焦柳线高路堤下沉病害分析与抢险措施研究

胡 文 静

(中国铁路武汉局集团有限公司宜昌综合维修段，湖北 宜昌 443000)

0 引言

路基承受着铁路线路自身重量及列车的动力荷载，同时还受各种外界因素的侵袭和各种不良地质条件以及人为因素的影响，从而造成铁路路基病害分布广、治理难、多发性强的特点[1]。为保证铁路线路平顺，列车正常运行，路基本体的稳定性尤为重要，因此对路基本体的沉降变形等病害需要重点关注[2]。朱俊勋等[3]对胶济客专路基下沉进行了研究，通过对该区段路基下沉病害的形成机制进行分析，提出了相应的工程整治方案。陈勇智[4]结合工程实例证明采用注浆整治铁路高路基病害效果显著。

既有铁路路基病害关乎着铁路线路的正常和安全运营，做好铁路路基病害的预防，且安全、经济、快速有效地进行抢险措施对保证铁路安全运营有着非常重要的现实意义。焦柳线由于修建条件的限制，近年来已发现多处高路堤路基下沉，其全线有多段为高路堤地段，为了更好的预防和确保铁路行车安全，减少人民群众的经济财产损失，本文以焦柳线K780，K693两个区段典型路基下沉为研究对象，总结分析了焦柳线典型高路堤路基下沉病害形成机理，提出了相应的抢险整治方案，并总结了相应的预防措施，以期为类似工程提供借鉴经验。

1 工程概况

焦柳铁路是中国第一条从河南焦作通往广西柳州南站的铁路，荆门桥工段管内线路位于湖北省西部，沿途所经行政区划为荆门市、宜昌市、荆州市。管内焦柳线多为丘陵间杂高山、谷地，地形起伏、变化大。焦柳线荆门以北为汉江水系，荆门以南为长江水系，沿线河流多为季节性涨水河流。管内沿线地区多为亚热带季风气候，无霜期长，降雨充沛，雨热同季。

焦柳既有线由于当时修建条件的限制，路基防护技术标准较低，自运营以来，管内历年产生不少路基病害，主要表现为：边坡溜塌、路基下沉、翻浆冒泥等。焦柳线路堤地段比例较大，且路堤边坡陡峭，近年汛期多处地段发生路基下沉。

2016年7月1日焦柳线普降大到暴雨，小时强降雨27.8 mm，连续降雨205.7 mm，7月1日我段防洪人员在巡查时发现行焦柳线上行K789+800～K790+000自路肩处溜坍、错台，严重影响行车安全。

2018年7月4日～7月5日，焦柳线玉泉寺区段最大1 h降雨10.3 mm，连续降雨112.1 mm，7月5日我段防洪人员雨后检查时发现焦柳线玉泉寺—鸦雀岭区间上行K692+900～K693+100路堑边坡局部溜坍、错台，严重影响行车安全(见图1)。

2 路基下沉病害形成机理

焦柳线路基填料性质较差，压实质量不好，地基处理措施较弱，经过漫长的基底或填料自身沉降，路基面普遍出现下沉现象，甚至出现不均匀沉降现象，其中下沉严重中地段，成为降水的汇集区，在列车动荷载作用下形成道砟囊，进一步恶化路基填料，久而久之，形成以道砟囊为边界的滑动面，从而加速路基的沉降变形或偏移，雨季更容易发生。

根据上述几处典型高路堤路基下沉原因对比分析，结合现场调查和钻孔资料，焦柳线高路堤路基下沉病害形成机理主要包括以下几个方面。

2.1 路基填土的影响

该铁路修建时高路堤区段均采用人工填土，厚度为8.6 m～12.0 m，填方以弃渣填土及风化的红砂岩岩碎屑、碎块为主，结构较松散，多呈中粗砂状，密实度较差且不均匀。雨水的浸泡作用下导致土体结构的性质发生改变，产生软化现象，在列车频繁动荷载作用下路基下沉加剧。

