沪宁城际铁路K235路基沉降处理技术研究

贾 军 旺

(中铁第四勘察设计院集团有限公司，湖北 武汉 430002)

沪宁城际铁路K235路基沉降处理技术研究

贾 军 旺

(中铁第四勘察设计院集团有限公司，湖北 武汉 430002)

以沪宁城际K235+540～K235+650段路基工点为研究对象，结合路基沉降病害特征及地质条件，采用旋喷桩联合袖阀管注浆技术对病害路基进行了加固处理，通过分析施工质量检测和沉降监测结果，指出其加固效果显著。

旋喷桩，袖阀管注浆，铁路，沉降，路基

近年来，我国高速铁路建设进度飞速，截止到2014年10月26日，高铁总里程达到12 000 km，“四纵”干线基本成型。中国高速铁路运营里程约占世界高铁运营里程的50%，稳居世界高铁里程榜首。在高铁建设过程中，广泛采用了无砟轨道技术。由于无砟轨道技术对工后沉降要求严格，对于沉降均匀且调整轨面高程后竖曲线满足要求时，允许的工后沉降为30 mm[1]。

沪宁城际铁路是中国最繁忙的高铁，运营里程301 km，设计速度300 km/h。2010年7月1日正式运营通车。运营期间镇江旧城改造，K235+540～K235+650段路基线路右侧进行了大面积堆土作业，由此诱发路基沉降病害。

鉴于我国高铁发展历史较短，无砟轨道路基沉降病害治理的经验非常匮乏，相应的研究成果鲜见报道。因此，十分有必要开展无砟轨道路基沉降病害的治理和研究工作，为同类病害的整治提供可靠的经验和技术支持。本文以K235+540～K235+650段路基工点为研究对象，结合路基病害特征及地质条件，采用旋喷桩[2]联合袖阀管注浆技术对病害路基进行加固处理研究。

1 病害路基工程概况

1.1 地理位置及地形地貌

沪宁城际K235+540～K235+650段路基位于镇江老城区边缘，线位左侧为既有沪宁线。线位地貌特征为宽阔谷地，地形较平坦。该段以路堤形式通过，填高3 m～4 m，于K235+564，K235+594设置涵洞两处。

1.2 地层岩性

本段地层自上而下为：⓪人工填土，以粉质黏土为主，局部含生活垃圾，厚2 m～3 m。①-1淤泥，流塑，厚1 m～3 m。①-2黏土、粉质黏土，软塑～硬塑，厚2 m～7 m。③下蜀黏土，硬塑，厚大于8 m。其下为全风化粉砂岩。

1.3 水文地质

本段为丘间谷地区，地下水发育，地下水位埋深一般0.5 m～1 m，无侵蚀性。城市排污集中从本段内的涵洞排出。

1.4 既有路基加固及病害现状

本段路基填高3 m～4 m，地基采用水泥粉煤灰碎石(CFG)桩加固，桩径0.5 m，桩长14 m～16 m，桩间距1.6 m～1.8 m，正方形布置。桩顶铺设筏板。筏板下铺设0.2 m厚碎石垫层，筏板采用C30钢筋混凝土，厚0.5 m，桩端进入下蜀黏土不小于2 m。

由于镇江旧城改造，线路右侧进行了大面积堆土作业，填土高度约2 m，并掩埋了2处涵洞洞口，致使排水不畅。由此诱发路基沉降病害。据监测数据，截止到2013年4月，运营以来累计最大沉降量已达到12.5 mm，且沉降量仍在以1.5 mm/月速率递增，若不及时控制，一年后累计工后沉降将超过30 mm。

这无疑将给高速动车组的正常运营带来巨大隐患。

2 病害路基补强设计

为防止路基基底受地表及地下水浸泡和软化，进一步恶化地基条件，除对本段路基排水系统重设外，结合既有工程及施工条件等因素，采用旋喷桩联合袖阀管注浆进行帷幕围护及地基加固处理。加固设计断面示意图见图1。

2.1 旋喷桩加固设计

K235+505～K235+700段右侧采用旋喷桩进行围护处理，桩径0.5 m，间距0.4 m，正方形布置，横向三排，桩长6.0 m～18.0 m。靠近沪宁城际坡脚处设应力释放孔，孔径0.3 m，内填碎石，深10 m。

2.2 袖阀管注浆设计

K235+505～K235+700段两侧路堤坡脚设袖阀管注浆，每个注浆点设1个～5个注浆孔。注浆斜孔与水平面夹角26°～90°(详见图1)，间距1.8 m，设于原地基加固CFG桩之间。注浆孔斜长12.0 m～27.3 m。

2.3 联合加固设计原理

旋喷桩加固设备轻便，且加固工作均在高铁运营天窗时段内进行，避免了施工对高铁正常运营的影响。路基坡脚地段采用旋喷桩加固，路基本体以下软弱地基采用袖阀管注浆补强。旋喷桩对坡脚进行地基加固保证路基的稳定，又可作为帷幕约束袖阀管注浆的加固范围，避免浆液串出路基本体以外。袖阀管注浆的设计以不同角度斜向发散向路基本体注浆，充填土中裂隙和孔隙的同时，在软弱地基土中形成树枝状水泥结石体，均匀改善地基土特性，并有效地避免了加固盲区，使土体整体性得到加强。

3 病害路基补强施工

施工流程如下：施工准备→测量放孔→工艺试验→旋喷桩施工→袖阀管注浆施工→质量检测。同时在施工过程中，对沪宁城际铁路和既有沪宁线进行沉降和变形监测，确保铁路安全运营。

