京通线路基冻胀及春融翻浆冒泥整治

郭胜

(北京铁路局工务处，北京100844)

京通线路基冻胀及春融翻浆冒泥整治

郭胜

(北京铁路局工务处，北京100844)

针对京通线(北京—通辽)路基冻胀及春融翻浆冒泥病害，开展了室内土样颗粒分析及原状土含水率、冻胀、渗透性等试验，并通过地质雷达法和高密度电法进行了物探分析，查明了路基冻结层地下水分布情况，阐明了病害产生的原因。提出了铺设PVC(聚氯乙烯)毛细排水板隔水保温和增设密井暗管降低地下水位的整治措施，并在现场多处试用。连续3年观测结果表明整治效果良好。

路基;冻胀;翻浆冒泥;病害整治

1　概述

京通线K61—K64，K158—K161，K165—K168，K183—K188，K219—K220等路基挖方地段，路基基床为黄土质黏性土或泥页岩互层。每年冬季线路冻害较严重，在3～10 m范围内路基不均匀冻胀变形普遍超过20 mm，给线路维修养护工作带来较大困难。如2012年冬，京通线K184+620—K184+780岔区多处发生冻胀，最大冻胀变形达到40 mm，对行车安全危害极大。特别是在每年4月中上旬的春融季节，由于气温上升较快，冻胀地段冻土表层迅速融化，使基床表层黏性土含水率骤然升高，不能及时排除。这使基床表层处于塑性状态，承载力降低，列车通过时，基床翻浆冒泥，轨道几何尺寸难以保持，多次发生轨道几何尺寸严重超限的情况。如2013年4月19日K63+830—K63+840曲线上股基床翻浆冒泥造成水平偏差达30 mm;2012年4月14日K186+000—K186+030曲线上股基床冒泥造成水平偏差达30 mm;2005年4月1日，K184+640—K184+646翻浆冒泥造成线路水平偏差达40 mm。上述病害反复发生，对行车安全造成较大安全隐患。本文探讨京通线路基冻胀及春融翻浆冒泥病害产生的机理及整治措施。

2　路基冻胀及春融翻浆冒泥原因分析

土体冻胀影响因素主要有土质、负温总量和土体含水量。其中土质是内因，负温和水分是外因。当3个条件都具备时路基不可避免地发生冻胀。因此，在京通线选取部分典型地段进行土样试验和物探分析，以确定土体性质和土体含水情况。

2.1室内试验分析

在京通线K184+700处取土样进行了室内颗粒分析及原状土含水率、界限含水率、相对质量密度、击实、冻胀、渗透性等试验(试验数据见表1、表2)。结果表明，京通线冻胀地段土质以粉粒和黏粒为主，为粉质黏土。土样塑性指数17.4，渗透系数3.2×10－7cm/s，含水率为17.20%～19.26%，冻胀率2.2%，属于冻胀强敏感性土。

表1　京通线路基冻胀地段土样颗粒分析试验结果%

表2　京通线路基冻胀地段土样物理力学参数

2.2物探分析

2013年春季，通过地质雷达法和高密度电法分别对京通线冻胀和翻浆冒泥较严重的K165+400—K166 +100和K184+600—K184+800路基进行了探测，探测结果见图1。地质雷达探测结果表明在路基面0.6 m以下2.5 m以上范围内含水量普遍较大，路基体内沿线路方向含水量不均匀。高密度电法探测结果表明路基体内冻结层厚度达1.5 m。

上述分析表明，京通线发生不均匀冻胀的原因主要是由于部分挖方地段土质为黏性土或风化的泥页岩互层，土体含水量较高，渗水性差，冻胀敏感，且土体内含水不均匀，因而会产生不均匀冻胀。同时，在春季气温回升时，由于冻结层较厚，冻结层表层和底层融化时间不同，表层土体先融化，而底层未融化形成隔水层，从而使表层土体含水量升高，处于塑性状态，承载力降低。这样在列车反复荷载作用下，产生春融翻浆冒泥病害。

图1　京通线K184+600—K184+800探测结果

3　路基冻胀及春融翻浆冒泥整治

京通线路基冻胀及春融翻浆冒泥主要产生在挖方地段的路堑内或半填半挖的站场。基床土体为原状黏性土，含水量高，冻胀敏感。整治上述病害应从基床换填弱冻胀土、增设保温隔水层、增设排水系统、降低地下水位等方面考虑。考虑到换填基床所需要的换填厚度大、投资高、施工安全风险大等缺点，舍弃了该方案。重点探讨增设保温隔水层和增设密井暗管2种方案。

