摘要 變形是鐵路工程路基邊坡的常見病害，對(duì)路基邊坡穩(wěn)定性具有顯著的負(fù)面影響。因此，文章論述了鐵路工程路基邊坡變形的表現(xiàn)，從鉆孔注漿、預(yù)應(yīng)力錨桿、土釘加固等幾個(gè)方面，分析了鐵路工程路基邊坡變形防護(hù)的施工技術(shù)類型與技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)。結(jié)合實(shí)際工程，對(duì)比了鉆孔注漿、預(yù)應(yīng)力錨桿、土釘加固技術(shù)的應(yīng)用效果，以期為鐵路工程路基邊坡變形防護(hù)施工提供一些參考。

關(guān)鍵詞 鐵路工程；路基；邊坡變形；防護(hù)施工技術(shù)

中圖分類號(hào) U216.417 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2024）13-0064-03

0 引言

新時(shí)期，鐵路建設(shè)范圍持續(xù)延伸，鐵路路基邊坡性質(zhì)呈現(xiàn)出日益復(fù)雜化的趨勢(shì)。在工程建設(shè)過程中，復(fù)雜邊坡潛在滑體存在下滑力，一旦沿著剪切面的下滑力超出抗滑力，就會(huì)導(dǎo)致邊坡變形，直接影響鐵路工程的順利推進(jìn)?，F(xiàn)行工程路基邊坡變形防護(hù)的施工技術(shù)類型眾多，相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)、應(yīng)用效果具有顯著差異。因此，對(duì)比分析多種技術(shù)在鐵路工程路基邊坡變形防護(hù)施工中的應(yīng)用具有非常重要的意義。

1 鐵路工程路基邊坡變形的表現(xiàn)

鐵路工程路基邊坡變形主要表現(xiàn)為：邊坡在自身重力以及地震、降雨、工程活動(dòng)等外力的干擾下，內(nèi)部整體出現(xiàn)沿軟弱結(jié)構(gòu)面變動(dòng)趨勢(shì)[1]。在變形力超出邊坡體本身抗變形力的情況下，鐵路工程路基邊坡將出現(xiàn)顯著形狀異變。表現(xiàn)為邊坡內(nèi)部水平或垂直位移、外部水平或垂直位移。其中工程路基開挖活動(dòng)是造成邊坡變形失穩(wěn)的主要誘因。

2 鐵路工程路基邊坡變形防護(hù)施工技術(shù)類型

2.1 鉆孔注漿技術(shù)

鉆孔注漿技術(shù)是一種特殊的路基處理工藝。鉆孔注漿技術(shù)需借助高壓水，將水泥漿或水泥砂漿注入深層地下結(jié)構(gòu)，為鐵路工程深層路基提供支撐力，以改善鐵路工程路基邊坡的穩(wěn)定性以及抗震性能。從鉆孔注漿技術(shù)的應(yīng)用過程來看，主要包括前期準(zhǔn)備（含技術(shù)、工具、人員等）、鉆孔準(zhǔn)備、鉆孔作業(yè)、注漿作業(yè)等幾個(gè)環(huán)節(jié)。

鉆孔注漿技術(shù)具有設(shè)備輕巧、工藝簡單、操作容易、對(duì)復(fù)雜環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)良特點(diǎn)，但其僅可用于軟土路基，單體承載力不高。根據(jù)具體的工程地質(zhì)情況，可以選擇不同的注漿方式，比如對(duì)于碎石、淤泥、人工填土等地質(zhì)，可以分別選擇單管、雙管、多管的注漿方式。

2.2 預(yù)應(yīng)力錨桿技術(shù)

預(yù)應(yīng)力錨桿技術(shù)是巖土錨固技術(shù)的一種。預(yù)應(yīng)力錨桿技術(shù)需要借助錨桿周邊地層巖土的抗剪強(qiáng)度，完成結(jié)構(gòu)物拉力的傳遞，從而保持鐵路工程路基開挖面的穩(wěn)定性。同時(shí)，預(yù)應(yīng)力錨桿結(jié)構(gòu)可與地層連鎖，促使錨固地層產(chǎn)生壓應(yīng)力區(qū)，對(duì)地層產(chǎn)生加筋作用，增強(qiáng)地層力學(xué)強(qiáng)度，阻止邊坡變形滑移。作為一種將拉力傳遞至穩(wěn)定巖土層的結(jié)構(gòu)體，預(yù)應(yīng)力錨桿的結(jié)構(gòu)如圖1所示：

