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摘 要 分析了京广线京广线K1995+640~K1996+550段路基基底下沉原因, 提出了静压注浆加固地基工程措施, 详细介绍了路基加固方案及施工工艺。
关键词 路基病害 注浆加固 成因分析
中图分类号：U213.1 文献标识码：A 文章编号：
1 工程概况
由于京广线K1995+640~K1996+550段路基基底下沉路基不稳致使晃车信息频发。多次组织相关部门技术人员到现场进行检查, 晃车现象主要表现在线路高低、水平变化量大。经多次大机捣固、小机群保养, 效果不明显。其后, 工务段建立了线路和路基沉降观测桩, 每天进行观测, 经过对观测数据的分析, 认为路基沉降是导致线路晃车病害的主要原因。
由于该段为提速改拨地段, 现路基位置原来为水塘及水稻田, 且该处路基紧靠水塘, 水塘内常年有水(见图1 )。根据路基病害特征和病害规模, 以及对沉降稳定观测资料的分析, 认为该处路基病害仍存在发展趋势。为了确保高速列车运行的绝对安全、平稳, 相关单位对该处路基病害进行了现场勘探, 并对路基病害整治做了专题研究, 一致认为, 必须采取补强措施对路基进行加固处理。
2、 病害成因分析及工程措施
2.1病害原因分析
险情发生后，工务段随即组织有关人员到现场勘查，根据调查访问，多年来，本次塌陷区域附近有多处有塌陷的情况：
①2009年4月16日，在K1996+240右侧路堤坡脚处，发现塌陷宽约2m，深约2m，后来用片石把陷坑填了，以后未见异常。
②大概2001~2011年间，在K1996+170~+310段右侧约100m附近，杨姓老乡的房子周围、稻田、菜地、鱼塘等地方，几乎每年都有塌陷，有一年中秋节，鱼塘塌了，水位下降较多，鱼都钻进塌陷的洞中，鱼都抓不到了。可见该区域岩溶是非常发育的。
覆盖层土体的抗剪强度是抗塌力的基础，同等条件下，砂性土比粘性土更易塌陷.
孔隙比与渗透系数影响真空负压作用及潜蚀作用，因渗透系数决定了地下水运动的快慢与难易.
覆盖层的组成对岩溶塌陷产生很大影响，多元结构的覆盖层较一元结构的盖层更易产生塌陷。另外，土层厚度大，从土洞发育到塌至地面的时间也长。
2.2 工程措施
根据对病害特征、病害原因及病害发展趋势的分析、判断, 应采用静压注浆进行工程整治。旨在控制路基沉降变形, 防止水浸路基, 以保证路基的稳定和行车运营的安全。
2.3 工艺选择
在加固处理的施工工艺选择上, 为减少对行车的干扰, 我们对灰土挤密桩、换填、静压注浆三种主要工艺, 进行了施工条件、作业方法、整治效果、工程费用等主要经济技术指标的对比, 最后选定了静压注浆这种新型的路基加固施工工艺(此工艺不需要限速或封锁线路)。
3、 施工方案及工艺
3.1方案设计思路
3.1.1、本次注浆设计根据铁四院编制的《岩溶病害路基注浆技术规程》及《岩溶路基注浆技术细则》，岩溶整治时采用探灌结合，进一步验证及核查地下岩溶情况，修正物探勘测成果。同时，把岩溶发育带与土洞形成密封隔离带，大大削弱地下水的水力通道，阻止因地下水的变化向上发展土洞的情况，确保路基基底的稳定。
3.1.2、在已经形成的土洞中，宜注浆充填，致使土洞不再发展，而土洞的形成与岩溶的发育有密切的关系，因此，在岩溶整治的探灌结合中，应密切注意土洞情况，灌浆时充填土洞。
3.1.3、在岩溶整治的探灌结合中，随时掌握岩溶的变化情况，必要时加密注浆孔，确保路基下的基岩面上形成密封隔离带。
3.2主要工程措施
本次注浆设计根据铁四院编制的《岩溶病害路基注浆技术规程》及《岩溶路基注浆技术细则》，设计采用“探灌结合”，根据探测和施工揭示的地质特征调整注浆范围、参数和工艺。
