铁路基床加固工艺探析

孟洪锋

摘要：铁路路基可分为普通夯土路基和混凝土高架路基两大类，本文简述了铁路路基施工技术要求及该项技术要求中Evd动态变形模量测试仪的应用前景，分析了铁路路基相关施工规范和施工技术要求；为减少路基病害，保障铁路基床的稳定坚固，重点研究和探讨了在既有线上用水泥土挤密桩加固路基的施工方法和施工工艺。

关键词：铁路基床加固路基基床 施工技术 水泥土挤密桩 工艺研究

一、工程内容

路基本体工程，包括路堤、路堑、半路堤、半路堑工程等；路基防护及加固工程，包括坡面防护、河岸防护、防止路基本体及附属建筑物变形的加固工程；地面及地下排水工程，包括侧沟、排水沟、天沟、渗沟、渗水隧洞等。

铁路路基可以分为普通夯土路基和混凝土高架路基两大类：普通铁路路基：三合土（或普通粘土）作为基本夯土坝，夯土路基侧面用水泥或石块筑成护坡，夯土路基上又由轨道道砟，防渗层组成。混凝土高架路基：混凝土支撑桥墩，混凝土行车走梁、道砟或轨道（枕木）板。

二、施工规范

1. 一般规定

地基处理工程应结合现场环境、施工方法、机械设备等情况进行危险源辨识和风险评估，制定应急预案并采取相应的安全措施。

1.1地基处理应考虑下列主要危险源、危害因素：

(1)机械作业时倾覆；

(2)施工影响毗邻的既有建（构）筑物和设备、管线；

(3)机械现场组装和操作、机械作业用电及防雷；

(4)大风等恶劣气候条件下人员和机械安全；

(5) 施工噪声、排放泥浆等环境因素。

1.2 机械设备的管理与防护除应符合《铁路工程基本作业施工安全技术规程》TB10301-2009第8章的规定外，尚应符合下列规定：

(1)机械进场前，应调查行驶道路和作业现场的情况，了解影响范围内既有建（构）筑物和设备的分布，探明地下和空中的管线并制定相应的安全措施。

(2)作业场地及行走范围应保持平整并满足相应的承载力等要求

(3)机械系统的能力应与施工要求相匹配，现场装配应由专业人员负责。作业时应严格按照操作规程操作。

(4)大型机械作业或多机配合作业时，应设专人统一协调指挥。

(5)作业人员登高检查或维修时应系安全带并防止坠物伤人。

(6)大雾、暴雨、大风等气候条件下应提前对现场机械采取防护措施。情况特别恶劣时应停止作业。

2. 原地面处理和换填

2.1换填施工时，应符合下列规定：

(1) 清淤作业应防止人员陷入，软土地段机械作业应考虑地基承载力能否满足机械作业要求，不能满足应采取必要的安全措施。

(2)开挖、运输装卸、填筑碾压应符合本规程第4章、第5章的相关规定。

(3)重锤夯实时，应符合本规程3.1.4的规定。

(4)接触灰土的作业人员，应佩戴口罩和手套等防护用品并在上风口作业。

2.2 原地面处理和换填施工作业应按进行检查，并认真填写检查记录表。对检查中发现的不符合规定的情况，应按表2.0.5签发安全检查整改通知单，限期整改，并跟踪验证。

3.混凝土灌注桩

3.1作业场地应平整、坚实。钻机安装时，机架应垫平，并设置必要的缆风绳及地锚等以保持稳固。

3.2钻机成孔作业时应符合下列规定：

(1) 作业前，应检查各部位情况，确认一切正常后方可启动。

(2)钻进中，应随时观察钻机的运转情况，当发生异响、钻机摇晃异常等情况时，应立即停机检查，排除故障后方可继续施钻。

(3)提钻、下钻时，应轻提轻放，严禁钻杆在旋转时提升。

(4)高压胶管下，禁止站人。

(5)改变钻杆回转方向时，应先停钻后改变钻向。

3.3钢筋笼吊装及混凝土灌注应符合《铁路工程基本作业施工安全技术规程》TB10301第10章、第11章的相关规定。

3.4 泥浆池应设防护栏和警示标志，废浆、废渣处理应符合环保要求。

3.5成孔后应及时灌注。未及时灌注的孔应加盖保护并设警示标志，

3.6 混凝土灌注桩施工作业应按表3.5.6进行检查，并认真填写检查记录表。对检查中发现的不符合规定的情况，应按表2.0.5签发安全检查整改通知单，限期整改，并跟踪验证。

