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摘要：通过介绍高铁路基病害现象情况及产生的原因分析，提出路基加固方案，即采用路基坡脚设置小直径水泥桩及花管注浆的施工工艺，并简述注浆压力等关键参数的确定方法，详述施工过程和注意事项，说明治理效果。工程实践表明：运营高铁病害路基采用注浆加固技术，可保证基床稳定，能彻底消除病害，为高铁病害路基的治理提供借鉴。
关键词：工程实践；路基加固；水泥桩；花管注浆
路基工程的施工质量对轨道结构的平顺性及行车安全影响很大，为了保证高铁路基有较好的力学性能和长期稳定性，已将高铁路基作为土工结构物工程对待，并对路基的填料质量、压实标准及检测方法等方面提出了严格的要求。路基在填筑完成交付运营后一旦出现变形，将直接危害行车安全。
1.路基病害现象及产生的原因分析
杭深铁路是我国较早交付运营的高铁之一，地处东部沿海地带，地形地貌较为复杂，桥隧比例较高。列车运营的半年内，官山顶隧道至田螺大桥过渡段在春季连续降雨后出现局部沉降，最大下沉量达8cm，下沉长度达20m。造成桥头椎体及台后路基边坡开裂、下沉，线路道床增高，线路水平、方向几何尺寸难以保持，严重危及列车的运输安全。
经现场分析及施工过程调查，主要原因是半填半挖路基填筑工艺不规范，填方地段碾压不密实，且下边坡没有设计挡土墙；在列车荷载动应力作用下，路基产生不均匀沉降，近期连续受暴雨冲刷，地表水下渗，加速路基变形。
2.路基加固方案
由于路基在填筑过程中碾压不密实，造成路基基床及本体内部土颗粒间联结力较差，形成散粒状结构。为确保被加固土体在平面和深度范围内与稳定路基连成一个整体，提出如下加固方案：
2.1路基坡脚设置小直径水泥桩，用于抵抗路基边坡下滑产生的剪力。
具体措施：从隧道至大桥由浅到深，在路基坡脚边缘设置?7.5cm水泥桩，桩底打入弱风化花岗岩下1.0m为止，桩内设4根?25mm螺纹钢，以增加水泥桩的抗剪能力；并在桩顶处沿群桩长度方向设置35cm×30cm的截面梁，使群桩整体受力，以防止路基填料下滑和渗流。
2.2花管注浆。在一定压力作用下对路基边坡内的空洞、裂隙进行充填，并逐步增加压力，使土体均匀性增加，以提高路基的强度和防渗能力。
具体措施：采用地质钻机垂直坡面打入路基本体内，钻孔深度2～20m，打入到原地面土层为止，平行于路基中心线方向桩间距为1.5m，垂直于路基中心线方向（路肩到路基坡角）桩间距2m，呈梅花型布置，施工顺序从隧道到大桥由浅到深。
3.注浆压力的确定
注浆压力控制的好坏是注浆成败的关键。提高注浆压力有利于浆液扩散，但是压力超过边界条件允许的范围，会导致地面和结构物的变形和破坏。因此，注浆压力应控制在边界条件允许的最大值范围内。
无附加压重条件下，注浆压力按如下公式计算：
[Pe]=P0+mH
式中: [Pe]---允许注浆压力,KPa；
P0---地面段允许注浆压力,KPa；
m---注浆每加深1m允许增加的压力值, KPa/m；
H---注浆段深度，m。
地面段允许注浆压力可以通过试验获得，也可以根据经验公式确定。一般情况下，最大允许注浆压力约等于1～2倍覆盖层土压力。
4.加固工程施工
4.1施工准备工作
（1）施工便道与拌合场地
由于施工区域铁路左侧在山坡上，其坡角位于海湾区，考虑到施工机械和物资材料的进场以及施工拌合用地，须在山坡上平整出一块约10×30（m）的临时平台，用于安放拌和设备及施工原材料；并有通行的便道。便道应平缓，用于搬运设备和材料。
