钢花管和TGRM特种水泥基灌浆料技术在南昆铁路路基沉降加固中的应用

杜永辉

【摘 要】以南昆铁路K595+770-+805路基下沉病害为研究对象，在充分调查和分析其路基下沉病害特征的基础上，采用钢花管和TGRM水泥基特种灌浆料注浆加固技术对沉陷下沉的路基病害进行整治，表明既有铁路软土路基采用这种方法加固是有效地，能够对地基软弱沉陷、路堤填方沉降等各种路基病害进行有效整治，进而使得铁路轨面沉降和高低不平顺的问题得到有效解决，不破坏路基、工程费用较低、施工速度较快，能保证列车行车安全。

【关键词】路基病害；钢花管；TGRM水泥基特种灌浆料；注浆技术；加固

一、前言

通过研究發现，导致铁路轨面沉降以及高低不平顺的原因有很多，例如路基（路堤）填方沉降导致开裂变形、软弱地基沉降等多种病害都可导致铁路轨面沉降以及高低不平顺。

本文针对南昆铁路K595+770-+805填方路基下沉病害进行分析。该段路基为填方路堤，路堤填方高度5～8米，位于原生缓坡地段，在k595+800-+820路堤填方处原有小沟谷汇水，铁路建设时在k595+812设有1-1.0米盖板箱涵，涵洞净空1.6米，全长11.65米。在连续降雨情况下，线路部分路肩发生下沉外挤，最大下沉量16cm。分析原因，该段线路路基施工时采用就地取土方式，原地质情况为粉砂质泥岩，填料为粘土，属C类填料。因土质回填不密实，在连续降雨情况下，地表水通过粘土层下渗后汇积于路堤下方原生粉砂质泥岩，造成粉砂质泥岩遇水软化，承载力降低，在列车作用下导致路基产生下沉外挤病害，严重威胁到列车运行安全。

二、采用钢花管和TGRM水泥基特种灌浆料技术加固路基

1.钢花管注浆技术。

钢花管注浆就是从钻孔之中将钢花管埋入到需要进行加固的路基地层之中，并通过钢花管进行注浆。通过压力作用让浆液均匀进入到路基填方土体之中，在土体中形成以钢花管为核心的桩体，并在桩体的外部土体颗粒之间形成具有较高抗剪强度的网状浆脉复合体，并将原来的土体挤压紧密，最后凝结在一起，使得路基整体的抗滑以及抗压能力都得到有效改善，增强路基强度。

2.TGRM水泥基特种灌浆料性能。

路基加固通常选择既有铁路运营天窗点施工，对注浆加固材料的选择要求比较高，需要满足快速恢复通车条件，本案例选择了TGRM水泥基特种灌浆料，TGRM水泥基特种灌浆料是一种无毒环保和高耐久性的无机复合材，在引发剂和促凝剂作用下，在极短时间内聚合成立体空间结构，填充空隙、包裹土体颗粒，将土颗粒与土颗粒及土颗粒与土团颗粒联结成一个整体，改善土体和地基性能，提高土体和地基强度及防渗性能。其性能可通过以下指标反映：

（1）早强性

由以上数据可以看出材料的初凝和终凝的间隔时间很短。当材料凝结之后，硬化反应发生迅速，并在十分钟之内快速发展，在30min龄期字内形成高强度。

由表2可以看出在水灰比0.4的情况下，从加水开始算起，30min试体的抗压强度已达到10 MPa。这为工程抢修、限时施工等问题创造了材料基础。

（2）耐久性能高。在通过270次冻融循环之后其强度仍然保持了95.0%，同时整个试件未出现剥落现象，轮廓完整，表明TGRM水泥基特种灌浆料的抗冻融性能非常好，满足要求。

