朔黄铁路运营状态下路基沉降整治方案研究

甄正伟

(朔黄铁路发展有限责任公司肃宁分公司，河北肃宁 062350)

铁路路基作为传递列车荷载至基础的过渡性结构，其稳定性直接影响到列车运行的舒适性及安全性，因此在设计、建设及运营过程中，需严格控制铁路路基的强度、刚度和稳定性。铁路基础结构随着使用年限的增长和在扩能运输中实际荷载的增加[1]，性能逐渐劣化[2]。伴随地下水的影响、及材料的不均匀性及填筑密度不足等缺陷，导致铁路基础出现不均匀的沉降。根据铁路基础沉降发生的机理不同，可以采用水泥土挤密、CFC桩[3-4]、桩锤冲扩桩[5]、孔内深层强夯法[6]等多种整治方案。在不影响正常列车运营情况下进行铁路路基整治施工，工序复杂，涉及范围较广[7]，如何快速、安全、保质保量完成路基整治工程成为一个难点。本文依托朔黄铁路肃宁分公司2019年大中修工程三汲至黄骅南路基下沉综合整治工程第5标段整治工程，根据路基沉降的不同成因，进行针对性的整治维修，其施工方案综合考虑了施工时间受限，不干扰铁路运营等要求，为后续同类型的整治工作提供经验参照。

1 工程概况

朔黄铁路2019年大中修工程三汲至黄骅南路基下沉综合整治工程第5标段整治工程，路基工点共计47处，工点长度共计5.63 km。根据沉降位置基础及产生原因不同，采用基床封闭、花管注浆、高压旋喷桩三种整治方案分别进行针对性整治。

2 工程特点

(1)施工重点难点工程是天窗点内基床封闭及渗水盲沟施工，天窗点结束后要保证线路正常开通。

(2)施工站线长，施工工期短，既有线安全防护要求高。

(3)有效施工时间短，施工干扰大。

(4)段线路长，点分散，线路开通后保养压力大。

(5)K263+100-K274+140段基床封闭施工路床翻浆冒泥，道床板结，天窗点内施工人力需求多，施工难度大。

(6)高压旋喷桩及花管注浆工程大多在天窗点内施工，机械投入多，施工管理难度大，施工成本不可控。

3 施工方案

根据本工程及既有线施工特点，安排3个施工队伍，基床封闭队伍、花管注浆队伍、高压旋喷桩队伍各一个，按照工程所处里程各工点由小里程向大里程依次施工，其中基床封闭及渗水盲沟安排天窗点84个，高压旋喷桩及花管注浆安排天窗点各92个。施工中要加强与铁路工务及其他相关部门的协作，保证铁路行车安全，施工完毕后进行现场清理及竣工验收。

如需非天窗点施工，需向铁路管理公司提出上道申请，并按要求做好硬隔离防护措施。

3.1 基床封闭施工

施工工艺：施工准备→人工扒砟、清筛→轨道支撑→第一层砂垫层铺设→双层土工膜铺设→第二层砂垫层铺设→安装排水管→回填道砟→拆除轨道支撑→人工捣固→大机三捣两稳→恢复线路→线路养护→紧邻下一个天窗点复捣养护。

(1)协调铁路管理部门，确定铁路运营天窗点。各施工单位做好前期材料、器材的准备工作。

(2)对基床封闭施工段落进行大机清筛，提报道砟补砟计划，人工配合卸砟并装袋，将已装袋的道砟堆码在施工侧路肩平台处。

(3)天窗点开始后，按照安排进行扒砟，通过起道机调整线路标高，保证线路的正常高度。开挖深度为轨枕下50 cm，不得小于规定深度，既有侧道砟采用袋装道砟支护。

(4)铺设0.1 m厚中粗砂保护层，形成4 %的横向排水横坡。整平后铺设双层土工膜，需铺设平整，无褶皱、破损。铺设完毕后每隔1.0 m安装管径0.1 m PVC管，波纹管进水侧裹一层透水土工布，铺设0.1 cm中细砂并人工夯实。回填完毕后先用小型机具捣固，然后采用大机三捣两稳。

(5)回填道砟施工完成后，标定线路标高。

(6)会合各方进行完工后的质量检查，包括线路标高，基础稳定性等参数。

3.2 高压旋喷桩施工

高压旋喷桩的具体施工流程如图1所示。

图1 高压旋喷桩施工流程

3.2.1 施工准备

(1)场地平整。正式进场施工前，与相关单位联系，进行管线、桥涵(安全距离不小于2 m)调查后，清理场地，整平、夯实、安排机械设备进场。

(2)拆除施工段刺网及影响的护坡及植被。

(3)桩位放样。

(4)修建排污和灰浆拌制系统。

(5)脚手架搭设。

(6)每个工点必须试桩，至少3根，以查明高压旋喷桩喷固的强度和直径。

(7)协调铁路管理部门，确定铁路运营天窗点。各施工单位做好前期材料、器材的准备工作。

3.2.2 钻机就位与固定

钻机设备按照规划就位，调整钻机位置及角度后，进行底座固定。

3.2.3 下喷射管

(1)注浆时前端水泥浆流出喷头后方可开始提升注浆管，自下而上喷射注浆。

(2)高压旋喷桩第一排桩，利用天窗点施工，同时监测路肩处变化，以不对路肩产生影响的原则，必须观测、检查路肩处是否漏浆，以免对道砟造成污染、一经发现问题，需要立即停工。查清问题，调整好方可继续施工。

