城市轨道交通是现代城市运行的动脉,而车站作为人流集散的核心枢纽,路基的稳定直接关系到列车运行安全和旅客出行体验。不少投入运营多年的地铁、城际铁路车站,受软土地基固结、列车长期动荷载作用、周边施工扰动等影响,会出现路基沉降、道床变形等问题,而车站路基注浆技术凭借不中断运营、微创高效、加固效果稳定的优势,已经成为轨道交通枢纽路基病害治理的首选方案,默默守护着每一趟列车的平稳通行,筑牢轨道交通枢纽的基底安全。
车站路基出现沉降病害,有着区别于普通路段的特殊诱因。大多数城市轨道交通车站修建在市区软土地层,本身就存在天然地基承载力不足的问题,虽然施工阶段已经做了地基处理,但长期经受列车往返的动荷载反复碾压,土体孔隙会逐渐压缩,引发持续沉降;部分车站紧邻城市主干道,周边常年有重型货车通行,额外荷载叠加之下,会加速路基固结沉降;还有部分车站受周边地块开发、隧道施工影响,地下水分布改变,土体被侵蚀流失,容易引发路基不均匀沉降;更关键的是,车站区域列车启停频繁,制动和启动产生的额外冲击力比普通区间更大,会加速路基变形,一旦沉降超出允许范围,就会导致轨道平整度超标,列车进站产生颠簸,严重时甚至会影响行车安全,必须及时治理。
不同于普通区间路基注浆,车站路基注浆有着更严格的技术要求:不能影响正常运营、不能改变轨道原有标高、加固效果必须长期稳定,这对技术和施工管控提出了更高要求。城市轨道交通车站大多处于核心区域,全天运营班次密集,长时间停运治理会影响整个线路运行,带来巨大的出行影响和经济损失,而车站路基注浆可以利用夜间停运后的“天窗点”施工,每天只需要在运营结束后的3-4小时作业,天亮前清理现场恢复通行,完全不影响白天正常运营,这是其他加固方案无法比拟的优势。从加固原理来看,车站路基注浆通过将浆液注入路基土体的孔隙,填充空隙、挤密松散土体,把原本松散的土体粘结为整体,形成复合路基,提升路基承载力,阻止沉降进一步发展,对于已经出现不均匀沉降的路段,还可以通过精准控制注浆量,逐步抬升路基,恢复轨道设计标高,满足列车平稳运行的要求。
精准的工艺控制和材料选择,是车站路基注浆达到预期效果的核心,细节管控直接决定治理成败。针对车站路基的特点,目前主流采用分段分层压密注浆工艺,专业技术团队进场后,首先会对路基沉降做全面监测,获取每一个点位的沉降量,结合地质勘察资料确定钻孔位置、深度和注浆参数:钻孔深度一般会穿透整个软弱松散层,到达下方密实持力层,保证浆液能够填充整个路基的松散孔隙,避免只加固表层留下深层隐患;材料选择上,大多采用改性水泥粉煤灰复合浆材,这种浆液流动性好,能够均匀扩散到土体孔隙中,成本低,固结后强度稳定,收缩率小,适合大面积路基加固,对于富水软土地层,则会选用水泥-水玻璃双液浆,可调节凝固速度,避免浆液被地下水冲刷流失,快速形成支撑。施工过程中的管控尤为严格:为了不影响轨道标高,注浆压力严格控制在0.3-0.5MPa之间,采用低压慢注的方式,避免压力过大抬升轨道,同时安排专业监测人员全程监测轨道标高,每注一个孔就测量一次形变,一旦抬升量超过设计允许值,立即停止注浆,严格保证轨道平整度符合行车要求;所有施工都在夜间天窗点完成,每天施工结束后都会清理钻孔、平整场地,检查轨道状态,确认安全后才能交付运营,绝对不留下安全隐患。
如今,车站路基注浆已经广泛应用于各类轨道交通车站的病害治理,成为轨道交通运维保障的成熟技术。在城市地铁车站,不少运营十余年的老线路车站,陆续出现路基不均匀沉降,导致轨道平整度超标,列车进站颠簸,通过夜间天窗点注浆治理,仅用一周就完成了整个车站的路基加固,没有影响一天运营,治理后沉降得到完全控制,轨道平整度恢复到设计标准,列车运行平稳性大幅提升;在城际铁路客运站,大流量列车长期启停导致路基沉降,注浆治理利用夜间行车空隙施工,不需要调整列车运行图,成本仅为换填重建方案的四分之一,大幅降低了治理成本;在新建地铁车站,部分区段预加固不到位,运营初期沉降较快,通过补充注浆,快速制止了沉降发展,避免了后期病害扩大;在城郊轻轨车站,路基穿越填土层,长期受雨水下渗侵蚀导致土体松散,通过注浆填充固结,提升了路基整体强度,解决了雨季沉降增大的问题。大量工程实践证明,经过规范的车站路基注浆加固,路基承载力可以提升40%以上,沉降速率控制到允许范围内,完全满足轨道交通长期运营的要求。
和传统的开挖换填、轨道顶升方案相比,车站路基注浆的优势十分突出:首先是对运营影响极小,全程利用天窗点施工,不中断白天运营,避免了封站带来的出行影响;其次是成本低,不需要破除原有道床和轨道,不需要大型设备进场,综合成本远低于传统改造方案;最后是加固效果长期稳定,浆液固结后形成的复合路基,抗动荷载能力强,能够长期承受列车反复碾压,不容易再次出现沉降。当然,车站路基注浆对施工团队的专业度要求极高,必须熟悉轨道交通运营规则,具备天窗点施工经验,能够在有限的时间内高效完成作业,同时严格遵守运营单位的安全管理规定,绝对不能影响后续运营安全。
随着我国城市轨道交通网络不断完善,大量早期建成的线路陆续进入运维养护阶段,车站路基沉降治理的需求持续增长,车站路基注浆技术也在不断升级。现在不少专业团队已经引入了自动化监测系统,能够实时传输轨道标高数据,精度达到0.01毫米,比人工监测更精准,更好地控制抬升量;新型改性注浆材料添加了微膨胀成分,固结后几乎没有收缩,能够长期保持填充密实,避免后期再次出现沉降;模块化小型施工设备,更容易进出车站区域,拆装方便,能够在短时间内完成作业,适配天窗点施工的时间要求。
车站是轨道交通的核心节点,路基的一点点沉降,背后关系着成千上万旅客的出行安全。车站路基注浆技术用高效、微创、低影响的方案,解决了运营车站路基沉降的治理难题,让出现沉降病害的路基重新恢复稳定,延长了线路的使用寿命,降低了轨道交通的运维成本。未来,随着我国城市轨道交通持续发展,运营维护的需求不断提升,车站路基注浆技术会持续完善,为更多轨道交通枢纽提供稳定的基底保障,守护城市动脉的安全畅通。