京通線路基凍脹及春融翻漿冒泥整治

郭勝

(北京鐵路局工務處，北京100844)

京通線路基凍脹及春融翻漿冒泥整治

郭勝

(北京鐵路局工務處，北京100844)

針對京通線(北京—通遼)路基凍脹及春融翻漿冒泥病害，開展了室內土樣顆粒分析及原狀土含水率、凍脹、滲透性等試驗，并通過地質雷達法和高密度電法進行了物探分析，查明了路基凍結層地下水分布情況，闡明了病害產生的原因。提出了鋪設PVC(聚氯乙烯)毛細排水板隔水保溫和增設密井暗管降低地下水位的整治措施，并在現場多處試用。連續3年觀測結果表明整治效果良好。

路基;凍脹;翻漿冒泥;病害整治

1　概述

京通線K61—K64，K158—K161，K165—K168，K183—K188，K219—K220等路基挖方地段，路基基床為黃土質黏性土或泥頁巖互層。每年冬季線路凍害較嚴重，在3～10 m范圍內路基不均勻凍脹變形普遍超過20 mm，給線路維修養護工作帶來較大困難。如2012年冬，京通線K184+620—K184+780岔區多處發生凍脹，最大凍脹變形達到40 mm，對行車安全危害極大。特別是在每年4月中上旬的春融季節，由于氣溫上升較快，凍脹地段凍土表層迅速融化，使基床表層黏性土含水率驟然升高，不能及時排除。這使基床表層處于塑性狀態，承載力降低，列車通過時，基床翻漿冒泥，軌道幾何尺寸難以保持，多次發生軌道幾何尺寸嚴重超限的情況。如2013年4月19日K63+830—K63+840曲線上股基床翻漿冒泥造成水平偏差達30 mm;2012年4月14日K186+000—K186+030曲線上股基床冒泥造成水平偏差達30 mm;2005年4月1日，K184+640—K184+646翻漿冒泥造成線路水平偏差達40 mm。上述病害反復發生，對行車安全造成較大安全隱患。本文探討京通線路基凍脹及春融翻漿冒泥病害產生的機理及整治措施。

2　路基凍脹及春融翻漿冒泥原因分析

土體凍脹影響因素主要有土質、負溫總量和土體含水量。其中土質是內因，負溫和水分是外因。當3個條件都具備時路基不可避免地發生凍脹。因此，在京通線選取部分典型地段進行土樣試驗和物探分析，以確定土體性質和土體含水情況。

2.1室內試驗分析

在京通線K184+700處取土樣進行了室內顆粒分析及原狀土含水率、界限含水率、相對質量密度、擊實、凍脹、滲透性等試驗(試驗數據見表1、表2)。結果表明，京通線凍脹地段土質以粉粒和黏粒為主，為粉質黏土。土樣塑性指數17.4，滲透系數3.2×10－7cm/s，含水率為17.20%～19.26%，凍脹率2.2%，屬于凍脹強敏感性土。

表1　京通線路基凍脹地段土樣顆粒分析試驗結果%

表2　京通線路基凍脹地段土樣物理力學參數

2.2物探分析

2013年春季，通過地質雷達法和高密度電法分別對京通線凍脹和翻漿冒泥較嚴重的K165+400—K166 +100和K184+600—K184+800路基進行了探測，探測結果見圖1。地質雷達探測結果表明在路基面0.6 m以下2.5 m以上范圍內含水量普遍較大，路基體內沿線路方向含水量不均勻。高密度電法探測結果表明路基體內凍結層厚度達1.5 m。

上述分析表明，京通線發生不均勻凍脹的原因主要是由于部分挖方地段土質為黏性土或風化的泥頁巖互層，土體含水量較高，滲水性差，凍脹敏感，且土體內含水不均勻，因而會產生不均勻凍脹。同時，在春季氣溫回升時，由于凍結層較厚，凍結層表層和底層融化時間不同，表層土體先融化，而底層未融化形成隔水層，從而使表層土體含水量升高，處于塑性狀態，承載力降低。這樣在列車反復荷載作用下，產生春融翻漿冒泥病害。

圖1　京通線K184+600—K184+800探測結果

3　路基凍脹及春融翻漿冒泥整治

京通線路基凍脹及春融翻漿冒泥主要產生在挖方地段的路塹內或半填半挖的站場?；餐馏w為原狀黏性土，含水量高，凍脹敏感。整治上述病害應從基床換填弱凍脹土、增設保溫隔水層、增設排水系統、降低地下水位等方面考慮。考慮到換填基床所需要的換填厚度大、投資高、施工安全風險大等缺點，舍棄了該方案。重點探討增設保溫隔水層和增設密井暗管2種方案。

