张斌
中国铁路郑州局集团有限公司新乡桥工段 河南省新乡市 453000
摘要：我段管内新兖线大多为粉土路基。粉土水稳定差，土颗粒之间缺少粘土矿物粘结，结构松散。强降雨使路基土体迅速达到饱和，列车通过时，饱和的粉土发生震动液化，自重消失，土体颗粒随水流失。刚开始出现液化冲蚀时，路基内部出现局部小的空洞，由于土拱效应，空洞上部不会坍塌，而且由于隐蔽性强，检查很难发现。一旦路基内部形成渗流通道，流失加剧，空洞不断扩大，达到极限后发生塌陷。发生水害抢修时，为缩短时间，往往采用往塌陷地点回填道碴的方法，形成人为的道碴陷槽，回填的道碴不能阻断渗流通道，液化冲蚀还在继续发展，道碴逐渐从通道出口挤出，形成“腰漏”。
关键词：路基病害整治
一、病害概况
我段管内新兖线下行K118+632—K119+200段位于文庄村—东明县间，粉土填筑高路堤地段，两线绕行，线间距15.5m，路肩宽0.6—0.9m，路堤高11.0—12.4m,路肩距轨顶1.0—1.15m。由于近年来大雨对该段路基造成多次塌陷、腰漏，抢险过程中多次采用回填道碴、捣固起道，后又经过多年的重载列车运营，该段路基出现了腰漏、暗洞、道碴陷槽和道碴囊等隐伏病害，每到汛期，若遇到连续降雨或暴雨天气，线路沉落量较大，影响到线路的平顺性与稳固性，对行车造成安全隐患。
二、病害探测
在发现问题后，引起了我段的高度重视，并将问题立即上报局工务部，为了确保新兖线的正常运营，必须查清该地段路基隐伏病害的确切位置、规模大小，及时的了解路基病害的严重程度及确定合理、有效的整治方案提供准确的资料。邀请了西南交通大学地球物理勘探与检测研究所应用“高密度电阻CT成像探测技术”对该地段的路基隐伏病害开展了探测工作。
1、测点布置及探测参数设置
在本次探测的现场数据采集过程中，测线布置在下行靠枕木头的两侧碴肩上，轨枕面标高定为探测剖面0标高，测量点距依次采用1m与2m，探测深度5m，重点地段加深到10m，数据观测采用可变断面连续滚动扫描测量方式，数据重复采集均方相对误差不超过3%，符合不得大于5%的铁路总公司物探技术规范要求。探测工点测线布置与剖面位置示意图如下：
（1）路基探测剖面位置立体示意图：
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2、探测结果与判释
2.1、判释方法与依据
在路基探测结果成像图中，浅灰色、灰色、黑色高阻部分在上部代表线路道碴，因此，当道碴探测深度超过道床设计厚度时，该处路基就存在道碴陷槽或道碴囊病害；一个正常的路基探测结果成像图应该呈现清晰的层成结构，上部是代表道碴的浅灰色、灰色、黑色高阻部分，下部是代表基床细粉砂土的红色、绿色低阻部分，中间是代表碎石砂土基床面的黄色粗线条。如果路基存在腰漏、暗洞、孔洞等病害，那么路基下部层成结构就会遭到破坏，成像图在相应部位的颜色就会有不同的表现，即在红色、绿色低阻区出现代表碎石土与空隙和孔洞的紫色与蓝色。
2.2、新兖线下行内侧K118+632~K119+142剖面探测结果
根据本段路基探测结果成像图可以对整个探测延长范围内的路基状况作出如下判释结论：
（1）在K118+632~+782（测线坐标：0~150m）延长150米范围内，路基普遍存在道碴陷槽病害，延深1~2m，其中有两处已发展成道碴囊病害：
①在K118+657（测线坐标：25m）附近，延深超过5m；
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②在K118+702~+737（测线坐标：70~105m），延深达4~5m。
（2）在K118+782~+862（150~230m）延展80m范围内，路基基本正常。
（3）在K118+862~+982（230~350m）延展120m范围内，高路基内部破损严重，存在暗洞、孔洞与腰漏等病害，延深达5~8米。
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（4）在K118+982~K119+037（350~405m）延展55m范围内，路基基本正常；
（5）在K119+037~+142（405~510m）延展105m范围内，普遍存在道碴陷槽病害，其中在K119+062（430m）附近的高路基内部破损严重，有暗洞、孔洞与腰漏等病害，延深达3~4m。