3.1 旋喷桩施工

旋喷桩采用单管法，水泥采用强度等级为P.O42.5级普通硅酸盐水泥，水泥浆液的水灰比为0.8∶1～1∶1，加入适量氯化钙作为早强剂；严格按照设计桩位、桩径、桩长和桩数施工，桩位允许偏差为±5 cm，桩径和桩长不小于设计值，垂直度偏差不大于1.5%；采用跳孔施工法；为防止浆液凝固收缩影响施工桩顶标高，在原孔位采用冒浆回灌或第二次注浆措施，保证成桩质量。单管旋喷桩注浆施工见图2。

3.2 袖阀管注浆施工

袖阀管注浆采用履带式液压钻机引孔(见图3)，引孔孔径110 mm～130 mm。袖阀管采用外径50 mm PVC管钻射浆孔，射浆孔一组6孔，间距0.3 m，外绑直径10 mm的软管；套壳料比重1.2，泥浆加10%～15%水泥搅拌均匀，凝固时间1 d～2 d；注浆水灰比0.7∶1，添加2%～3%氯化钙；分段注浆，分段长度4 m以上，对应压力分别为0.1 MPa～0.3 MPa，由孔底开始注浆，逐渐降低注浆压力；注浆施工顺序为先施工与水平夹角最大的一排桩，其次是与水平夹角最小的一排，接着是中间一排，最后施工剩下的两排；注浆结束条件主要根据设计注浆量为控制条件，达到设计注浆量终止注浆，对于后续注浆孔结合设计注浆量与注浆流速控制终孔条件。沪宁城际铁路K235工点路基补强工程工期为2013年5月14日～2013年6月28日，其中旋喷桩于2013年5月14日开工，于6月17日结束；花管注浆孔6月1日开始，于6月28日结束。

4 加固效果研究

4.1 旋喷桩质量检测

旋喷桩施工后，对成桩效果进行垂直钻孔取芯，观察桩体完整性、均匀性，取不同深度的不少于3个试样进行无侧限抗压强度监测。检测数量不少于总桩数的2‰，且不少于3根[3]。随机抽取11组试样进行无侧限抗压强度试验，最大值2.99 MPa，最小值1.73 MPa，平均值2.61 MPa，大于设计标准值2 MPa。根据取芯试验成果和取芯图(见图4)，旋喷桩强度和成桩质量满足设计要求。

4.2 袖阀管注浆质量检测

2013年6月21日～2013年7月3日，沿K235+540～K235+650上行线外侧路肩采用地震面波法进行检测。检测成果表明加固处理段加固深度范围内面波速度在260 m/s～420 m/s之间，经换算地基承载力在170 kPa～327 kPa之间；而注浆前面波速度在

160 m/s～250 m/s之间，经换算地基承载力在87 kPa～161 kPa之间。这说明经袖阀管注浆加固处理后，地基土面波速度有较大提高，地基承载力提高了近一倍，地基土物理力学性质得到明显改善，加固效果明显。

4.3 工后沉降分析

从5月12日～7月23日，对K235+588断面沉降进行连续性监测，沉降趋势见图5。

5月12日～6月5日，未开始施工，路基缓慢沉降；6月6日～6月15日，坡脚外开始高压旋喷桩施工，受其影响，路基缓慢抬升；6月16日～6月24日，旋喷桩结束施工，边坡袖阀管注浆地段开始引孔，路基开始回落；6月25日～6月28日，袖阀管注浆开始，路基处于上下起伏状态；6月29日～7月8日，注浆结束，水泥浆液还没有凝固，受暴雨天气影响，路基变化起伏较大；7月9日～7月23日，水泥浆液初凝后，路基沉降幅度明显减小，并最终趋于稳定，稳定沉降值为11.78 mm。累计工后沉降为24.28 mm，小于路基设计规范要求的工后沉降控制标准30 mm。地基加固效果满足现行高速铁路规范要求[1]。

5 结语

我国高铁发展历史较短，无砟轨道路基沉降病害治理的经验非常匮乏，无砟轨道路基沉降病害是控制既有高速铁路安全运营的技术难点。本文以沪宁城际K235+540～K235+650段路基工点为研究对象，结合路基病害特征及地质条件，采用旋喷桩联合袖阀管注浆技术对病害路基加固处理。根据施工质量检测和沉降监测结果，加固效果显著。该加固技术方案值得在今后无砟轨道高速铁路沉降病害路基工点的整治中进行推广。

[1] TB 10621—2009，高速铁路设计规范(试行)[S].

[2] 徐彩风.旋喷桩联合花管注浆在既有铁路软基处理中的应用[J].资源环境与工程，2014(2)：164-168.

[3] TB 10106—2010，铁路工程地基处理技术规程[S].

The research of treatment technologies for subgrade settlement basing on Shanghai-Nanjing Intercity High-speed Railway(K235)

Jia Junwang

(ChinaRailwaySiyuanSurveyandDesignGroupCo.,Ltd,Wuhan430002,China)

By analyzing the features of subgrade settlement and geological conditions of part of Shanghai-Nanjing Intercity High-speed Railway (K235+540～K235+650), this paper proposed a combination treatment of jet grouting pile and sleeve valve pipe. It is shown, by construction quality testing and settlement monitoring, pointed out that the effect to reinforce the remarkable.

jet grouting pile, sleeve valve pipe, railway, settlement, subgrade

1009-6825(2015)02-0130-02

2014-11-07

贾军旺(1969- )，男，工程师

U416.1

A