运营铁路路基注浆加固施工技术及风险控制的探讨

李硕

摘 要：路基是主要的行车设备，路基状态直接影响线路稳定。而路基不均匀沉降是路基常见病害之一，对设备稳定影响巨大。路基注浆加固是整治路基不均匀沉降的常见手段，能在短期内有效地解决路基不均匀沉降问题，保证线路设备稳定。

关键词：路基 不均匀沉降 注浆加固

1.概述

路基不均匀沉降是铁路路基常见的严重病害，对铁路线路平顺性的影响极大，直接危及行车安全。本文以某运营客专路基注浆加固施工为例，对铁路路基注浆加固施工技术进行讨论。该客专开通运营首年，部分正线区段、站内股道出现了多处路基不均匀沉降问题，其中问题严重地段不得已采取了限速运营甚至封锁手段（封锁站内股道），对高铁正常运营秩序造成极大影响。

该客专路基不均匀沉降发生的原因主要有以下两方面：一是施工工艺不良，路基填土压实度不足、填料不均匀等;二是排水系统不完善，部分区段路基本体长期被水浸泡导致含水量不断增大，最终产生不均匀沉降。该客专路基不均匀沉降问题多出现在路桥过渡段，这与其设计变更频繁、施工质量控制不良有关，该客专工程后期设计变更较多，多处路基区段增加了桥梁顶进施工，工期紧张、施工质量控制不良，导致路桥结合部不均匀沉降问题频频出现。

针对不均匀沉降病害，设备单位采取路基注浆加固的整治方案进行缺陷整治，有效地解决了路基不均匀沉降导致的线路不平顺问题。路基注浆是利用注浆压力或浆液自重，经过钻孔将浆液压入到路基本体填料空隙中，提高路基本体整体稳定性。

2.铁路路基注浆加固施工质量控制

2.1施工工艺

该客专路基注浆加固采用的是花管注浆的方式，并根据现场施工条件横断面采取多角度注浆方式，角度分别为15°、30°、45°、60°、75°、90°，纵断面根据下沉区段长度注浆孔沿线路方向间距1.5m进行布置，此外现场根据各类管线及构筑物分布情况可进行细微调整，确保现场注浆点位充足且不重复。

注浆过程分为三次，第一次注浆完成后间隔不超过2小时，进行第二次和第三次注浆，每孔注浆量不受限制，注满饱和为止。同时严格按照一定的注浆顺序采用先外后内、先上后下进行;为防止相邻两孔窜浆应采用隔孔注浆，注浆压力为0.2-0.3Mpa，确保浆液安全充盈加固范围。

2.2施工材料机具及相关参数要求

（1）双控平衡气动注浆机：注浆泵可提供 1MPa 的注浆压力，注浆管及其接头必须完好，无破损、漏浆，确保输浆压力不损失。注浆机设置于线路护栏外侧，注浆管通过护栏间隙进入至线路路基上。双控平衡气动注浆机以空壓机压缩的空气为动力，注浆压力精确，灵敏度高，注浆压力保证在合格试验孔注浆压力范围之间，水泥注浆管上安装压力表，距离钻机3～5米方便注浆机操作人员观测，同时注浆机上也应安装压力表，以方便观察控制注浆口的压力值。

（2）钻机：采用矿用 T26 型手风钻成孔，钻孔直径 48mm。

（3）钢花管：用直径40mm 的钢管制作，最底部为锥头，锥头底部0.1m起设置注浆孔，注浆管上每隔20mm设置一排注浆孔，每排均匀布置4个φ4-6mm 出浆孔，梅花形布置，注浆管距离注浆孔1.5m范围内不设置出浆孔。钢花管长度有三种规格，可分别为 1m、1.5m 和 2m 。

（4）搅拌机及水泥：42.5级普通硅酸盐水泥，浆液水灰比1：1，按水泥质量的2%掺加HZC-1速凝剂，按水泥质量0.5%加入减水剂（实现注浆体快速达到初凝的程度、满足天窗结束后运营要求）。