2.3、新兖线下行外侧K118+632~K119+142剖面探测结果
根据本段路基探测结果成像图可以对整个探测延长范围内的路基状况作出如下判释结论：
（1）在K118+632~+722（测线坐标：0~90m）延长90米范围内，路基普遍存在道碴陷槽病害，延深1~2m。
（2）在K118+722~+827（90~195m）延展105m范围内，高路基普遍存在道碴囊病害，延深达5~6m，其中在K118+772~+817（140~185m）延展45m范围内，高路基内部破损严重，有暗洞、孔洞与腰漏等病害，延深达8~9m。
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（3）在K118+827~+882（195~250m）延展55m范围内，普遍存在道碴陷槽病害。
（4）在K118+882~+932（250~300m）延长50m范围内，路基基本正常；
（5）在K118+932~+982（300~350m）延展50m范围内，高路基内部破损严重，有暗洞、孔洞与腰漏等病害，延深达8~9m。
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（6）在K118+982~K119+032（350~400m）延长50m范围内，路基基本正常；
（7）在K119+032~+142（400~510m）延展110m范围内，高路基普遍存在道碴陷槽病害，其中，在K119+097（465m）处道碴陷槽已发展成道碴囊病害，延深达3~4m。
3、探测结论
通过对新兖线下行K118+632~K119+142延长510范围内的路基病害探测工作，得到以下七条重要的探测结论：
（1）在新兖线下行内侧K118+657（测线坐标：25m）附近，存在道碴囊病害，延深超过5m；
（2）在新兖线下行内侧K118+702~+737（测线坐标：70~105m），存在道碴囊病害，延深达4~5m。
（3）在新兖线下行内侧K118+862~+982（230~350m）延展120m范围内，高路基内部破损严重，存在暗洞、孔洞与腰漏等病害，延深达5~8米。
（4）在新兖线下行内侧K119+062（430m）附近的高路基内部破损严重，有暗洞、孔洞与腰漏等病害，延深达3~4m。
（5）在新兖线下行外侧K118+722~+827（90~195m）延展105m范围内，高路基普遍存在道碴囊病害，延深达5~6m，其中在K118+772~+817（140~185m）延展45m范围内，高路基内部破损严重，有暗洞、孔洞与腰漏等病害，延深达8~9m。
（6）在新兖线下行外侧K118+932~+982（300~350m）延展50m范围内，高路基内部破损严重，有暗洞、孔洞与腰漏等病害，延深达8~9m。
（7）在新兖线下行外侧K119+097（465m）处道碴陷槽已发展成道碴囊病害，延深达3~4m。
三、病害整治方案
由于新兖线货运输量大，属繁忙干线，若换填路基牵涉封锁对行车影响较大。经现场研究，决定采用注浆技术加固该段路基，该施工利用慢行点进行施工，影响行车较小。注浆是将具有充填胶凝的浆液材料，按一定的比例和浓度拌合成浆液，利用钻孔、液压机具注入路基土体，使土体中的孔隙密实，浆液凝固后提高土体承载力和抗变形能力，以达到充填空洞、治理病害、稳固路基的目的。
1、注浆材料：水泥、粉煤灰、水灰比0.9，水泥、粉煤灰重量比=1:4。
2、加固深度：注浆顶面控制在注浆枕顶面以下1.3m，底部控制在轨顶以下3.3—8.3m。
3、加固宽度：在下行线两侧各3.5m(既有道床坡脚)范围，宽度7m。
4、路基注浆深度2.0-7.0m，在下行线两侧钻机成孔，单排4—8排孔（根据深度而定），既有道床坡脚为最内排孔，其它孔分布于其外侧，满足限界要求；最外排孔为直孔。
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四、病害整治过程
1、 施工主要材料、机具
（1）材料：水泥选用425#普通硅酸盐水泥，粉煤灰可以根据当地情况做出调整。
（2）施工主要机具如下表