3.2.1、注浆水泥采用42.5级普通硅酸盐水泥，浆液水灰比一般为1.0~1.2:1。注浆过程中根据浆液流量、注浆压力特征动态可适当调整浆液水灰比。
3.2.2、注浆压力一般采用0.3MPa。通过先導孔注浆状况可适当调整注浆压力，压力可根据地层情况及注浆深浅调整注浆压力。
3.2.3、K1995+900~K1996+550段全段沿路堤两侧坡脚各布设一排垂直钻孔作为先导孔，纵向孔间距6.0m，钻至土石界面以下5.0m。根据先导孔的钻探情况，确定是否需加深钻孔。取芯并编制柱状图，根据揭示的地下岩溶形态及时调整注浆参数、工艺。
①K1995+900~K1996+240段为注浆A区，两侧于路肩外侧和坡脚各布设一排注浆孔，纵向孔间距3.0m，钻至基岩面0.5~1.0m。露肩外侧注浆孔与铅垂线成10°夹角，倾向线路中心方向；坡脚注浆孔与铅垂线成15°夹角，倾向线路中心方向。
②K1996+240~+360段为注浆B区，两侧于边坡中部和坡脚各布设一排注浆孔，纵向孔间距3.0m，钻至基岩面0.5~1.0m。露肩外侧注浆孔与铅垂线成8°夹角，倾向线路中心方向；坡脚注浆孔与铅垂线成10°夹角，倾向线路中心方向。该区段路基塌陷严重，优先进行注浆处理。必要时在浅部增加部分注浆孔。
③K1996+360~+550段为注浆C区，两侧于路肩外侧和坡脚各布设一排注浆孔，纵向孔间距3.0m，钻至基岩面0.5~1.0m。露肩外侧注浆孔与铅垂线成8°夹角，倾向线路中心方向；坡脚注浆孔与铅垂线成10°夹角，倾向线路中心方向。
注浆孔布置详见《注浆处理平面示意图》及《注浆孔布置横断面图》。
注浆钻孔开孔直径不宜小于110mm，终孔直径不宜小于91mm。
另外，K1996+260~+310塌陷段B区中，于两侧路堤边坡增建支撑渗沟。支撑渗沟纵向间距6.0m，以利于排出路基中心窝状积水。
3.2.4、施工时按照“先外后内，先边缘后中心”的顺序跳孔间隔注浆，先施工先导孔。根据先导孔揭示地质条件，选用常规注浆法或者自下而上循环式注浆法。当地层松散易垮孔时可采用自上而下分段复钻注浆法。
3.2.5、当水泥单液地表冒浆时，用水泥浆、水玻璃双液封堵；注浆已超出有效范围或整治范围，浆液扩散过远时，用水泥浆、水玻璃双液控制。双液注浆采用水泥浆：水玻璃（体积比）＝1：1，水玻璃浓度宜为36～43°Be ，水玻璃模数为2.4～3.4。
3.2.6、注浆终孔条件：注浆段注浆压力达终孔压力1.0MPa，10min持续注浆量不大于5L/min。
3.2.7、施工中按照注浆孔的2％布置质量自检孔，且每个注浆段落不得少于3孔。自检孔的注浆质量应满足每延米注浆量不大于周围4孔平均每延米注浆量的15％。
3.2.8、注浆施工结束后，采用钻孔取芯法进行质量检验。质检孔数为注浆总孔数的2％。不足20孔的注浆段，检验孔的数量不少于3个。
4、施工注意事项
4.1、施工之前必须和铁路有关部门进行联系，占道施工需签订必要协议。施工前应平整场地，设置集水坑和临时排水设施，并做好其他相关临建。
4.2、钻探必须坚持“先挖后钻”的原则。钻孔位置、标高与设计孔位的偏差不得大于50cm，钻孔实际孔深误差不得大于10cm，斜孔方向偏移和倾角误差均不宜大于3°。注浆作业时钻机塔架应避开接触网输电线危险区。
4.3、应对路基变形、轨道位移进行全过程监测，对注浆施工过程进行记录，并及时对资料进行整理分析。
4.4、密切注意注浆加固区以外周边环境情况，及时调整注浆工艺，避免造成不利影响。
4.5、对暂时破坏的边坡防护工程应采取临时防护措施，施工后并及时恢复。
5、结语
在整治过程中视岩溶发育情况，采用增减注浆孔或加深注浆孔，保证注浆处理效果，确保线路运营安全。