3.1K 63+490—K 63+620铺设毛细排水板

①利用不小于150 min的施工封闭点，将施工地段轨排顶起;②人工清砟至轨枕底下35 cm处，铺设5 cm厚中粗砂垫层;③铺设PVC保温毛细排水板(见图2、图3);④排水板上方铺设10 cm厚中粗砂垫层;⑤回填道砟至设计标高;⑥恢复开通线路。

3.2K 184+620—K 184+780增设密井暗管(图4)

1)开挖深水沟。开挖至轨面以下2.3 m处，水沟断面为梯形，顶面宽1 m，下部宽60 cm。

2)开挖检查井。检查井采用120 cm×100 cm的长方形截面，底部开挖至新建暗管下25 cm处，顶面高出基床表面20 cm。检查井间距为5.2 m，井壁为C30钢筋混凝土。检查井主要用于暗管堵塞时能下井疏通。

图2　铺设PVC毛细排水板平面示意

图3　基床保温整治剖面(单位:cm)

3)施作排水沟底部垫层。采用碎石铺砌沟底，厚10 cm。

4)铺设无纺布。沿新建水沟四周密贴铺设土工布，要求土工布刺破强度和撕裂强度不小于400 N，CBR(Clifornia Bearing Ratio)顶破强度不小于1.5 kN，用量不小于400 g/m2。土工布主要起到过滤作用，防止地层中细颗粒流失，形成空洞。

5)施作排水暗管。排水暗管采用直径30 cm的混凝土管，沿管身全长均匀设置进水口，进水口直径为5 cm，梅花形布置，间距1 m。每根排水管长度为2 m，排水管接头采用专用接头连接，防止漏水。排水暗管全长包裹一层单向透水无纺布作为过滤层。

6)回填无砂混凝土。回填至基床表面下20 cm处，地下水能通过其孔隙进入排水管。

7)施作隔离层。在土工布上方施作20 cm厚的碎石隔离层。

8)施作检查井井盖。检查井井盖采用钢筋混凝土材料，施工时确保井盖密贴。

9)施作引流暗管。引流暗管为直径30 cm的铸铁管，与排水暗管连接，将地下水引流至路基体外既有排水系统。

4　结语

通过近3年京通线7处铺设PVC毛细排水板隔水保温和增设密井暗管降低地下水位的整治效果看，两者均能将路基不均匀冻胀控制在10 mm以内，并消除春融基床翻浆冒泥病害，效果良好。如2种整治方法同时使用，可控制路基不均匀冻胀至5 mm以内，效果更佳。通过铺设PVC毛细排水板隔水保温和增设密井暗管降低地下水位的路基冻胀整治措施，可为类似的冻害整治工程借鉴。

［1］田亚护，刘建坤，彭丽云．动静荷载作用下细粒土的冻胀特性实验研究［J］．岩土工程学报，2010，32(12):1882-1887．

［2］中华人民共和国铁道部．TB 10621—2009高速铁路设计规范(试行)［S］．北京:中国铁道出版社，2010．

［3］李向群．吉林省公路冻害原因分析及处理方法研究［D］．吉林:吉林大学，2006．

［4］霍凯成，黄继业，罗国荣．路基冻胀机制及冻害防范整治措施探讨［J］．岩石力学与工程学报，2002，21(7):1099-1103．

［5］吴紫汪．土的冻胀性实验研究［M］//中国科学院兰州冰川冻土研究所集刊第3号．北京:科学出版社，1981．

［6］赵富军．哈大客专路基冻胀变形特征及防治措施［J］．铁道建筑，2016(9):86-90．

(责任审编 李付军)

Treatment of Frost-heaving and Mud Pumping Caused by Spring Thaw for Beijing－Tongliao Railway Subgrade

GUO Sheng
(Permanent Way Department of Beijing Railway Administration，Beijing 100844，China)

In view of the subgrade diseases of frost-heaving and m ud pum ping caused by spring thaw，the laboratory experiments on soil sample particle analysis and natural soil water content ratio，frost-heaving and permeability and so on were conducted．The geophysical analysis methods such as geo logical radar method and high-density resistivity method were app lied to detect the distribution of groundw ater in subgrade frozen layer．The causes of subgrade diseases were analyzed．T he diseases treatments such as laying PVC(Polyvinyl Chloride)capillary drainage plates to separate water and keep warm，and setting dense well closed drainage system to lower the ground water lever were provided．The treatm ents were on trial and had good effect which was proved by observation results in three years．

Subgrade;Frost-heaving;Mud pumping;Diseases treatment

U213．1+4

A

10．3969/j．issn．1003-1995．2016．11．26

1003-1995(2016)11-0101-03

2016-04-25;

2016-06-29

郭胜(1966—)，男，高级工程师。