中鐵二十四局集團(tuán)上海鐵建工程有限公司 上海 200070

1 工程概況

某高速鐵路正線K1+127～K1+192，長(zhǎng)65 m一段正線路基至2011年2月路基軌面最大下沉降量達(dá)到46 mm，不能滿足正線無(wú)砟軌道路堤工后沉降不應(yīng)超過(guò)15 mm、路橋交界處的差異沉降不應(yīng)大于5 mm的要求，鐵路局要求該段地基采用花管注漿法進(jìn)行軟土路基加固補(bǔ)強(qiáng)。

補(bǔ)強(qiáng)區(qū)域土層從上到下依次為：

①1人工填土，雜色，松散；②1黏土，褐黃色，硬（可）塑；②2黏土，灰黃色，軟塑；②3粉土、粉砂，灰色，松散-稍密；③1淤泥質(zhì)黏土，灰色，流塑；②2粉土夾粉質(zhì)黏土，灰色，稍密；④淤泥質(zhì)黏土，灰色，流塑；⑤1黏土，灰色，軟塑；⑤2粉土，灰色，稍密-中密；⑤2-1粉砂，灰色，稍密-中密；⑤3粉質(zhì)黏土，灰色，軟（可）塑；⑤4黏土，灰-灰綠色，可塑；⑥1粉質(zhì)黏土，暗綠-草黃色，硬（可）塑；⑦1粉土，草黃色-灰色，中密-密實(shí)。⑦2粉細(xì)砂，灰色，密實(shí)。

2 施工準(zhǔn)備

2.1 施工流程[1-5]

由于在已經(jīng)開(kāi)通的高速鐵路下進(jìn)行花管注漿加固路堤以往沒(méi)有施工先例，因此在正式施工前在場(chǎng)外空地上進(jìn)行了試樁并進(jìn)行了總結(jié)，正式大面積施工前由設(shè)計(jì)單位選擇了K1+147～K1+157左側(cè)10 m進(jìn)行注漿加固試驗(yàn)施工，然后進(jìn)行了這段路堤共65 m的花管注漿軟土路堤加固補(bǔ)強(qiáng)施工。施工流程為場(chǎng)外試樁施工→加固試驗(yàn)施工→正式花管注漿加固施工。

2.2 施工主要技術(shù)參數(shù)

花管注漿每段壓漿量按設(shè)計(jì)要求（軟塑黏土、粉土、粉砂層為0.7 m3/m；淤泥質(zhì)地層為1.1 m3/m）控制，管樁中下部適當(dāng)提高注漿量，嚴(yán)格控制注漿速度和注漿量；注漿壓力按設(shè)計(jì)要求10 m以下注漿壓力達(dá)到0.5 MPa，10 m以上注漿壓力達(dá)到0.2 MPa，注漿過(guò)程中以注漿量控制為主，注漿壓力控制為輔。施工主要工藝見(jiàn)圖1。

圖1 花管注漿施工工藝

2.3 花管注漿場(chǎng)外試樁施工

根據(jù)設(shè)計(jì)施工圖紙選擇2 根花管注漿點(diǎn)進(jìn)行試樁，分別模擬花管最長(zhǎng)的K1+191.6處L2，花管注漿試樁橫向間距約4.8 m，縱向在一個(gè)斷面上，試樁的技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。

2011年4月24日～25日進(jìn)行了場(chǎng)外試樁施工，施工采用1 臺(tái)小型履帶鉆機(jī)施工，采用定制優(yōu)質(zhì)地質(zhì)合金鉆頭，Φ60 mm。通過(guò)花管最長(zhǎng)和傾斜角度最大2 根試樁的施工，驗(yàn)證了工藝參數(shù)的正確性。

3 花管注漿試驗(yàn)段施工

試驗(yàn)段范圍內(nèi)44 根壓漿管的施工，剛開(kāi)始時(shí)是按照審定的施工組織設(shè)計(jì)的要求，每天利用天窗點(diǎn)在0：30～3：30進(jìn)行施工，投入2 臺(tái)設(shè)備1 d只能施工3 h，根據(jù)施工4 d后的對(duì)線路沉降的觀測(cè)情況（4 d來(lái)的線路沉降量不大），決定白天也可以施工?？紤]到白天施工時(shí)萬(wàn)一路基發(fā)生較大的沉降量時(shí)不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，我們?cè)阡撥壯抠N上了沉降觀測(cè)標(biāo)志，白天做到在注漿點(diǎn)附近1 h觀測(cè)1 次，并要求在白天注漿時(shí)，工務(wù)段上線進(jìn)行對(duì)軌面的高低、水平和方向的檢查，如果觀測(cè)到有較大的上浮或下沉，立即報(bào)告。發(fā)現(xiàn)路基或軌道變化較大時(shí)，立即要停止施工并分析研究，確定好下一步施工工藝才能繼續(xù)進(jìn)行，由于類似的施工沒(méi)有先例，試驗(yàn)段施工時(shí)要控制進(jìn)度，為下一步施工提供參考數(shù)據(jù)，施工期間天窗點(diǎn)還是按原來(lái)的安排上線用電子水準(zhǔn)儀進(jìn)行沉降量的觀測(cè)，在試樁期間由于1 個(gè)區(qū)域只有2 臺(tái)機(jī)械施工，所以對(duì)路基下的土體的擾動(dòng)不是很大，總的上浮量也不大。

