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摘要：随着我国高速铁路规划的不断完善，其建设技术得到了跨越式的发展，但由于我国地缘辽阔，地质环境复杂，因此，高速铁路的长期安全运营能力面临巨大挑战。地基和路基稳定性对高速铁路的安全运营具有重要意义，地基和路基的性能劣化将直接威胁高速铁路的正常使用。
关键词：高速铁路;膨胀土;注浆法
膨胀土是我国广泛分布的一种特殊土，具有明显的涨缩性、多裂隙性、超固结性、强膨胀性等不良工程特性，会严重影响列车运行的平顺性，对铁路运营构成安全隐患[1]。目前对于膨胀土的研究主要是从微观的结构、强度、变形和改进等方面进行的。刘松玉（东南大学）在研究膨胀土的微观结构方面取得了很大的进展[2]。膨胀土的胀缩性质和内部以及外部条件都有关系，内部影响因素主要有矿物组成成分、结构类型、含水量等等，而其外部影响因素主要是气候变化（主要是由于膨胀土的湿热敏感性）。由试验可知，当膨胀土含水量低时，膨胀力和变形能力都会增大。袁俊平、陈剑年（河海大学）通过进行膨胀土单向水浸试验中也得出了类似的结论[3]。然而，至今为止，微观分析，如胶结性能和微观孔隙结构形式仍是定性分析，但是膨胀土定量关系的微观特征与力学性质的结合的研究方法尚未完善。目前，在我国西部大开发背景下，西南地区拟建或在建的多条高速铁路客运专线，均不同程度的涉及到膨胀土或膨胀性粘土地基问题。而注浆加固是处理膨胀土地基的主要手段之一。本文主要讨论了膨胀土路基的一般处理方法，并详细论述了注浆法，对注浆材料的适用性和注浆工艺都进行描述和比较。以云桂铁路弥勒段的膨胀土为研究对象。通过对弥勒膨胀土进行室内试验，判断其类别为中-强膨胀土，粘性土居多。根据钻芯取样进行试验，获得其基本物理性质，并对其进行微结构特征分析，研究其特性。设计选用聚氨酯树脂为浆材，选用劈裂注浆为注浆工艺来处理该段膨胀土路基。
1 膨胀土地基处理方法
1.1 膨胀土地基处理原则
膨胀土地基处理总原则应当因地制宜。根据建筑所在地的气候条件、土体性质与涨缩性质、场地的工程地质与水文地质情况以及建筑物结构类型等，结合当地施工队的施工经验和技术条件，通过对技术和经济的综合比较考虑，确定合适的处理方案，尽量做到技术先进、经济合理。
1.2 膨胀土地基处理方法
膨胀土地基处理方法的目的是让膨胀土克服湿热敏感性，保障膨胀土的强度，控制膨胀土变形在容许范围值之内。目前国内外关于膨胀土地基处理的方法有很多种，膨胀土的加固技术也在不断发展，以下是我国大量工程实践中应用多，效果较好的几种膨胀土处理办法：换土法、温度控制法（预浸水法、暗沟保湿法、帷幕保湿法）、压实控制法、土质改良法（物理改良法、化学改良法、生物改良法）。
2 注浆法
2.1 注浆技术的发展历史
注浆法是一种新出现的地基处理技术，常配合其他地基处理办法一起使用，如：CFG桩等。注浆法的原理是配置粘度低、流动性好的联结材料，使用注浆泵等设备，将材料注入土体之中，在土体裂隙中蔓延，填充后发生固结，从而堵塞土体，隔断水源，使得土体结构联结加强，整体性得到提高。该方法常用于松散含砂或含水地层、含裂隙的岩层、溶洞、破碎带，具有防渗、堵漏、加固和纠正建筑物倾斜的功能[4]。
