注浆技术在加固铁路路基中的应用
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注浆技术在加固铁路路基中的应用
摘要:随着社会的发展,铁路多次提速,对路基质量的要求越来越高。
而既有线由于修建时的各种原因及经多年的风雨侵蚀、危害,有的地段影响到列车提速的实施。
线路上列车运行速度的提高和重载运输的发展,使路基病害日益严重,危害行车安全,研究既有铁路路基加固技术具有重要意义。
关键词:注浆技术铁路路基应用
随着社会的发展,铁路多次提速,对路基质量的要求越来越高。
线路上列车运行速度的提高和重载运输的发展,使路基病害日益严重,危害行车安全,研究既有铁路路基加固技术具有重要意义。
根据地质情况,采用注浆方法,由于颗粒更细的粘土质不透水(浆)地层,高压浆液强行挤压孔周,使粘土层劈裂成缝并充塞凝结于其中,从而对土层起到了挤压加固和增加高强夹层加固作用。
一、注浆法的特点
(1)由于工作面较小,需要小型的施工机械,对铁路行车干扰较小。
如采用插打钢板桩,用吊车需采有较大的工作面,由于离火车线路较近,干扰火车通行,且很有可能碰触到接触网杆,对施工人员生命安全造成威胁。
注浆法处理路基病害时,由于注浆机具体积小、受空间影响较小,移动灵活。
工地现场只需储浆池和注浆泵等设备,而且施工需要人员也较少。
(2)处理效果可靠,用注浆法处理路基沉陷、滑塌,通过对路基中注入一定数量的浆材填充于空隙中,能够增加填料密度,提高其稳定性,减少收缩及变形。
(3)施工工期短,注浆法处理病害时较其它方法所用时间短,可以在雨天施工,也可以在夜间施工,可以用来处理突发事故。
二、路基注浆机理
目前注浆技术主要应用于基础防渗、路基加固、改善地基土的水流性质和边坡稳定等工程中。
在既有铁路路基加固中虽才进行了初步应用[1],却已取得了良好的效果。
在路基土体中注浆能起到如下作用:
(1)渗入、劈裂和压密作用。
在注浆压力作用下,浆液克服各种阻力渗入孔隙和裂隙中,在较大压力下,注浆液首先在注浆管端深度对土体产生劈裂作用,使浆沿着土体中的裂隙(包括显裂隙和隐裂隙)渗透;注浆液延伸长度和厚度与注浆压力有关,压力越大,延伸长度和厚度就越大。
劈裂注浆后土体中的部分裂隙和一些大孔隙被充填和胶结,使土体的强度得以提高。
随着土中裂隙被不断充填,最后注浆液在注浆管端部不断聚集,形成“浆泡”,对周围土体进行压密,使孔隙减少,土体强度增加。
(2)骨架作用。
经注浆后,土体中的裂隙和孔隙得到充填和压密,注浆液固结体呈鱼骨状分布在土体中,使土体的整体性得到加强,密度和强度相应提高;另一方面由于注浆液在土中凝固后,土体也产生了较高的强度,注浆固结体在土体中起到了骨架作用。
(3)防渗堵漏作用。
注浆后,充填了裂隙和孔隙,防止或减少了水分的纵横向迁移,降低了水对路基的不利影响。
(4)土质改性作用。
当由水泥和粉煤灰等组成的浆液与填土混合后,会发生一系列的化学反应,如水泥的水化反应、粉煤灰的火山灰效应等,这些反应会使土体形成凝胶体混合物,具有很高的强度。
三、选择加固方案
铁路运输作为交通运输的主要干线,运输特别繁忙,治理措施必须既能保证铁路路基的正常施工,又能保证列车的正常运行。
经研究比较,决定采用注浆加固,即利用不同浓度的浆液、不同的注浆压力及不同的凝结时间,将浆液注入路基空洞或封闭道碴囊。
加固内容包括:(1)通过注浆对各种路基进行填充空洞和加固松散路基土。
(2)对紧靠道碴囊和空洞处的路基土方进行劈裂及渗透注浆,防止雨水渗入路基浸泡并加固提高路基整体强度。
(3)对道碴囊注入水泥浆,消除道碴囊的“蓄水槽”作用。
(4)对接近路肩标高25cm范围的顶层,注浆防渗,进一步加固基床表层。
四、施工方案
1、施工准备
注浆法施工是一项系统工程,除对其机房、注浆机型、管路、浆材组分性质、适用范围、注浆环境等进行严格控制外,特别要对胶凝材料、水泥和促凝剂水玻璃无机硅酸盐材料进行优选。
水泥选用细度<5%的普通硅酸盐水泥,水玻璃选用浓度为38~43Be,模数2。
4~3。
0的水玻璃。
施工机械必须配套,如注浆施工机械配伍表1。
注浆施工机械配伍表1
2、施工程序
(1)钻孔:下注浆管一般采用手扶Y26风钻推进,使φ25注浆管压入到设计位置。
窑洞注浆钻孔较深,则采用风动潜孔钻机钻孔后,以硬质塑料管作为注浆管插入到设计位置。
(2)高压风疏通注浆孔道:注浆前,应向碴囊、空洞、窑洞等钻孔以0。
6~0。
8 MPa的高压风疏通孔道。
(3)在道碴坡脚每隔1。
5 m 挖一检查孔,深度一般为路肩标高下0。
2m处,但如为“高道碴路堤”则应在轨面下0。
8 m处。
(4)在正式填充注浆前,应按劈裂和渗透注浆的要求,以425号硅酸盐水泥注入土体,如浆液随洞穴向外渗漏,则应由洞穴处向内注入堵漏浆
液,水灰比0。
5~0。
6,速凝剂按3%添加。
堵漏以后再向洞内注浆。
(5)劈裂和渗透注浆完成一小时后,即进行正常的填充注浆,并控制注浆压力。
当注浆压力持续上升超过0。
5MPa或注浆达到设计标高时,即停止注浆。
(6)碴囊防渗层注浆时,应注意检查孔,注浆标高不能超过路肩标高或标示标高,并要注成路拱形。
(7)恢复道床原状。
五、注意事项
(1)冬季施工时,应对水进行加热,加热满温度小于60度,砂子温度小于40度。
雨季施工注意控制砂子含水率,保证配合比正确。
(2)注意跑浆现象,特别是路基边坡和基坑边坡处,在出现跑浆时分别采用堵塞、速凝浆液或暂停注浆等方法,保证有效注浆量。
(3)详细做好施工原始记录,认真记录每个孔位的钻孔位置、钻孔深度,注浆量、注浆压力、路面变理。
参考文献:
[1]张巨川. 深层水泥土搅拌桩帷幕加注浆技术在西格二线承压水止水工程中的应用[J].探矿工程(岩土钻掘工程),2008,(08).
[2] 孙浦生. 广州海珠桥加固施工完成[J].石油工程建设,1996,(06).
[3] 张蔼宜. 减压注浆工艺的初次尝试[J].施工技术,1982,(05).
注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。