表1 場(chǎng)外試樁技術(shù)參數(shù)表

4 正式花管注漿施工

在正式注漿時(shí)，必須貫徹八字方針：“少量多次，多點(diǎn)均勻”的原則。按照這一原則，在施工階段的測(cè)量監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)分析，是一項(xiàng)很重要的任務(wù)，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的分析可以及時(shí)調(diào)整注漿量和注漿速度，決定正在注漿的這根樁下一步的控制要求，減少后續(xù)軌面整治達(dá)標(biāo)的工作量。

在注漿點(diǎn)處軌道都會(huì)隆起，在遠(yuǎn)離注漿點(diǎn)的地方，軌道會(huì)產(chǎn)生加速下沉的現(xiàn)象，在施工中要有預(yù)防措施，減少或延緩這種現(xiàn)象的發(fā)生[6]；當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)累計(jì)的隆起量將要達(dá)到它在這個(gè)點(diǎn)的累計(jì)下沉量時(shí)，立即停止注漿，尤其是在接近沒(méi)有明顯下沉量的橋涵時(shí)，以免在后期的軌面調(diào)整時(shí)無(wú)法進(jìn)行作業(yè)。

5 花管注漿施工監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

5.1 花管注漿速度對(duì)線路隆起的影響

圖2是5月28日上、下行線在K1+150位置同時(shí)注漿后，5月29日凌晨對(duì)支撐層的測(cè)量結(jié)果顯示的支撐層面的隆起線性圖，2 臺(tái)鉆機(jī)在上、下行線兩側(cè)同時(shí)注漿，注漿量是按3～5 m3/h進(jìn)行的，顯然，線路的上浮速度過(guò)快，引起的最大坡率為（7.5－2.5）/10 000=0.5‰，影響的范圍是前后各30 m左右，由于坡率不大， 最大為0.5‰，故對(duì)慢行條件下的行車安全不會(huì)構(gòu)成危險(xiǎn)，但要控制注漿速度，在5月29日我們調(diào)整了注漿速度，按1 m3/h左右進(jìn)行。

5.2 花管注漿對(duì)相鄰未注漿地段的影響

圖2 沉降情況

本次注漿中發(fā)現(xiàn)的一個(gè)典型現(xiàn)象，就是在遠(yuǎn)離注漿點(diǎn)的位置，如果附近沒(méi)有涵洞一類的結(jié)構(gòu)物支撐，這個(gè)位置的軌道會(huì)產(chǎn)生比原來(lái)未注漿時(shí)還要快的急速下沉，上、下行線都如此，經(jīng)分析這是由于在上、下行線兩邊同時(shí)注漿時(shí)，多出來(lái)的水泥漿的體積所產(chǎn)生的孔隙水壓力無(wú)法及時(shí)釋放，擠動(dòng)了遠(yuǎn)方的土體（注漿對(duì)土體的擾動(dòng)在同濟(jì)大學(xué)現(xiàn)場(chǎng)埋設(shè)的測(cè)斜管的測(cè)量中也同樣得到了驗(yàn)證），使得在這個(gè)位置的樁的摩擦力有所減弱，整個(gè)軌道結(jié)構(gòu)在列車動(dòng)荷載的作用下會(huì)產(chǎn)生下沉，這種情況在以后的注漿時(shí)要采取相應(yīng)的措施，減少這種不利情況的產(chǎn)生。措施可以是采用在接近臨界點(diǎn)時(shí)，分級(jí)減少注漿量和再進(jìn)一步地降低注漿速度的辦法來(lái)減少對(duì)注漿地段以外的土體的擾動(dòng)。

5.3 花管注漿在未下沉地段的控制措施

無(wú)砟軌道地段在花管注漿時(shí)，要嚴(yán)密控制未下沉地段的隆起現(xiàn)象的發(fā)生，因?yàn)樵摰囟我坏┥细『?，?duì)后期軌面的整治達(dá)標(biāo)非常困難，會(huì)影響到該地段恢復(fù)到設(shè)計(jì)速度（在圖3中K1+120實(shí)際高程已經(jīng)比設(shè)計(jì)高程高了2.8 mm）。

圖3 實(shí)際與設(shè)計(jì)軌面線對(duì)照

在我們每天與現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)人員的交班會(huì)上，我們采取了先停機(jī)，轉(zhuǎn)至下一個(gè)注漿點(diǎn)注漿，再每天對(duì)該地段進(jìn)行跟蹤測(cè)量，決定是否還要繼續(xù)補(bǔ)注漿，并嚴(yán)格控制在附近的注漿量和注漿速度，發(fā)現(xiàn)過(guò)大的隆起后及時(shí)調(diào)整，現(xiàn)場(chǎng)的注漿速度由最初的3～5 m3/h先降到了1 m3/h左右，到最后幾根樁時(shí)降到了嚴(yán)格控制在1 m3/h之內(nèi)。在對(duì)上行線一側(cè)K1+180處進(jìn)行監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn) ，軌面已經(jīng)高了8 mm左右，因此我們決定WS22-1 和WS16-1這2 根樁不注漿。

