注浆量：按加固体积每立方米不少于0.1方。根据轨面变形测量结果调整注浆量和注浆速度。

4、注浆压力:原则上根据现场工艺试验确定，注浆过程中根据路基变形情况和注浆量及时调整。建议指导性注浆压力如下：淤泥质粘土层注浆压力不超过0.2MPa；其余地层注浆压力达到0.5Mpa，并持续15分钟。

5、注浆速度：根据轨面和土体变形监测成果，现场动态确定。

6、封孔：注浆结束后采用水灰比0.5：1的水泥砂浆掺入10%水玻璃封闭注浆孔。

7、每台注浆设备须安装压力表、以便准确控制注浆量和注浆压力。

8、地层分界线上下1m地层注浆后，半小时补浆一次，共进行两次补浆，注浆压力满足设计要求并持续10分钟可终孔。

9、终止注浆条件：①主要以注浆压力控制。注浆压力达到设计要求并持续注浆15分钟；②钢轨顶面昼夜抬高超过4mm暂停注浆，调整注浆工艺和参数。注浆量和注浆压力满足上述要求后可终止注浆。

10、线路中线道砟位置钢管注浆管时，应伸入道砟内0.6~0.8m，待注浆完毕之后把道砟内的0.6~0.8m的钢管拔出。

（四）施工注意事项

1、材料、施工机具不得侵入铁路建筑限界。

2、施工时须加强瞭望，来车及时避车。

3、修建材料搬运和人员行走的临时通道，并做好安全防护措施。

4、施工人员不得在轨道上行走、坐卧来车时必须下道避车机具材料不得侵入限界。

五、工程质量验收

工程质量检验方法及标准按《铁路路基工程施工质量验收标准（TB10414-2018）》、《铁路路基支挡结构设计规范（TB10025-2019）》执行，并由具有相应质量检测资质的单位承担。

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