（2）施工用水用电
经现场调查，施工场地无可靠的供电设施，需采用1台200KW发电机供电；施工区域用水困难，需从隧道集水井里引出可靠水源，禁用海水。
（3）施工平台
在路基左侧边坡上用碗口脚手架搭桩机停放平台，长×宽=20×6（m），平台顶部高程与路肩平齐。平台上满铺木板，用于钻机引孔和花管注浆施工。桩机吊上平台，在平台上纵向、横向移动桩机进行钻孔注浆施工。
（4） 施工设备
根据有线加固的施工特点和施工计划，需要如下设备进场：
① 水泥桩施工设备：GPB-90WD型高压注浆泵2台，XY-100型引孔钻机2台；
② 路基本体注浆设备：MG50型花管机及3kW搅浆泵各两台；
③ 供电设备：160A发电机1台。
4.2 注浆材料及施工参数的确定
（1）注浆材料：采用PO.42.5普通硅酸盐水泥，水泥桩的水灰比控制在0.6～0.75，比重控制在1.60；路基注浆料的水灰比控制在0.75～1。
水泥桩施工参数：喷嘴直径为2.6mm（4个），注浆管直径为2cm，注浆压力≯3.0MPa，浆液流量控制在10～15L/min，水泥用量≮50kg/m。
路基边坡注浆施工參数：花管采用外径为25mm的钢管，能够承受的最大压力为3.0MPa。注浆孔开孔处管外紧箍橡胶套，覆盖注浆孔。钢管的底端用土工布等包紧扎死，防止封壳料进入钢管。水泥用量按100kg/m控制，注浆流量控制在10～14L/min，注浆压力根据注浆深度而定，10m以内注浆压力达到0.5Mpa，持续注浆10 min；10m以上注浆压力达到0.2Mpa，也持续注浆10 min。
4.3 施工注意事项
① 钻机就位时机座要平稳、立轴或转盘与孔位对正，倾角与设计误差不应大于规范要求。钻机开钻前必须调平，以机架两边索吊线锤平行机架为准；钻进过程中，若钻机下陷倾斜，应及时调整。
② 严格控制配合比，水泥浆要搅拌均匀，保证搅拌时间。
③ 水泥桩钻孔到预定深度后，将4根钢筋围成圈状，中间用长度为20cm 的PPC管架空，间距≯2m,插入到预定深度，再将带有喷射头的注浆管从钢筋圈中心埋至孔底。为防止泥砂堵塞喷嘴，可边射水、边插管，水压一般不≯1.5MPa；若压力过高，易导致孔壁射塌。开动注浆泵开始注浆，待注浆压力达到要求后，即可开始提升注浆管，自下而上喷射注浆。
④ 保证注浆泵压力平稳，如压力增大，则应提拔注浆管，以免影响到路基整体稳定性；如压力突然变小应检查注浆机运行性能是否完好，以免影响注浆质量。
⑤ 施工前要在路肩布置沉降观测点，每次注浆前后观测一次，并在注浆过程中对线路轨面标高进行实时监控，发现异常立即停止施工并采取相应措施。
4.4 加固治理效果
病害段路基通过上述方案加固后，恢复了排水、护锥等设施的功能，通过沉降观测，路基已稳定，轨道几何尺寸得以保持，病害彻底消除。
5.结语
在运营高铁路基出现病害时，采用注浆加固技术进行治理，既不影响行车秩序，又无需使用重型碾压设备，治理后路基基床土的物理力学性能可满足有碴轨道线路的平顺要求，基床稳定，排水效果良好。■
参考文献
[1]王星华,地基处理与加固[M].长沙:中南大学出版社,2003.
[2]宁教练.高速铁路路基基底处理与加固技术[J]. 科技情报开发与经济，2011，21（10）：226-228.
[3]刘宝兴.中国铁路深路堑坍方的现状及应急抢通对策[J]]. 铁道工程学报，1996，50（2）：163-168.
[4]薄绍学. 复合地基加固处理措施在湿陷性黄土高速铁路路基中的应用[J]. 科技咨询，2008，35 （12）：106-107.
