章敏

（京沈鐵路客運專線遼寧有限責(zé)任公司（哈大客專公司），沈陽 110006）

結(jié)構(gòu)性粉質(zhì)黏土天然狀態(tài)下處于堅硬狀態(tài)，結(jié)構(gòu)性強，強度高，具有顆粒相對密度大、孔隙比大、飽和度低、液限塑限高等特點，但水敏感性強烈，浸水后土體快速軟化，常發(fā)生濕陷［1］。目前結(jié)構(gòu)性粉質(zhì)黏土在高速鐵路建設(shè)中仍按普通粉質(zhì)黏土處理，其濕陷性可能對建設(shè)運營產(chǎn)生安全隱患。

對于濕陷性土體處理技術(shù)的研究主要集中在濕陷性黃土方面。GB 50025—2018《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》、TB 10035—2018《鐵路特殊土路基設(shè)計規(guī)范》等提出了常用的濕陷性黃土地基處理設(shè)計計算方法及施工工藝。蘇謙等［2］對鄭西客運專線DDC 樁處理濕陷性黃土的適用性及設(shè)計計算進行了研究，提出了DDC 樁的工后沉降計算模式。李玉強等［3］在寶蘭客運專線進行了用柱錘沖擴樁處理黃土地基的試驗研究，結(jié)果表明，復(fù)合地基能夠有效消除黃土的濕陷性，提高天然地基承載力達3 倍以上。齊甦等［4］提出了一種可以滿足隧道內(nèi)小空間施工要求的無振動擠密濕陷性黃土地基處理技術(shù)。姚裕春等［5］對多種濕陷性黃土地基處理技術(shù)的效果進行了研究，認為路基樁板結(jié)構(gòu)適用于處理中厚層和淺層濕陷性黃土，水泥土擠密樁適用于淺層濕陷性黃土，CFG 樁處理應(yīng)采用小直徑小間距方案。

本文針對京沈高速鐵路阜新站的結(jié)構(gòu)性粉質(zhì)黏土，討論了建設(shè)和運營2個階段相應(yīng)的工程處理措施。

1 建設(shè)期處理措施

1.1 勘察建議

依據(jù)京沈高速鐵路阜新站的相關(guān)試驗結(jié)果可知，結(jié)構(gòu)性粉質(zhì)黏土的濕陷系數(shù)隨孔隙比增大而增大，隨飽和度降低而增大，天然狀態(tài)下孔隙比大于0.6 且飽和度小于60%的粉質(zhì)黏土具有濕陷性［6-8］。

目前的相關(guān)規(guī)范只要求針對黃土開展?jié)裣菪栽囼?，建議對于物理性質(zhì)指標(biāo)達到上述條件的粉土、黏性土應(yīng)增加濕陷性評判。

1.2 地基處理

由于鐵路工程位于開放的自然環(huán)境中且為帶狀分布，外界水環(huán)境如地下水、降雨等影響因素較多，要完全避免外界水環(huán)境影響鐵路基底是非常困難的。因此，消除結(jié)構(gòu)性粉質(zhì)黏土的濕陷性應(yīng)作為高速鐵路地基處理的主要對策。

結(jié)構(gòu)性粉質(zhì)黏土的濕陷性類似于黃土，可按既有TB 10012－2019《鐵路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》中有關(guān)黃土規(guī)定進行濕陷性評價。參考TB 10106—2010《鐵路工程地基處理技術(shù)規(guī)程》并結(jié)合工程實際，歸納了結(jié)構(gòu)性粉質(zhì)黏土地基的處理措施，見表1。