我国社会经济条件和施工建造要求的不断提高，我国在1956年之后开始了注浆技术的研究和应用，起步时间落后于西方各国几十年。并在1959年之后进入蓬勃发展时期，丙烯、铭木素、聚氨酯、甲醛、环氧树脂、酚醛树脂等各式注浆材料都是在此基础上研究出来的。由于我国经济的快速发展，基础建设事业的蓬勃向上，使得各种注浆工艺、注浆材料都能不断获得使用，积累了很多工程实践案例，提供了足够的经验教训，使得我国注浆技术因此得到快速发展，并在某些方面达到了国际一流水平。我国在化学注浆技术领域有很大收获，取得不少优异成绩。化学注浆法在我国的工程实践中逐步应用发展，应用范围广泛，涉及水电、建筑、采矿、交通等各个行业，到目前为止已占有十分重要的地位。对化学注浆材料的研究也并非单纯依靠国外的研究成果。除了能自主研发国外经常使用的例如硅酸盐、甲醛等浆材之外，我国创新性的研发了如改性的环氧树脂等浆材，并在工程实践中得到验证，能够更好的处理工程上的难题，使得化学注浆的应用能更加贴合我国工程实际，有更广泛的适用范围。注浆技术的发展不仅仅体现在注浆材料的发展上，也体现在工程设计和注浆设备的发展更新上。目前国内自主研发的注浆设备已经基本能满足化学注浆的施工要求。而理论的发展也一直走在世界科研的前列，如浆液扩散半径等理论的发展都为施工提供了很好的理论支撑。各类期刊论文的发表和专业性书籍的出版也很好的体现了我国注浆技术的蓬勃发展。上世纪六十年代，我国就已经开始注意注浆材料特别是化学注浆材料可能引起的毒害和环境污染问题，并不断得到重视，提出了一系列的解决办法以减少不良影响，获得长久的环境友好型可持续发展。
注浆法在工程实践中的应用性很强，对于改善地基的不良工程特性，加强土体结构联结、增强土体的整体性都有很强的作用。注浆法常需要使用钻孔机钻孔，孔的深度一般需要到达需改良的土体深度以下，通过对浆材加压的办法，使浆材注入，并填充注浆点周围的裂隙，从而达到设计要求[5]。
2.2 注浆方法
注浆方法主要有静压注浆和高压喷射注浆两类。
静压注浆，也称为灌浆，可具体分为渗透注浆、劈裂注浆和压密注浆3种。
渗透注浆一般不会破坏地基土体的结构和颗粒排列，浆液在压力的作用下渗入土体裂隙中，将土体中的空气和自由水从孔隙中排出，浆液固结之后会把土体颗粒粘结起来，从而提高土体的整体性[6]。渗透注浆所用压力相对较小，是工程实践中最常使用的一种方法。渗透注浆主要有球形扩散理论和柱形扩散理论，其理论均假设被漿体为均质和各向同性体，有很大局限性。因此适用范围小，常在中砂以上的砂性土和有裂缝的岩石结构使用。
高压喷射注浆的使用机理是在高压下，使用带有喷嘴的注浆管等施工设备，将注浆浆液混合均匀后，通过注浆孔向外喷射对土体产生冲击力，使土体发生破坏碎裂，从而与浆液发生混合，固结成为一个巨大的固结体，以到达增强土体强度的目的。近年来，我国对高压喷射注浆的研究越来越重视，它适用范围广，通过试验研究和工程实践可知，高压喷射注浆对很多特殊土地基，如：砂性土、湿陷性黄土和淤泥的处理都拥有良好的效果，最终的加固效果和强度增加效果都达到令人满意的程度。而施工操作也较为简单方便[7]。
3 展望
本文主要对注浆法做了一个简单的整理叙述，但由于技术条件的限制，对于注浆机制和浆液材料和工艺的研究仍然不够深入。由于注浆方法及机制特异性较强，适用范围窄。因此，有必要结合我国高速铁路建设，对其区域的不同应力条件，不同膨胀潜势的膨胀土进行深入研究，探究膨胀土注浆处理机制，提出一套可以直接用于高速铁路膨胀土地基注浆处理的理论。
参考文献
[1]张其光.膨胀土地基处理技术.《四川建材》.2007年第1期：2
[2]叶瑛.高速铁路膨胀土地基沉降控制试验研究.东南大学硕士论文.2006：5
[3]张颂南.石灰改良膨胀土室内试验研究.河海大学硕士论文.2005：5
[4]叶丹凡.试论注浆技术在工民建施工中的实施要点.江西建材.2014年21期：13-14
[5]黄戡.裂隙岩体中隧道注浆加固理论研究及工程应用.中南大学博士论文.2011：13-15
