铁路路堤沉降注浆喷注bmc加固新工法

铁路路堤沉降注浆喷注BMC加固新工法防水功能较差的铁路路基，路基面及坡面土层容易吸收水分变软。在雨季降水时路基边坡受雨水冲蚀和浸润，汇水散流容易冲刷坡面表层土粒，路基表面积水、汇水集中外流，对路肩及边坡土层冲刷拉槽，泥土流失，路基土体遇水饱和，抗剪强度降低，容易流塌。该段铁路面临着重载列车运营的极大压力，由于路基的填筑工作已经完成，一般的地基处理方式无法进行施工，根据该地区土层的特点及工程环境特点，针对路基沉降加大的状况，为了阻止该段路基的继续下沉，拟对路基地基进行加固处理。提出以潜孔钻机开孔、高压旋喷注浆与喷注BMC工法加固地基的方案。1高压旋喷技术介绍高压喷射注浆法是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻进至土层的预定位置后，以高压设备使浆液或水成20MPa左右的高压流从喷嘴中喷射出来，冲击破坏土体，同时钻杆以一定速度逐渐向上提升，将浆液与土粒强制搅拌混合，浆液凝固后，在土中形成一个固结体。固结体的形状和喷射流移动方向有关。一般分为旋转喷射(简称旋喷)、定向喷射(定喷)和摆动喷射(简称摆喷)三种型式。旋喷法施工时，喷嘴一面喷射一面旋转并提升，固结体呈圆柱状，一般主要用于加固地基，提高地基土的抗剪强度，改善土的变形性质。高压旋喷施工后，在地基中形成的圆柱体称为旋喷桩。在提高地基承载力、整治已有建筑物沉降和不均匀沉降、减少建筑物沉降和加固持力层或软弱下卧层等方面，高压旋喷有自己独特的优势，实践工程中也积累了很多经验。高压喷射注浆法适用于处理淤泥、淤泥质土，流塑、软塑或可塑性粘性土，粉土、砂石、黄土、素填土和碎石土等地基。根据工程需要和土质条件，可分别采用单管法、双管法和三管法。本工程从自身的特点及实际应用出发，采用了高压旋喷单管注浆。相对于双管和三管法，单管法的施工工效较高，设备简单且容易控制，比较适合本工程的实际情况。2注浆工艺流程 2．I引孔方案本工程中合理有效地穿透路基本体是一个难题，既要形成相对稳定的钻孔，又不能对路基的整体强度造成影响。通过多方的考察和试验，最终选定了潜孔钻机作为引孔设备。首先一点，潜孔钻机不需要循环水，这点非常重要。路基上施工，循环水本身就是破坏土工结构的隐患，而且不用循环水还省却了供水设备，对于工期紧张施工面狭小的工程也是十分重要的。其次，潜孔钻机简单便捷，将加压空气泵放在路基下面，只将钻机放在路基上施工，也节省了施工空间，而且从一个孔移动到另一个孔时十分方便。潜孔钻机的应用是本工程的一大成功尝试，该种钻机在矿山工程中应用较为广泛，在岩石及混凝土中钻孔是比较成熟的工艺。2．2高压喷射注浆工艺将高压喷射注浆作为一种地基加固技术，施工工艺流程是比较成熟的，决定在本工程中改变自下而上提升喷浆这种作法，改成自上而下边插管边喷浆、提升时同样旋喷的方法，这个工艺上的改变，解决了本工程一些特殊的工程问题。1)本工程的目的在于阻止路基的持续下沉，而不在于提升路基。自下而上的喷射由于反浆空间紧张造成“憋压”现象，很容易上抬路基，而这种突然的上抬对土工结构的强度是一个影响，所以这种喷浆方法不适合。而自上而下旋喷就不存在此问题，上层土经喷射流冲切破坏后对下层土的约束减小，能利用反浆释放“憋压”，从而在基底不会产生较大的上抬力。2)解决憋压现象的同时也避免了发生高压劈裂注浆对既有线造成影响的可能性。从控制工程安全和质量的角度上来讲这一点相当关键。3)自下而上喷浆，旋喷钻头下钻到桩底标高的过程中极易产生喷嘴堵塞，这种情况的发生对施工是一种阻碍，而自上而下旋喷就不会有这种情况的发生。4)自上而下旋喷成桩的可靠性强，并经受住了实际工程的检验，许多工程实例都采用了这种施工工艺。