5.4 本次注漿與整治前下沉情況的對(duì)比

圖4是12月31日根據(jù)前后6 次對(duì)軌面的測(cè)量結(jié)果畫(huà)的6 條曲線，圖中最下部1 根線是我們?cè)?月15日測(cè)得的軌面下沉曲線，上部的5 根線是在停止注漿后軌面的最高值以及4 條下降后的軌面線，從圖中可以明顯看出隆起最高的地段基本對(duì)應(yīng)的是下沉量最大的地段；線路上浮的趨勢(shì)與它下沉曲線基本對(duì)稱吻合；線路的最大上浮量還沒(méi)有達(dá)到它在這個(gè)位置先前的最大下沉量，還在可調(diào)范圍之內(nèi)。

圖4 上行線沉降趨勢(shì)

5.5 停止注漿后的軌道變化情況

在6月16日第一排注漿結(jié)束后，我們停止了注漿，進(jìn)行測(cè)量觀測(cè)，通過(guò)測(cè)量我們發(fā)現(xiàn)隆起最大的地段也是下沉速率最大的地段；注漿的地段都在下沉，鄰近的未注漿地段都在緩緩回升，經(jīng)分析這與地下空隙水壓力的釋放和傳遞及注漿地段的土體沉降固結(jié)有關(guān)。這個(gè)現(xiàn)象與在注漿時(shí)的變化趨勢(shì)正好相反，但原因卻不同。

5.6 上、下行線沉降量比較

從圖4、圖5我們發(fā)現(xiàn)上、下行的隆起趨勢(shì)和隆起的量基本是相同的，這是由于我們?cè)谧{前的方案論證時(shí)反復(fù)強(qiáng)調(diào)的，為了考慮到要控制線路不均勻沉降，防止出現(xiàn)過(guò)超高和欠超高的出現(xiàn)，特別提出，如果不注意對(duì)稱注漿，線路會(huì)產(chǎn)生上、下行線不均勻的沉降量，導(dǎo)致軌道出現(xiàn)前后高低甚至出現(xiàn)三角坑，從而影響線路的行車安全。為此要求上、下行線的注漿速度和注漿量要做到基本對(duì)稱注漿，防止軌道產(chǎn)生不均勻的隆起或者下沉。

圖5 下行線沉降趨勢(shì)

5.7 停止注漿后的沉降趨勢(shì)情況

停止注漿后，在注漿時(shí)隆起最大的點(diǎn)回落的相對(duì)快一些，見(jiàn)圖4、圖5，相鄰段回落的速率要慢一些?；芈淇傮w趨勢(shì)還是比較均勻的，并且，上下行軌道的回落速率基本相近，因此，注漿后的回落不會(huì)影響在慢行條件下列車的安全運(yùn)行。

從圖6中可以看出，停止注漿一年多的沉降趨勢(shì)還沒(méi)有完全收斂，這就證明了地下孔隙水的釋放是一個(gè)較長(zhǎng)時(shí)間的、緩慢的過(guò)程。因此，注漿后的對(duì)注漿收斂的觀測(cè)期是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程，需要做好打持久戰(zhàn)的準(zhǔn)備。

圖6 路基沉降速率

6 結(jié)語(yǔ)

CRTS-Ⅱ型無(wú)砟軌道下沉的處理在國(guó)內(nèi)外都沒(méi)有先例，稍有不慎會(huì)帶來(lái)無(wú)法彌補(bǔ)的損失。注漿前必須按鐵路行車要求，做好各項(xiàng)安全防護(hù)工作[7,8]。

本次注漿是按照鐵路慢行60 km/h進(jìn)行防護(hù)的。注漿過(guò)程中必須做好軌道的沉降觀測(cè)工作，并及時(shí)分析觀測(cè)成果，作出相應(yīng)的調(diào)整。正式注漿前必須要做好試樁工作，確定施工工藝，花管注漿要按照“少量多次，多點(diǎn)均勻”的原則，防止局部隆起過(guò)大，影響行車安全。在軌道兩側(cè)注漿時(shí)，要接近于對(duì)稱注漿，防止一側(cè)軌道隆起過(guò)大，尤其是在曲線下股，會(huì)產(chǎn)生反超高，嚴(yán)重影響行車安全。對(duì)于原先沒(méi)有下沉的地段，要做到盡量不要去注漿擾動(dòng)它，以免樁側(cè)摩擦力下降后使得軌道加大下沉。注漿使得軌道快速隆起，停止注漿后軌道會(huì)在較長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)持續(xù)下沉，停止注漿后的對(duì)沉降收斂的觀測(cè)期是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程，需要做好打持久戰(zhàn)的準(zhǔn)備。