[5]刘宝兴. 广深准高速铁路既有线基床加固补强技术研究[J]. 铁道工程学报，1996， 50 （2）：300-306.
关键词：工程实践；路基加固；水泥桩；花管注浆
路基工程的施工质量对轨道结构的平顺性及行车安全影响很大，为了保证高铁路基有较好的力学性能和长期稳定性，已将高铁路基作为土工结构物工程对待，并对路基的填料质量、压实标准及检测方法等方面提出了严格的要求。路基在填筑完成交付运营后一旦出现变形，将直接危害行车安全。
1.路基病害现象及产生的原因分析
杭深铁路是我国较早交付运营的高铁之一，地处东部沿海地带，地形地貌较为复杂，桥隧比例较高。列车运营的半年内，官山顶隧道至田螺大桥过渡段在春季连续降雨后出现局部沉降，最大下沉量达8cm，下沉长度达20m。造成桥头椎体及台后路基边坡开裂、下沉，线路道床增高，线路水平、方向几何尺寸难以保持，严重危及列车的运输安全。
经现场分析及施工过程调查，主要原因是半填半挖路基填筑工艺不规范，填方地段碾压不密实，且下边坡没有设计挡土墙；在列车荷载动应力作用下，路基产生不均匀沉降，近期连续受暴雨冲刷，地表水下渗，加速路基变形。
2.路基加固方案
由于路基在填筑过程中碾压不密实，造成路基基床及本体内部土颗粒间联结力较差，形成散粒状结构。为确保被加固土体在平面和深度范围内与稳定路基连成一个整体，提出如下加固方案：
2.1路基坡脚设置小直径水泥桩，用于抵抗路基边坡下滑产生的剪力。
具体措施：从隧道至大桥由浅到深，在路基坡脚边缘设置?7.5cm水泥桩，桩底打入弱风化花岗岩下1.0m为止，桩内设4根?25mm螺纹钢，以增加水泥桩的抗剪能力；并在桩顶处沿群桩长度方向设置35cm×30cm的截面梁，使群桩整体受力，以防止路基填料下滑和渗流。
2.2花管注浆。在一定压力作用下对路基边坡内的空洞、裂隙进行充填，并逐步增加压力，使土体均匀性增加，以提高路基的强度和防渗能力。
具体措施：采用地质钻机垂直坡面打入路基本体内，钻孔深度2～20m，打入到原地面土层为止，平行于路基中心线方向桩间距为1.5m，垂直于路基中心线方向（路肩到路基坡角）桩间距2m，呈梅花型布置，施工顺序从隧道到大桥由浅到深。
3.注浆压力的确定
注浆压力控制的好坏是注浆成败的关键。提高注浆压力有利于浆液扩散，但是压力超过边界条件允许的范围，会导致地面和结构物的变形和破坏。因此，注浆压力应控制在边界条件允许的最大值范围内。
无附加压重条件下，注浆压力按如下公式计算：
[Pe]=P0+mH
式中: [Pe]---允许注浆压力,KPa；
P0---地面段允许注浆压力,KPa；
m---注浆每加深1m允许增加的压力值, KPa/m；
H---注浆段深度，m。
地面段允许注浆压力可以通过试验获得，也可以根据经验公式确定。一般情况下，最大允许注浆压力约等于1～2倍覆盖层土压力。
4.加固工程施工
4.1施工准备工作
（1）施工便道与拌合场地
由于施工区域铁路左侧在山坡上，其坡角位于海湾区，考虑到施工机械和物资材料的进场以及施工拌合用地，须在山坡上平整出一块约10×30（m）的临时平台，用于安放拌和设备及施工原材料；并有通行的便道。便道应平缓，用于搬运设备和材料。
（2）施工用水用电
经现场调查，施工场地无可靠的供电设施，需采用1台200KW发电机供电；施工区域用水困难，需从隧道集水井里引出可靠水源，禁用海水。
（3）施工平台