4.挤密桩

4.1施工前应评估挤密作业对影响范围内的既有建（构）筑物和设备的影响，并根据评估结果采取挖防振沟或选用适宜的施工方法。

4.2采用振动法或锤击法沉管作业时，应符合本规程第3.4节的规定。

4.3挤密作业应从逐渐远离既有建（构）筑物及设备方向顺序施工。

4.4成孔后应及时填料，成排施工时应间隔进行。

4.5挤密桩施工作业应按表3.7.5进行检查，并认真填写检查记录表。对检查中发现的不符合规定的情况，应按表2.0.5签发安全检查整改通知单，限期整改，并跟踪验证。

5.粉(浆)体喷射搅拌桩

5.1 粉(浆)体喷射搅拌桩施工应符合环境保护方面的规定。

5.2粉体喷射搅拌作业时应符合下列规定：

(1)作业人员应按规定佩戴口罩和防护镜等防护用品。

(2) 应在孔口设喷料防护装置，当喷嘴提升近地面时，应减压喷粉，当距地面50cm时应停止喷粉。

(3)清洗机具时，喷头严禁对人。

5.3 浆体喷射搅拌作业时应符合下列规定：

(1)喷嘴提升近地面时，應控制压力和流量。

(2)作业时的废浆、废渣应及时处理。

(3)清洗机具时，喷头严禁对人。

5.3粉（浆）体喷射搅拌桩施工作业应按表3.11.4进行检查，并认真填写检查记录表。对检查中发现的不符合规定的情况，应按表2.0.5签发安全检查整改通知单，限期整改，并跟踪验证

6. 堆载预压和真空预压

6.1 施工前应做好周边排水设施。

6.2堆载体的装、运、卸应符合本规程第5.4节的规定并不得破坏竖向排水体以及埋设的其他装置。

6.3 堆载预压施工应分期、分级堆载并满足沉降速率。预压期间应随时检查，发现异常应采取相应的措施。

6.4真空预压作业应符合下列规定：

(1)管路中应设止回阀和截门。

(2)薄膜热粘时严禁有热穿及热粘不紧等问题。

(3)过滤管周围必须填实，严禁架空漏填。

(4)密封沟回填应避免回填料直接撞击密封膜，防止被击破漏气。

(5)真空预压前应检查真空泵各部位、连接管以及仪表的完好情况。

(6)预压期间应随时检查预压情况，发现异常应采取相应措施

6.5 堆载预压和真空预压施工作业应按表3.14.5进行检查，并认真填写检查记录表。对检查中发现的不符合规定的情况，应按表2.0.5签发安全检查整改通知单，限期整改，并跟踪验证。

三、技术要求

1.路基结构简述

1.1路基面：路基的顶面。路基面宽度设计为11.0m，路基面两侧称为路肩，路基面应做成路拱，本段路基路拱设计为三角形，拱高0.2m，路拱底宽同路基面即11.0m，路基顶面高程为设计高程加沉降量，考虑到预留沉落加高量，边坡应较设计坡度稍后施工。

1.2路基基床。路基基床是指路肩施工高程至其下1.2m范围，其中：路肩高程至其下0.5m范围称基床表层，表层以下0.7m范围称为基床底层。

1.3路堤。除路基基床部分之外的填土路基称为路堤。

2.路基填土土质要求

根据路基可取土土质情况，采用铁路路基填料粘砂土和砂粘土作为路基填土用土。土质的要求：必须符合设计院对土质取样试验的标准，其参数如下：⑴液性界限（简称液限）WL：是指粘性土由可塑状态转变为流塑状态的限界含水量，以百分数计即W1=x%，路基填土所用砂粘土的液限W1≤26%；⑵塑性界限（间称塑限）Wp：是指粘土由半干硬状态转变为可塑状态的限界含水量，单位同液限；⑶塑性指数IP：是指粘性土的液限值与塑限值之差即IP=W1一Wp，其中：3＜IP≤7为粘砂土，7＜IP≤17为砂粘土。

3.Evd动态变形模量测试仪应用前景

近年来，随着Evd动态变形模量测试仪的研究、引进与应用，我国对该项技术的了解和掌握也在不断地深入。动态变形模量Evd无论从定义、原理，还是仪器的精度、可靠性以及操作等方面与地基系数K30相比均具有明显的合理性和优越性，其中，Evd为动载测试，符合土体实际受力状况，且Evd仪器体积小、重量轻、便于携带、安装及拆卸方便、操作简便、自动化程度高、测试速度快、性能稳定、测试精度高、检测费用低、适应范围广，设计上以人为本，无任何核辐射、废气等污染，属于环保型技术。