圖1中的1為承壓板；2為臺(tái)座；3為錨具；4為支擋結(jié)構(gòu)；5為鉆孔；6為自由隔離層；7為鋼筋，預(yù)應(yīng)力錨桿的鋼筋采用（φ25～φ32）精軋螺紋鋼筋；8為自由段；9為注漿體。在實(shí)際應(yīng)用中，預(yù)應(yīng)力錨桿可與鋼筋混凝土樁、鋼筋混凝土板肋、鋼筋混凝土面板等聯(lián)合使用。

2.3 土釘加固技術(shù)

土釘加固是鐵路工程路基邊坡變形防護(hù)的永久性工程技術(shù)，其因經(jīng)濟(jì)、簡便、可靠等優(yōu)勢(shì)而被廣泛運(yùn)用于工程。土釘加固技術(shù)適用于物理力學(xué)性質(zhì)差的邊坡，技術(shù)可單獨(dú)使用，也可與其他邊坡變形防護(hù)技術(shù)進(jìn)行聯(lián)合應(yīng)用。

土釘防銹程度、耐久性是土釘加固技術(shù)質(zhì)量的主要影響因素。為保證技術(shù)質(zhì)量，多采取加大土釘鋼筋界面、增設(shè)水泥砂漿保護(hù)層、鋼筋表面涂鋅（或環(huán)氧）等手段。其中加大土釘鋼筋截面需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中的鋼筋銹蝕率，結(jié)合規(guī)定使用年限內(nèi)的最大銹蝕深度要求，進(jìn)行土釘鋼筋直徑的調(diào)整；增設(shè)水泥砂漿保護(hù)層需要考慮銹蝕率，設(shè)置厚度超出35 mm±5 mm的保護(hù)層；鋼筋表面涂鋅需要在考慮銹蝕率的情況下加大截面。在有條件的情況下，可以在鋼筋外側(cè)增設(shè)塑料波紋管，波紋管、鋼筋之間注入水泥漿，打造封套防銹體系（見圖2所示）。

圖2中的1為雙層鋼筋網(wǎng)；2為土釘鋼筋；3為塑料波紋管；4為塑料外定位架；5為鉆孔；6為注漿管；7為內(nèi)定位架。

3 鐵路工程路基邊坡變形防護(hù)施工技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)

3.1 鉆孔注漿技術(shù)要點(diǎn)

在鉆孔注漿前，沿邊坡周邊鉆設(shè)注漿孔，鉆孔深度處于邊坡底部標(biāo)高以下。一般選擇地質(zhì)鉆探用潛孔鉆。鉆孔期間，采用泥沙護(hù)壁，避免流沙、塌孔。

在鉆孔完畢的第一時(shí)間，需插入注漿管，注漿管上端與注漿泵的注漿嘴緊密連接，避免泥漿沉淀。同時(shí)，將一根鋼筋插入孔內(nèi)，打造具有抗剪力的完整結(jié)構(gòu)。

在水泥漿攪拌機(jī)內(nèi)，拌和漿液。借助注漿泵將漿液壓入孔內(nèi)，邊鉆孔邊注漿，嚴(yán)格控制空孔的放置時(shí)間。若孔深較大，可適當(dāng)提高注漿管，持續(xù)注漿至孔口冒出濃漿。完成注漿后，拔出注漿管。

3.2 預(yù)應(yīng)力錨桿技術(shù)要點(diǎn)

在預(yù)應(yīng)力錨桿技術(shù)應(yīng)用前，調(diào)查鐵路工程路基邊坡變形防護(hù)施工條件、地質(zhì)環(huán)境，判定現(xiàn)行技術(shù)方案與工程實(shí)際情況的適宜性。根據(jù)判定結(jié)果，及時(shí)調(diào)整方案。

