既有線路基病害整治技術(shù)

結(jié)合工程實踐，分析了路基凍害及路肩缺失的主要原因，并結(jié)合工程實際，提出了相應(yīng)的病害整治措施：（1）路基凍害主要原因是路基填料較差，地下水位較高，本工程采用挖除凍結(jié)深度范圍內(nèi)路基土換填防凍脹填料進(jìn)行徹底治理；（2）路肩下沉、缺失主要原因是路基填料差，導(dǎo)致前期沉降較大，同時長期受雨水沖刷，本工程采用透水性好的干砌片石垛、格賓石籠對既有路肩進(jìn)行加寬、加固。

既有線； 基床凍害； 路肩加固

U216.41+7 A

［定稿日期］2022-05-09

［作者簡介］蒲文奎（1985—），男，本科，工程師，研究方向為鐵路建設(shè)、施工安全。

既有線由于受當(dāng)時的經(jīng)濟(jì)條件、修建技術(shù)及施工機(jī)械設(shè)備的影響，從路基本體到路基附屬結(jié)構(gòu)物的修建標(biāo)準(zhǔn)一般都比較低，從而導(dǎo)致運營之后路基病害頻發(fā)［1］。既有線路基病害影響線路質(zhì)量，威脅線路運輸安全［2］。既有線路基病害有多種類型及不同的發(fā)生機(jī)理，因此，了解病害發(fā)生的類型及機(jī)理是治理路基病害的關(guān)鍵。本文以青海省內(nèi)茶卡支線鐵路為例，分析了該鐵路路基病害機(jī)理并提出相應(yīng)的治理措施。

1 工程概況

1.1 既有線概況

茶卡支線位于青海省，始建于1978年5月，1979年3月鋪軌通車。為單線、內(nèi)燃鐵路，設(shè)計時速為60～80 km/h。既有線路基面實測的現(xiàn)狀寬度6～7.5 m不等，邊坡多呈裸露狀態(tài)，未設(shè)防護(hù)。

1.2 工程地質(zhì)概況

茶卡支線鐵路走行于茶卡盆地區(qū)，第四系覆蓋層較厚，沿線地層主要為第四系人工填土，沖積、洪積及湖積粉土、砂類土及圓礫土。沿線地表水主要為察汗諾站附近低洼處分布的湖塘等，水深一般小于5 m，水量隨季節(jié)變化明顯。其余地表水主要為沖溝內(nèi)徑流，水量受降雨影響大。地下水主要分布于沿線河流及其支流的各級階地砂礫石層中，水量較豐富，水位埋藏較淺，接受河水和大氣降水補給。

茶卡支線分布在茶卡鹽湖附近，采用茶卡氣象局資料數(shù)據(jù)，多年平均氣溫3.3 ℃，最低-31.3 ℃，最高31.6 ℃，最熱月平均15.2 ℃，最冷月平均-10.0 ℃；年平均降水量263.9 mm，年最大降水量為426.8 mm，年最小降水量為122.8 mm，最大積雪厚度約11 cm，最大季節(jié)性凍土深度約123 cm。

1.3 既有線病害概況

根據(jù)工務(wù)段歷年秋檢及養(yǎng)護(hù)維修的資料看，茶卡支線目前較為嚴(yán)重的病害主要有基床凍脹，路肩下沉及缺失等。

根據(jù)凍脹觀測資料，茶卡支線全線均存在凍脹問題，其中K4+400～K5+200、K11+400～K11+700、K12+400～K12+700約1.4 km凍脹比較嚴(yán)重，凍起高度可達(dá)40～50 mm。

根據(jù)路肩調(diào)查資料，茶卡支線普遍存在路肩寬度不足、下沉等現(xiàn)象，全線有多處路肩寬度小于0.6 m、道床厚度大于0.5 m的段落（圖1、圖2）。

