黄土路基病害原因及整治方案

黄土路基病害原因及整治方案李育宏兰州铁路局工务处摘要：分析了天兰二线黄土路基病害产生的原因，根据现场的实际情况，总结提出了黄土路基所采用的病害整治方案。关键词：黄土路基痛害原困整治方案1概述陇海线天水一兰州段二线新线全长338．49kin，1999年国家批准开工，2002年底全部开通运营。由于受地形条件限制，该线大部分地段顺渭河峡谷阶地蜿蜒而行，沿线地形困难，山势陡峻，河谷弯曲，地质复杂，路基填料大多属于没有经过改良的黄土。2003年甘肃大部分地区夏、秋季降雨量比往年多，降雨时间比往年同期长且集中，通常连续几天持续降雨，使路基填料含水量饱和，强度大幅度降低，造成路基下沉，轨道几何尺寸变化较大。主要的路基病害表现在以下4个方面：(1)路基边坡滑塌199血"19380m。(2)路基下沉69她／65430m，其中路基下沉量在400nlm及以上的25处，200～4001／1111的30处，200ram以下的14处。最大下沉量为1000mm。(3)桥涵两端路基下沉47)．b／3400m。(4)排水设施不完善579．．b．／24165m。2原因分析(1)降雨量过多且集中是造成天兰二线路基病害的主要原因。2003年天兰线汛期降雨明显较以往有大幅度增加，特别是8月25日～8月31日、9月25丑～10月5日两次持续多日的降雨，分别达到了8月、9月降雨量的50％以上，严重地影响了黄土路基的稳定性。据统计，天兰线的降雨量为天水610．6ram、陇西507．1Ⅲ、定西384．4ram，与2002年降雨量(天水287．4mm、陇西229．2ram、定西243．7ram)相比，分别增加天水2．1倍、陇西2．2倍、定西1．8倍；与50年最大降雨量1967年(天水772．2ram、陇西720，1mm、定西607．1mm)相比，2003年为近36年的最高值。(2)设计标准低是造成这次大面积病害的重要原因。我们对天兰二线路基本体的填土状况及工程性质进行了10段现场随机取样测试，研究分析表明：天兰二线路基绝大多数系用黄土填筑，其中基床部分都是未改良过的C组填料填筑，塑性指数Ip均大于12，液限指数也较高，且这些填料绝大多数属于中等压缩性土，少数还是高压缩性土。按照《铁路路基设计规范》(TBl0001—99)中第5。2。1条规定，对不符合要求的土质应采取改良措施。但限于投资，大多数地段还是普遍采用了黄土作为路基填料，更为严重的是桥台、涵渠背后填土未按桥涵设计规范要求设计夯填渗水性土，均采用非渗水性黄土填筑，造成桥涵两侧下沉，翼墙开裂。因428 此，这些填土在行车荷载作用下，尤其有雨水等浸湿时，必定会发生较大的变形，造成路基下沉、滑塌，引起线路结构不稳。几何尺寸难以保证，进一步影响行车速度及安全。(3)施工质量的问题不容忽视。《铁路路基设计规范》(TBl0001—99)中第5．2．3条规定基床表层压实系数应达到0．91，底层达到0．89，与公路、建筑等部门相比，这个标准不是很高。但本次现场压实系数测试却表明：除少数测点外，大部分基床基本上都未达到设计、施工规范要求，压实系数偏低。同时部分地段路堤未按路基施工规范要求，采用不同性质填料混杂填筑，造成路堤内水囊，边坡滑塌。如K1513+050—540段用隧道弃碴及老黄土混填造成水囊。(4)路基附属设备设计不齐全、不完善也是一个很重要的原因。排水设施不完善，应设排水沟而未设或排水沟不连续，尤其是两线间(线间距大于4m)和站场无排水设施，造成路基整体下沉或积水浸泡路基形成陷穴、路基滑塌；高路堤地段基本上只进行植物防护，其他路堤工程支护措施很少，同时因植物防护所选用的的草种根系较短，在雨季与路基本体形成了两张皮现象，增大了路基边坡向下滑动的重力，引起路基边坡大面积向下滑坍。