在確定技術(shù)方案與工程實(shí)際情況相符后，放出各錨桿孔的位置，沿著錨桿孔位置，搭設(shè)腳手架。同時(shí)，借助傾角測(cè)量儀器，以鉆機(jī)導(dǎo)向架與水平面的夾角、鉆孔端斜坡尺寸與錨桿長度的關(guān)系為控制依據(jù)，穩(wěn)固潛孔鉆機(jī)。一般鐵路工程預(yù)應(yīng)力錨桿選擇“無水干鉆+回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)+泥漿循環(huán)”的護(hù)孔方式，定向定位。在無水干鉆期間，若遇塌孔，技術(shù)人員應(yīng)立即停止作業(yè)，進(jìn)行壓力注漿固壁操作。確定邊壁固定后，重新掃孔鉆進(jìn)。鉆孔至設(shè)計(jì)深度，繼續(xù)超鉆一段距離，并利用高壓風(fēng)清除錨孔內(nèi)的殘留物。

完成鉆孔后，進(jìn)行鋼筋校直、除銹操作。初步處理后，根據(jù)設(shè)計(jì)長度要求進(jìn)行鋼筋切割，在鋼筋外露端加工螺紋，安放螺母。同時(shí)，沿著桿體，每間隔一段距離進(jìn)行隔離件的安裝，確保桿體處于鉆孔中心位置。

完成錨桿制作后，全面檢查孔道。確定孔道內(nèi)無堵塞、無雜質(zhì)后，將錨桿連同注漿管放入鉆孔，錨桿放入角度應(yīng)與鉆孔角度相同，避免自由長度段出現(xiàn)損傷。

放入錨桿后，檢查進(jìn)場(chǎng)水泥力學(xué)性能。確認(rèn)無誤后，利用高質(zhì)水泥、砂料、水、水玻璃拌和漿料。注漿管伸入漿液液面下，從孔底開始，連續(xù)開展一次常壓注漿，一次注漿至孔口溢出。一次注漿形成的水泥結(jié)石體強(qiáng)度達(dá)標(biāo)后，分段開展二次高壓注漿。在二次注漿水泥結(jié)石體強(qiáng)度達(dá)標(biāo)后，進(jìn)行錨桿張拉操作。

錨桿張拉操作工具主要為千斤頂（已標(biāo)定）。張拉前，對(duì)準(zhǔn)錨具且整齊套入錨墊板、限位板，保證張拉方向與錨索軸向垂直。張拉期間，依據(jù)設(shè)計(jì)程序、速度，先后進(jìn)行預(yù)張拉、正式分級(jí)張拉，最終施加到鎖定荷載。

3.3 土釘加固技術(shù)要點(diǎn)

在土釘加固技術(shù)應(yīng)用前，選擇極限、使用兩種狀態(tài)，逐一分析技術(shù)的整體穩(wěn)定性、主要構(gòu)件受力、開挖面加固強(qiáng)度、滲流穩(wěn)定性等。確定土釘支護(hù)加固土體外部無失穩(wěn)破壞面、土釘截面與長度滿足局部強(qiáng)度要求、土釘拉力可承受水土壓力（含動(dòng)水壓力）的情況下，清除鐵路工程路基邊坡頂部的松散土石方，設(shè)置天溝排水設(shè)施，并在土釘中間交錯(cuò)布置排水管。同時(shí)，修整地表，封閉地表水下滲渠道。

邊坡頂部地表封閉后，從路基頂部出發(fā)，向下開挖至邊坡坡面線內(nèi)。同時(shí)，根據(jù)設(shè)計(jì)坡率，人工修整坡面，確保開挖面平整。若遇孤立巖石，采用小爆破方式進(jìn)行處理。爆破期間，貫徹多打眼、少裝藥的原則，盡可能減少對(duì)坡面的擾動(dòng)；若遇邊坡坍塌凹坑，應(yīng)及時(shí)嵌補(bǔ)，控制開挖的平整度。