3.1K 63+490—K 63+620鋪設毛細排水板

①利用不小于150 min的施工封閉點，將施工地段軌排頂起;②人工清砟至軌枕底下35 cm處，鋪設5 cm厚中粗砂墊層;③鋪設PVC保溫毛細排水板(見圖2、圖3);④排水板上方鋪設10 cm厚中粗砂墊層;⑤回填道砟至設計標高;⑥恢復開通線路。

3.2K 184+620—K 184+780增設密井暗管(圖4)

1)開挖深水溝。開挖至軌面以下2.3 m處，水溝斷面為梯形，頂面寬1 m，下部寬60 cm。

2)開挖檢查井。檢查井采用120 cm×100 cm的長方形截面，底部開挖至新建暗管下25 cm處，頂面高出基床表面20 cm。檢查井間距為5.2 m，井壁為C30鋼筋混凝土。檢查井主要用于暗管堵塞時能下井疏通。

圖2　鋪設PVC毛細排水板平面示意

圖3　基床保溫整治剖面(單位:cm)

3)施作排水溝底部墊層。采用碎石鋪砌溝底，厚10 cm。

4)鋪設無紡布。沿新建水溝四周密貼鋪設土工布，要求土工布刺破強度和撕裂強度不小于400 N，CBR(Clifornia Bearing Ratio)頂破強度不小于1.5 kN，用量不小于400 g/m2。土工布主要起到過濾作用，防止地層中細顆粒流失，形成空洞。

5)施作排水暗管。排水暗管采用直徑30 cm的混凝土管，沿管身全長均勻設置進水口，進水口直徑為5 cm，梅花形布置，間距1 m。每根排水管長度為2 m，排水管接頭采用專用接頭連接，防止漏水。排水暗管全長包裹一層單向透水無紡布作為過濾層。

6)回填無砂混凝土?；靥钪粱脖砻嫦?0 cm處，地下水能通過其孔隙進入排水管。

7)施作隔離層。在土工布上方施作20 cm厚的碎石隔離層。

8)施作檢查井井蓋。檢查井井蓋采用鋼筋混凝土材料，施工時確保井蓋密貼。

9)施作引流暗管。引流暗管為直徑30 cm的鑄鐵管，與排水暗管連接，將地下水引流至路基體外既有排水系統。

4　結語

通過近3年京通線7處鋪設PVC毛細排水板隔水保溫和增設密井暗管降低地下水位的整治效果看，兩者均能將路基不均勻凍脹控制在10 mm以內，并消除春融基床翻漿冒泥病害，效果良好。如2種整治方法同時使用，可控制路基不均勻凍脹至5 mm以內，效果更佳。通過鋪設PVC毛細排水板隔水保溫和增設密井暗管降低地下水位的路基凍脹整治措施，可為類似的凍害整治工程借鑒。

［1］田亞護，劉建坤，彭麗云．動靜荷載作用下細粒土的凍脹特性實驗研究［J］．巖土工程學報，2010，32(12):1882-1887．

［2］中華人民共和國鐵道部．TB 10621—2009高速鐵路設計規范(試行)［S］．北京:中國鐵道出版社，2010．

［3］李向群．吉林省公路凍害原因分析及處理方法研究［D］．吉林:吉林大學，2006．

［4］霍凱成，黃繼業，羅國榮．路基凍脹機制及凍害防范整治措施探討［J］．巖石力學與工程學報，2002，21(7):1099-1103．

［5］吳紫汪．土的凍脹性實驗研究［M］//中國科學院蘭州冰川凍土研究所集刊第3號．北京:科學出版社，1981．

［6］趙富軍．哈大客專路基凍脹變形特征及防治措施［J］．鐵道建筑，2016(9):86-90．

(責任審編 李付軍)

Treatment of Frost-heaving and Mud Pumping Caused by Spring Thaw for Beijing－Tongliao Railway Subgrade

GUO Sheng
(Permanent Way Department of Beijing Railway Administration，Beijing 100844，China)

In view of the subgrade diseases of frost-heaving and m ud pum ping caused by spring thaw，the laboratory experiments on soil sample particle analysis and natural soil water content ratio，frost-heaving and permeability and so on were conducted．The geophysical analysis methods such as geo logical radar method and high-density resistivity method were app lied to detect the distribution of groundw ater in subgrade frozen layer．The causes of subgrade diseases were analyzed．T he diseases treatments such as laying PVC(Polyvinyl Chloride)capillary drainage plates to separate water and keep warm，and setting dense well closed drainage system to lower the ground water lever were provided．The treatm ents were on trial and had good effect which was proved by observation results in three years．

Subgrade;Frost-heaving;Mud pumping;Diseases treatment

U213．1+4

A

10．3969/j．issn．1003-1995．2016．11．26

1003-1995(2016)11-0101-03

2016-04-25;

2016-06-29

郭勝(1966—)，男，高級工程師。