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（3）防护备品：对讲机4部、信号旗2套（红：黄=3：1）、口笛4个等。
2、施工步骤
（1）场地平整及三通；
（2）按照设计图确定注浆孔的位置；
（3）钻机就位，按设计角度成孔，钻进到设计深度，清理注浆孔内散土；
（4）插入预先制作的花管，然后封口；
（5）将注浆胶管和注浆管连接，无漏浆后，开启注浆泵开始注浆；
（6）注浆泵稳步提高压力，慢慢的将水泥浆压入土体中。
注浆量就是地层空隙或裂隙的体积，但是在实际注浆过程中，浆液不可能完全充满所有的空间，所以在计算浆液用量时通常乘以一个灌注折减系数，同时考虑浆液流到加固区外的损耗，计算浆液体积的公式可用：
Q=Vnm（1+L）
式中：V—加固区的总体积；
n—土体的孔隙率；
m—孔隙充填系数，黄土可取0.5-0.8
L—浆液损耗系数，取5-15%
（7）待压力稳定在0.5Mpa后，达到注浆结束的标准后，结束注浆。
注浆结束的标准主要有：
①超过注浆量的10%；
②孔口或周围发生冒浆；
③超过预定压力或压力稳定后突然下降；
④其他需要停止注浆的原因。
（8）注浆过程中，注意泵压的变化及注浆量，避免大量浆液的流失。
（9）从浆液管连接处断开，注浆管原位不动保留在土体中。
施工工艺流程见下图：
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施工工艺流程图
为确保工程质量，注浆时应先对靠路肩的直孔进行灌注，然后依次向线路方向灌注；同一排孔由北向南灌注，为了防止串浆，应隔孔灌注。
3、技术要求
（1）施工前技术人员要对施工地段进行认真调查、复核校对，对施工地段向施工队进行技术交底，切实做到任务明确，标准清楚。
（2）路基注浆加固施工严格按照设计方案进行。
（3）注浆时应按照由外到内、先注直孔再注斜孔的顺序进行施工。
（4）每处注浆结束，每根空心钻杆拔出后要随时用压力水进行冲洗，防止浆液在钻杆内凝固。注浆间隔时间大于3小时时，注浆管也要用压力水进行冲洗。
（5）注浆结束后，拔除注浆管的注浆孔用原浆或泥土封口，并及时清理现场，对所有冒浆处所道床的石碴换填，防止道床板结和影响线路外观。
4、施工安全注意事项
（1）、坚决按经路局审定后的施工方案和批准的施工计划组织施工，认真抓好施工前、施工中、施工后安全管理和现场作业控制，做到卡控落实，切实严格执行作业标准。
（2）、施工负责人应经常对施工人员进行记名式人身安全的思想教育，组织学习安全规章及有关安全操作技术，避免一切安全事故的发生。
（3）、所有人员、机具作业或休息时不得侵入铁路限界以内，来车时，要面向列车尾部，防止列车坠物伤人。
（4）、尽量避免横越线路。确须横越线路时，应由工区防护员的统一指挥下进行，同时做到“一站、二看、三通过”，严禁来车时抢越；休息时严禁坐在钢轨上、枕木头及道心，上下班不准在线路上行走。
（5）、作业人员不得上下抛掷料具及其他物品；不得嬉戏打闹；行走时不得争先恐后拥挤。
（6）、在整个施工过程中，应有专人检查施工的各个环节，并做好记录，确保安全。
（7）、注浆时加强线路养护工作，坚持用道尺随时观测线路的变化情况，每隔2小时目测线路的水平、方向和高低变化，做好应急措施，一旦线路有变化要立即停止注浆作业，确保行车和施工安全；
（8）、安装、拆卸空心钻杆时，注意与接触网导线的安全防护距离。
五、整治后效果
新兖线下行K118+632-K119+200段粉沙土路基病害采用注浆技术整治后，再次邀请西南交通大学地球物理勘探与检测研究所应用“高密度电阻CT成像探测技术”对该地段较为严重的K118+932-K118+982的路基整治情况进行探测，通过对CT探测图对比发现，注浆整治效果非常好，且现该整治地点已经过一个汛期的洗礼，未发现任何“腰漏”、道床瞬间下沉等病害。
整治后K118+932-K118+982段CT探测图：
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该施工工艺，我段近几年广泛用于新、老桥涵与路基过渡段及软弱路基加固，均取得了良好的效果。
作者简介： 姓名：张斌，工作单位：中国铁路郑州局集团有限公司新乡桥工段、