（身份證號碼： 370685198209064432）

鹽脹路基病害處理研究

閆清衛(wèi)

（身份證號碼： 370685198209064432）

路基病害是影響鐵路安全行車的重要因素，常見的路基病害有路基變形、滑塌、剝落等。本項目由于鹽漲作用導(dǎo)致路基變形嚴(yán)重，通過對現(xiàn)場水文地質(zhì)、特殊巖土進行調(diào)查研究，引起土體膨脹的最主要原因是土壤中硅酸鈉含量高，在水分蒸發(fā)或隨著氣溫的降低，析出大量硅酸鈉晶體，引起土體鼓脹。本方案通過先進行化學(xué)灌漿，待充分反應(yīng)晶體消除后再進行水泥注漿的方法進行處理。通過后期觀察，取得了不錯的治理效果。

路基病害、硅酸鈉、化學(xué)灌漿、水泥注漿

一、概述

1、工程概況

中國鋁業(yè)股份有限公司山東分公司礦山鐵路副線，于2005年建成并投入使用，2009年11月路基開始出現(xiàn)變形，湖羅路道口及南側(cè)長約410m路基已發(fā)生嚴(yán)重變形，路基基床最高鼓起高度達1.0m，路基范圍內(nèi)及擋墻西側(cè)地面也出現(xiàn)沿線路方向的較大裂縫，最大寬度達400mm，深度延伸至地表下1.5m，線路西側(cè)房屋墻面出現(xiàn)達10mm裂縫，擋墻也出現(xiàn)不同程度的損壞。

本次設(shè)計處理范圍為K2+337.2～K2+720，長度382.80m。本文主要針對基床部分進行設(shè)計處理。

2、設(shè)計原則

1.治理因鹽脹作用而引起的路基病害；

2.徹底切斷硅酸鈉溶液進入路基本體的通道；

3.施工設(shè)計應(yīng)充分考慮既有場地條件，合理布局；

二、工程地質(zhì)特征

1、地層巖性

該區(qū)地表覆蓋有第四系全新統(tǒng)人工填筑雜填土、素填土，其下依次為第四系全新統(tǒng)沖洪積粉質(zhì)黏土，石炭系頁巖、砂巖，分層詳述如下：

1、雜填土（Q4ml）：雜色，松散，稍濕～潮濕，主要以粉質(zhì)黏土及碎石為主，層厚1.00～2.10m。

2、素填土（Q4ml）：主要為新近堆積棄土及路基填土，以粉質(zhì)黏土為主，黃褐色，灰褐色，稍密，稍濕，夾有少量煤灰、磚屑、砂及卵石，局部表層見少量植物根系，層厚0.5～4.6m。

3-1、粉質(zhì)黏土（Q4al+pl）：黃褐色，軟塑，夾有少量姜石及角礫，有強烈的刺激氣味，風(fēng)干后有白色粉末析出，層厚0.50～1.50m。

3、粉質(zhì)黏土（Q4al+pl）：褐黃色，軟塑～硬塑，夾有少量砂粒及白色晶體，層厚0.40～3.00m。

4-1、全風(fēng)化頁巖（C）：灰黑色、灰黃色，全風(fēng)化，夾有白色晶體，層厚0.40～3.00m。

4-2、強風(fēng)化頁巖（C）：灰綠～黃褐色,強風(fēng)化,泥質(zhì)結(jié)構(gòu),頁理構(gòu)造,主要成分為黏土礦物,巖芯呈碎塊狀,薄餅狀,手可掰開,極破碎，層厚1.80～8.40m。

4-3、弱風(fēng)化頁巖（C）：灰黑色,弱風(fēng)化,泥質(zhì)結(jié)構(gòu),頁理構(gòu)造,主要成分為黏土礦物,巖芯呈短柱狀,薄餅狀,手可掰開,極破碎，揭示層厚2.30～3.00m。

2、水文地質(zhì)條件

勘探期間場地內(nèi)地下水埋深為0.4～2.5m，地下水屬第四系孔隙潛水，主要受附近水體滲透及大氣降水補給。場地內(nèi)的地下水由于水管破裂或其它水體補給水位較高，地下水顏色為灰黑色，通過對所取水樣及土樣的易溶鹽含量分析，顯強堿性。

圖2-1 K2+340西側(cè)匯積的地表水

根據(jù)《鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計規(guī)范》（TB10005-2010）判定，環(huán)境水對混凝土侵蝕類型和作用等級分別為L2、H4；環(huán)境土對混凝土侵蝕類型和作用等級分別為L1、H2。地表水為附近水管破裂長期漏水蓄積所致，見圖2-1。

3、 不良地質(zhì)及特殊巖土

無不良地質(zhì)，特殊巖土主要有填土、膨脹土（巖）、鹽漬土、硅酸鈉結(jié)晶體。本場地填土主要為路基填土，副線鋪設(shè)場地原為東南～西北走向沖溝，副線沿原沖溝邊緣鋪設(shè)，填土未經(jīng)有效壓實處理，在火車荷載或自重固結(jié)作用下發(fā)生變形。根據(jù)取樣分析粉質(zhì)黏土及全風(fēng)化頁巖具弱膨脹性。本場地受污水侵蝕的地段易溶鹽含量高達1.05～5.60%，為堿性超鹽漬土。硅酸鈉溶液在水分蒸發(fā)或溫度降低后，析出大量硅酸鈉晶體。

三、病害原因簡述

圖3-1軌道不均勻變形，擋墻出現(xiàn)裂縫、損壞

礦山鐵路副線已經(jīng)停運，根據(jù)現(xiàn)場觀察，鐵路軌道已發(fā)生嚴(yán)重的不均勻變形，路基基床鼓起，擋墻出現(xiàn)裂縫、部分地段已損壞，見圖3-1。