地下水是岩溶发育的关键因素之一。应对铁路通过岩溶地面易塌陷区、极易塌陷区500m范围内限制抽取地下水，以避免加剧岩溶发育导致地面塌陷、路基下沉。
关键词 路基病害 注浆加固 成因分析
中图分类号：U213.1 文献标识码：A 文章编号：
1 工程概况
由于京广线K1995+640~K1996+550段路基基底下沉路基不稳致使晃车信息频发。多次组织相关部门技术人员到现场进行检查, 晃车现象主要表现在线路高低、水平变化量大。经多次大机捣固、小机群保养, 效果不明显。其后, 工务段建立了线路和路基沉降观测桩, 每天进行观测, 经过对观测数据的分析, 认为路基沉降是导致线路晃车病害的主要原因。
由于该段为提速改拨地段, 现路基位置原来为水塘及水稻田, 且该处路基紧靠水塘, 水塘内常年有水(见图1 )。根据路基病害特征和病害规模, 以及对沉降稳定观测资料的分析, 认为该处路基病害仍存在发展趋势。为了确保高速列车运行的绝对安全、平稳, 相关单位对该处路基病害进行了现场勘探, 并对路基病害整治做了专题研究, 一致认为, 必须采取补强措施对路基进行加固处理。
2、 病害成因分析及工程措施
2.1病害原因分析
险情发生后，工务段随即组织有关人员到现场勘查，根据调查访问，多年来，本次塌陷区域附近有多处有塌陷的情况：
①2009年4月16日，在K1996+240右侧路堤坡脚处，发现塌陷宽约2m，深约2m，后来用片石把陷坑填了，以后未见异常。
②大概2001~2011年间，在K1996+170~+310段右侧约100m附近，杨姓老乡的房子周围、稻田、菜地、鱼塘等地方，几乎每年都有塌陷，有一年中秋节，鱼塘塌了，水位下降较多，鱼都钻进塌陷的洞中，鱼都抓不到了。可见该区域岩溶是非常发育的。
覆盖层土体的抗剪强度是抗塌力的基础，同等条件下，砂性土比粘性土更易塌陷.
孔隙比与渗透系数影响真空负压作用及潜蚀作用，因渗透系数决定了地下水运动的快慢与难易.
覆盖层的组成对岩溶塌陷产生很大影响，多元结构的覆盖层较一元结构的盖层更易产生塌陷。另外，土层厚度大，从土洞发育到塌至地面的时间也长。
2.2 工程措施
根据对病害特征、病害原因及病害发展趋势的分析、判断, 应采用静压注浆进行工程整治。旨在控制路基沉降变形, 防止水浸路基, 以保证路基的稳定和行车运营的安全。
2.3 工艺选择
在加固处理的施工工艺选择上, 为减少对行车的干扰, 我们对灰土挤密桩、换填、静压注浆三种主要工艺, 进行了施工条件、作业方法、整治效果、工程费用等主要经济技术指标的对比, 最后选定了静压注浆这种新型的路基加固施工工艺(此工艺不需要限速或封锁线路)。
3、 施工方案及工艺
3.1方案设计思路
3.1.1、本次注浆设计根据铁四院编制的《岩溶病害路基注浆技术规程》及《岩溶路基注浆技术细则》，岩溶整治时采用探灌结合，进一步验证及核查地下岩溶情况，修正物探勘测成果。同时，把岩溶发育带与土洞形成密封隔离带，大大削弱地下水的水力通道，阻止因地下水的变化向上发展土洞的情况，确保路基基底的稳定。
3.1.2、在已经形成的土洞中，宜注浆充填，致使土洞不再发展，而土洞的形成与岩溶的发育有密切的关系，因此，在岩溶整治的探灌结合中，应密切注意土洞情况，灌浆时充填土洞。
3.1.3、在岩溶整治的探灌结合中，随时掌握岩溶的变化情况，必要时加密注浆孔，确保路基下的基岩面上形成密封隔离带。
3.2主要工程措施
本次注浆设计根据铁四院编制的《岩溶病害路基注浆技术规程》及《岩溶路基注浆技术细则》，设计采用“探灌结合”，根据探测和施工揭示的地质特征调整注浆范围、参数和工艺。
3.2.1、注浆水泥采用42.5级普通硅酸盐水泥，浆液水灰比一般为1.0~1.2:1。注浆过程中根据浆液流量、注浆压力特征动态可适当调整浆液水灰比。
