鐵路路基病害及防治措施研究

李金偉

摘 要：本文對既有運營鐵路路基主要存在的病害進行了簡要分析，同時針對鐵路路基病害提出了相應處理措施。重點結合隴海鐵路線商丘站路基塌陷病害整治實例進行分析，研究了病害產生的原因、病害的分區整治方案，以及對施工中存在的風險進行研判，并提出相應預防措施。

關鍵詞：鐵路;路基病害;注漿

中圖分類號：U216.4 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）14-0115-03

Research On Railway Subgrade Disease and Its Control Measures

LI Jinwei

（China Railway Zhengzhou Group Co.，Ltd.， Zhengzhou Engineering Command，Zhengzhou Henan 450052）

Abstract： This paper briefly analyzed the main existing diseases of existing railway subgrade， and put forward corresponding treatment measures for railway subgrade diseases. Based on the analysis of the example of the treatment of the subgrade collapse disease in shangqiu station of Longhai railway line， the paper discussed the causes of the disease， the plan of the zoning remediation of the disease， the risk in construction， and put forward the corresponding preventive measures.

Keywords： railway;roadbed disease;grouting

路基是鐵路線路的基礎，在自然環境中受氣候條件、工程地質及其他工程的影響，容易產生翻漿冒泥、路基下沉、路肩沖刷、邊坡塌方等問題，給列車運營造成嚴重影響。因此，在設計階段要嚴格遵守設計標準，在工程實施階段要嚴格控制工程質量，以減少運營階段病害出現概率[1]。

1 路基運營階段出現的病害

1.1 翻漿冒泥

翻漿冒泥是路基的常見病害，指土質基面或風化石質基面被水侵蝕軟化，在列車動力作用下發生軟化或觸變、液化，形成泥漿。列車通過時軌枕上下起伏使泥漿受擠壓而通過道床孔隙向上翻冒，造成道碴臟污、板結，進而使道床降低或喪失彈性。整治翻漿冒泥應及時對排水溝進行全面清理，保持排水暢通，使路基土體保持干燥狀態，保持路基邊坡整平，不留坑洼，夯拍密實。

1.2 路基下沉或塌陷

路基下沉主要是路基填筑密度不夠和強度不足所致，與填料級別、壓實標準和質量有關。由于路基土密實度不足或地基松軟，在水、自重及振動作用下發生局部或較大面積的豎向變形。路基下沉的處理方法有換土墊層法、擠淤置換法等，對于新修路段可以采用預壓荷載到路基上，達到預壓沉降要求后，卸載、鋪設軌道結構。

1.3 路肩沖刷

路肩沖刷多發生在多雨水地區。由于路肩排水設施不合理，會造成雨水的匯流與囤積，雨水的流動作用會帶走路肩土，這不僅會增加維修作業的難度，而且還會大大降低路基整體穩定性，因此，在多雨水地區，應當適當加寬路肩、選用優質路基填料、嚴格控制壓實質量、并且做好防水及排水措施。

1.4 邊坡沖刷

邊坡沖刷指較高大的土質路塹、路堤邊坡或嚴重風化的軟質巖石邊坡受到水流的沖蝕，沖刷作用形成沖溝或沖坑。對于邊坡沖刷的重點處要以預防為主、防治結合的原則，可采取路基擋土墻和護坡的措施來防治邊坡沖刷。

2 隴海鐵路商丘站路基塌陷病害成因分析及防治措施

2.1 背景資料

鄭州至徐州客運專線沿由隴海鐵路線北側引入商丘火車站，在隴海普速場北側并置設鄭徐車場，對既有隴海車場布置基本不變。站內新建一座旅客出站地道、一座行包地道，車站東西兩端各新建前進街社會通道和向陽路社會通道。站內涵洞施工結束后，在旅客出站地道附近區域隴海普速場的8條股道陸續出現了不同程度的塌陷病害，塌陷位置基本位于旅客出站地道兩側臺背外5～15m范圍內[2]。

