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      運營鐵路路基注漿加固施工技術(shù)及風(fēng)險控制的探討

      2021-07-01 23:32:35李碩
      裝備維修技術(shù) 2021年51期
      關(guān)鍵詞:注漿加固不均勻沉降路基

      李碩

      摘 要:路基是主要的行車設(shè)備,路基狀態(tài)直接影響線路穩(wěn)定。而路基不均勻沉降是路基常見病害之一,對設(shè)備穩(wěn)定影響巨大。路基注漿加固是整治路基不均勻沉降的常見手段,能在短期內(nèi)有效地解決路基不均勻沉降問題,保證線路設(shè)備穩(wěn)定。

      關(guān)鍵詞:路基 不均勻沉降 注漿加固

      1.概述

      路基不均勻沉降是鐵路路基常見的嚴(yán)重病害,對鐵路線路平順性的影響極大,直接危及行車安全。本文以某運營客專路基注漿加固施工為例,對鐵路路基注漿加固施工技術(shù)進行討論。該客專開通運營首年,部分正線區(qū)段、站內(nèi)股道出現(xiàn)了多處路基不均勻沉降問題,其中問題嚴(yán)重地段不得已采取了限速運營甚至封鎖手段(封鎖站內(nèi)股道),對高鐵正常運營秩序造成極大影響。

      該客專路基不均勻沉降發(fā)生的原因主要有以下兩方面:一是施工工藝不良,路基填土壓實度不足、填料不均勻等;二是排水系統(tǒng)不完善,部分區(qū)段路基本體長期被水浸泡導(dǎo)致含水量不斷增大,最終產(chǎn)生不均勻沉降。該客專路基不均勻沉降問題多出現(xiàn)在路橋過渡段,這與其設(shè)計變更頻繁、施工質(zhì)量控制不良有關(guān),該客專工程后期設(shè)計變更較多,多處路基區(qū)段增加了橋梁頂進施工,工期緊張、施工質(zhì)量控制不良,導(dǎo)致路橋結(jié)合部不均勻沉降問題頻頻出現(xiàn)。

      針對不均勻沉降病害,設(shè)備單位采取路基注漿加固的整治方案進行缺陷整治,有效地解決了路基不均勻沉降導(dǎo)致的線路不平順問題。路基注漿是利用注漿壓力或漿液自重,經(jīng)過鉆孔將漿液壓入到路基本體填料空隙中,提高路基本體整體穩(wěn)定性。

      2.鐵路路基注漿加固施工質(zhì)量控制

      2.1施工工藝

      該客專路基注漿加固采用的是花管注漿的方式,并根據(jù)現(xiàn)場施工條件橫斷面采取多角度注漿方式,角度分別為15°、30°、45°、60°、75°、90°,縱斷面根據(jù)下沉區(qū)段長度注漿孔沿線路方向間距1.5m進行布置,此外現(xiàn)場根據(jù)各類管線及構(gòu)筑物分布情況可進行細微調(diào)整,確?,F(xiàn)場注漿點位充足且不重復(fù)。

      注漿過程分為三次,第一次注漿完成后間隔不超過2小時,進行第二次和第三次注漿,每孔注漿量不受限制,注滿飽和為止。同時嚴(yán)格按照一定的注漿順序采用先外后內(nèi)、先上后下進行;為防止相鄰兩孔竄漿應(yīng)采用隔孔注漿,注漿壓力為0.2-0.3Mpa,確保漿液安全充盈加固范圍。

      2.2施工材料機具及相關(guān)參數(shù)要求

      (1)雙控平衡氣動注漿機:注漿泵可提供 1MPa 的注漿壓力,注漿管及其接頭必須完好,無破損、漏漿,確保輸漿壓力不損失。注漿機設(shè)置于線路護欄外側(cè),注漿管通過護欄間隙進入至線路路基上。雙控平衡氣動注漿機以空壓機壓縮的空氣為動力,注漿壓力精確,靈敏度高,注漿壓力保證在合格試驗孔注漿壓力范圍之間,水泥注漿管上安裝壓力表,距離鉆機3~5米方便注漿機操作人員觀測,同時注漿機上也應(yīng)安裝壓力表,以方便觀察控制注漿口的壓力值。