3.2.2、注浆压力一般采用0.3MPa。通过先導孔注浆状况可适当调整注浆压力，压力可根据地层情况及注浆深浅调整注浆压力。
3.2.3、K1995+900~K1996+550段全段沿路堤两侧坡脚各布设一排垂直钻孔作为先导孔，纵向孔间距6.0m，钻至土石界面以下5.0m。根据先导孔的钻探情况，确定是否需加深钻孔。取芯并编制柱状图，根据揭示的地下岩溶形态及时调整注浆参数、工艺。
①K1995+900~K1996+240段为注浆A区，两侧于路肩外侧和坡脚各布设一排注浆孔，纵向孔间距3.0m，钻至基岩面0.5~1.0m。露肩外侧注浆孔与铅垂线成10°夹角，倾向线路中心方向；坡脚注浆孔与铅垂线成15°夹角，倾向线路中心方向。
②K1996+240~+360段为注浆B区，两侧于边坡中部和坡脚各布设一排注浆孔，纵向孔间距3.0m，钻至基岩面0.5~1.0m。露肩外侧注浆孔与铅垂线成8°夹角，倾向线路中心方向；坡脚注浆孔与铅垂线成10°夹角，倾向线路中心方向。该区段路基塌陷严重，优先进行注浆处理。必要时在浅部增加部分注浆孔。
③K1996+360~+550段为注浆C区，两侧于路肩外侧和坡脚各布设一排注浆孔，纵向孔间距3.0m，钻至基岩面0.5~1.0m。露肩外侧注浆孔与铅垂线成8°夹角，倾向线路中心方向；坡脚注浆孔与铅垂线成10°夹角，倾向线路中心方向。
注浆孔布置详见《注浆处理平面示意图》及《注浆孔布置横断面图》。
注浆钻孔开孔直径不宜小于110mm，终孔直径不宜小于91mm。
另外，K1996+260~+310塌陷段B区中，于两侧路堤边坡增建支撑渗沟。支撑渗沟纵向间距6.0m，以利于排出路基中心窝状积水。
3.2.4、施工时按照“先外后内，先边缘后中心”的顺序跳孔间隔注浆，先施工先导孔。根据先导孔揭示地质条件，选用常规注浆法或者自下而上循环式注浆法。当地层松散易垮孔时可采用自上而下分段复钻注浆法。
3.2.5、当水泥单液地表冒浆时，用水泥浆、水玻璃双液封堵；注浆已超出有效范围或整治范围，浆液扩散过远时，用水泥浆、水玻璃双液控制。双液注浆采用水泥浆：水玻璃（体积比）＝1：1，水玻璃浓度宜为36～43°Be ，水玻璃模数为2.4～3.4。
3.2.6、注浆终孔条件：注浆段注浆压力达终孔压力1.0MPa，10min持续注浆量不大于5L/min。
3.2.7、施工中按照注浆孔的2％布置质量自检孔，且每个注浆段落不得少于3孔。自检孔的注浆质量应满足每延米注浆量不大于周围4孔平均每延米注浆量的15％。
3.2.8、注浆施工结束后，采用钻孔取芯法进行质量检验。质检孔数为注浆总孔数的2％。不足20孔的注浆段，检验孔的数量不少于3个。
4、施工注意事项
4.1、施工之前必须和铁路有关部门进行联系，占道施工需签订必要协议。施工前应平整场地，设置集水坑和临时排水设施，并做好其他相关临建。
4.2、钻探必须坚持“先挖后钻”的原则。钻孔位置、标高与设计孔位的偏差不得大于50cm，钻孔实际孔深误差不得大于10cm，斜孔方向偏移和倾角误差均不宜大于3°。注浆作业时钻机塔架应避开接触网输电线危险区。
4.3、应对路基变形、轨道位移进行全过程监测，对注浆施工过程进行记录，并及时对资料进行整理分析。
4.4、密切注意注浆加固区以外周边环境情况，及时调整注浆工艺，避免造成不利影响。
4.5、对暂时破坏的边坡防护工程应采取临时防护措施，施工后并及时恢复。
5、结语
在整治过程中视岩溶发育情况，采用增减注浆孔或加深注浆孔，保证注浆处理效果，确保线路运营安全。
地下水是岩溶发育的关键因素之一。应对铁路通过岩溶地面易塌陷区、极易塌陷区500m范围内限制抽取地下水，以避免加剧岩溶发育导致地面塌陷、路基下沉。