一种预制L形支挡结构在既有铁路路基整治工程中的应用

2014-11-27冷长明郭绍影

铁道标准设计 2014年1期

冷长明，郭绍影

(中铁第五勘察设计院集团有限公司，北京 102600)

1 概述

铁路路基是条带状结构工程，沿线经过的区域工程地质条件复杂多样，受到气候环境常年变化影响，并且既有线路基由于受修建时技术和经济条件的限制，加之近年来随着重载及提速列车的大量开行，路基内应力水平、分布状态和作用方式显著改变，导致各种病害的产生，或使已存在的病害更加严重，严重影响着列车的安全运行。维修这些变形与病害，使路基本体与附属设备各部分都保持完好状态，提高其强度与稳定性，提高其抵御灾害和满足运输条件的能力，才能确保轨道的畅通无阻，长期稳定、快速、经济、高效能、安全与舒适的运营［1］。

路肩的作用是保护道床稳定和路基面完整，为接触网立柱、声屏障、电缆槽等设备提供必要的设置空间，是工务维修人员的通行通道。加宽路肩是既有铁路改扩建、电气化改造、提速改造、工务维修工程的加强措施之一，对既有道床的稳定有明显作用。路肩宽度不足为既有铁路路基常见的病害之一。

2 路肩宽度不足原因分析

既有线路肩宽度不足的成因总结为技术标准的变化、路基下沉、自然营力的侵蚀、工务维修需要、既有线改造等原因。

2.1 技术标准的变化［2-5］

由于历史原因，线路修建时采用的技术标准与现行规范有较大差异，使之不满足现有技术标准的要求。

(1)现行《铁路路基设计规范》(TB10001—2005)规定时速160 km及以内的Ⅰ、Ⅱ级线路的路肩宽度为:路堤不应小于0.8 m，路堑不应小于0.6 m;《新建时速200公里客货共线铁路设计暂行规定》铁建设函［2005］285号规定，时速200 km的客货共线铁路的路肩宽度应不小于1.0 m。

(2)《铁路路基设计规范》(TB10001—99)规定路肩宽度:Ⅰ级铁路，一般情况下，路堤不得小于0.8 m，路堑不得小于0.6 m，困难条件下，路堤不得小于0.6 m，路堑不得小于0.4 m;Ⅱ级铁路的路堤不得小于0.6 m，路堑不得小于0.4 m;Ⅲ级铁路的路堤和路堑均不得小于0.4 m。

(3)《铁路路基设计规范》(TBJ1—96)规定路肩宽度:Ⅰ、Ⅱ级铁路的路堤不得小于0.6 m，路堑不得小于0.4 m，Ⅲ级铁路的路堤和路堑均不得小于0.4 m。

2.2 路基下沉

既有铁路路基由于修建时的填料及压实标准的技术要求低、路基填筑高度较大、基床未设封排水层、基底存在特殊土层及近年来随着重载及提速列车的大量开行等原因，易导致路基下沉［6］。

路基下沉以后，为了保持轨道的平顺性，往往通过填补道砟的方式增加道床厚度，使轨道保持原有的高程及纵向坡度，从而使道床底面宽度增大，在既有路基面宽度不变的情况下，导致路肩宽度不足，病害严重地段甚至产生溜砟的现象，从而影响道床的稳定。