在路基左侧边坡上用碗口脚手架搭桩机停放平台，长×宽=20×6（m），平台顶部高程与路肩平齐。平台上满铺木板，用于钻机引孔和花管注浆施工。桩机吊上平台，在平台上纵向、横向移动桩机进行钻孔注浆施工。
（4） 施工设备
根据有线加固的施工特点和施工计划，需要如下设备进场：
① 水泥桩施工设备：GPB-90WD型高压注浆泵2台，XY-100型引孔钻机2台；
② 路基本体注浆设备：MG50型花管机及3kW搅浆泵各两台；
③ 供电设备：160A发电机1台。
4.2 注浆材料及施工参数的确定
（1）注浆材料：采用PO.42.5普通硅酸盐水泥，水泥桩的水灰比控制在0.6～0.75，比重控制在1.60；路基注浆料的水灰比控制在0.75～1。
水泥桩施工参数：喷嘴直径为2.6mm（4个），注浆管直径为2cm，注浆压力≯3.0MPa，浆液流量控制在10～15L/min，水泥用量≮50kg/m。
路基边坡注浆施工參数：花管采用外径为25mm的钢管，能够承受的最大压力为3.0MPa。注浆孔开孔处管外紧箍橡胶套，覆盖注浆孔。钢管的底端用土工布等包紧扎死，防止封壳料进入钢管。水泥用量按100kg/m控制，注浆流量控制在10～14L/min，注浆压力根据注浆深度而定，10m以内注浆压力达到0.5Mpa，持续注浆10 min；10m以上注浆压力达到0.2Mpa，也持续注浆10 min。
4.3 施工注意事项
① 钻机就位时机座要平稳、立轴或转盘与孔位对正，倾角与设计误差不应大于规范要求。钻机开钻前必须调平，以机架两边索吊线锤平行机架为准；钻进过程中，若钻机下陷倾斜，应及时调整。
② 严格控制配合比，水泥浆要搅拌均匀，保证搅拌时间。
③ 水泥桩钻孔到预定深度后，将4根钢筋围成圈状，中间用长度为20cm 的PPC管架空，间距≯2m,插入到预定深度，再将带有喷射头的注浆管从钢筋圈中心埋至孔底。为防止泥砂堵塞喷嘴，可边射水、边插管，水压一般不≯1.5MPa；若压力过高，易导致孔壁射塌。开动注浆泵开始注浆，待注浆压力达到要求后，即可开始提升注浆管，自下而上喷射注浆。
④ 保证注浆泵压力平稳，如压力增大，则应提拔注浆管，以免影响到路基整体稳定性；如压力突然变小应检查注浆机运行性能是否完好，以免影响注浆质量。
⑤ 施工前要在路肩布置沉降观测点，每次注浆前后观测一次，并在注浆过程中对线路轨面标高进行实时监控，发现异常立即停止施工并采取相应措施。
4.4 加固治理效果
病害段路基通过上述方案加固后，恢复了排水、护锥等设施的功能，通过沉降观测，路基已稳定，轨道几何尺寸得以保持，病害彻底消除。
5.结语
在运营高铁路基出现病害时，采用注浆加固技术进行治理，既不影响行车秩序，又无需使用重型碾压设备，治理后路基基床土的物理力学性能可满足有碴轨道线路的平顺要求，基床稳定，排水效果良好。■
参考文献
[1]王星华,地基处理与加固[M].长沙:中南大学出版社,2003.
[2]宁教练.高速铁路路基基底处理与加固技术[J]. 科技情报开发与经济，2011，21（10）：226-228.
[3]刘宝兴.中国铁路深路堑坍方的现状及应急抢通对策[J]]. 铁道工程学报，1996，50（2）：163-168.
[4]薄绍学. 复合地基加固处理措施在湿陷性黄土高速铁路路基中的应用[J]. 科技咨询，2008，35 （12）：106-107.
[5]刘宝兴. 广深准高速铁路既有线基床加固补强技术研究[J]. 铁道工程学报，1996， 50 （2）：300-306.