朔黃鐵路運(yùn)營狀態(tài)下路基沉降整治方案研究

甄正偉

(朔黃鐵路發(fā)展有限責(zé)任公司肅寧分公司，河北肅寧 062350)

鐵路路基作為傳遞列車荷載至基礎(chǔ)的過渡性結(jié)構(gòu)，其穩(wěn)定性直接影響到列車運(yùn)行的舒適性及安全性，因此在設(shè)計(jì)、建設(shè)及運(yùn)營過程中，需嚴(yán)格控制鐵路路基的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。鐵路基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)隨著使用年限的增長和在擴(kuò)能運(yùn)輸中實(shí)際荷載的增加[1]，性能逐漸劣化[2]。伴隨地下水的影響、及材料的不均勻性及填筑密度不足等缺陷，導(dǎo)致鐵路基礎(chǔ)出現(xiàn)不均勻的沉降。根據(jù)鐵路基礎(chǔ)沉降發(fā)生的機(jī)理不同，可以采用水泥土擠密、CFC樁[3-4]、樁錘沖擴(kuò)樁[5]、孔內(nèi)深層強(qiáng)夯法[6]等多種整治方案。在不影響正常列車運(yùn)營情況下進(jìn)行鐵路路基整治施工，工序復(fù)雜，涉及范圍較廣[7]，如何快速、安全、保質(zhì)保量完成路基整治工程成為一個(gè)難點(diǎn)。本文依托朔黃鐵路肅寧分公司2019年大中修工程三汲至黃驊南路基下沉綜合整治工程第5標(biāo)段整治工程，根據(jù)路基沉降的不同成因，進(jìn)行針對(duì)性的整治維修，其施工方案綜合考慮了施工時(shí)間受限，不干擾鐵路運(yùn)營等要求，為后續(xù)同類型的整治工作提供經(jīng)驗(yàn)參照。

1 工程概況

朔黃鐵路2019年大中修工程三汲至黃驊南路基下沉綜合整治工程第5標(biāo)段整治工程，路基工點(diǎn)共計(jì)47處，工點(diǎn)長度共計(jì)5.63 km。根據(jù)沉降位置基礎(chǔ)及產(chǎn)生原因不同，采用基床封閉、花管注漿、高壓旋噴樁三種整治方案分別進(jìn)行針對(duì)性整治。

2 工程特點(diǎn)

(1)施工重點(diǎn)難點(diǎn)工程是天窗點(diǎn)內(nèi)基床封閉及滲水盲溝施工，天窗點(diǎn)結(jié)束后要保證線路正常開通。

(2)施工站線長，施工工期短，既有線安全防護(hù)要求高。

(3)有效施工時(shí)間短，施工干擾大。

(4)段線路長，點(diǎn)分散，線路開通后保養(yǎng)壓力大。

(5)K263+100-K274+140段基床封閉施工路床翻漿冒泥，道床板結(jié)，天窗點(diǎn)內(nèi)施工人力需求多，施工難度大。

(6)高壓旋噴樁及花管注漿工程大多在天窗點(diǎn)內(nèi)施工，機(jī)械投入多，施工管理難度大，施工成本不可控。

3 施工方案

根據(jù)本工程及既有線施工特點(diǎn)，安排3個(gè)施工隊(duì)伍，基床封閉隊(duì)伍、花管注漿隊(duì)伍、高壓旋噴樁隊(duì)伍各一個(gè)，按照工程所處里程各工點(diǎn)由小里程向大里程依次施工，其中基床封閉及滲水盲溝安排天窗點(diǎn)84個(gè)，高壓旋噴樁及花管注漿安排天窗點(diǎn)各92個(gè)。施工中要加強(qiáng)與鐵路工務(wù)及其他相關(guān)部門的協(xié)作，保證鐵路行車安全，施工完畢后進(jìn)行現(xiàn)場清理及竣工驗(yàn)收。

如需非天窗點(diǎn)施工，需向鐵路管理公司提出上道申請(qǐng)，并按要求做好硬隔離防護(hù)措施。

3.1 基床封閉施工

施工工藝：施工準(zhǔn)備→人工扒砟、清篩→軌道支撐→第一層砂墊層鋪設(shè)→雙層土工膜鋪設(shè)→第二層砂墊層鋪設(shè)→安裝排水管→回填道砟→拆除軌道支撐→人工搗固→大機(jī)三搗兩穩(wěn)→恢復(fù)線路→線路養(yǎng)護(hù)→緊鄰下一個(gè)天窗點(diǎn)復(fù)搗養(yǎng)護(hù)。