通过分析对比，将本工程的喷射工艺改成自上而下的旋喷，同时为了使工程质量更为保险，在上提喷管的同时也进行旋喷，这样会使桩体的连续性更好，更为均匀，旋喷桩体将更加完整。2．3高压喷浆工艺参数根据有关规程和地层情况，结合经验和试桩结果，现场的施工工艺参数如下：旋喷钻杆下降／提升速度20~25cm／min旋喷钻杆旋转速度22~30rpm注浆压力20~25MPa喷嘴直径2．6mm浆液水灰质量比1：1.3，水泥采用325，掺加BMC比例：1:6。浆液配料比例式中：Mc——水泥量（吨）Mw——水量（立方米）Gc——水泥相对密度（普通水泥）计算中取3.0 Pw——水相对密度，计算中取1.0Vcr——欲配浆液体积（立方米）a——水灰比施工中除了严格按照工艺流程及参数施工外，尚需注意以下几点：1)成桩过程中因故停止，恢复供浆时应在断浆面上或下重复搭接0．5m喷浆施工。2)旋喷钻机安放平稳，钻杆保持垂直，桩体垂直度不得超过1．09／6，喷射孔与高压注浆泵的距离不宜大于50m。3)在注浆过程中注意观察泵压及冒浆情况，施工工艺参数随之进行适当调整。3喷注BMC加固工法该工法不采用加固土体办法，主要是限制雨水渗入为主。操作简单，不中断行车，不影响行车安全。费用最低。采用袖阀管注浆工艺，更换路基表面下10~15厘米范围内土体可以内聚力。3.1BMC材料特点①材料的运输无需重型机械②作业工种少不必多任务种，只需少数人，可以高效施工。③与混凝土结构的表面贴合性好更适合形状和断面不规则的结构防水。④完工后结构增加荷载少不会对建筑或基础产生附加荷载。⑤完工后截面形状几乎不变可以最大限度的利用空间。⑥物理性能稳定，耐腐蚀性好。无需特别防腐处理，容易维护管理。⑦整体性好，整个防水层一气成型，无接缝，减少渗漏隐患，提高了防水效果；⑧优异的弹性和柔韧性，根据工程需要，断裂延伸率在80%至500%范围内可调，具有承受建筑物沉降、干缩、温差变形而不开裂的能力；粘结强度是普通水泥砂浆的5～8倍；⑨透气不透水，建筑结构中的水蒸气可缓慢自然地透过防水层；⑩抗冻融、耐高温、耐腐蚀、抗紫外线、耐老化等性能优异。3.2BMC产品主要技术指标抗拉强度：Ⅰ型≥1.5Mpa,Ⅱ≥1.8Mpa断裂延伸率:Ⅰ型≥200%,Ⅱ≥80%耐高温:≥100℃低温柔性:-10~-30℃粘结强度:≥1.0Mpa不透水性:0.3Mpa,30分钟不透水耐水性:浸水7天,强度保留率≥90%耐老化性:老化500小时,强度、延伸率保留率≥90%（国际标准：老化250小时，强度、延伸率保留率≥80%），技术的先进性吸水率大幅度降低，高耐水、泡水不肿胀，浸水后拉伸保持率高，3.3施工工艺3.3.1材料配制按说明比例将粉料慢慢倒入液料中,手工搅拌不少于10分钟至无结团为止，搅拌后材料须在1小时内用完，每次用料完毕须及时用清水清洗配料桶及配料工具3.3.2施工工艺流程 在路基侧向斜15度钻孔，用袖阀管将BMC浆料注入土体，采用夯实机械夯实即可。由于该材料无毒无腐蚀性，夯实后表面可覆土，覆土可进行植物栽培。4结语喷注BMC与注浆法加固结合使用处理铁路路基加固可有效减少总的沉降量，改善线路路基沉降等都有积极的作用，推荐注浆法结合喷注BMC加固工法，使之在铁路桥梁工程高填方台背、挡墙背回填、软基施工中发挥应有的作用。1)对于以填土土为主的路基结构，以潜孔钻机开孔是适宜的方法，这种方法不用使用循环水，从而避免了浸泡作用对土工结构的破坏，同时，利用潜孔钻工效高，方便快捷，是一种值得推广应用的开孔方法。2)高压喷射注浆的施工工艺应根据实际情况灵活应用，尤其在进行已有建筑的基底加固时，自上而下的旋喷方式有其独特的优势，但一切需以施工前的试验为依据，不可盲目遵循设计及施工手册等的指导。3)路基喷注BMC加固工法虽然不能改善土体密度，但可以阻止水分渗入，改良路基土体颗粒内聚力不足，防止土粒骨架在持续荷载作用下所发生的蠕动变形。工法简单，费用最低。