利用喷注BMC土体胶黏剂加固法解决铁路路基沉降

【摘 要】采用劈裂注浆加固实施工艺及喷注BMC土体胶黏剂加固新工法解决铁路路基沉降问题,解决了病害路基稳定性不足等问题,提出了劈裂注浆加固方案和喷注BMC土体胶黏剂加固的关键技术,以满足铁路提速运营后的安全性和舒适度要求.

【关 键 词】既有路基劈裂注浆喷注BMC土体胶黏剂施工技术

北黑线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、劈裂注浆与喷注BMC土体胶黏剂工法加固地基的方案.

1劈裂注浆技术介绍

劈裂注浆法是用钻机将带有喷嘴的注浆管深入到土层的预定位置后,以高压设备使浆液或水成0.3-0.5MPa左右的压力流,从喷嘴中喷射出来,冲击破坏土体,同时钻杆以一定速度旋转,使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,喷嘴边喷射边旋转通过压力形成脉网状,应用于加固地基,改善土的变形性质.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,劈裂注浆有它独特的优势.劈裂注浆法主要适用于处理淤泥、淤泥质土,流塑、软塑可塑性粘性土、粉土、砂石、黄土、素填土和碎石土等地基.相对于双管和三管法、单管法的施工,劈裂注浆技术介绍效率高,设备简单容易控制,容易操作.

2注浆工艺流程

2.1引孔方案

引孔方案要求既要有相对稳定的钻孔,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.在路基上施工,循环水本身就是破坏土工结构的隐患,而且还省却了供水设备,对于工期紧张施工面狭小的工程十分必要.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简捷.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劈裂注浆工艺

将劈裂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,此工艺上的这种改变,解决了铁路路基沉降中的一些问题.

2.3劈裂喷浆工艺参数

根据有关规程和地层情况,结合经验和试桩结果,劈裂喷浆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0.3~0.5MPa,喷嘴直径32mm,浆液水灰质量比1:0.9,水泥采用325,掺加BMC土体胶黏剂比例:1:6.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:一是注浆过程中因故停止,恢复供浆时应在断浆面上或下重复搭接0.5m喷浆施工.二是钻机安放平稳,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.三是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土体胶黏剂加固工法

喷注BMC土体胶黏剂加固工法主要以限制雨水渗入为主,操作简单、不中断行车、费用低.

3.1BMC土体胶黏剂材料的特点

材料运输无需重型机械;作业工种少,只需少数人就可以高效施工;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;完工后结构增加荷载少不会对建筑或基础产生附加荷载;完工后截面形状几乎不变可以最大限度的利用空间;物理性能稳定,耐腐蚀性好,不需特别防腐处理,容易维护管理;整体性好,整个防水层一气成型,无接缝,减少渗漏隐患,提高防水效果;优异的弹性和柔韧性,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;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;抗冻融、耐高温、耐腐蚀、抗紫外线、耐老化等性能优异.

3.2BMC土体胶黏剂产品主要技术指标

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%).

3.3施工的工艺

3.3.1材料的配制

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施工工艺的流程


在路基侧向斜15度钻孔,用袖阀管将BMC土体胶黏剂浆料注入土体,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

2010年通过采用喷注BMC土体胶黏剂与注浆法加固结合治理北黑线K117+020~K117+100路基段,经过近两年的观察,有效减少总的沉降量,改善线路路基沉降.

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