[6]刘建明.注浆技术在公路路基病害整治中的应用.青海交通科技.2010年02期：16
[7]刘红卫.地基加固的复合注浆技术及应用研究.重庆大学硕士论文.2003：16-18
西南科技大学
关键词：高速铁路;膨胀土;注浆法
膨胀土是我国广泛分布的一种特殊土，具有明显的涨缩性、多裂隙性、超固结性、强膨胀性等不良工程特性，会严重影响列车运行的平顺性，对铁路运营构成安全隐患[1]。目前对于膨胀土的研究主要是从微观的结构、强度、变形和改进等方面进行的。刘松玉（东南大学）在研究膨胀土的微观结构方面取得了很大的进展[2]。膨胀土的胀缩性质和内部以及外部条件都有关系，内部影响因素主要有矿物组成成分、结构类型、含水量等等，而其外部影响因素主要是气候变化（主要是由于膨胀土的湿热敏感性）。由试验可知，当膨胀土含水量低时，膨胀力和变形能力都会增大。袁俊平、陈剑年（河海大学）通过进行膨胀土单向水浸试验中也得出了类似的结论[3]。然而，至今为止，微观分析，如胶结性能和微观孔隙结构形式仍是定性分析，但是膨胀土定量关系的微观特征与力学性质的结合的研究方法尚未完善。目前，在我国西部大开发背景下，西南地区拟建或在建的多条高速铁路客运专线，均不同程度的涉及到膨胀土或膨胀性粘土地基问题。而注浆加固是处理膨胀土地基的主要手段之一。本文主要讨论了膨胀土路基的一般处理方法，并详细论述了注浆法，对注浆材料的适用性和注浆工艺都进行描述和比较。以云桂铁路弥勒段的膨胀土为研究对象。通过对弥勒膨胀土进行室内试验，判断其类别为中-强膨胀土，粘性土居多。根据钻芯取样进行试验，获得其基本物理性质，并对其进行微结构特征分析，研究其特性。设计选用聚氨酯树脂为浆材，选用劈裂注浆为注浆工艺来处理该段膨胀土路基。
1 膨胀土地基处理方法
1.1 膨胀土地基处理原则
膨胀土地基处理总原则应当因地制宜。根据建筑所在地的气候条件、土体性质与涨缩性质、场地的工程地质与水文地质情况以及建筑物结构类型等，结合当地施工队的施工经验和技术条件，通过对技术和经济的综合比较考虑，确定合适的处理方案，尽量做到技术先进、经济合理。
1.2 膨胀土地基处理方法
膨胀土地基处理方法的目的是让膨胀土克服湿热敏感性，保障膨胀土的强度，控制膨胀土变形在容许范围值之内。目前国内外关于膨胀土地基处理的方法有很多种，膨胀土的加固技术也在不断发展，以下是我国大量工程实践中应用多，效果较好的几种膨胀土处理办法：换土法、温度控制法（预浸水法、暗沟保湿法、帷幕保湿法）、压实控制法、土质改良法（物理改良法、化学改良法、生物改良法）。
2 注浆法
2.1 注浆技术的发展历史
注浆法是一种新出现的地基处理技术，常配合其他地基处理办法一起使用，如：CFG桩等。注浆法的原理是配置粘度低、流动性好的联结材料，使用注浆泵等设备，将材料注入土体之中，在土体裂隙中蔓延，填充后发生固结，从而堵塞土体，隔断水源，使得土体结构联结加强，整体性得到提高。该方法常用于松散含砂或含水地层、含裂隙的岩层、溶洞、破碎带，具有防渗、堵漏、加固和纠正建筑物倾斜的功能[4]。
我国社会经济条件和施工建造要求的不断提高，我国在1956年之后开始了注浆技术的研究和应用，起步时间落后于西方各国几十年。并在1959年之后进入蓬勃发展时期，丙烯、铭木素、聚氨酯、甲醛、环氧树脂、酚醛树脂等各式注浆材料都是在此基础上研究出来的。由于我国经济的快速发展，基础建设事业的蓬勃向上，使得各种注浆工艺、注浆材料都能不断获得使用，积累了很多工程实践案例，提供了足够的经验教训，使得我国注浆技术因此得到快速发展，并在某些方面达到了国际一流水平。我国在化学注浆技术领域有很大收获，取得不少优异成绩。