2 病害治理設(shè)計方案

2.1 基床凍脹

2.1.1 原因分析

2.1.1.1 氣候因素

溫度變化是發(fā)生基床凍害的外部條件［3］。茶卡地區(qū)多年平均最低氣溫-31.3 ℃，，最冷月平均-10.0 ℃；每年有較長時間氣溫位于0 ℃以下，最大季節(jié)性凍土深度約123 cm。

2.1.1.2 填料性質(zhì)差

填料粒徑組成及含水量是其凍脹特性的決定性因素，細(xì)粒含量越高，土的凍脹敏感性越高。茶卡支線修建時間、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)低，基床多為粘土、黃土等細(xì)粒土填料，滲透系數(shù)小、持水能力強(qiáng)、凍脹率大。

2.1.1.3 地下水水位高

水是凍脹三要素之一：K4+400～K5+200位于沼澤地區(qū)，路堤兩側(cè)坡腳外常年可見地表水，K11+400～K11+700、K12+400～K12+700段地下水位較高，既有線地勢低洼、無有效排水設(shè)施、填料滲透性差，導(dǎo)致路堤本體含水率高，凍脹率大。

2.1.2 凍害治理方案

路基凍害一旦形成，治理難度很大，一般很難根除，只有提高本體防凍能力才能有效治理路基凍害［4］。

茶卡支線圖定貨車2對/日，旅游旺季開行旅客列車1對/日，與相關(guān)管理部門溝通后，可以將線路中斷行車一個月。因此，為徹底治理凍害，采用在斷道期間挖除換填防凍脹填料的措施對3處凍害嚴(yán)重地段進(jìn)行處理。

（1）挖除換填防凍脹填料：對K4+400～K5+200、K11+400～K11+700、K12+400～K12+700凍害嚴(yán)重地段，凍結(jié)深度范圍內(nèi)自上而下挖除換填碎石土，要求細(xì)顆粒含量不大于10%，壓實后滲透系數(shù)不小于1×10-5 m/s。工點最大季節(jié)性凍土深度為123 cm，設(shè)計換填深度1.3 m，其中基床表層厚0.5 m，表層以下至最大凍結(jié)深度厚0.8 m。為便于排水，換填底面向外設(shè)置4%的排水橫坡。

（2）壓實標(biāo)準(zhǔn)按下列要求執(zhí)行：基床表層，地基系數(shù)K30（MPa/m）≥150，壓實系數(shù)不小于0.95；基床表層以下，地基系數(shù)K30（MPa/m）≥130，壓實系數(shù)不小于0.93。

（3）基床表層底面設(shè)置一層復(fù)合土工膜進(jìn)行隔水，復(fù)合土工膜上下夾鋪中粗砂墊層。

（4）K4+400～K5+200兩側(cè)距沼澤地較近，因此兩側(cè)邊坡自路肩至坡腳全部邊坡用干砌片石護(hù)坡進(jìn)行防護(hù)，見圖3。

（5）K11+400～K11+700、K12+400～K12+700自換填深度范圍內(nèi)邊坡用干砌片石護(hù)坡進(jìn)行防護(hù)；兩側(cè)邊坡自換填底部至地面設(shè)置2 m寬護(hù)道，見圖4。

2.1.3 施工要求

施工應(yīng)在斷道時間進(jìn)行，并根據(jù)斷道時間和人員配置情況，合理安排好拆除線路、換填樁施工和恢復(fù)線路與振搗等工序，以保證施工安全和行車安全。

K4+400～K5+200、K11+400～K11+700、K12+400～K12+700 3處凍害段落于2021年9月底完成換填施工，目前施工完成后已經(jīng)過一個冬季，經(jīng)觀測換填段凍脹高度明顯減小。

2.2 路肩下沉、缺失

2.2.1 原因分析

（1）茶卡支線建成年代較早，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低，路堤填料性質(zhì)差，導(dǎo)致路基前期沉降大，多次補砟侵占了既有路肩部分，造成現(xiàn)有路肩寬度不足。