3整治方案天兰二线水害发生后，我们一边集中大量人力，采取限速、大型养路机械捣固和小型机械整修、补充道碴等措施，加大线路整修力度，以抢险的态势整修线路。同时，积极论证复旧方案，按照“科学制定方案，严格技术标准，彻底进行整治”的原则，力争通过集中整治使天兰二线的严重路基病害得到有效的根治。黄土怕水，黄土路基最大的问题也就是水的作用，地下水出露、地表水下渗都会引起黄土路基土体软化，强度降低，产生路基坍滑变形及下沉。因此整治方案主要是围绕如何解决水的问题，根据不同的病害和路基条件，采用截导地表水、削平路肩、加深侧沟、修筑盲沟等措施，排出路基基床积水，并采用垫砂层、换填土层、铺设土工合成材料等措施进行综合整治。在整治过程中我们主要采用了以下整治方案。3．1路基基床换填及封闭这是2003年复旧工程中广泛采用的一种方法，天兰二线共完成路基换填封闭4229m。其主要作用是隔离地表水，使之不渗入路基面以下，从而防止或减轻路基的软化，降低基床含水量，提高表面承压强度。从目前现场的情况看，路基稳定，效果良好。(1)适用条件主要是针对路基下沉量较大且填料为非渗水土，路拱遭到破坏，路基面外高内低形成碴囊。(2)特点换填封闭是解决既有黄土路基病害比较彻底也是很有效的一种方法，既挖除了路基基床表层的软弱层，也防止了以后地表水的下渗问题，但最大的缺点是对运输和行车安全的影响较大，线路封闭时间较长，换填后道床不稳，线路的整修工作量大。(3)断面形式见图1。(4)技术要求及施工注意事项①土工膜(板)是不透水排水型土工合成材料，如氯丁胶板、聚氯乙烯板、维尼纶塑布、骥料油膏布等，其主要技术规格为：极限抗拉强度>，600N／c13-12，延伸率≥15％一30％，顶破强度≥1．5MPa，材料应在一个大修周期内各项指标的老化系数≥o～5，+②施工时可采用封闭线路或慢行两种方式。封闭线路：视工作量的大小，每天的封闭天窗为4—6h，采用跳槽分段开挖，合理安排人力和机具，换填的长度控制在lOm以内。慢行：由于扣吊轨施工效率低，因此整治中未采用这种施工方法。’③铺设封闭层长度除病害地段全长外，两端应各延长至少5m。在嫡设防水层时，上下砂429 垫层要夯拍密实，铺设均匀。防水层的连接可采用搭接，其搭接宽度不得小于0．3m。图1路基换填封闭图④双线并行地段的安全防护，视开挖深度的大小，在换填施工前，上下行要同时限速(45km／h)，在两线间开挖1．2mxO，8m混凝土桩，桩中心距为4．Om，井桩深度为路基换填面以下1m，顶面与道床面平齐或略低，两桩间插入木板作挡墙，以防止施工时邻线道床或路基坍塌，影响行车安全。⑤换填开挖中，要注意与其他部门的配合和协调工作，防止挖断地下通讯电缆等设备。⑥每次整治完毕后，第一、二趟列车限速15km／h，第三、四趟限速25km／h，之后限速45km／h至次日16：00恢复常速。3．2灰砂桩加固(1)适用条件由地表水引起的路基含水量大，承载力低，基床下沉外挤。其主要作用是通过石灰吸水和离子交换，使桩周围土体排水固结及改良土的性质，增强土的强度，桩身强度起骨架作用加固土体，从而提高基床的承载力。这种加固方法对路肩及边坡的稳定和封闭有较好的作用，但在遭床部分施工效率低，施工质量的可控性差，打(挖)桩施工难度较大。(2)断面形式见图2。(3)技术要求①桩径0，2m，成孔直径o。3m，桩长2．5ra，布置方式为3—2—3。②石灰、水泥粉煤灰混合物、粗砂的含量为1，5：1：2。③施工机具采用洛阳铲、钻孔机、打桩机等。④桩内填料要分层(0．3m为宜)压实，并严格监督施工质量，桩顶用水泥封顶。3．3渗水盲沟(1)适用条件：主要是解决道岔区排水不良gI起的路基下沉问题。