（3）防渗性能高。具有较好的防渗性能，加压到3MPa时试件渗水平均高度仅4～5cm。

3.钢花管注浆加固设计。

结合本段路基属于路堤，路堤下方原土为粉砂质泥岩，填料为粘土的情况。本段路基加固采用斜花管注浆方法。如图1所示：

注浆加固确定以下注浆参数：

（1）每米注浆量的大小：每米注浆深度水泥用量为100～120㎏。

（2）注浆孔径、孔距、排距：孔径为Φ42mm，孔距为1.0 m，排距0.6m。

（3）注浆水灰比：0.6：1～0.8：1。

（4）注浆压力：0.5MPa～1.0 MPa。

（5）注浆孔深度：2.0～3.0 m。

（6）注浆流量：10～100L/min。

（7）注浆加固的有效影响半径：0.8m～1.5m。

结合现场土质和缺陷情况，采取动态设计方法。

4.钢花管和TGRM水泥基特种灌浆料注浆施工工艺。

（1）注浆工艺流程

放线定位→钻孔→安装注浆管→拌制浆液→注浆→质量检查→恢复线路外观

（2）注浆施工

1）测量放线定位。在经过基本整平的场地之上，根据设计图纸上的要求，测放出注浆孔孔位，然后做出相应标记，要求孔位误差控制在2cm之内。并沿着钻孔的位置开挖出沟槽，以便于将注浆的时候从孔中所排出的水分以及矛将都能够得到及时地排出，确保施工场地的整洁、干燥。

2）钢花管制作。钢花管采用Φ42×3.0mm钢管制作，应能承受3.0 MPa压力。端部焊接成锥尖形，尾部采用螺口与三通连接，管壁上制作出浆孔，按梅花型布置，间距为20～30cm，孔径Φ6mm。

3）钻孔及安装钢花管。在铁路路肩采用Φ60mm钻头按设计倾角钻孔，孔深进入设计地层2～3 m，再将Φ42mm钢花管安装于孔内，如遇塌孔，采用振动锤把钢花管打入设计地层。

4）配制浆液及注浆。注浆液采用TGRM水泥基特种灌浆料水泥浆，水灰比为0.6：1～0.8：1。搅拌机采用叶片式机械搅拌机，转速不小于200转/分钟，保证浆液连续均匀拌制，搅拌时间不低于5分钟，不宜大于90分钟，出浆口设置过滤网对浆液过筛，在用注浆泵按照设计压力0.5MPa～1.0 MPa泵送压注。

过程中及时分析对比相邻注浆孔的注浆流量、注浆压力、注浆量、铁路轨面水平和高程变化等参数，根据各参数的变化评定注浆效果，再结合注浆施工现场铁路轨面和路基情况，及时调整注浆参数，保证铁路线路、路基和行车安全。

5.加固整治效果。

南昆铁路某段桥涵结合部路基加固处理以前，该段铁路轨面的沉降及高低不平顺问题相当突出，路基严重下沉，最大下沉量16cm，道床实际高度达0.9～1.3m，工务部门投入大量的人力、物力、财力并采取了多种常规治理形式对路基病害进行整治，经常性的起道和抬道维修养护，该段路基沉降依旧严重、频繁，对行车安全构成极大威胁。

在经过加固处理之后，通过对该路段的路基沉降观测资料的分析以及铁路柜面的几何状态数据的分析，可以发现最大沉降为13mm，路基沉降收敛趋于稳定，与设计要求相符。

三、结语

通过南昆铁路K595+770-+800路基下沉病害加固工程实例，表明采用钢花管和TGRM水泥基特种灌浆料注浆技术加固，可有效整治路堤填方沉降（开裂、变形），解决铁路轨面沉降和高低不平顺问题，加固铁路软土路基是有效的、可行的方法。和其他的方法相比，这种方法没有土方施工工作量，也不会对路基破坏，并且工程费用较低、施工速度快，施工时也不需要中断列车运行，还可以确保证列车行车安全。

参考文献：

[1]吕续臣，于立波.既有铁路路基注浆加固技术〔J〕. 铁道建筑2006.

[2]成尚锋，张海燕.钢花管注浆技术在填方路基病害处治中的应用〔J〕. 中外公路，2007.

[3]建筑材料〔M〕. 中国水利水电出版社，2004.endprint