铁路路基病害及防治措施研究

李金伟

摘 要：本文对既有运营铁路路基主要存在的病害进行了简要分析，同时针对铁路路基病害提出了相应处理措施。重点结合陇海铁路线商丘站路基塌陷病害整治实例进行分析，研究了病害产生的原因、病害的分区整治方案，以及对施工中存在的风险进行研判，并提出相应预防措施。

关键词：铁路;路基病害;注浆

中图分类号：U216.4 文献标识码：A 文章编号：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

路基是铁路线路的基础，在自然环境中受气候条件、工程地质及其他工程的影响，容易产生翻浆冒泥、路基下沉、路肩冲刷、边坡塌方等问题，给列车运营造成严重影响。因此，在设计阶段要严格遵守设计标准，在工程实施阶段要严格控制工程质量，以减少运营阶段病害出现概率[1]。

1 路基运营阶段出现的病害

1.1 翻浆冒泥

翻浆冒泥是路基的常见病害，指土质基面或风化石质基面被水侵蚀软化，在列车动力作用下发生软化或触变、液化，形成泥浆。列车通过时轨枕上下起伏使泥浆受挤压而通过道床孔隙向上翻冒，造成道碴脏污、板结，进而使道床降低或丧失弹性。整治翻浆冒泥应及时对排水沟进行全面清理，保持排水畅通，使路基土体保持干燥状态，保持路基边坡整平，不留坑洼，夯拍密实。

1.2 路基下沉或塌陷

路基下沉主要是路基填筑密度不够和强度不足所致，与填料级别、压实标准和质量有关。由于路基土密实度不足或地基松软，在水、自重及振动作用下发生局部或较大面积的竖向变形。路基下沉的处理方法有换土垫层法、挤淤置换法等，对于新修路段可以采用预压荷载到路基上，达到预压沉降要求后，卸载、铺设轨道结构。

1.3 路肩冲刷

路肩冲刷多发生在多雨水地区。由于路肩排水设施不合理，会造成雨水的汇流与囤积，雨水的流动作用会带走路肩土，这不仅会增加维修作业的难度，而且还会大大降低路基整体稳定性，因此，在多雨水地区，应当适当加宽路肩、选用优质路基填料、严格控制压实质量、并且做好防水及排水措施。

1.4 边坡冲刷

边坡冲刷指较高大的土质路堑、路堤边坡或严重风化的软质岩石边坡受到水流的冲蚀，冲刷作用形成冲沟或冲坑。对于边坡冲刷的重点处要以预防为主、防治结合的原则，可采取路基挡土墙和护坡的措施来防治边坡冲刷。

2 陇海铁路商丘站路基塌陷病害成因分析及防治措施

2.1 背景资料

郑州至徐州客运专线沿由陇海铁路线北侧引入商丘火车站，在陇海普速场北侧并置设郑徐车场，对既有陇海车场布置基本不变。站内新建一座旅客出站地道、一座行包地道，车站东西两端各新建前进街社会通道和向阳路社会通道。站内涵洞施工结束后，在旅客出站地道附近区域陇海普速场的8条股道陆续出现了不同程度的塌陷病害，塌陷位置基本位于旅客出站地道两侧台背外5～15m范围内[2]。

2.2 病害原因分析

商丘站陇海场旅客地道位于冲积平原区，组成地层为松散-稍密状的饱和粉土、粉砂地层，地层松软;地下水发育、地下水位埋深浅，振动易液化。基坑开挖自稳能力差，止水难度大，一旦基坑渗漏水，大量地层细颗粒易随水流大量流失，造成地层掏空;同时，郑徐客运专线及站内涵洞顶进施工中大量采用的降水井点及地道集水井大量抽水，携带走细颗粒，加劇了临近旅客地道下部地层的掏蚀或掏空，导致临近旅客地道两侧既有线路基存在塌陷病害。

2.3 路基塌陷病害整治处理措施

根据病害分布范围、严重程度和物探成果资料，结合地道基坑围护桩设置情况，将本次病害整治区域划分为Ⅰ区、Ⅱ区和Ⅲ区。其中，Ⅰ区范围为地道边墙外侧0～3.4m，主要针对地道两侧基坑混凝土回填底部可能存在的掏空区域进行低压充填注浆;Ⅱ区范围为地道边墙外侧3.4～20m，为塌陷变形严重区域，采用钢袖阀管注浆加固（钢袖阀管留于孔内）;Ⅲ区范围为地道边墙外侧20～30m，为中等变形区域，采用袖阀管注浆加固。

①Ⅰ区：采用低压注浆加固。注浆孔分为斜孔和直孔两种。直孔布置形式：纵向分别于地道左、右边墙外侧2.65m陇海场站线中心线处，布置一排注浆孔;横向沿垂直陇海场站线方向按2.5m间距布置注浆孔，注浆孔孔深15m。各线靠站台侧分别设置斜孔注浆，孔与水平面的夹角为60°，斜孔孔深17.5m。

②Ⅱ区：采用钢袖阀管注浆加固（钢袖阀管留于孔内）。注浆孔分为斜孔和直孔两种。直孔布置形式：纵向沿陇海场站线中心线布置，首排注浆孔布置于地道边墙外侧5.5m，次排注浆孔布置于地道边墙外侧7.7m，余注浆孔纵向按1.5m间距布置;横向沿垂直陇海场站线方向按2.5m间距布置注浆孔，注浆孔孔深12m。各线靠站台侧分别设置斜孔注浆，孔与水平面的夹角为60°，斜孔孔深14m。