      (2)鉆機:采用礦用 T26 型手風(fēng)鉆成孔,鉆孔直徑 48mm。

      (3)鋼花管:用直徑40mm 的鋼管制作,最底部為錐頭,錐頭底部0.1m起設(shè)置注漿孔,注漿管上每隔20mm設(shè)置一排注漿孔,每排均勻布置4個φ4-6mm 出漿孔,梅花形布置,注漿管距離注漿孔1.5m范圍內(nèi)不設(shè)置出漿孔。鋼花管長度有三種規(guī)格,可分別為 1m、1.5m 和 2m 。

      (4)攪拌機及水泥:42.5級普通硅酸鹽水泥,漿液水灰比1:1,按水泥質(zhì)量的2%摻加HZC-1速凝劑,按水泥質(zhì)量0.5%加入減水劑(實現(xiàn)注漿體快速達到初凝的程度、滿足天窗結(jié)束后運營要求)。

      (5)液壓搗固機、起道器、撬棍、道鎬、鐵鍬、橡膠、電動板手、皮兜子等線路整修工、機、料具。

      (6)水準(zhǔn)儀、電子道尺、安伯格軌檢小車。

      2.3施工流程

      天窗點前在護網(wǎng)外選擇合適的位置布置好注漿機,接通水源、電源,準(zhǔn)備好水泥、鉆機及電源線等工機料具,做好施工準(zhǔn)備。

      天窗點開始后:

      (1)清理路肩道砟,道床坡面以盡可能陡(約 40°)并使其在鉆孔過程中不坍塌為原則,線間注漿孔采取直徑40cm護筒確保漿液不污染道床。

      (2)鉆鑿注漿孔:每排注漿孔中一側(cè)的注漿孔一次性鑿?fù)暝僮{,如果塌孔嚴(yán)重,則每鑿?fù)暌粋€鉆孔即應(yīng)插入相應(yīng)深度的注漿鋼管。

      (3)清孔:用壓風(fēng)將孔內(nèi)渣土吹出,以便插入注漿鋼管。

      (4)插入花管及封孔,封孔采用麻筋及雙液水泥漿進行封孔。

      (5)注漿:插入注漿鋼管并填塞孔口防止?jié){液流出,先采用較低的壓力進行注漿,如果漿液注入速度偏小,則可逐步提高注漿壓力,并觀察路基邊坡、道床狀況,如發(fā)現(xiàn)邊坡因注漿鼓出或道床抬升,則立即停止注漿。注漿完成后高于路基面鋼花管采取手工鋸切除至路基表面,并進行管口封閉,防止?jié){液溢出。同時配制漿液時嚴(yán)格按照配合比進行,攪拌必須達到濃度均勻,邊攪拌邊出漿,出漿時攪拌機不得停止攪拌。

      注漿期間保持沉降區(qū)段限速,區(qū)段注漿全部完成后立即對對線路進行綜合整修,線路整修完畢再階梯提速直至恢復(fù)常速。

      3.鐵路路基注漿加固施工重點風(fēng)險及控制

      運營鐵路路基注漿加固施工面臨的主要風(fēng)險是注漿壓力和注漿量控制不當(dāng)造成軌道瞬時上拱,導(dǎo)致線路平順性出現(xiàn)短時間內(nèi)產(chǎn)生較大變化,嚴(yán)重威脅鐵路安全運營。

      為降低注漿施工風(fēng)險,首先要從源頭進行控制:一是嚴(yán)格控制注漿液的濃度,既能飽和又不過量,并用容器計量每一個注漿段的注漿量及寫實;二是施工過程中明確注漿壓力,注漿順序采用先外后內(nèi),先下后上進行,為防止相鄰串漿,采用間隔注漿,確保注漿充分,同時防止路基產(chǎn)生上拱變形。該客專路基注漿加固施工過程中,漿液水灰比確定為1:1,注漿壓力控制在0.2-0.3Mpa,注漿速度小于 1L/min 并持續(xù) 10 分鐘方可停止注漿,或者出現(xiàn)不可封堵的溢漿,或相鄰注漿孔流出漿液可停止注漿。

