一種預制L形支擋結構在既有鐵路路基整治工程中的應用

冷長明，郭紹影

(中鐵第五勘察設計院集團有限公司，北京 102600)

1 概述

鐵路路基是條帶狀結構工程，沿線經過的區域工程地質條件復雜多樣，受到氣候環境常年變化影響，并且既有線路基由于受修建時技術和經濟條件的限制，加之近年來隨著重載及提速列車的大量開行，路基內應力水平、分布狀態和作用方式顯著改變，導致各種病害的產生，或使已存在的病害更加嚴重，嚴重影響著列車的安全運行。維修這些變形與病害，使路基本體與附屬設備各部分都保持完好狀態，提高其強度與穩定性，提高其抵御災害和滿足運輸條件的能力，才能確保軌道的暢通無阻，長期穩定、快速、經濟、高效能、安全與舒適的運營［1］。

路肩的作用是保護道床穩定和路基面完整，為接觸網立柱、聲屏障、電纜槽等設備提供必要的設置空間，是工務維修人員的通行通道。加寬路肩是既有鐵路改擴建、電氣化改造、提速改造、工務維修工程的加強措施之一，對既有道床的穩定有明顯作用。路肩寬度不足為既有鐵路路基常見的病害之一。

2 路肩寬度不足原因分析

既有線路肩寬度不足的成因總結為技術標準的變化、路基下沉、自然營力的侵蝕、工務維修需要、既有線改造等原因。

2.1 技術標準的變化［2-5］

由于歷史原因，線路修建時采用的技術標準與現行規范有較大差異，使之不滿足現有技術標準的要求。

(1)現行《鐵路路基設計規范》(TB10001—2005)規定時速160 km及以內的Ⅰ、Ⅱ級線路的路肩寬度為:路堤不應小于0.8 m，路塹不應小于0.6 m;《新建時速200公里客貨共線鐵路設計暫行規定》鐵建設函［2005］285號規定，時速200 km的客貨共線鐵路的路肩寬度應不小于1.0 m。

(2)《鐵路路基設計規范》(TB10001—99)規定路肩寬度:Ⅰ級鐵路，一般情況下，路堤不得小于0.8 m，路塹不得小于0.6 m，困難條件下，路堤不得小于0.6 m，路塹不得小于0.4 m;Ⅱ級鐵路的路堤不得小于0.6 m，路塹不得小于0.4 m;Ⅲ級鐵路的路堤和路塹均不得小于0.4 m。

(3)《鐵路路基設計規范》(TBJ1—96)規定路肩寬度:Ⅰ、Ⅱ級鐵路的路堤不得小于0.6 m，路塹不得小于0.4 m，Ⅲ級鐵路的路堤和路塹均不得小于0.4 m。

2.2 路基下沉

既有鐵路路基由于修建時的填料及壓實標準的技術要求低、路基填筑高度較大、基床未設封排水層、基底存在特殊土層及近年來隨著重載及提速列車的大量開行等原因，易導致路基下沉［6］。

路基下沉以后，為了保持軌道的平順性，往往通過填補道砟的方式增加道床厚度，使軌道保持原有的高程及縱向坡度，從而使道床底面寬度增大，在既有路基面寬度不變的情況下，導致路肩寬度不足，病害嚴重地段甚至產生溜砟的現象，從而影響道床的穩定。

