談坑邊路基和邊坡防護施工治理

劉洪發

(中國神華煤制油化工有限公司北京工程分公司(施工管理部)，北京 100011)

0 引言

路基是鐵道線路的重要組成部分，是軌道的基礎設施。路基的穩定將直接影響到車輛運行的安全，在地質的變化和受到自然環境的破壞下，路基邊坡會出現不穩定的狀態，造成滑坡和塌陷，危及行車安全，造成事故的發生。為此，對于路基邊坡的各種病害必須給以高度重視。本文以具體工程為例，談談神華煤直接液化項目廠外鐵路在露天煤礦采空區處鐵路路基邊坡防護的施工治理。

1 工程概況

神華煤制油液化項目廠外鐵路是神華煤直接液化廠專用線，與神華神東公司補連塔煤礦專用線并行等高設計。

廠外鐵路位于神華神東公司補連塔煤礦專用線右側露天采空區，煤坑用雜填土回填。采空區未填部分，經雨水沉積及地下水滲入形成水坑，即8號坑。坑大致呈四邊形，南北向長約490 m，東西向長約368 m，水深平均10 m，水面距原地面高差2 m～11 m不等。廠外鐵路聯絡線和預留線及一條進入廠內鐵路裝置公路從8號采礦坑西側經過，西側坑長約490 m。

由于8號坑西側為建筑垃圾和煤矸石回填，回填質量不高、坡度較陡，形成不穩定的土質結構。在外力和自然條件的影響下，邊坡均出現不同情況的塌陷和滑坡，并在坡頂出現拉裂裂紋。在廠外鐵路的詳細設計中，設計院實地勘察，做出了治理設計方案。但在廠外鐵路未施工前，由于對廠內鐵路裝置區的地基進行強夯處理(在8號坑的北側，距離約為50 m，地基采用了8 000 kN·m高夯擊能強夯處理)，在強夯處理的動荷載作用下，導致西側出現了更為嚴重的邊坡塌陷及失穩，坡頂產生的裂縫局部有10 cm左右，隨時都有坍塌的危險。已嚴重影響到了西側規劃的鐵路線和公路的建設。局部塌陷距既有的鐵路煤專線不到10 m，也嚴重的影響到了既有線的安全。針對該情況，西側路基和邊坡必須要進行換填和防護治理。

2 方案選擇及施工

由于露天采空區8號坑西側為建筑垃圾和煤矸石回填，采坑回填未經夯實，回填質量不高，結構較松散，且各種回填土透水性均較好，形成不穩定的土質結構。

針對露天采空區8號坑西側邊坡現場實際情況，設計院做出了路基和邊坡治理的方案，即拋填片石壓坡腳→土方開挖→旋噴樁止水帷幕→土方換填→漿砌片石護坡。

施工示意圖見圖1。

圖1 路基和邊坡治理施工示意圖

2.1 拋填片石壓坡腳

按設計方案要求進行拋填片擠壓西側坡腳，使坡腳穩定。拋填片石方向為由南北側同時拋填，逐漸向中間合龍，填筑上部寬度為4 m。填筑高度為高于水面2 m，上部采用較小石塊填塞墊平。片石填筑合龍并拋填到設計標高后，用壓路機振動碾壓3遍～5遍，直到密實。在拋填片石壓坡腳工程施工完畢后，即進行打樁平臺施工，打樁平臺采用粗粒土回填。

2.2 土方開挖

根據開挖設計橫斷面，定出開挖邊線。開挖采取自上而下作業，不得亂挖。路基開挖逐層施工，開挖棄方在指定的棄土場進行棄置。為保證施工中邊坡的穩定，采用階梯式進行開挖。開挖中要注意邊坡臺階的整修，避免邊坡不順，其交接處分層留臺階。當發現土層性質變化時，及時修改開挖邊坡。挖方標高應按照設計標高開挖避免超挖，基層壓實度均不應小于85%進行換填土施工。

2.3 高壓旋噴樁工藝及施工方法

本工程的地基治理中采用高壓旋噴樁施工工藝。

旋噴樁的特點是：可提高地基的抗剪強度，適用于任何軟弱地基，如濕陷性黃土、人工填土及碎石土等軟弱土層的地基加固。設備較簡單、輕便，機械化程度高，施工簡便。高壓旋噴防水帷幕適用于松散地層透水地基防滲的處理，有著造價低，工藝簡單，工期短的優點。與常規的帷幕灌漿、固結灌漿等相比，又有著處理效果明顯及徹底的優點。