形成邊坡后，噴施一層混凝土，控制邊坡的暴露時(shí)間。以混凝土面層凝固為節(jié)點(diǎn)，鉆設(shè)孔洞，設(shè)置土釘。設(shè)置土釘前，應(yīng)進(jìn)行制作土釘用鋼筋的除銹、校正操作。

根據(jù)設(shè)計(jì)孔深、孔位、孔徑、傾斜度，干鉆成孔，并借助空壓機(jī)清除孔內(nèi)粉塵，居中插入土釘。同時(shí)，設(shè)置土釘居中的定位托架，托架下設(shè)置固定鐵皮，便于穩(wěn)固土釘。

固定居中放置后，清除孔內(nèi)松動(dòng)的殘留雜土，從孔底出發(fā)，均勻不間斷地注漿，注漿壓力恒定。一般土釘加固技術(shù)采用二次注漿工藝，首次注入水泥砂漿，二次注入純水泥漿。其中二次注漿總量受土釘長度的直接影響，常規(guī)注漿中的水泥用量則由鐵路工程路基邊坡區(qū)的地層決定。注入水泥砂漿時(shí)，技術(shù)人員應(yīng)先清除孔內(nèi)泥水，邊注漿邊拔管，確保注漿口始終位于漿液面下。首次注入的水泥砂漿初步凝結(jié)后，進(jìn)行二次壓力注漿。

在二次壓力注漿強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，以相鄰兩鋼筋接頭錯(cuò)開的方式綁扎（或點(diǎn)焊）鋼筋網(wǎng)片。在鋼筋網(wǎng)緊密毗鄰坡面的情況下，懸掛鋼筋網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)與土釘端頭應(yīng)牢固連接，避免出現(xiàn)晃動(dòng)。鋼筋網(wǎng)懸掛完畢后，借助高壓風(fēng)吹洗，再次噴射混凝土，持續(xù)濕潤養(yǎng)護(hù)數(shù)日。

4 鐵路工程路基邊坡變形防護(hù)施工技術(shù)的應(yīng)用效果對(duì)比

4.1 技術(shù)應(yīng)用背景

某鐵路工程DK620+252～DK620+456段路基區(qū)為剝蝕丘陵地貌，地勢(shì)起伏較大，沖溝發(fā)育。邊坡高度為22～33 m，自然坡度為38 °。高路塹邊坡開挖段超10處，邊坡巖石多裂隙、存在土石夾層。邊坡表層植被發(fā)育，覆蓋的巖土體如表1所示：

由表1可知，工程下伏基巖風(fēng)化嚴(yán)重，透水性較佳，堆積體與基巖表面形成潤滑面，路基開挖極易破壞邊坡體抗滑段與下滑段的平衡狀態(tài)，導(dǎo)致坡體變形。

4.2 技術(shù)應(yīng)用方案

鉆孔注漿的邊坡防護(hù)方案為沿邊坡周邊鉆設(shè)2排注漿孔，注漿孔為梅花形布置方式，孔徑為11 cm。注漿孔深度為邊坡底部標(biāo)高以下30 cm，注漿管為φ25鋼管，注漿管下端插入孔內(nèi)距注漿孔底部15 cm（埋入水泥漿深度超出3 m）。注漿體為C40水泥漿摻和10%膨潤土、1%高效減水劑。

預(yù)應(yīng)力錨桿防護(hù)方案為：面向單級(jí)垂直邊坡，選擇φ100 mm鉆機(jī)鉆孔，錨孔入口點(diǎn)水平方向誤差小于5 mm，垂直方向誤差小于100 mm。利用四級(jí)精軋螺紋鋼筋制作錨桿，錨桿鋼筋經(jīng)定型套筒搭接焊，焊接長度低于8倍的鋼筋直徑。錨桿實(shí)際長度超出計(jì)算長度的0.4 m±0.1 m，總體長度誤差小于50 mm。錨桿插入孔內(nèi)深度超出錨桿長度的95%。錨桿注漿選擇標(biāo)號(hào)425#的普通硅酸鹽水泥，含泥量小于總重量的3%、有害物質(zhì)（云母、硫化物等）含量低于1.5%±0.5%的粒徑0.4 mm±0.1 mm中砂，摻加5%的膨潤土、0.5%～3%的水玻璃和0.02%～0.05%的三聚醇胺活性劑，注漿充盈次數(shù)超出1.0。注漿后，錨桿張拉控制力為525.2 kN，超張拉10%，張拉速度為40 kN/min。