2.3 自然營力的侵蝕

沒有經過加固的既有線路肩，路肩部位如果填料松散，尤其是以粉土、粉細砂填筑的路肩，易被雨水沖刷、風蝕，使路肩寬度變窄。

2.4 工務維修需要

為方便線路維修作業，尤其是以小型枕底清篩機為主的養路機械化上道的需要，既有的路肩寬度難以提供足夠的空間，工務段對管內路基做出規劃，逐步加寬路肩。

2.5 既有線改造

既有線電氣化改造及提速改造工程，既有的路肩寬度往往不滿足設計的要求，需要加寬;另外既有線改造工程中的線路抬道使道床厚度增加，道床底面變寬，導致路肩寬度也不足。

3 路肩加寬方案的研究

3.1 傳統路肩加寬技術［7－9］

路堤常采用的路肩加寬處理措施有設置路肩擋砟墻、路堤邊坡填土幫寬、坡腳設置支擋結構+填土、邊 坡放陡+填土等，見圖1。

圖1 路堤常用的路肩加寬措施

路塹常用的路肩加寬處理措施有邊坡擴挖、坡腳設置支擋結構、邊坡放陡、改變側溝形式、側溝加蓋板等。

3.2 方案比較

3.2.1 路肩擋砟墻

土質基床由于受列車荷載動應力的影響，當擋砟墻修建過高時，易發生外擠現象，對于較嚴重的路基下沉和路肩寬度不足不宜采用，一般適用于路肩加寬量不大于0.6 m，路基沉降量不超過0.5 m時的路肩加寬整治。擋砟墻工程量較小，但擋砟墻基坑的開挖和長時間的砌體施工對既有線行車干擾較大。

3.2.2 填土幫寬

當路肩加寬量超過0.6 m，路基沉降量超過0.5 m時，可采用填土幫寬的方式加寬路肩。路基邊坡幫填土易引起新征用地;幫填后的路基邊坡需恢復防護，加寬部分的填筑體一般要求分層加鋪土工格柵加固，工程量大;幫填土施工對既有線行車干擾較大;如遇特殊地基地段時，需對幫填范圍基底進行加固處理。

3.2.3 坡腳設置支擋結構

當路基用地范圍不足提供幫填的條件時，可在坡腳處設置擋墻后向上幫寬。坡腳擋墻及路基邊坡幫填土的工程量大;幫填后的路基邊坡需恢復防護;擋墻基坑開挖會挖損破壞既有路基坡腳，施工難度大，對既有線行車干擾較大;擋墻對基底地基承載力要求高，不滿足時需加固處理。

3.2.4 邊坡放陡

當路基用地范圍不足提供幫填的條件時，也可放陡邊坡填筑，放陡后的邊坡需對其深層錨固，提高其穩定性;該方法施工難度大，施工工藝復雜，工程量大，對既有線行車干擾較大，一般不建議采用。

3.2.5 預制 L形支擋結構［10－11］

當路肩加寬量不大于1.5 m，路基沉降量不超過1.0 m時，可采用L形支擋結構加寬整治。L形支擋結構(圖2)具有如下特征。

圖2 預制L形支擋結構加寬路肩

(1)L形支擋結構為分節預制的鋼筋混凝土結構，結構耐久、堅實、體積小、可重復利用;結構采用集中預制，便于安裝、拆卸，可實現快速施工，縮短工期;直接在路基面兩側采用小型機具施工，對既有線行車干擾小;針對既有鐵路路基病害的嚴重程度，可采用不同的結構物尺寸。

(2)位于L形支擋結構底面的底板，相當于結構物的擴大基礎，可有效減小結構物的埋置深度，由此減小基坑開挖量，對既有線運營安全影響小;另外，底板相當于結構物的卸荷平臺，有利于結構物的穩定。

(3)位于L形支擋結構側面的直墻能夠充分利用結構物高度，除了能夠加寬路肩寬度的作用外，還可起到抬高既有鐵路路基面的效果，見圖3。

(4)L形支擋結構可結合設置基床封閉層，用于整治由于路基面上的降水下滲、壓實度不足等引起的道床沉陷、路基下沉等病害的整治工程，見圖3。

(5)L形支擋結構由于具有不需新征用地，對行車干擾小，機械化程度高等特點，所以經濟效益顯著，尤其是對于填高較大的路基，體現的更明顯。

圖3 L形支擋結構加寬路肩及抬高路基面

4 預制L形支擋結構技術要求

4.1 結構物構造及尺寸

L形支擋結構為分節預制的鋼筋混凝土結構，必要時結構尺寸與配筋需通過計算確定，可參照路肩懸臂式擋墻的設計計算［12］。支擋結構的高度一般為0.5～1.5 m，底板寬度一般不大于直墻高度，每節預制塊的寬度0.4～0.5 m為宜，厚度一般不小于0.2 m，若采用較大尺寸時，塊體較重，安裝施工難度大，不宜采用。