（5）液压捣固机、起道器、撬棍、道镐、铁锹、橡胶、电动板手、皮兜子等线路整修工、机、料具。

（6）水准仪、电子道尺、安伯格轨检小车。

2.3施工流程

天窗点前在护网外选择合适的位置布置好注浆机，接通水源、电源，准备好水泥、钻机及电源线等工机料具，做好施工准备。

天窗点开始后：

（1）清理路肩道砟，道床坡面以尽可能陡（约 40°）并使其在钻孔过程中不坍塌为原则，线间注浆孔采取直径40cm护筒确保浆液不污染道床。

（2）钻凿注浆孔：每排注浆孔中一侧的注浆孔一次性凿完再注浆，如果塌孔严重，则每凿完一个钻孔即应插入相应深度的注浆钢管。

（3）清孔：用压风将孔内渣土吹出，以便插入注浆钢管。

（4）插入花管及封孔，封孔采用麻筋及双液水泥浆进行封孔。

（5）注浆：插入注浆钢管并填塞孔口防止浆液流出，先采用较低的压力进行注浆，如果浆液注入速度偏小，则可逐步提高注浆压力，并观察路基边坡、道床状况，如发现边坡因注浆鼓出或道床抬升，则立即停止注浆。注浆完成后高于路基面钢花管采取手工锯切除至路基表面，并进行管口封闭，防止浆液溢出。同时配制浆液时严格按照配合比进行，搅拌必须达到浓度均匀，边搅拌边出浆，出浆时搅拌机不得停止搅拌。

注浆期间保持沉降区段限速，区段注浆全部完成后立即对对线路进行综合整修，线路整修完毕再阶梯提速直至恢复常速。

3.铁路路基注浆加固施工重点风险及控制

运营铁路路基注浆加固施工面临的主要风险是注浆压力和注浆量控制不当造成轨道瞬时上拱，导致线路平顺性出现短时间内产生较大变化，严重威胁铁路安全运营。

为降低注浆施工风险，首先要从源头进行控制：一是严格控制注浆液的浓度，既能饱和又不过量，并用容器计量每一个注浆段的注浆量及写实;二是施工过程中明确注浆压力，注浆顺序采用先外后内，先下后上进行，为防止相邻串浆，采用间隔注浆，确保注浆充分，同时防止路基产生上拱变形。该客专路基注浆加固施工过程中，浆液水灰比确定为1：1，注浆压力控制在0.2-0.3Mpa，注浆速度小于 1L/min 并持续 10 分钟方可停止注浆，或者出现不可封堵的溢浆，或相邻注浆孔流出浆液可停止注浆。

其次在控制注浆液浓度、注浆压力和注浆量的同时，对线路轨面、路基面、接触网基础等地面设备进行全时段加密观测，建立完善的观测系统，这是最为重要的风险控制措施：

（1）施工前可设置静力水准仪监测注浆段轨面标高（每天24小时监控此段轨面标高变化数值），按10m/点布置断面，设备管理单位在监测终端实时监测轨面变化情况。

（2）施工期间在注浆范围内轨顶每隔1.5m设置一个固定观测点，用水准仪对观测点进行高程监测，每个注浆点需单独设置轨面变化监测小组，使用水准仪进行轨面实时观测和记录，相邻两次观测间隔时间不大于5分钟，观测过程中如发现轨面突变达到2mm或累计变化达到4mm时，立即停止该孔注浆，安排线路整修：在注浆施工中，如遇线路拱起时，可立即利用注浆机反吸浆液，并注入少量清水稀释注浆体;如拱起量小于5mm，则采取抽换轨下橡胶垫板的措施，利用列车竖向荷载作用使线路恢复原有标高，然后再恢复垫板;如拱起量较大，严重影响行车安全时要果断申请封锁线路，尽快组织作业人员扒除枕间道砟、利用压机落道并进行小机捣固，恢复线路标高后开通线路并申请慢行，再根据自动沉降观测结果评估是否逐步阶梯提速。

（3）施工期间在注浆点处设置电子道尺记录轨道几何尺寸变化，观测控制标准为：每次变化报警值为 2mm，累计变化报警值4mm，若超出规定时必须停止施工分析原因，制定补强措施后方可继续施工;每日天窗结束前，设备管理单位安排专人使用安伯格轨检小车对注浆区段线路几何状态进行全覆盖检查。

（4）在施工过程中仍要关注其他专业设备的变化，如电缆槽要采取肉眼观测以防水泥浆污染电缆槽，接触网杆采用全站仪进行测量位置变化。

在做好以上控制措施的同时要确保施工现场线路上注浆作业点与线路外注浆机都要有专人负责并保持通信畅通，发生紧急情况能随时停止注浆、按照现场负责人的指挥协同作业。

4.结语

运营条件下利用注浆加固技术对铁路尤其是高速铁路路基不均匀沉降进行整治技术难度及风险控制要求极高，本文以某运营客专路基注浆加固施工为例对铁路路基注浆加固技术及风险控制进行了简要分析、讨论，希望能夠为今后的路基注浆加固施工提供一定参考。

参考文献：

[1]铁道工程.北京：中国铁道出版社.2016

[2]运营高速铁路路基基底注浆加固关键控制技术.北京：中铁道建筑.2017

[3]高速铁路路基修理规则.北京：中国铁道出版社.2015