大准铁路路基病害整治技术探究

大准铁路路基病害整治技术探究摘要结合大准铁路列车荷载大、运输任务繁重、路基病害复杂等因素，提出了在基本不影响既有线运行的情况下，完成路基病害整治的新方法和工艺。关键词路基；病害；整治技术中图分类号X3文献标识码A文章编号1674-6708(2013)92-0145-020引言大准铁路是国家“八五”计划重点建设项目“准格尔项目一期工程”三大主体工程之一，东起山西省大同市，西至内蒙古鄂尔多斯市准格尔旗薛家湾，正线全长265.142公里，途径两省六旗县(市)，是已形成的"西煤东运”大通道大秦线的向西延伸，属国家干线I一级单线电气化铁路，于1990年7月开工建设，1997年6月28日全线开通运营，设计运能1500万吨;2006年扩能改造后运能已达4800万吨,运量逐年增加，目前运量已达到7600万吨。大准铁路沿线地貌类型多样复杂，以冲洪积平原盆地、中低土石山区、河谷阶地和黄土丘陵为主，沿线水土流失现象普遍存在，风蚀、水蚀、重力侵蚀等类型共存。沿线地区的气候均属于中温带干旱气候，年均降水量400mm。大准铁路至运营以来，随着运量的不断增加，对线桥设备的破坏程 度日益严重，翻浆冒泥、路基下沉等病害日益突出。采用探地雷达进行无损检测发现多处路段存在道床、基床含水量大，路基下沉、翻浆冒泥道磴陷槽等病害［1］。其中部分路段由于排水不畅，病害尤为严重，基床的强度和稳定性已很难保证列车的安全与稳定运行。因此，对大准铁路的病害路段进行治理、改善列车的运行环境，保证列车安全运行是十分必要的。尽管目前已有很多治理方法对上述病害进行处理，然而这些方法对施工环境的要求往往比较严格，对既有线的运营将产生较大的影响。大准铁路是国家I级单线重载电气化铁路，列车荷载大，运输任务繁重，很难提供良好的施工条件，在这种情况下，如何在不影响铁路运营的情况下，有效地治理病害是解决大准铁路病害问题的关键。1路基病害及传统处理方法分析铁路既有线路基病害类型主要有翻浆冒泥、下沉、外挤和道祚陷槽等。这些病害的产生主要与路基土、水、动荷载的性质等因素有关［2-4］o从路基病害产生的原因可知，病害的整治应从改善路基土的性质、针对路基进行排水处理和减小列车荷载在路基中产生的动应力等方面入手，结合《铁路工程地基处理规程》(TB10106-2010)和已有文献，对目前传统的路基病害治理方法简单介绍如下。1.1路基土的更换或改良 1.1.1换填垫层法换填法是普遍采用的一种病害整治方法，特点是操作简单、消耗材料少和造价较小等，但对行车干扰比较大。杨忠文等（1992）对换填法从填土强度方面作了一些理论探讨，并建议对于因土强度低而引起的翻浆冒泥路基，不宜用与原路基土强度差别过大的刚性材料（如浆砌片石等）作换土处理⑷。换填法虽然具有操作简单、造价较小等优点，但对行车影响比较大。在对既有线病害的治理当中受到施工条件的限制。1.1.2挤密桩法挤密桩法是近年发展起来的对行车干扰相对较小、操作较简便的方法，这种方法能在线路运营的情况下进行路基病害的处理和施工。首先用机具在基床成孔，然后分层夯填（橄榄锤）水泥土或石灰土，使桩体与土体相互作用，形成复合地基，从而达到改良土质、提高路基承载力的目的。如李世稳（2008）介绍了某处排水不畅路段导致路基土的整体软化的病害，该处地下水并不十分发育，主要为大气降水，采用石灰桩处理的案例，监测结果显示处理效果较为良好［5］。1.1.3注浆法它是一门应用范围广、实用性强，具有一定理论的工程施工技术。其特点是将流动性和胶凝性的浆液，利用压送设 备灌入到地层空隙或裂隙内从而使其扩散与原来的松散土粒或裂隙岩石固化或胶凝在一起，凝结成强度大、结构新、防水性能好及化学稳定性高的结石体，从而达到加固地层或防渗的目的。压浆技术在既有线病害的整治中，如七家沟隧道［6］、包西线蟠龙镇站I道［7］等，取得了较好的治理效果。1.2排水措施采用有效措施，及时排出路基中的水，使路基始终处于比较干燥的状态，路基就产生不了翻浆冒泥病害了。排水措施有很多种方法，例如排水管插入陷槽疏干法、线路两侧挖切疏干法、设置横向盲沟法和单向切沟排出陷槽积水等方法。作为产生翻浆冒泥、路基下沉的必要条件，水的治理是处理病害的关键性问题。1.3改变荷载（列车）在路基中的应力分布通常情况下，轨枕正下方或钢轨正下方是路基面上的动应力最大值所在地，而两侧相对较小。路基面应力总体上呈马鞍型横向分布。倘若在基床内铺设土工材料，就会改变基床的受力状态，达到列车动应力在基床中分布比较均匀，并且提高整个基床的承载力，消除路基病害。如通让线的病害治理中就采用铺设土工布的方法［8］。郑希正（2000）介绍了铺设土工合成材料埋置的技术要点，并根据道床应力与枕下深度的关系曲线建议了土工材料埋置深度定在35cm处较 适当［9］。上述这些方法都有解决既有线病害的实例，但是由于不同的铁路能提供的施工条件不同，处理方法和施工方式都针对具体的工程实际问题进行了相应的调整。大准铁路列车荷载大、运输繁忙，几乎很难提供需要的施工条件，在这种情况下，对方案的选择和施工工艺等方面的要求就十分苛刻，在保证线路运行基本正常的情况下，如何完成路基处理施工、保证施工期、施工后以及长期的行车安全，保证处理效果是有待研究解决的关键性问题。2路基病害处理新方法2.1处治措施在路基下沉原因分析和发展规律及危害程度认识的基础上，结合各种加固处治措施的适用性分析，提出对应的处治措施办法，处治的原则是：一次根治，方便施工，正常行车。经过对大准铁路路基病害分析，确定了如下三种处治措施，结合具体工点地质条件和施工条件选用。以灰土桩、树根桩、加劲型排水盲管为主，结合其它加固措施。2.2施工工艺2.3整治效果大准铁路2011年9月已对K37+400〜640等七处路基病 害地段采取灰土桩+树根桩等上述措施分别进行了加固，加固过程中无需采取停车或限速运行，保证了铁路的正常运营。完工交付使用通车至今，七处路基病害地段均未发生因路基松软等病害而危及行车安全事件，效果良好。3结论针对大准铁路路基病害复杂、运输任务重等特点，提出了具有针对性的、切实可行、经济合理的系统整治方案，同时改进了施工工艺，保证在基本不影响既有线运行的情况下，完成路基病害整治的施工。参考文献[1]神华大准铁路路基、桥梁及隧道探地雷达无损检测工程-路基检测报告，2011,中铁西北科学研究院有限公司.[2]朱少宏，谢国安•浅谈基床翻浆冒泥的机理及临时处理措施，路基工程，2004(1)：30-31.[3]周猛.动荷载作用下铁路路基翻浆冒泥探讨[J].安徽建筑，2008,3.