(1)協(xié)調(diào)鐵路管理部門，確定鐵路運(yùn)營天窗點(diǎn)。各施工單位做好前期材料、器材的準(zhǔn)備工作。

(2)對(duì)基床封閉施工段落進(jìn)行大機(jī)清篩，提報(bào)道砟補(bǔ)砟計(jì)劃，人工配合卸砟并裝袋，將已裝袋的道砟堆碼在施工側(cè)路肩平臺(tái)處。

(3)天窗點(diǎn)開始后，按照安排進(jìn)行扒砟，通過起道機(jī)調(diào)整線路標(biāo)高，保證線路的正常高度。開挖深度為軌枕下50 cm，不得小于規(guī)定深度，既有側(cè)道砟采用袋裝道砟支護(hù)。

(4)鋪設(shè)0.1 m厚中粗砂保護(hù)層，形成4 %的橫向排水橫坡。整平后鋪設(shè)雙層土工膜，需鋪設(shè)平整，無褶皺、破損。鋪設(shè)完畢后每隔1.0 m安裝管徑0.1 m PVC管，波紋管進(jìn)水側(cè)裹一層透水土工布，鋪設(shè)0.1 cm中細(xì)砂并人工夯實(shí)。回填完畢后先用小型機(jī)具搗固，然后采用大機(jī)三搗兩穩(wěn)。

(5)回填道砟施工完成后，標(biāo)定線路標(biāo)高。

(6)會(huì)合各方進(jìn)行完工后的質(zhì)量檢查，包括線路標(biāo)高，基礎(chǔ)穩(wěn)定性等參數(shù)。

3.2 高壓旋噴樁施工

高壓旋噴樁的具體施工流程如圖1所示。

圖1 高壓旋噴樁施工流程

3.2.1 施工準(zhǔn)備

(1)場地平整。正式進(jìn)場施工前，與相關(guān)單位聯(lián)系，進(jìn)行管線、橋涵(安全距離不小于2 m)調(diào)查后，清理場地，整平、夯實(shí)、安排機(jī)械設(shè)備進(jìn)場。

(2)拆除施工段刺網(wǎng)及影響的護(hù)坡及植被。

(3)樁位放樣。

(4)修建排污和灰漿拌制系統(tǒng)。

(5)腳手架搭設(shè)。

(6)每個(gè)工點(diǎn)必須試樁，至少3根，以查明高壓旋噴樁噴固的強(qiáng)度和直徑。

(7)協(xié)調(diào)鐵路管理部門，確定鐵路運(yùn)營天窗點(diǎn)。各施工單位做好前期材料、器材的準(zhǔn)備工作。

3.2.2 鉆機(jī)就位與固定

鉆機(jī)設(shè)備按照規(guī)劃就位，調(diào)整鉆機(jī)位置及角度后，進(jìn)行底座固定。

3.2.3 下噴射管

(1)注漿時(shí)前端水泥漿流出噴頭后方可開始提升注漿管，自下而上噴射注漿。

(2)高壓旋噴樁第一排樁，利用天窗點(diǎn)施工，同時(shí)監(jiān)測(cè)路肩處變化，以不對(duì)路肩產(chǎn)生影響的原則，必須觀測(cè)、檢查路肩處是否漏漿，以免對(duì)道砟造成污染、一經(jīng)發(fā)現(xiàn)問題，需要立即停工。查清問題，調(diào)整好方可繼續(xù)施工。

(3)高壓旋噴樁施工自上而下，同排高壓旋噴樁隔樁施工。

(4)高壓旋噴樁在第一排樁基第一排加密樁施工時(shí)，要進(jìn)行雙控，壓力控制和路基頂部頂起量控制。

3.2.4 噴漿材料及制漿

采用P.O 42.5普通硅酸鹽水泥，用水按國家現(xiàn)行JGJ 63-89《混凝土攪拌用水》要求。每批次的水泥需進(jìn)行抽檢，以保證質(zhì)量。

3.2.5 噴射提升

注漿過程中，嚴(yán)格控制提升速率，以保證混凝土的密實(shí)度。

3.2.6 回灌

注漿結(jié)束后，采用下一個(gè)樁液進(jìn)行回灌處理，以保證本樁柱高度滿足要求。

高壓旋噴樁施工完成畢后，及時(shí)恢復(fù)坡面及既有坡面護(hù)坡。

3.3 花管注漿施工

工藝流程：注漿點(diǎn)平整→布置壓漿孔→護(hù)筒施工→鉆機(jī)就位→鉆壓漿孔→清孔→安裝注漿花管→注漿(注漿結(jié)束后用水泥砂漿抹平孔口)→提護(hù)筒→清篩恢復(fù)→小機(jī)搗固。