2 運營期處理措施

2.1 處理方法

對于營業(yè)線，結(jié)構(gòu)性粉質(zhì)黏土的危害主要表現(xiàn)為遇水軟化產(chǎn)生沉降。目前運營線路常用處理軟土沉降的措施有高壓旋噴、花管注漿、袖閥管注漿等。高壓旋噴樁由于其壓力較大（≥20 MPa），施工中線路可能產(chǎn)生較大變形，一般只在普速和重載鐵路上應(yīng)用。與花管注漿相比，袖閥管注漿可以較好地控制注漿范圍和注漿壓力，在線路變形可控的同時還可重復(fù)多次注漿。綜合考慮，運營高速鐵路可采用袖閥管注漿處理結(jié)構(gòu)性粉質(zhì)黏土。

表1 結(jié)構(gòu)性粉質(zhì)黏土處理措施

2.2 信息化施工

注漿過程中必然會造成水環(huán)境變化，而結(jié)構(gòu)性粉質(zhì)黏土極易被擾動。為保證線路正常運營，應(yīng)建立高頻響應(yīng)的信息化位移監(jiān)測反饋系統(tǒng)，根據(jù)控制對策及時調(diào)整施工工藝，防止線路變形過大。

2.2.1 高頻響應(yīng)監(jiān)測系統(tǒng)

采用高精度物位計，建立秒級響應(yīng)的全覆蓋豎向位移監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)線路沉降變形的實時顯示，如圖1所示。通過全站儀測量機器人對線路的橫向變形進行監(jiān)測。高頻響應(yīng)位移監(jiān)測系統(tǒng)組成見表2。

圖1 DK534區(qū)段線路沉降變形狀態(tài)

表2 高頻響應(yīng)位移監(jiān)測系統(tǒng)組成

2.2.2 施工工藝調(diào)整對策

高頻響應(yīng)的變形監(jiān)測是實現(xiàn)信息化施工的基礎(chǔ)，在不同變形條件下采取合理的施工控制措施則是信息化施工的關(guān)鍵。根據(jù)軌道變形限值要求、線路變形狀態(tài)及趨勢、注漿參數(shù)與變形關(guān)聯(lián)分析等情況構(gòu)建有效的工藝調(diào)整對策，見表3。

表3 工藝調(diào)整對策

3 現(xiàn)場應(yīng)用

京沈高速鐵路DIK534+775—DIK534+956 區(qū)段路基位于阜新站附近，原地表覆蓋2.2～3.4 m 厚結(jié)構(gòu)性粉質(zhì)黏土，其下為頁巖。由于建設(shè)期缺乏對結(jié)構(gòu)性粉質(zhì)黏土的認知，并未采取針對性的地基處理。

運用高頻響應(yīng)信息化的袖閥管注漿技術(shù)對結(jié)構(gòu)性粉質(zhì)黏土層進行處理。采用硫鋁酸鹽單液注漿，水灰比為 0.8∶1～1∶1。注漿設(shè)計斷面如圖2 所示，縱向間距1.5 m。為保證處理質(zhì)量，注漿孔深入頁巖1.0 m。分2 次注漿，每次注漿量為設(shè)計量的1/2，注漿壓力不超過1.0 MPa。

圖2 阜新站結(jié)構(gòu)性粉質(zhì)黏土處理設(shè)計斷面

采用原位測試和變形觀測等手段進行綜合評價，結(jié)果表明（表4），處理后土體承載力顯著提高，線路無明顯沉降，處理效果良好。

表4 結(jié)構(gòu)性粉質(zhì)黏土處理效果

4 結(jié)論

1）建設(shè)期高速鐵路路基應(yīng)對飽和度低于60%且孔隙比大于0.6的粉土、黏性土增加濕陷性試驗，評判濕陷性并根據(jù)試驗結(jié)果進行地基處理。

2）運營線路可采用袖閥管注漿加固技術(shù)對結(jié)構(gòu)性粉質(zhì)黏土進行處理。施工過程中應(yīng)采用高頻響應(yīng)的信息化施工技術(shù)嚴(yán)格控制線路變形。

本文提出的結(jié)構(gòu)性粉質(zhì)黏土工程處理措施已在京沈高速鐵路得到成功應(yīng)用，可在類似工程中推廣應(yīng)用。