對(duì)京包鐵路提速條件下路基加固方法的探討

王遠(yuǎn)松

[摘 要] 京包鐵路在提速過程中，對(duì)鐵路路基進(jìn)行了路基加固，根據(jù)既有線路具體情況采取了不同的路基加固方法。本文對(duì)幾種加固方法進(jìn)行了分析，總結(jié)出每種路基加固方法的優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍，為鐵路路基加固施工提供了一些理論依據(jù)。

[關(guān)鍵詞] 提速鐵路路基加固抬道基床換填土工膜土工格室

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，全國鐵路運(yùn)量不斷提高，原有鐵路的運(yùn)行速度已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求。全國鐵路干線經(jīng)過幾次大提速，列車運(yùn)行速度已達(dá)到了160km/h以上，京包鐵路在這過程中也完成了提速工作。

列車提速后，原有線路條件不能滿足列車提速的要求時(shí)，全面新建鐵路新線投資巨大，在既有線的基礎(chǔ)上對(duì)路基、道床、軌道、橋涵等諸多方面進(jìn)行改造加固，是技術(shù)可行經(jīng)濟(jì)合理的有效途徑。而路基是線路的基礎(chǔ)，其穩(wěn)定性是整體線路穩(wěn)定的關(guān)鍵，因此對(duì)路基的改造和加固尤為重要。

對(duì)既有線路基而言，受動(dòng)應(yīng)力影響最大的是基床表層。對(duì)既有線路基基床進(jìn)行改造，是提高路基承載力的重要途徑。既有線路基基床的加固是路基改造的重點(diǎn)和難點(diǎn)?？紤]到對(duì)行車的影響也可采用一些改善路基荷載條件的方法。京包線加固的主要方法有如下幾種：

一、抬道

1、作用機(jī)理

抬道可使基床與原基面之間增加一層厚度等于抬道量的碎石層，將上部傳來的荷載擴(kuò)散，使作用在原基面的應(yīng)力降低到能承受的水平，并增加基床剛度、減少基床所受動(dòng)荷載作用。

2、適用范圍

抬道適用于較長線路段上基床病害比較嚴(yán)重，且病害集中，整體路基狀態(tài)不良，對(duì)行車安全影響大。

3、注意事項(xiàng)

抬道的工作需進(jìn)行整體規(guī)劃，抬道的大小受線路坡度、標(biāo)高及線路縱斷面的影響較大。

4、優(yōu)缺點(diǎn)

抬道對(duì)基床病害整治徹底，整治后線路狀態(tài)好。但施工范圍大，施工時(shí)間較長，對(duì)行車影響大，經(jīng)濟(jì)造價(jià)較高。

二、基床換填

1、作用機(jī)理

對(duì)于已經(jīng)發(fā)生下沉外擠或深陷槽(道碴囊)病害的軟弱基床，可采用基床表層換填方案，換填厚度視軟弱層厚度而定，一般為50～60cm，換入填料應(yīng)為級(jí)配良好的碎石土或中粗砂，也可對(duì)原基床土進(jìn)行改良形成改良土。

換填不僅能提高基床表層強(qiáng)度，還可防治翻漿冒泥病害。據(jù)研究，換填厚度50cm或以上時(shí)，可消除因土質(zhì)不良引起的翻漿冒泥。若換填料為碎石土或中粗砂等滲水土，須做好基床的橫向排水。通常的做法是在換填層的底部設(shè)好橫向排水坡，在換填層與漿砌片石路肩之間設(shè)置干砌片石反濾層，路塹地段側(cè)溝必要時(shí)還需加深改造。

2、適用范圍

對(duì)局部段落或沒有條件抬道的路基，換填應(yīng)該是最好的加固措施。

3、注意事項(xiàng)

換填時(shí)要保證在各結(jié)構(gòu)層變化處設(shè)置可靠的隔離層，避免形成道碴囊。

4、優(yōu)缺點(diǎn)

換填法對(duì)基床病害整治比較徹底，但其施工強(qiáng)度大，周期長，對(duì)既有線運(yùn)營干擾大。

三、鋪設(shè)土工膜封閉層

1、作用機(jī)理

在基床翻漿冒泥地段，或基床土質(zhì)不良(IP≥12，WL≥32%)而強(qiáng)度足夠，具備產(chǎn)生翻漿冒泥病害條件的地段，可在基床表面鋪設(shè)土工膜封閉層。土工膜封閉層的作用是阻隔地表水滲入基床土，減弱動(dòng)荷對(duì)基床土抽吸作用，因而可防治翻漿冒泥病害。當(dāng)?shù)叵滤惠^高時(shí)，要加深側(cè)溝或設(shè)縱向滲溝降低地下水位。

2、適用范圍

適用于各種土質(zhì)、石質(zhì)基床的基面翻漿冒泥病害的整治，但基床土強(qiáng)度不足時(shí)不宜采用土工膜封閉層。

3、注意事項(xiàng)

采用土工膜整治基床翻漿的工程效果如何，關(guān)鍵在于土工膜的工程性能指標(biāo)。鋪設(shè)土工膜的施工需采用架空軌道限速慢行或的結(jié)合線路封鎖（如施工“天窗”）方式進(jìn)行。

4、優(yōu)缺點(diǎn)

其工程造價(jià)與基床換填滲水料的工程造價(jià)相比，僅為60%；且鋪設(shè)土工膜封閉基床的方法設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、施工方便、壽命長、效果好。