(1)注漿點(diǎn)平整。

(2)按照?qǐng)D紙?jiān)O(shè)計(jì)的位置布置注漿孔位置。

(3)護(hù)筒施工。采用壁厚0.04 m、高1.3 m、φ0.24 m鋼管，用振動(dòng)方式跟進(jìn)成孔，直至路基表面以下0.3 cm；用抓鏟抓出管內(nèi)石砟至道床表面。

(4)鉆注漿孔。選用工程小型鉆孔機(jī)(鉆孔機(jī)4人輕便移動(dòng)，豎架2 m，不需要接觸網(wǎng)停電)，采用φ0.11 m鉆頭進(jìn)行干鉆取土成孔，，鉆孔成型后，用10～20 kPa高壓空氣，將孔中余土粒清除干凈，確保壓漿通道暢通。

(5)安裝壓漿花管。將花管安裝在成鉆的中心，先用木塞對(duì)稱在花管周圍砸實(shí)(防止注漿過程中花管被頂出)，花管擠實(shí)后，在花管與孔壁空隙用棉紗擠密，再用樹脂速凝劑密封花管與孔壁間隙。

(6)注漿。注水灰比為0.4～0.6∶1(重量比)的TGRM水泥特種灌漿料(防水型)。每段花管注漿施工前試驗(yàn)三根注漿孔，根據(jù)現(xiàn)場試驗(yàn)，驗(yàn)證設(shè)計(jì)可靠性和安全度，確保各項(xiàng)施工參數(shù)。注漿料的初凝時(shí)間宜為20～30 min(如施工過程有出現(xiàn)堵管、漏漿等現(xiàn)象，初凝時(shí)間太短，來不及處理，影響注漿)。初凝時(shí)間由廠家調(diào)配，進(jìn)場材料合格證及檢驗(yàn)報(bào)告齊全，且經(jīng)過有資質(zhì)的試驗(yàn)室試檢驗(yàn)合格后，方可使用。注漿的壓力嚴(yán)格控制在0.2～0.6 MPa。

(7)提護(hù)筒。注漿完成后，注漿管口用1∶1水泥砂漿抹平孔口后拔出護(hù)筒。

(8)清篩恢復(fù)。拔出護(hù)筒后，回填清篩后的道砟，搗固整理道砟，線路沉落整修，保證列車安全運(yùn)營。

3.4 滲水盲溝施工

(1)前期準(zhǔn)備工作。配置機(jī)械設(shè)備及人員配備，整理滲水盲溝施工的相關(guān)資料。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況平整施工場地。

(2)根據(jù)設(shè)計(jì)要求分段施工，分段放樣。

(3)溝槽開挖。結(jié)合設(shè)備及人工進(jìn)行盲溝開挖，基坑開挖后，需進(jìn)行溝底高程復(fù)測(cè)。開挖清理完畢后，采用臨時(shí)擋土板支護(hù)，請(qǐng)監(jiān)理檢驗(yàn)合格后進(jìn)行下道工序。

(4)鋪設(shè)土工布。基坑檢驗(yàn)合格后，立即鋪設(shè)土工布。滲溝四周采用一層土工布反濾層包裹，土工布要求鋪設(shè)平順，并且所有縱向或橫向的搭接縫應(yīng)交替錯(cuò)開，搭接長度不得小于300 mm。

(5)C25混凝土基礎(chǔ)。土工布鋪設(shè)完畢后，立即進(jìn)行盲溝鋪底混凝土的施工，混凝土的振動(dòng)采用手持式振動(dòng)器，待混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后鋪設(shè)φ315 mm PVC帶孔雙壁波紋塑料管。

(6)回填碎石。鋪設(shè)φ315 mm PVC帶孔雙壁波紋塑料管后，回填洗凈碎石，頂部用土工布包裹，然后鋪20 cm后碎石墊層。

(7)檢查井施工。檢查井開挖完成后，采用預(yù)制拼裝式井身及井蓋拼裝，檢查井露出側(cè)溝平臺(tái)或地面不小于0.3 m，檢查井位置間隔30 m。

(8)提升井施工。提升井開挖前采用鋼板樁支護(hù)，開挖完成后支模進(jìn)行鋼筋混凝土澆筑施工。

4 結(jié)束語

朔黃鐵路肅寧分公司2019年大中修工程三汲至黃驊南路基下沉綜合整治工程第5標(biāo)段整治工程，根據(jù)路基沉降的不同成因，進(jìn)行針對(duì)性的整治維修：基床封閉、花管注漿、高壓旋噴樁施工。施工綜合考慮了鐵路運(yùn)營條件的限值，在有限天窗內(nèi)，統(tǒng)一調(diào)配設(shè)備、人員，以沉降突出、施工量大的工程為控制環(huán)節(jié)，合理安排施工順序，在不影響鐵路正常運(yùn)營的條件下，安全高效完成鐵路路基整治工程。