（2）由于路基邊坡大部分段落未設(shè)防護(hù)、路肩未硬化，邊坡長期受雨水沖刷易導(dǎo)致溜塌，造成路肩缺失。

2.2.2 治理方案

本次擬對全線路肩進(jìn)行加固，由于路堤本體填料較差，在治理時需保證治理措施不能影響路基基床排水。因此設(shè)計將混凝土護(hù)肩和漿砌片石護(hù)肩排除，對干砌片石、格賓石籠進(jìn)行了分析對比，優(yōu)缺點對比見表1。

經(jīng)綜合分析后，采用格賓石籠+干砌片石垛的綜合治理方式對路肩進(jìn)行加固。

（1）對既有路肩寬度不小于0.6 m且道床厚度不大于0.5 m的地段，因格賓石籠厚度一般不小于0.5 m，為減少對路肩的擾動，采用0.3 m厚的干砌片石垛進(jìn)行加固，干砌片石垛外側(cè)坡率為1∶1，頂面與既有路肩平齊，見圖5。

（2）對既有路肩寬度不小于0.6 m且道床厚度大于0.5 m、既有路肩寬度小于0.6 m的地段，為減少對路肩的開挖，采用格賓石籠對既有路肩進(jìn)行加固。

石籠規(guī)格2 m（長）×0.6 m （寬）× h（高），高度（h）0.5～1.0 m，根據(jù)路肩實際情況具體確定。

格賓石籠頂面高程：既有道床厚度不大于0.5 m時，石籠頂面與既有路肩平齊；既有道床厚度大于0.5 m時，石籠頂面距道床頂面為0.5 m見圖6、圖7。

（3）既有線存在部分段落路肩寬度不小于1 m及低路堤地段，采取原位加固路肩、加強(qiáng)排水等措施進(jìn)行處理。

（4）為便于維修人員行走，干砌片石垛及格賓石籠頂面設(shè)2 cm厚砂漿抹面找平層，然后鋪設(shè)鋼筋混凝土步行板。

2.2.3 施工要求

施工應(yīng)在天窗時間進(jìn)行，并根據(jù)天窗時間和人員配置情況，合理安排好基槽開挖、砌筑片石或格賓石籠等工序，施工工具、材料及其他用品應(yīng)堆放在安全的地方并有專人看守，嚴(yán)禁施工機(jī)具、材料及臨時設(shè)施侵入鐵路限界，以保證施工安

全和既有線運營安全。

3 結(jié)束語

本文以既有線茶卡支線為例，分析了茶卡支線鐵路路基病害發(fā)生的原因，提出了相應(yīng)的治理措施，得出了結(jié)論：

（1）既有線路基病害中，多是由于路基填料性質(zhì)較差、排水不暢所導(dǎo)致的，在病害治理中，根據(jù)病害原因及類型，選擇合適的方式改良填料或防排水措施。

（2）路基凍害主要是由路基填料較差、地下水位較高引起的，本文采用挖除凍結(jié)深度范圍內(nèi)路基土換填防凍脹填料進(jìn)行徹底治理。

（3）路肩下沉、缺失主要由于路基填料差，導(dǎo)致前期沉降較大，同時長期受雨水沖刷溜坍導(dǎo)致的，本文采用透水性好的干砌片石垛、格賓石籠對既有路肩進(jìn)行加固。

參考文獻(xiàn)

［1］ 郭戰(zhàn)偉.既有線路基加固及病害防治措施［J］.鐵道建筑，2005（10）：24-25.

［2］ 楊若芳，郭雅靜.既有線路基基床病害調(diào)查簡介［J］.鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計通訊，1981（4）：30-33.

［3］ 田學(xué)偉.東北某鐵路路基基床病害及提速改造基床加固措施初探［J］.路基工程，2014，（02）：217-220.

［4］ 鐵路特殊路基設(shè)計規(guī)范： TB10035—2018［S］.北京： 中國鐵道出版社，2018.