2.3 自然营力的侵蚀

没有经过加固的既有线路肩，路肩部位如果填料松散，尤其是以粉土、粉细砂填筑的路肩，易被雨水冲刷、风蚀，使路肩宽度变窄。

2.4 工务维修需要

为方便线路维修作业，尤其是以小型枕底清筛机为主的养路机械化上道的需要，既有的路肩宽度难以提供足够的空间，工务段对管内路基做出规划，逐步加宽路肩。

2.5 既有线改造

既有线电气化改造及提速改造工程，既有的路肩宽度往往不满足设计的要求，需要加宽;另外既有线改造工程中的线路抬道使道床厚度增加，道床底面变宽，导致路肩宽度也不足。

3 路肩加宽方案的研究

3.1 传统路肩加宽技术［7－9］

路堤常采用的路肩加宽处理措施有设置路肩挡砟墙、路堤边坡填土帮宽、坡脚设置支挡结构+填土、边坡放陡+填土等，见图1。

图1 路堤常用的路肩加宽措施

路堑常用的路肩加宽处理措施有边坡扩挖、坡脚设置支挡结构、边坡放陡、改变侧沟形式、侧沟加盖板等。

3.2 方案比较

3.2.1 路肩挡砟墙

土质基床由于受列车荷载动应力的影响，当挡砟墙修建过高时，易发生外挤现象，对于较严重的路基下沉和路肩宽度不足不宜采用，一般适用于路肩加宽量不大于0.6 m，路基沉降量不超过0.5 m时的路肩加宽整治。挡砟墙工程量较小，但挡砟墙基坑的开挖和长时间的砌体施工对既有线行车干扰较大。

3.2.2 填土帮宽

当路肩加宽量超过0.6 m，路基沉降量超过0.5 m时，可采用填土帮宽的方式加宽路肩。路基边坡帮填土易引起新征用地;帮填后的路基边坡需恢复防护，加宽部分的填筑体一般要求分层加铺土工格栅加固，工程量大;帮填土施工对既有线行车干扰较大;如遇特殊地基地段时，需对帮填范围基底进行加固处理。

3.2.3 坡脚设置支挡结构

当路基用地范围不足提供帮填的条件时，可在坡脚处设置挡墙后向上帮宽。坡脚挡墙及路基边坡帮填土的工程量大;帮填后的路基边坡需恢复防护;挡墙基坑开挖会挖损破坏既有路基坡脚，施工难度大，对既有线行车干扰较大;挡墙对基底地基承载力要求高，不满足时需加固处理。

3.2.4 边坡放陡

当路基用地范围不足提供帮填的条件时，也可放陡边坡填筑，放陡后的边坡需对其深层锚固，提高其稳定性;该方法施工难度大，施工工艺复杂，工程量大，对既有线行车干扰较大，一般不建议采用。

3.2.5 预制 L形支挡结构［10－11］

当路肩加宽量不大于1.5 m，路基沉降量不超过1.0 m时，可采用L形支挡结构加宽整治。L形支挡结构(图2)具有如下特征。

图2 预制L形支挡结构加宽路肩

(1)L形支挡结构为分节预制的钢筋混凝土结构，结构耐久、坚实、体积小、可重复利用;结构采用集中预制，便于安装、拆卸，可实现快速施工，缩短工期;直接在路基面两侧采用小型机具施工，对既有线行车干扰小;针对既有铁路路基病害的严重程度，可采用不同的结构物尺寸。

(2)位于L形支挡结构底面的底板，相当于结构物的扩大基础，可有效减小结构物的埋置深度，由此减小基坑开挖量，对既有线运营安全影响小;另外，底板相当于结构物的卸荷平台，有利于结构物的稳定。

(3)位于L形支挡结构侧面的直墙能够充分利用结构物高度，除了能够加宽路肩宽度的作用外，还可起到抬高既有铁路路基面的效果，见图3。

(4)L形支挡结构可结合设置基床封闭层，用于整治由于路基面上的降水下渗、压实度不足等引起的道床沉陷、路基下沉等病害的整治工程，见图3。

(5)L形支挡结构由于具有不需新征用地，对行车干扰小，机械化程度高等特点，所以经济效益显著，尤其是对于填高较大的路基，体现的更明显。

图3 L形支挡结构加宽路肩及抬高路基面

4 预制L形支挡结构技术要求

4.1 结构物构造及尺寸

L形支挡结构为分节预制的钢筋混凝土结构，必要时结构尺寸与配筋需通过计算确定，可参照路肩悬臂式挡墙的设计计算［12］。支挡结构的高度一般为0.5～1.5 m，底板宽度一般不大于直墙高度，每节预制块的宽度0.4～0.5 m为宜，厚度一般不小于0.2 m，若采用较大尺寸时，块体较重，安装施工难度大，不宜采用。

直墙底部位于底板上方位置应预留泄水孔，直墙两侧预留上下贯通的拼装孔，见图4。