直墻底部位于底板上方位置應預留泄水孔，直墻兩側預留上下貫通的拼裝孔，見圖4。

圖4 L形支擋結構構造示意

4.2 結構安裝要求

在既有線路肩部位安裝時，開挖基坑時為防止基坑坑壁坍塌影響既有線行車安全，根據實際需要，在靠近既有線一側設置臨時支擋工程。

泄水孔的作用是快速排出基床中的水，所以墻背填料宜為滲水填料。若基床設置封閉層結構，應將封閉層邊緣延伸至底板面之上，使截水通過底面經泄水孔排出。

開挖后的基坑底部往往不夠平整且相對松散，為了使基底平整堅實，需對基底土做加固處理，一般為了減少開挖基坑的深度，用夯填碎石比較理想，也可挖除基底部分土換填灰土墊層或碎石墊層。

結構平整的擺放于基坑后，將粗骨料混凝土注入預留的拼裝孔里，將各節預制L形支擋結構形成一個整體。

由于安裝L形支擋結構引起既有防護拆除時，安裝完畢后需恢復原有防護。

5 結語

路肩寬度不足為既有鐵路路基常見病害，傳統的加寬路肩寬度的主要技術在環境、安全、工效、經濟、工時上存在較多問題。預制L形支擋結構設計合理、構造簡單、安全可靠、適應性強，實現安全、快速、高效、經濟的應用于既有鐵路路肩寬度不足及路基下沉等整治工程中。

預制L形支擋結構結合設置基床封閉層，用于整治道床沉陷、路基下沉等病害的效果更加顯著。該結構大量應用于朔黃鐵路整治整修工程中，用于整治路肩寬度不足，路基面下沉等病害，累計整治段落約180處，累計長度達20余km，整治效果顯著，圖5(a)、(b)為預制L形支擋結構在既有鐵路朔黃線整治工程中的應用。

圖5 L形支擋結構在既有鐵路朔黃線整治工程中的應用

［1］鐵道部運輸局.鐵運［2008］96號 鐵路路基大維修規則［S］.北京:中國鐵道出版社，2008.

［2］中華人民共和國鐵道部.TB10001－2005鐵路路基設計規范［S］.北京:中國鐵道出版社，2005.

［3］中華人民共和國鐵道部.鐵建設函［2005］285號 新建時速200公里客貨共線鐵路設計暫行規定［S］.北京:中國鐵道出版社，2006.

［4］中華人民共和國鐵道部.TB10001—99 鐵路路基設計規范［S］.北京:中國鐵道出版社，1999.

［5］中華人民共和國鐵道部.TBJ1—96 鐵路路基設計規范［S］.北京:中國鐵道出版社，1996.

［6］何華武.中國鐵路既有線200 km/h等級提速技術［M］.北京:中國鐵道出版社，2007.

［7］鐵道部工務局.鐵路工務技術手冊·路基［M］.北京:中國鐵道出版社，1993.

［8］中鐵二院工程集團有限責任公司譯.鐵路土工建筑物手冊［M］.北京:中國鐵道出版社，2009.

［9］劉建坤，等.鐵路路基養護維修［M］.北京:中國鐵道出版社，2010.

［10］冷長明.某線路橋過渡段下沉成因分析及整治措施研究［J］.中國水運，2008(9):217-219.

［11］中鐵第五勘察設計院集團有限公司.既有鐵路朔黃、黃萬線病害整治方案研究［R］.北京:中鐵第五勘察設計院集團有限公司，2007.

［12］中華人民共和國鐵道部.TB10025—2006 鐵路路基支擋結構設計規范［S］.北京:中國鐵道出版社，2006.