2.2 降雨的影响

根据铁路实时雨量监测系统数据查询统计分析，焦柳线汛期(4月～9月)2011年—2017年平均降雨量为345 mm～655 mm，其中，长期雨水的作用，造成路基土体长期处于浸泡状态，增加了土体含水量，随着浸泡时间延长土体颗粒间黏聚力不断减小，抗剪强度也同时降低，路基自身承载能力下降，在列车的重压下路基下沉严重[5]。

2.3 周边环境的影响

铁路路基周边地质环境，如地形地貌、地层岩性、雨水冲刷及水田浸泡提供了边坡坍岸的有利条件。焦柳线K780，K693区间路基边坡均为水田，坡脚水田内水位涨落导致坡脚土体被搬运，上部土体在下部土体被搬运后由于自重发生位移变化，并容易带动岸坡土体后缘拉裂，形成坍岸。坍岸引起水坑岸坡发生剧烈变形，土体侧向应力释放，路基土体地基承载力降低，破坏了铁路边坡的稳定性，从而进一步加剧路基下沉变形[5]。

3 抢险整治方案

3.1 抢险整治要点

铁路路基边坡抢险整治需要在最短时间内保障铁路线路的开通，同时保障路基整治的效果，及工程措施的经济性和合理性。

1)提高路基整体强度，保证列车运行安全。

2)充分考虑既有线现场环境条件，合理布局方案，方便施工，同时应经济合理有效。

3.2 抢险整治措施

灾害发生后，立即组织人员赶赴现场进行抢险，采取坡脚打入钢轨桩、坡面注浆等措施进行加固。

1)该区段采取限速措施(60 km/h)，并安排人员在现场进行看守并每2 h对线路设备进行检查、每4 h进行坡面沉降变形监测工作，在路肩处及在沉降变形严重的区段做好横断面监测工作，分别在路肩、坡腰、墙顶平台、挡墙顶、坡脚(挡墙)外0.5 m设置监测点，进行沉降和水平位移监测。

2)该区段采用钢轨桩进行加固。钢轨桩间距1.0 m，钻孔直径260 cm，梅花形布置，插入钢轨后孔内注入水泥砂浆。具体布置形式详见图2。

3)该区段边坡，采用注浆处理，水平夹角20°，靠坡顶中的1排夹角5°。注浆孔内插入直径32 mm螺纹钢筋，以锚固边坡。

4 抢险整治效果

通过上述抢险整治方案，焦柳线上行K789+800～K790+000、焦柳线上行K692+900～K693+100抢险完毕后，有效地控制了路基下沉问题，极大地增强了路基稳定性，保证了行车安全。

5 预防措施

既有线由于修建条件的限制，在修建过程中高路堤地段路基填料较差，夯实不均，运行数年后，路基下沉病害凸显，在日常维护中应加强检查，做好提前预防。

5.1 路基检查与监测

日常线路检查保养过程中，尤其雨中雨后检查时要注意观察高路堤变化。同时在风险高路堤地段应注意实时测量铁路路基下沉位移，可以准确掌握路基的下沉状态，及时发现路基沉降隐患，尽早地消除风险隐患，确保铁路运营安全[6]。

5.2 路基边坡加固工程

路基边坡加固能有效地防止路基下沉，降低外界因素对铁路路基的影响，延长铁路的使用年限。因地制宜制定科学合理的施工措施，确保铁路路基边坡的稳定性能，保障施工设计的经济性和合理性[6]，做好路基边坡加固整治，从根本上提升既有线路的路基质量。

6 结语

本文通过对焦柳线典型高路堤路基下沉进行总结分析，分别对路基下沉形成病害形成机理、抢险整治方案及预防措施等方面进行了讨论，主要得出以下几个方面结论：

1)路基下沉的主要因素是降雨量，路基本体结构及其周边地质环境对边坡失稳起着决定因素。

2)采用坡脚打入钢轨桩、坡面钻孔注浆和抢险整治方案，能有效地控制路堤下沉。该方案实践证明效果显著，可在类似抢险工程中得到应用推广。

3)有效地预防措施能减少路基病害的发生，铁路作业人员应提高对路基病害的认识，加强日常检查和监测，科学有效地制定相应的路基边坡加固措施防治路基灾害，才能保证铁路行车安全，减少灾害损失。