四、施工方法和施工工艺

在既有营业线利用4h“天窗”施工时间内进行线上机械、人工大规模施工作业，通过运用水泥土挤密桩提高基床承载力，并在夯入复合材料过程中对桩周围原有填土进行横向挤密，从而达到提高路基承载力作用的技术原理。以下对在既有线上用水泥土挤密桩加固路基的施工方法和施工工艺做如下研究探讨：

1.水泥挤密土加固机理

水泥土挤密桩加固是基于复合地基原理的一种加固方法。通过在轨枕间挖孔并夯入水泥土，利用水泥土挤密桩的高强度和成桩过程中的挤密作用达到提高路基基床承载力。

1.1由于成孔过程中采用钢套管跟进成孔免除扒碴，所以能在成孔过程中避免道碴塌陷，确保道床技术状态不受影响。

1.2成孔后将拌和好的水泥土分次倒入孔内，并用橄榄锤夯实。用橄榄锤夯实水泥土能對周困土体产生挤压，增强了周围土的密实度和压缩模量，水泥土挤密桩形成的纵横骨架网络也起到了提高路基基床承载力的作用。

2.施工工艺，水泥土挤密桩加固路基基床施工工艺流程

2.1桩孔定位。 施工时纵向间隔7排轨枕，横向按先两边后中间及相邻两孔不同时的原则施工。

2.2成孔。采用护筒跟进成孔，在下护筒的同时就必须安好垫布。护筒摆放就位后，用取碴器从筒内取出道碴，逐渐下沉直至基床表面，并取出筒内全部道碴。在道碴层护筒的引导下，使用旋钻器成孔至设计深度。

2.3原材拌和：（1）材料要求。水泥土复合材料由水泥、粘性土、水3种材料组成：水泥采用PoR32.5水泥，用量为干土质量的10%；水为饮用水；土为粘性C类土，如砂粘土、粘砂土。各原材须由试验室做成桩试验，确定配比及施工控制参数。（2）拌和及运输。分段采取机械集中拌和、人工装袋（每袋25kg左右）、汽车和人工倒运的运输方式。

2.4回填。将袋装水泥土分层倒入孔内，每次1袋。每层的松铺厚度40cm。

2.5夯实 。夯实与水泥土倒填交替进行，每层填料均以橄榄锤夯实致密，其控制技术参数按成桩试验报告而定。橄榄锤应尽量避免碰撞孔壁和套筒。如果橄榄锤下落时有碰壁现象，应适当增加夯吉次数。最后一层水泥土夯实后，再倒入1～2kg水泥土，用平底锤夯击25次，并使桩的顶面略高出基床表面顶面1～2cm。

2.6起拔套筒，捣实道碴。成桩后应分次向护筒内填入道碴，每次用橄榄锤夯击15次后再填入道碴直至将护筒拔出，并将孔口填平捣实。如遇枕底有碴空，须用大头镐串碴致密。

3.质量控制与检验

3.1质量控制

施工前应在既有线相应施工段落的路肩上进行成桩试验，确定施工控制参数，并且每完成10000m桩体施工或土质发生变化时，应重新做成桩试验。同时要严格操作工艺，确保水泥在初凝时间内完成拌和及回填。

3.2质量检验：（1）取样检验（环刀法或核子密度仪法）。从桩体中凿取成桩试块与室内制作的试块进行强度比较。 （2）采用标准贯入或轻型动力触探方法检查桩体的均匀性和强度。

4.安全措施

4.1车站联络员没有下达封锁线路命令，任何人不准上道作业;车站联络员下达封锁线路命令给区段作业施工负责人，区段作业施工负责人再向各施工小组及安全员下达开工命令。

4.2安全防护员、安全巡视员要高度负责，防止邻线行车危急施工人员的生命安全，施工人员要时刻注意，不要将施工工具随意乱放，特别是影响邻线行车的地方更要注意。安全检查人员要时刻督促检查，对危急行车安全及可能引起轨道联电的一切行为要给予坚决制止，各施工小组施工完成后，要经质量检查员同意后才可离开施工现场，除区段施工负责人以外，任何人没权通知车站联络员消点开通线路。

5.效果

工程挤密桩完成后，基床经水泥土挤密桩的加固施工，经运行和沉降、位移监测，无翻浆、积水和下沉、移位等病害现象发生，基床很稳定、坚固。