2.2 病害原因分析

商丘站隴海場旅客地道位于沖積平原區，組成地層為松散-稍密狀的飽和粉土、粉砂地層，地層松軟;地下水發育、地下水位埋深淺，振動易液化。基坑開挖自穩能力差，止水難度大，一旦基坑滲漏水，大量地層細顆粒易隨水流大量流失，造成地層掏空;同時，鄭徐客運專線及站內涵洞頂進施工中大量采用的降水井點及地道集水井大量抽水，攜帶走細顆粒，加劇了臨近旅客地道下部地層的掏蝕或掏空，導致臨近旅客地道兩側既有線路基存在塌陷病害。

2.3 路基塌陷病害整治處理措施

根據病害分布范圍、嚴重程度和物探成果資料，結合地道基坑圍護樁設置情況，將本次病害整治區域劃分為Ⅰ區、Ⅱ區和Ⅲ區。其中，Ⅰ區范圍為地道邊墻外側0～3.4m，主要針對地道兩側基坑混凝土回填底部可能存在的掏空區域進行低壓充填注漿;Ⅱ區范圍為地道邊墻外側3.4～20m，為塌陷變形嚴重區域，采用鋼袖閥管注漿加固（鋼袖閥管留于孔內）;Ⅲ區范圍為地道邊墻外側20～30m，為中等變形區域，采用袖閥管注漿加固。

①Ⅰ區：采用低壓注漿加固。注漿孔分為斜孔和直孔兩種。直孔布置形式：縱向分別于地道左、右邊墻外側2.65m隴海場站線中心線處，布置一排注漿孔;橫向沿垂直隴海場站線方向按2.5m間距布置注漿孔，注漿孔孔深15m。各線靠站臺側分別設置斜孔注漿，孔與水平面的夾角為60°，斜孔孔深17.5m。

②Ⅱ區：采用鋼袖閥管注漿加固（鋼袖閥管留于孔內）。注漿孔分為斜孔和直孔兩種。直孔布置形式：縱向沿隴海場站線中心線布置，首排注漿孔布置于地道邊墻外側5.5m，次排注漿孔布置于地道邊墻外側7.7m，余注漿孔縱向按1.5m間距布置;橫向沿垂直隴海場站線方向按2.5m間距布置注漿孔，注漿孔孔深12m。各線靠站臺側分別設置斜孔注漿，孔與水平面的夾角為60°，斜孔孔深14m。

③Ⅲ區：采用袖閥管注漿加固。注漿孔分為斜孔和直孔兩種。直孔注漿孔平面采用2.0m（線路縱向）×2.5m（線路橫向）布置：縱向沿隴海場站線中心線布置，注漿孔間距2.0m;橫向注漿孔間距2.5m，注漿孔孔深10m。各線靠站臺側分別設置斜孔注漿，孔與水平面的夾角為60°，斜孔孔深11.5m。

2.4 對高鐵場病害的預防措施

為避免商丘站隴海場旅客地道兩側路基下沉病害整治施工對鄭徐高鐵場造成影響，隴海場Ⅲ股道與鄭徐場21道間的側溝外0.5m處布置一排應力釋放孔，孔直徑[?]=0.2m，孔間距1.0m，孔深15m，孔內填充袋裝砂礫或碎石。應力釋放孔中心軸線右側1.0m處交叉布置一排袖閥管定向注漿隔離孔，孔間距1.0m，孔深12m。病害整治施工過程中有鄭徐場及隴海場站線路基、站臺等既有建筑物進行變形監測，分別于地道外緣兩側各15.0m、35.0m左右設橫向監測剖面，共計4個剖面。各剖面的監測點布設于各線鋼軌面上和站臺墻上[3]。

2.5 主要工程數量

直徑[?]=200mm，L=15m應力釋放孔100根;回填袋裝碎石47m3;直徑[?]=90mm，L=12m注漿隔離孔100根;閥管注漿5 252m3。

2.6 施工工藝要求

①采用50～100型鉆機進行機械引孔，開鉆前應調整好鉆桿角度，確保鉆孔角度偏差小于1%。跟管回轉鉆應盡量減小震動，以減小對路基的影響。

②鉆孔到設計位置后，清孔后應立即將制作好的袖閥管插至孔底，并盡量使袖閥管位于孔的中央位置。

③套殼料應采用黏土、水泥、速凝劑配置，3天齡期抗壓強度約為0.3MPa;實際施工時應通過多組室內及現場試驗選取最佳配比，根據等待注漿實際確定套殼料凝固時間和速凝劑摻量。

