超细水泥低压力注浆加固重载铁路粉质土路基研究.pdf

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1、铁道建筑RailwayEngineering76文章编号：1003-1995(2014)08．0076-03超细水泥低压力注浆加固重载铁路粉质土路基研究张明聚，吴春冬，蔡德钩，陈锋'。(1．北京工业大学建筑工程学院，北京100124；2．中国铁道科学研究院高速铁路轨道技术国家重点实验室，北京100081；3．中国铁道科学研究院铁道建筑研究所，北京100081)摘要：对于既有重载铁路粉质土路基的加固，高压注浆加固易劈裂路基使浆液扩散不受控制，造成加固不均，且冒浆污染环境，而普通硅酸盐水泥浆液在低压力下又难以渗入粉质土中。从现场路基填料

2、中取样进行颗粒级配分析和液缩限试验，验证了土样为粉质土。通过击实试验得到土样的最优含水率为12．94％，最大干密度为1．804g／cm。由可灌性分析可知，在理论上超细水泥浆液较难通过自由渗透进入粉质土。室内模拟注浆试验结果表明，超细水泥低压注浆加固粉质土路基具有可行性。关键词：重栽铁路粉质土超细水泥低压注浆中图分类号：U213．15文献标识码：ADOI：10．3969／i．issn．1003．1995．2014．08．23<20m(通常指d<20m，即允许有5％的粒径大于1概述20m)，平均粒径4—7m，比表面积>8000cm／g。

3、注浆的目的是将具有特定性质的材料或用其配制目前既有重载铁路面临着提高轴重和增加运量带成的浆液，以一定的压力注入地基岩土体内使其渗透、来的路基承载力不足问题，不影响既有重载线路行车充填或置换，经胶凝或固化改善地基的物理力学性质，的路基加固方法较为实际可行。。本文通过室内注起到加固、防渗、堵漏的作用。注浆材料由主剂、溶剂浆模拟试验，探讨在较低压力下超细水泥注浆加固粉及外加剂组合而成。通常所说的注浆材料是指浆液中质土路基的可行性。的主剂。传统注浆材料主要有普通水泥、水泥水玻璃、2试验土样室内土性试验黏土类、化学浆材¨。在注浆技术应用早期，

4、普通硅酸盐水泥凭借其取材容易、成本较低和无毒性等特点2．1土的颗粒级配分析和液缩限试验得到了广泛应用；但普通硅酸盐水泥颗粒粒径一般为为判定所取土样准确名称，做了室内土体颗粒级20～35m，其浆液难以渗透进入粉质土孔隙中，一般配分析和液缩限试验。采用筛分法和密度计法来确定需要较大的注浆压力，需靠压力劈裂土体使浆液进入所取土的粒径组成，得到土的级配曲线如图1。从图劈裂裂隙，达到加固土体的目的。注浆压力过大和中可以看出粒径>0．075mm的颗粒质量约占总质量路基土质不均匀，容易造成浆液扩散不均匀，难以达的17％。到设计要求，并且容易冒浆污

5、染环境。化学浆液近似真溶液，具有浆液黏度低，可注性好，凝胶时间可杂-、、准确控制等独特性能，但其价格比较昂贵，且往往有I皿删‘I毒性。蝗露{超细水泥自上世纪80年代在日本问世以来短短黧30年内，凭借其浆液稳定性好、渗透能力强，可达到和、＼件’化学浆液相近的可灌性，且浆材无污染，价格低廉，从乓lO．00010000．1O000100．O01而得到广泛应用。一般认为，超细水泥的最大粒径颗粒粒~-／mm图1土颗粒级配曲线收稿日期：2014-02．10；修回日期：2014．03-20基金项目：国家科技支撑项目(2013BAG20BOO)；铁

6、道部科技研究开发采用液塑限联合测定仪测得试样的圆锥下沉深度计划项目(2012G011-B)和含水率，结果见表1。圆锥下沉深度和含水率关系作者简介：张明聚(一)，男，河南南阳人，教授，博士。曲线见图2。2014年第8期张明聚等：超细水泥低压力注浆加固重载铁路粉质土路基研究77表1圆锥下沉深度和含水率93超细水泥在粉质土中的可灌性分析8对于无压力下的自由渗透灌浆，首先要解决水泥412浆液对土体的可灌性问题。原则上，只要当灌浆材料3颗粒直径d小于土体的有效孑L隙直径，即净空比R=38D／d>1，浆液就是可灌的。D为土体有效孔隙直径。l6但

7、在灌浆过程中，由于群粒堵塞作用，仅满足R>1是2不够的。一般假定当净空比R≥3时，由群粒形成的78结构是不稳定的，浆液才是可灌的。但当前技术很难吕吕测出有效孔隙直径，一般采用数学方法加以估算，为此9l1引入了有效孔隙比的概念e=D／D，D为土体颗粒直蛙径，推导出可灌比值N=R／e=D／d。根据前人大量耀7圄试验证明圆粒型颗粒e计算时可取0．2，可得D≥15d73时，浆液是可灌的。根据试验用土体的级配曲线，土体颗粒直径主要在0．010～0．075mm，而超细水泥颗粒图2圆锥下沉深度和含水率关系曲线直径为4～7m，理论上浆液较难通过自由

8、渗透进入该粉质土，需要一定的压力。从图2得到圆锥下沉21TI／'lq对应的含水率为22．5％，即塑限=22．5％，圆锥下沉17mm对应的含4室内注浆试验水率为31．5％，即液限=31．5％，得塑性指数，。=9。1)室内注浆模拟系统综上