(3)高压旋喷桩施工自上而下，同排高压旋喷桩隔桩施工。

(4)高压旋喷桩在第一排桩基第一排加密桩施工时，要进行双控，压力控制和路基顶部顶起量控制。

3.2.4 喷浆材料及制浆

采用P.O 42.5普通硅酸盐水泥，用水按国家现行JGJ 63-89《混凝土搅拌用水》要求。每批次的水泥需进行抽检，以保证质量。

3.2.5 喷射提升

注浆过程中，严格控制提升速率，以保证混凝土的密实度。

3.2.6 回灌

注浆结束后，采用下一个桩液进行回灌处理，以保证本桩柱高度满足要求。

高压旋喷桩施工完成毕后，及时恢复坡面及既有坡面护坡。

3.3 花管注浆施工

工艺流程：注浆点平整→布置压浆孔→护筒施工→钻机就位→钻压浆孔→清孔→安装注浆花管→注浆(注浆结束后用水泥砂浆抹平孔口)→提护筒→清筛恢复→小机捣固。

(1)注浆点平整。

(2)按照图纸设计的位置布置注浆孔位置。

(3)护筒施工。采用壁厚0.04 m、高1.3 m、φ0.24 m钢管，用振动方式跟进成孔，直至路基表面以下0.3 cm；用抓铲抓出管内石砟至道床表面。

(4)钻注浆孔。选用工程小型钻孔机(钻孔机4人轻便移动，竖架2 m，不需要接触网停电)，采用φ0.11 m钻头进行干钻取土成孔，，钻孔成型后，用10～20 kPa高压空气，将孔中余土粒清除干净，确保压浆通道畅通。

(5)安装压浆花管。将花管安装在成钻的中心，先用木塞对称在花管周围砸实(防止注浆过程中花管被顶出)，花管挤实后，在花管与孔壁空隙用棉纱挤密，再用树脂速凝剂密封花管与孔壁间隙。

(6)注浆。注水灰比为0.4～0.6∶1(重量比)的TGRM水泥特种灌浆料(防水型)。每段花管注浆施工前试验三根注浆孔，根据现场试验，验证设计可靠性和安全度，确保各项施工参数。注浆料的初凝时间宜为20～30 min(如施工过程有出现堵管、漏浆等现象，初凝时间太短，来不及处理，影响注浆)。初凝时间由厂家调配，进场材料合格证及检验报告齐全，且经过有资质的试验室试检验合格后，方可使用。注浆的压力严格控制在0.2～0.6 MPa。

(7)提护筒。注浆完成后，注浆管口用1∶1水泥砂浆抹平孔口后拔出护筒。

(8)清筛恢复。拔出护筒后，回填清筛后的道砟，捣固整理道砟，线路沉落整修，保证列车安全运营。

3.4 渗水盲沟施工

(1)前期准备工作。配置机械设备及人员配备，整理渗水盲沟施工的相关资料。根据现场实际情况平整施工场地。

(2)根据设计要求分段施工，分段放样。

(3)沟槽开挖。结合设备及人工进行盲沟开挖，基坑开挖后，需进行沟底高程复测。开挖清理完毕后，采用临时挡土板支护，请监理检验合格后进行下道工序。

(4)铺设土工布。基坑检验合格后，立即铺设土工布。渗沟四周采用一层土工布反滤层包裹，土工布要求铺设平顺，并且所有纵向或横向的搭接缝应交替错开，搭接长度不得小于300 mm。

(5)C25混凝土基础。土工布铺设完毕后，立即进行盲沟铺底混凝土的施工，混凝土的振动采用手持式振动器，待混凝土达到一定强度后铺设φ315 mm PVC带孔双壁波纹塑料管。

(6)回填碎石。铺设φ315 mm PVC带孔双壁波纹塑料管后，回填洗净碎石，顶部用土工布包裹，然后铺20 cm后碎石垫层。

(7)检查井施工。检查井开挖完成后，采用预制拼装式井身及井盖拼装，检查井露出侧沟平台或地面不小于0.3 m，检查井位置间隔30 m。

(8)提升井施工。提升井开挖前采用钢板桩支护，开挖完成后支模进行钢筋混凝土浇筑施工。

4 结束语

朔黄铁路肃宁分公司2019年大中修工程三汲至黄骅南路基下沉综合整治工程第5标段整治工程，根据路基沉降的不同成因，进行针对性的整治维修：基床封闭、花管注浆、高压旋喷桩施工。施工综合考虑了铁路运营条件的限值，在有限天窗内，统一调配设备、人员，以沉降突出、施工量大的工程为控制环节，合理安排施工顺序，在不影响铁路正常运营的条件下，安全高效完成铁路路基整治工程。