土釘加固防護(hù)方案為：坡頂布置PVC（Polyvinyl chloride，聚氯乙烯）排水管，排水傾角為5 °，相鄰排水管之間距離為50 cm，排水管壁2/3開10 mm孔，外包裹土工布。挖土為“機(jī)械+人工”分層開挖的方式，每層厚2.5 m±0.5 m，開挖至邊坡坡面線2.0 m內(nèi)，邊坡平整度偏差控制在±20 mm以內(nèi)。坡面形成后，噴射第一層混凝土的厚度為5 cm，土釘插入深度超出設(shè)計(jì)要求的90%，土釘定位托架之間距離為2.5 m±3.0 m，土釘定位偏差為150 mm、傾角偏差極限為3 °。注漿管位于孔底250～300 mm的位置，第一次注漿壓力為0.6～0.8 MPa，第二次注漿壓力為1.0～1.2 MPa，注漿流量為5 L/min。注漿水泥用量為25～45 kg/m。鋼筋網(wǎng)定位誤差小于20 mm，接頭錯(cuò)開500 mm，掛網(wǎng)后從上到下噴射C20混凝土，噴頭與受噴面保持垂直且兩者相距0.6～1.0 m，噴射厚度為5 cm。噴射混凝土2 h后，進(jìn)行噴水養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)至混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的50%，表面噴射M20水泥砂漿，水泥砂漿厚度為1 cm，最終濕潤養(yǎng)護(hù)14 d以上。

4.3 技術(shù)應(yīng)用效果對(duì)比

根據(jù)《鐵路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》（TB 10001）、《高速鐵路工程測(cè)量規(guī)范》（TB 10601）的相關(guān)規(guī)定，在鐵路工程路基邊坡變形防護(hù)施工期間，忽略地下水，每個(gè)工點(diǎn)布置3～5個(gè)觀測(cè)點(diǎn)。利用拉線式位移計(jì)、固定式測(cè)斜儀，連續(xù)觀測(cè)24 h及以上，分別測(cè)定不同技術(shù)應(yīng)用期間的邊坡表面變形、內(nèi)部變形。整理觀測(cè)結(jié)果，得出不同技術(shù)的應(yīng)用效果見表2所示：

由表2可知，在預(yù)應(yīng)力錨桿防護(hù)技術(shù)應(yīng)用的情況下，鐵路工程路基邊坡的水平位移和垂直位移最小，鉆孔注漿的邊坡水平位移、垂直位移最大。以上表明，預(yù)應(yīng)力錨桿加固技術(shù)可有效防控鐵路工程路基邊坡在水平、垂直方向的變形，后續(xù)工程中可優(yōu)先選用預(yù)應(yīng)力錨桿加固邊坡變形防護(hù)技術(shù)。

5 結(jié)束語

綜上所述，鐵路工程路基邊坡變形對(duì)工程穩(wěn)定性具有較大危害，超出規(guī)定的邊坡變形會(huì)直接影響鐵路施工安全。常見的鐵路工程路基邊坡變形防護(hù)技術(shù)包括鉆孔注漿技術(shù)、預(yù)應(yīng)力錨桿技術(shù)、土釘加固技術(shù)等，不同技術(shù)的應(yīng)用效果具有顯著區(qū)別。根據(jù)工程實(shí)際情況，技術(shù)人員應(yīng)選擇適宜的路基邊坡變形防控技術(shù)，確保邊坡處于穩(wěn)定狀態(tài)。

參考文獻(xiàn)

[1]楊學(xué)林. 黃土地區(qū)高速鐵路高邊坡路基幫寬沉降分析[J]. 鐵道勘察， 2020（2）： 15-21.

收稿日期：2024-02-19

作者簡介：崔庸（1972—），男，本科，高級(jí)工程師，研究方向：鐵路計(jì)劃管理。