據(jù)分析，引起土體膨脹的最主要原因是土壤中硅酸鈉含量高，在水分蒸發(fā)或隨著氣溫的降低，析出大量硅酸鈉晶體，引起土體鼓脹；其次由于全風(fēng)化頁巖和粉質(zhì)黏土具有一定的弱膨脹性，可引起土體的部分膨脹。

四、線路地基處理設(shè)計

線路部分地基處理采用先進行化學(xué)灌漿，待充分反應(yīng)晶體消除后進行水泥注漿的方法。

1、化學(xué)灌漿

(1)鉆孔布置

梅花型布置，平行線路布置9排鉆孔，孔間距2m。第Ⅰ排沿擋墻外側(cè)邊緣布置；第Ⅱ排全部為斜孔，鉆孔傾向線路左側(cè)，傾角15°，第Ⅱ排K2+337.2～K2+645段距離第Ⅲ排0.8m；第Ⅸ排距離第Ⅷ排0.8m；其它排距為2m；第Ⅷ～Ⅸ排與平交道口防滲帷幕鉆孔相銜接。

(2)處理深度

孔深至強風(fēng)化巖下2m，鉆孔平均深度為天然地面下9m。第Ⅱ～Ⅶ排基床以下進行灌漿處理，基床及軌道部分由中鐵工程設(shè)計咨詢集團有限公司濟南設(shè)計院進行設(shè)計，其它鉆孔灌注深度與鉆孔深度相同。

(3)鉆孔孔徑

鉆孔直徑為φ110mm。

(4)灌漿材料

化學(xué)灌漿采用氯化鈣溶液，氯化鈣溶液配置需根據(jù)現(xiàn)場取土樣化驗硅酸鈉含量進行動態(tài)調(diào)整。取土樣孔可利用化學(xué)灌漿鉆孔，按總鉆孔數(shù)3%均勻布置。

灌漿管：鉆孔內(nèi)灌漿管采用耐壓PVC管，并在管壁開孔，注漿段呈花管狀。

(5)灌漿壓力

孔口壓力值0～0.3MPa，灌注壓力值隨深度加深而增大，具體壓力值應(yīng)通過現(xiàn)場試注確定。

(6)終注條件

灌漿孔滿足各孔的灌漿量時灌漿工作即可結(jié)束。各孔灌漿量約為第Ⅰ排2.1m3、第Ⅱ排2.7m3、Ⅲ～Ⅶ排1.8m3，Ⅷ～Ⅸ排2.1m3，當(dāng)各孔灌漿量與設(shè)計灌漿量相差較大時與設(shè)計單位溝通，協(xié)商解決辦法。

2、水泥注漿

（1）注漿孔布置、深度及孔徑鉆孔利用化學(xué)灌漿孔。

（2）注漿材料

水泥漿：注漿過程中根據(jù)漿液流量、注漿壓力特征動態(tài)調(diào)整漿液的水灰比，水灰比取3.0、2.0、1.0、0.8、0.6五個比級，常用水灰比1.0，由稀到稠依次注入。

水泥：采用粉煤灰硅酸鹽水泥，強度等級為P.F32.5。

水：符合拌制混凝土用水要求，PH＞4，不得使用施工區(qū)范圍內(nèi)的污水。

注漿管：利用化學(xué)灌漿PVC管。

（3）注漿壓力

孔口壓力值0～0.5MPa，注漿壓力值隨深度加深而增大，具體壓力值應(yīng)通過現(xiàn)場試注確定，Ⅷ～Ⅸ排水泥注漿壓力應(yīng)高于其它鉆孔。

（4）終注條件

注漿壓力達到終注壓力（≥0.3MPa），Ⅰ～Ⅶ排注入率不大于1L/min時，繼續(xù)注入10min，Ⅷ～Ⅸ排注入率不大于1L/min時，繼續(xù)注入30min，注漿工作即可結(jié)束。

五、注漿工藝

（一） 鉆孔

可使用XY-1型鉆機施鉆注漿孔，技術(shù)要求如下：

1.鉆孔偏斜率≤1%；

2.孔深誤差≤200mm；

3.成孔不得使用泥漿護壁；

4.鉆孔具體位置可根據(jù)現(xiàn)場情況適當(dāng)調(diào)整。

（二） 注漿順序

注漿孔施鉆應(yīng)隔孔進行，并優(yōu)先施工Ⅷ～Ⅸ排鉆孔，全部鉆孔分兩序次完成，1序孔兼作勘探孔，記錄鉆進情況并確定強風(fēng)化巖石深度，2序孔兼作檢查孔，對前次灌注充填情況進行檢查。施工中應(yīng)加強記錄，分析化學(xué)漿液及水泥漿液的灌注情況。水泥注漿應(yīng)待化學(xué)灌漿施工結(jié)束后開始。

（三） 試注

為合理地選擇各種技術(shù)參數(shù)，施工前應(yīng)進行現(xiàn)場試注，同時檢查設(shè)備的運轉(zhuǎn)狀態(tài)，進一步優(yōu)化施工方案。

六、化學(xué)灌漿效果檢驗

灌漿工作結(jié)束后，采用施鉆檢查孔的方法，檢查注漿質(zhì)量及晶體含量變化情況，檢查孔為灌漿孔的3%且均勻布置，并取部分孔內(nèi)土樣與灌漿前的土樣進行化驗對比，分析灌漿前后土體中硅酸鈉含量的變化情況，從而確定化學(xué)反應(yīng)效果。當(dāng)硅酸鈉含量不超過1%時，可不考慮鹽脹性；當(dāng)超過1%時，應(yīng)加大每個孔的灌漿量及漿液濃度或加密灌漿孔。

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1007-6344（2017）08-0037-02