四、土工格室或土工格柵加固基床

1、作用機(jī)理

在道碴的底層或路基面頂層設(shè)置土工材料如土工格室或土工格柵等，其作用就是分散應(yīng)力，減少路基面直接承受的動(dòng)應(yīng)力，并使傳遞的應(yīng)力均勻，而且加筋料在路基面頂層對(duì)填土形成約束作用。這是一種淺層的基床加固方法，加固力度有限，只適用于地下水位較低或地下水位雖高但排水條件較好地段路基，其底面與填筑土分界面必須設(shè)置較好的隔離層，以免下層土流失。

2、注意事項(xiàng)

目前土工格室用于既有線的下沉病害整治仍是一個(gè)較新的課題，仍存在著兩個(gè)問題，這就是使用不同參數(shù)的土工格室的效果差異和土工格室整治路基基床病害的合理、可靠的設(shè)計(jì)方法。

3、優(yōu)缺點(diǎn)

土工格室作為土工合成材料的一種，是近年發(fā)展起來的一種行之有效的整治路基基床下沉病害的方法，作為一種新型的立體土工合成材料，以其強(qiáng)度高、韌性好、施工簡(jiǎn)易等特性在鐵路、公路路基病害的防治處理方面都取得了很好的效果。鋪設(shè)土工格室的施工需采用架空軌道限速慢行或結(jié)合線路封鎖（如施工“天窗”）的方式進(jìn)行。其工程造價(jià)與基床換砂（含降溝）的工程造價(jià)相比，約為后者的82%，且前者的工期可節(jié)約50%，對(duì)行車的干擾大為減少。經(jīng)過實(shí)踐證明，鋪設(shè)土工格室整治基床下沉外擠病害的后期效果好，有效地減少了線路維修養(yǎng)護(hù)工作量。因此，土工格室具有廣闊的應(yīng)用前景。

五、擠密樁

1、作用機(jī)理

提速改造中大量采用的是擠密樁加固法，即按復(fù)合地基加固原理對(duì)路基基床進(jìn)行加固處理，如水泥土擠密樁、石灰土擠密樁。它是利用列車間隙時(shí)間施工，用機(jī)具在基床表層成孔，再分層裝填水泥土或石灰土，并用橄欖錘分層擊實(shí)，從而使樁體和樁間土擠壓密實(shí)，形成復(fù)合地基，達(dá)到提高承載力的目的。

2、注意事項(xiàng)

擠密樁方法施工簡(jiǎn)單，但是它只能起到提高承載力的作用，未能改變土質(zhì)。對(duì)于細(xì)粒土填筑的路堤，以擠密樁處理基床時(shí)，雖然從計(jì)算和靜載試驗(yàn)上來看滿足靜承載力的要求，但由于沒有從根本上解決樁間土的顆粒細(xì)度等性質(zhì)的問題，仍有可能產(chǎn)生翻漿冒泥等病害，而進(jìn)一步觀察和研究。

3、優(yōu)缺點(diǎn)

這種加固方法簡(jiǎn)便，對(duì)行車干擾小。

六、綜合及其它措施

一般情況下，基床病害均不由單一因素引起，另一方面，當(dāng)基床病害較嚴(yán)重，采用單一的加固措施也難以達(dá)到目標(biāo)，或施工難度過大，施工安全無法保證，難以實(shí)施。在此條件下，可使用多種工程措施進(jìn)行綜合加固，充分發(fā)揮不同加固措施的工程特性，實(shí)現(xiàn)技術(shù)先進(jìn)、成熟、可靠、有針對(duì)性，經(jīng)濟(jì)環(huán)保地進(jìn)行基床病害整治。如對(duì)于較厚的高液限基床軟弱土層，或基床的道碴陷槽較深且寬時(shí)，過去的整治經(jīng)驗(yàn)已表明，采用諸如基床淺層換填、基床表層封閉、在基床表層鋪設(shè)土工合成材料加筋墊層（土工膜、土工布、土工格柵、土工格室等）等工程措施的效果和耐久性均不令人滿意，而深換填又存在施工難度過大，施工安全無法保證，難以實(shí)施的問題。對(duì)此，基床表層可采用換填水平向加筋墊層，基床底層可采用植入鉛垂向細(xì)密短樁的綜合加固方案，充分發(fā)揮加筋墊層的淺層和樁基的深層加固特性，實(shí)現(xiàn)既能解決基床表層的翻漿冒泥問題，又能使基床底層的軟弱土層得到加固。

此外，注漿也是一種可行的辦法，但其適應(yīng)性較差，在滲透系數(shù)的土壤中較難注入和均勻性差，工藝有待改進(jìn)。

按上述方法進(jìn)行路基加固前，應(yīng)對(duì)既有線路基病害進(jìn)行綜合細(xì)致的分析和總結(jié)，找出病害的 根本原因，選擇合理的加固方法。但是路基病害產(chǎn)生的原因往往不是單方面因素，所以路基加固方法也不能是簡(jiǎn)單的、單一的，應(yīng)采用多種或綜合加固方法。在有條件的情況下，盡可能對(duì)路基進(jìn)行改造，減少路基病害產(chǎn)生的根源。換填基床填土（采用級(jí)配良好的碎石土），加強(qiáng)基床填土的強(qiáng)度，并重新設(shè)置防、排水設(shè)施，可以從本質(zhì)上防止病害的發(fā)生和發(fā)展。

路橋過渡段、路涵過渡段、路堤路塹過渡段是路基受力的薄弱環(huán)節(jié)，按上述方法加固后，既有線提速運(yùn)行時(shí)，仍要形成新的病害，故應(yīng)對(duì)上述部位進(jìn)行重點(diǎn)觀察與監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理，防止行車事故的發(fā)生。對(duì)上述部位合理有效的加固方法需進(jìn)一步研究。

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