③Ⅲ区：采用袖阀管注浆加固。注浆孔分为斜孔和直孔两种。直孔注浆孔平面采用2.0m（线路纵向）×2.5m（线路横向）布置：纵向沿陇海场站线中心线布置，注浆孔间距2.0m;横向注浆孔间距2.5m，注浆孔孔深10m。各线靠站台侧分别设置斜孔注浆，孔与水平面的夹角为60°，斜孔孔深11.5m。

2.4 对高铁场病害的预防措施

为避免商丘站陇海场旅客地道两侧路基下沉病害整治施工对郑徐高铁场造成影响，陇海场Ⅲ股道与郑徐场21道间的侧沟外0.5m处布置一排应力释放孔，孔直径[ϕ]=0.2m，孔间距1.0m，孔深15m，孔内填充袋装砂砾或碎石。应力释放孔中心轴线右侧1.0m处交叉布置一排袖阀管定向注浆隔离孔，孔间距1.0m，孔深12m。病害整治施工过程中有郑徐场及陇海场站线路基、站台等既有建筑物进行变形监测，分别于地道外缘两侧各15.0m、35.0m左右设横向监测剖面，共计4个剖面。各剖面的监测点布设于各线钢轨面上和站台墙上[3]。

2.5 主要工程数量

直径[ϕ]=200mm，L=15m应力释放孔100根;回填袋装碎石47m3;直径[ϕ]=90mm，L=12m注浆隔离孔100根;阀管注浆5 252m3。

2.6 施工工艺要求

①采用50～100型钻机进行机械引孔，开钻前应调整好钻杆角度，确保钻孔角度偏差小于1%。跟管回转钻应尽量减小震动，以减小对路基的影响。

②钻孔到设计位置后，清孔后应立即将制作好的袖阀管插至孔底，并尽量使袖阀管位于孔的中央位置。

③套壳料应采用黏土、水泥、速凝剂配置，3天龄期抗压强度约为0.3MPa;实际施工时应通过多组室内及现场试验选取最佳配比，根据等待注浆实际确定套壳料凝固时间和速凝剂掺量。

④通过现场工艺试验确定工艺参数，注浆过程根据路基变形情况和进浆量情况及时调整。

工艺参数如下。注浆压力：开环压力为0.4～0.5MPa，确保开环压力可冲破套壳料;正常注浆压力0.1～0.2MPa，分批次控制注浆压力，第一批注浆孔压力为0.1～0.15MPa，第二批注浆孔压力0.15～0.20MPa，袖阀管顶部尽可能采用较小压力;采用PO42.5级及以上的普通硅酸盐水泥，浆液采用水泥、膨润土、水、减水剂配制，浆液配合比（重量比）宜为水∶水泥=0.9～1∶1;注浆速度：注浆流量控制在10～15L/min，或根据轨面和土体变形监测成果的现场动态确定;注浆方式：采用分段后退式注浆，每次注浆长度为0.5m，直到注满整根袖阀管为止。

⑤终止注浆的标准应是当注浆压力大于设计压力，且吸浆量<2.5L/min稳定时间5min以上或变形监测达到安全报警值。

2.7 施工风险研判及处理对策方案

采用注浆方法加固既有运营铁路路基施工难度大、工艺控制要求严格，场地影响或制约因素众多、变化大，可能给现场施工带来风险。主要的风险因素及采取的对策方案如下。

2.7.1 轨道结构差异变形。注浆可能导致相邻轨道间产生差异变形，影响轨道结构的几何尺寸，影响铁路运营安全。根据运营组织采取限速、封道等具体施工过渡方案;试验性施工获取工艺参数;制订轨道结构变形监测方案等。

2.7.2 道砟污染和胶结。注浆可能导致道砟污染和胶结，长时间可能导致路基基床或軌道病害。注浆施工完成后及时对道砟进行清洗或更换。

2.7.3 地下电缆或管道受损。因商丘站建设时间早，缺乏部分地下电缆或管道的技术资料，不能准确确定其位置，注浆施工可能对其造成损伤。请路局设备管理单位对地下管线位置进行交底，然后采用挖探等措施准确确定位置，钻孔成孔时及时避开。

2.7.4 路基结构物（如地道、涵洞、水沟等）变形。不合理的施工方法工艺、参数控制不好可能会对路基既有结构物产生不利影响，甚至产生破坏。选用有资质的队伍施工，选择合理的注浆工法，严格控制注浆参数，并加强路基变形监测及沉降巡查工作。

2.7.5 施工杂物影响、危害临道行车。按要求布设隔设施，确保作业人员、机具不会侵入行车限界。施工完成后认真清点、确认，避免施工材料和机具对行车造成危害。

3 结语

在日常维修过程中，针对各种路基发生的各种病害，及时采取有效的处理措施，保持路基良好的使用性能，使之能够适应大重量、高密度、高速度的技术政策。运营铁路线的病害整治方案研究和实施技术难度大，因此，在实施前要加强和路局相关设备管理单位的沟通，加强对地质、电缆管线、建筑物的复核工作，征得相关部门配合。施工期间加强对既有铁路线路的沉降变形监测工作，确保既有铁路的运营安全[4]。

参考文献：

[1]王其昌.高速铁路土木工程[M].成都：西南交通大学出版社，1999.

[2]胡省昌.路基注浆加固技术探析[J].西部交通科技，2017（3）：38-40.

[3]吴县荣.沪昆高铁岩溶路基注浆加固和检测技术分析[J].山西建筑，2014（8）：168-170.

[4]郑州铁路局.铁路营业线施工安全管理实施细则[S].北京：中国铁道出版社，2013.