采用路基换填封闭方430 法由于作业面小难以实施，但这种加固方法的有效期较短，在区间正线上不宜采用。(2)技术要求①横向盲沟的中心问距为3～5m，过大则排水效果不佳，断面尺寸以0．8m×1．2m为宜。②施工中一定要注意反滤层的作用和质量，严格按设计施工。③要做好横向盲沟与纵向排水沟的衔接闻题，及时将水排走。④施工天窗为2～3h。_——__——_——o_-——_——_●一__一)o(_●——--——L。一o∑_——__——图2灰砂桩布置图3．4千砌片石路肩戴帽(1)适用条件：由于施工压实密度不够，路基下沉量较大，但路基填料为碎石、卵石土等渗水性较好的渗水土，地表水下渗对以后路基的强度和下沉影响不大。主要的路基问题是道床较厚，稳定性差，且大部分地段路肩宽度不足。(2)技术要求①干砌片石厚度一般为0．3m，选用石料无风化，面石厚度不小于15era。接缝错开，石块间彼此镶砌，缝隙间用小石块挤塞。②施工翦要清除路肩表面覆土，将基底夯实，将较大的石块置于底层，外露面修理平顺，砌面2m范围内凹凸不超过±5em。⑧保证路肩宽度不小于0．8m。3．5边坡支撑及防护对高路堤或边坡表层已产生坍塌的路堤进行边坡防护工程，采用植物与工程措施(骨架护坡、支撑渗沟)相结合的方法进行防护。3．6完善路基排水设施清理、浆砌既有土侧沟，尤其是在两线间和站场增设排水沟，以减少或防止地面积水长时间浸泡路基。3．7铲除路肩反坡对坑凹不平、内低外高的路肩削平、整修，使路肩地表积水及时排走，不致浸泡路基或渗入道床。431 4对湿陷性黄土路基设计的几点建议黄土路基作为特殊路基，产生病害的内因是黄土的湿陷性，外因则是水的破坏作用。路基设计中要充分考虑到这一特殊性，避免运营后大量的设备改造和病害整治，保证其鏖好的状态。(1)将路基工程作为土工结构物进行设计。不能片面地只从节省初期投资出发，而忽视运营期间的养护维修费用、路基病害所造成的直接损失和间接损失。谨慎对待路桥比选方案。黄土作为路基基床填料，应采取土质改良等措施。同时对由黄土填筑的高路基边坡采取表面封闭措施。(2)科学合理地制定工期。这里有两个方面的含义，一个是设计工期，应给设计部门足够的时间，了解地质情况，优化各类比选方案，比较准确地测算工程费用，在预可研、可研、初步设计、施工设计等阶段对专家和建设部门提出的意见有充分的思考和修改时间，减少设计变更的工作量，杜绝边施工边设计的现象；二是给施工部门合理的工期。严格按设计的要求和施工规范组织施工，减小工后沉降，杜绝盲目赶工期而造成的施工质量问题。(3)应充分认识到排水沟、边坡防护等路基附属设施的重要性和作用。车站站场股道坡度标准探析薛丽大连铁道有限责任公司线桥设计所摘要：调查表明，某些车辆溜逸事故的发生与铁路车站站场股道坡度没有直接关系。文章探讨了现行站场股道坡度标准的不舍理性并提出新的建议。关键词：站场股道车辆溜逸坡度标准1站线坡度现状调查现行的《技规》(2000年5月1日起施行)中第29条规定：“车站应设在线路平道、直线的宽阔处。车站必须设在坡道上时，其坡度不得超过1．5‰；在地形特别困难的条件下，经铁道部批准，允许将不办理调车或摘下机车等作业的中间站，设在不大于6‰的坡道上，并保证列车的起动，但两个相邻的中间站，不应连续采用超过1．5‰的坡度。”但是据调查，全国铁路所有车站大约有80％以上均存在坡度超限问题。以大连公司管内的长大线上的车站为例，我们曾对长大线0—240kin范围内的车站逐一进行了线路坡度复测，结果显示管内的23个车站中有18个车站存在着站线股道坡度超过1．5％e的问题，占全部车站的78．3％，既便是新建使用不久的金州编组场也存在同样的问题，如表1。432