化学注浆法在我国的工程实践中逐步应用发展，应用范围广泛，涉及水电、建筑、采矿、交通等各个行业，到目前为止已占有十分重要的地位。对化学注浆材料的研究也并非单纯依靠国外的研究成果。除了能自主研发国外经常使用的例如硅酸盐、甲醛等浆材之外，我国创新性的研发了如改性的环氧树脂等浆材，并在工程实践中得到验证，能够更好的处理工程上的难题，使得化学注浆的应用能更加贴合我国工程实际，有更广泛的适用范围。注浆技术的发展不仅仅体现在注浆材料的发展上，也体现在工程设计和注浆设备的发展更新上。目前国内自主研发的注浆设备已经基本能满足化学注浆的施工要求。而理论的发展也一直走在世界科研的前列，如浆液扩散半径等理论的发展都为施工提供了很好的理论支撑。各类期刊论文的发表和专业性书籍的出版也很好的体现了我国注浆技术的蓬勃发展。上世纪六十年代，我国就已经开始注意注浆材料特别是化学注浆材料可能引起的毒害和环境污染问题，并不断得到重视，提出了一系列的解决办法以减少不良影响，获得长久的环境友好型可持续发展。
注浆法在工程实践中的应用性很强，对于改善地基的不良工程特性，加强土体结构联结、增强土体的整体性都有很强的作用。注浆法常需要使用钻孔机钻孔，孔的深度一般需要到达需改良的土体深度以下，通过对浆材加压的办法，使浆材注入，并填充注浆点周围的裂隙，从而达到设计要求[5]。
2.2 注浆方法
注浆方法主要有静压注浆和高压喷射注浆两类。
静压注浆，也称为灌浆，可具体分为渗透注浆、劈裂注浆和压密注浆3种。
渗透注浆一般不会破坏地基土体的结构和颗粒排列，浆液在压力的作用下渗入土体裂隙中，将土体中的空气和自由水从孔隙中排出，浆液固结之后会把土体颗粒粘结起来，从而提高土体的整体性[6]。渗透注浆所用压力相对较小，是工程实践中最常使用的一种方法。渗透注浆主要有球形扩散理论和柱形扩散理论，其理论均假设被漿体为均质和各向同性体，有很大局限性。因此适用范围小，常在中砂以上的砂性土和有裂缝的岩石结构使用。
高压喷射注浆的使用机理是在高压下，使用带有喷嘴的注浆管等施工设备，将注浆浆液混合均匀后，通过注浆孔向外喷射对土体产生冲击力，使土体发生破坏碎裂，从而与浆液发生混合，固结成为一个巨大的固结体，以到达增强土体强度的目的。近年来，我国对高压喷射注浆的研究越来越重视，它适用范围广，通过试验研究和工程实践可知，高压喷射注浆对很多特殊土地基，如：砂性土、湿陷性黄土和淤泥的处理都拥有良好的效果，最终的加固效果和强度增加效果都达到令人满意的程度。而施工操作也较为简单方便[7]。
3 展望
本文主要对注浆法做了一个简单的整理叙述，但由于技术条件的限制，对于注浆机制和浆液材料和工艺的研究仍然不够深入。由于注浆方法及机制特异性较强，适用范围窄。因此，有必要结合我国高速铁路建设，对其区域的不同应力条件，不同膨胀潜势的膨胀土进行深入研究，探究膨胀土注浆处理机制，提出一套可以直接用于高速铁路膨胀土地基注浆处理的理论。
参考文献
[1]张其光.膨胀土地基处理技术.《四川建材》.2007年第1期：2
[2]叶瑛.高速铁路膨胀土地基沉降控制试验研究.东南大学硕士论文.2006：5
[3]张颂南.石灰改良膨胀土室内试验研究.河海大学硕士论文.2005：5
[4]叶丹凡.试论注浆技术在工民建施工中的实施要点.江西建材.2014年21期：13-14
[5]黄戡.裂隙岩体中隧道注浆加固理论研究及工程应用.中南大学博士论文.2011：13-15
[6]刘建明.注浆技术在公路路基病害整治中的应用.青海交通科技.2010年02期：16
[7]刘红卫.地基加固的复合注浆技术及应用研究.重庆大学硕士论文.2003：16-18
西南科技大学