2.3.1 施工工藝

本工程高壓旋噴施工是增強邊坡穩定性和防水防滲。按設計要求在坡腳處設兩排旋噴樁，設計樁徑為600 mm，間距為450 mm，樁長度為12 m，樁間搭接150 mm，呈梅花形布置。每排孔按跳孔施工并保證樁的連續搭接，發揮了帷幕止水的作用。旋噴樁采用GX-1型旋噴機進行旋噴施工。

1)施工工藝流程：鉆機就位→插管至設計標高→噴射作業→邊旋噴邊提升→提升至樁頂標高→成樁完畢→清洗機具設備、移機到下一樁位。

2)旋噴材料及配比：水泥采用P.O42.5普通硅酸鹽水泥，水泥漿水灰比為1∶1。水泥漿攪拌時間不少于30 s，在施工中嚴格控制水泥漿液比重。水泥漿在噴射施工前1 h內配置，用濾網過濾去硬塊、雜物等，以免在噴射作業中堵塞管路和噴嘴。

2.3.2 施工方法

1)測量放樣：清理、平整場地，依據設計布設樁位，并進行標記。

2)確定旋噴樁的工藝參數：通過試樁確定成樁直徑為600 mm的高壓旋噴樁施工工藝參數如下：漿液：壓力20 MPa，流量85 L/min～90 L/min;提升速度：15 cm/min;旋轉速度：17 rad/min;水灰比：1∶1;漿液比重1.4 g/cm3～1.6 g/cm3。

3)鉆機就位：將鉆機安放在設計樁位上，對準樁點，縱橫向偏差不得大于20 mm。控制鉆機垂直度偏差在1%以內，作平臺水平校正，固定好樁機。

4)鉆孔插管：鉆孔插管將噴管插入地層設計的深度，在鉆孔插管施工過程中，為防止泥砂堵塞噴嘴，要邊射水、邊插管施工，要控制插孔速度。水壓力不得大于1 MPa，若壓力過高，容易將孔壁射塌。

5)噴射作業：旋噴管達到設計深度后，自下而上進行噴射作業。按試樁確定的參數，控制漿液比重、注漿流量、壓力、旋轉提升速度，并作好記錄。要時刻注意檢查漿液初凝時間(正常時水泥漿的初凝時間為2 h左右)，當漿液初凝時間超過2 h應及時停止使用該水泥漿液。

6)清洗、轉移機具：噴射作業完成后，待注漿管和機具設備沖洗干凈后，把鉆機等機具設備移到新孔位就位。

2.3.3 施工中出現的問題及措施

1)在施工過程中旋噴樁插管遇到了阻力，采用上下竄動插管的方法作業，使插管達到設計深度位置。若不能做到，則跳過此樁，施工下一根樁，此樁位需要進行重新成孔。

2)在高壓噴射注漿過程中出現了壓力變化或冒漿等不正常的現象，要查明原因，并采取相應的措施。處理完故障后將停噴點下移1.0 m處再進行重新的噴射接樁作業。

3)在噴射過程中，出現了堵塞噴嘴現象，要及時的更換鉆頭。

4)在旋噴過程中，通常會有一定量的土粒，伴隨著部分漿液并沿著注漿管壁冒出地面來。我們通過對冒漿的實際情況，可以判斷出土層的實際狀況、旋噴效果以及旋噴參數設置的是否合理。冒漿量小于注漿量的20%都視為是正常現象，超過20%或者完全不冒漿時，則需要查明原因，并采取以下相關措施：a.地層中存在較大的空隙，會引起不冒漿現象，這種情況可以在漿液中摻入少量的速凝劑，這樣就能縮短固結時間，使得漿液能夠在一定范圍內進行凝固。此外，還可以在空隙處適當增加注漿量，空隙得到填充后再進行旋噴作業。b.造成冒漿量很大的主要原因就是噴射有效范圍和注漿不相協調，注漿量往往超出了定噴固結所需要的漿量。能夠減小冒漿的辦法主要有三個：其一是提高噴射壓力;其二是減小噴嘴的口徑;其三就是有效控制好固結體的形狀。