④通過現場工藝試驗確定工藝參數，注漿過程根據路基變形情況和進漿量情況及時調整。

工藝參數如下。注漿壓力：開環壓力為0.4～0.5MPa，確保開環壓力可沖破套殼料;正常注漿壓力0.1～0.2MPa，分批次控制注漿壓力，第一批注漿孔壓力為0.1～0.15MPa，第二批注漿孔壓力0.15～0.20MPa，袖閥管頂部盡可能采用較小壓力;采用PO42.5級及以上的普通硅酸鹽水泥，漿液采用水泥、膨潤土、水、減水劑配制，漿液配合比（重量比）宜為水∶水泥=0.9～1∶1;注漿速度：注漿流量控制在10～15L/min，或根據軌面和土體變形監測成果的現場動態確定;注漿方式：采用分段后退式注漿，每次注漿長度為0.5m，直到注滿整根袖閥管為止。

⑤終止注漿的標準應是當注漿壓力大于設計壓力，且吸漿量<2.5L/min穩定時間5min以上或變形監測達到安全報警值。

2.7 施工風險研判及處理對策方案

采用注漿方法加固既有運營鐵路路基施工難度大、工藝控制要求嚴格，場地影響或制約因素眾多、變化大，可能給現場施工帶來風險。主要的風險因素及采取的對策方案如下。

2.7.1 軌道結構差異變形。注漿可能導致相鄰軌道間產生差異變形，影響軌道結構的幾何尺寸，影響鐵路運營安全。根據運營組織采取限速、封道等具體施工過渡方案;試驗性施工獲取工藝參數;制訂軌道結構變形監測方案等。

2.7.2 道砟污染和膠結。注漿可能導致道砟污染和膠結，長時間可能導致路基基床或軌道病害。注漿施工完成后及時對道砟進行清洗或更換。

2.7.3 地下電纜或管道受損。因商丘站建設時間早，缺乏部分地下電纜或管道的技術資料，不能準確確定其位置，注漿施工可能對其造成損傷。請路局設備管理單位對地下管線位置進行交底，然后采用挖探等措施準確確定位置，鉆孔成孔時及時避開。

2.7.4 路基結構物（如地道、涵洞、水溝等）變形。不合理的施工方法工藝、參數控制不好可能會對路基既有結構物產生不利影響，甚至產生破壞。選用有資質的隊伍施工，選擇合理的注漿工法，嚴格控制注漿參數，并加強路基變形監測及沉降巡查工作。

2.7.5 施工雜物影響、危害臨道行車。按要求布設隔設施，確保作業人員、機具不會侵入行車限界。施工完成后認真清點、確認，避免施工材料和機具對行車造成危害。

3 結語

在日常維修過程中，針對各種路基發生的各種病害，及時采取有效的處理措施，保持路基良好的使用性能，使之能夠適應大重量、高密度、高速度的技術政策。運營鐵路線的病害整治方案研究和實施技術難度大，因此，在實施前要加強和路局相關設備管理單位的溝通，加強對地質、電纜管線、建筑物的復核工作，征得相關部門配合。施工期間加強對既有鐵路線路的沉降變形監測工作，確保既有鐵路的運營安全[4]。

參考文獻：

[1]王其昌.高速鐵路土木工程[M].成都：西南交通大學出版社，1999.

[2]胡省昌.路基注漿加固技術探析[J].西部交通科技，2017（3）：38-40.

[3]吳縣榮.滬昆高鐵巖溶路基注漿加固和檢測技術分析[J].山西建筑，2014（8）：168-170.

[4]鄭州鐵路局.鐵路營業線施工安全管理實施細則[S].北京：中國鐵道出版社，2013.