      其次在控制注漿液濃度、注漿壓力和注漿量的同時,對線路軌面、路基面、接觸網(wǎng)基礎(chǔ)等地面設(shè)備進行全時段加密觀測,建立完善的觀測系統(tǒng),這是最為重要的風(fēng)險控制措施:

      (1)施工前可設(shè)置靜力水準(zhǔn)儀監(jiān)測注漿段軌面標(biāo)高(每天24小時監(jiān)控此段軌面標(biāo)高變化數(shù)值),按10m/點布置斷面,設(shè)備管理單位在監(jiān)測終端實時監(jiān)測軌面變化情況。

      (2)施工期間在注漿范圍內(nèi)軌頂每隔1.5m設(shè)置一個固定觀測點,用水準(zhǔn)儀對觀測點進行高程監(jiān)測,每個注漿點需單獨設(shè)置軌面變化監(jiān)測小組,使用水準(zhǔn)儀進行軌面實時觀測和記錄,相鄰兩次觀測間隔時間不大于5分鐘,觀測過程中如發(fā)現(xiàn)軌面突變達到2mm或累計變化達到4mm時,立即停止該孔注漿,安排線路整修:在注漿施工中,如遇線路拱起時,可立即利用注漿機反吸漿液,并注入少量清水稀釋注漿體;如拱起量小于5mm,則采取抽換軌下橡膠墊板的措施,利用列車豎向荷載作用使線路恢復(fù)原有標(biāo)高,然后再恢復(fù)墊板;如拱起量較大,嚴(yán)重影響行車安全時要果斷申請封鎖線路,盡快組織作業(yè)人員扒除枕間道砟、利用壓機落道并進行小機搗固,恢復(fù)線路標(biāo)高后開通線路并申請慢行,再根據(jù)自動沉降觀測結(jié)果評估是否逐步階梯提速。

      (3)施工期間在注漿點處設(shè)置電子道尺記錄軌道幾何尺寸變化,觀測控制標(biāo)準(zhǔn)為:每次變化報警值為 2mm,累計變化報警值4mm,若超出規(guī)定時必須停止施工分析原因,制定補強措施后方可繼續(xù)施工;每日天窗結(jié)束前,設(shè)備管理單位安排專人使用安伯格軌檢小車對注漿區(qū)段線路幾何狀態(tài)進行全覆蓋檢查。

      (4)在施工過程中仍要關(guān)注其他專業(yè)設(shè)備的變化,如電纜槽要采取肉眼觀測以防水泥漿污染電纜槽,接觸網(wǎng)桿采用全站儀進行測量位置變化。

      在做好以上控制措施的同時要確保施工現(xiàn)場線路上注漿作業(yè)點與線路外注漿機都要有專人負責(zé)并保持通信暢通,發(fā)生緊急情況能隨時停止注漿、按照現(xiàn)場負責(zé)人的指揮協(xié)同作業(yè)。

      4.結(jié)語

      運營條件下利用注漿加固技術(shù)對鐵路尤其是高速鐵路路基不均勻沉降進行整治技術(shù)難度及風(fēng)險控制要求極高,本文以某運營客專路基注漿加固施工為例對鐵路路基注漿加固技術(shù)及風(fēng)險控制進行了簡要分析、討論,希望能夠為今后的路基注漿加固施工提供一定參考。

      參考文獻:

      [1]鐵道工程.北京:中國鐵道出版社.2016

      [2]運營高速鐵路路基基底注漿加固關(guān)鍵控制技術(shù).北京:中鐵道建筑.2017

      [3]高速鐵路路基修理規(guī)則.北京:中國鐵道出版社.2015

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