5)在噴射工藝中，為了防止縮徑和斷樁等相關現象的發生，要嚴格控制好噴漿的壓力和提升速度。

2.3.4 土方回填施工

施工工藝流程：測量放樣→土質試驗→分層攤鋪→分層碾壓密實→密實度檢驗。

施工方法：1)采取橫斷面全寬、縱向分層填筑方法施工。回填用料采用挖掘機配合自卸汽車運輸，推土機、裝載機進行攤鋪，20 t壓路機碾壓。2)每層松鋪厚度不超過50 cm，每層填料鋪設的寬度，超出路基的設計寬度0.3 m，以保證修整路基邊坡后的路基邊緣有足夠的壓實度。3)路基填料進場前先測定其含水量，壓實時的含水量應控制在最佳含水量的±3%范圍內。碾壓速度控制在3 km/h～5 km/h，輪跡重疊30 cm～40 cm，碾壓遍數5遍～6遍，第一遍和最后一遍是靜壓，其余為振壓。密實度達到設計要求，再進行下道工序的施工。4)回填施工按設計標高填筑完成后，進行平整、測量，每20 m設一樁，并用壓路機碾壓使路面光潔無浮土。邊坡依據所放的邊線樁，按設計坡率掛線清除超填部分的土方，使坡面達到順、平、直。

2.3.5 漿砌片石護坡施工

施工工藝流程：施工前準備→測量放線→坡面修整→砂礫墊層→坡面漿砌→勾縫。

1)進行施工放樣，并應掛線施工，以保證線形和表面平整度。坡面的松散土層、浮土進行夯實處理，直到土體穩定。2)砂礫墊層鋪設;清除護坡坡面的松散結構，并進行灑水，在基底平整、密實后即可進行砂礫墊層的鋪設。砂墊層鋪設厚度為10 cm，鋪設平整，密實。3)邊坡自底向頂依次砌筑，施工時須掛線砌筑，并經常對其復核，以保證線型平順、砌體平整。4)砌石采用擠漿法砌筑，砌體表面必須平順、圓滑、砂漿要飽滿，無通縫、角縫和瞎縫。按設計圖紙要求預留泄水孔，確保排水順暢。5)護坡勾縫勾成凹縫，勾出的縫面平整光滑、密實，嚴格控制勾縫時間，不在低溫下進行，勾縫后加強養護，防局部脫落。

2.3.6 旋噴樁、路基、邊坡治理施工質量控制

旋噴樁施工：1)施工前先打一組試樁(3根)，從而確定施工的各項參數。開工前召開質量專題會，進行技術交底。不得使用不合格的或失效的水泥。2)為保證旋噴樁的施工質量，使旋噴樁之間能有效的搭接在一起，鉆孔和旋噴樁的垂直度控制在1%范圍以內。3)在施工中嚴格按試樁確定的各項參數進行作業，隨時檢查水泥用量，確保樁基的噴漿飽滿。4)在施工過程中要及時檢查驗收孔深及斜率，確保技術指標達到設計要求。對不合格的樁，要采取補救措施。

土方回填施工：1)回填施工時應嚴格控制填料的含水量，含水量控制在最佳含水量±3%時進行碾壓。由于本地區氣候干燥、少雨，土質的保水性差，在靜置一定時間或隨著車輛上料的過程中的碾壓，表面易形成浮土層。所以在上土前，在前一土層適量灑水，并用壓路機碾壓密實，防止表層產生彈性體，影響下一層施工質量。2)土方回填要嚴格控制每層的厚度不得大于50 cm，每層壓實后，應按規范規定進行壓實度(灌砂法)試驗，達到規范設計要求后，再進行上一層的土方回填。

漿砌片石護坡施工：1)砌石采用擠漿法砌筑。砌體石料的抗壓強度應符合規范要求;石料堅硬，不易風化，無裂紋，表面干凈;片石大小合適，用于面層的片石厚度不得小于20 cm，且棱角明顯，線條整齊，表面平整，一般片石的厚度不得小于15 cm。2)砌筑砂漿的強度及所用原材料質量，均應符合設計要求和規范規定，砂漿拌合應有良好的和易性并隨拌隨用。

3 治理效果

8號坑西側的路基和邊坡治理從2005年8月開始施工同年10月份完成，歷時90 d時間。在施工中嚴控施工過程中的質量，治理工程竣工后，通過這幾年的鐵路和公路的運行，未產生位移滑動，邊坡穩定，達到了治理效果，滿足了設計運行要求。

4 結語

路基邊坡失穩是常見的一種自然災害。邊坡的治理，要結合當地的工程地質特點和自然環境情況，分析邊坡變形破壞的原因，綜合考慮，才能制定出切合實際的治理方案，同時要嚴格控制施工過程中的施工質量，才能達到徹底治理邊坡病害的目的，為鐵路安全運行提供可靠的保障。

［1］ TB 10202-2002，鐵路路基施工規范［S］.

［2］ 高壓旋噴注漿技術規程［S］.

［3］ 王吉望.高壓噴射注漿法［M］.北京：中國建筑工業出版社，2006.

［4］ 李 聰.山區高速公路路塹邊坡防護設計［J］.山西建筑，2011，37(9)：138-139.