既有南昆线路基病害整治处理措施

何江伟

（南昆铁路南百段增建二线工程建设指挥部，工程师，广西 南宁 530001）

膨胀土亦称“胀缩性土”。是一种浸水后体积剧烈膨胀，失水后体积显著收缩的黏性土。在我国云南、贵州、四川、广西、河北、河南、湖北、陕西、安徽和江苏等地，均有不同范围的分布。膨胀土性质极不稳定，对建筑、水利、铁路、公路等工程建设和工程运营中起到极大的破坏作用。本文根据南昆铁路所经过地区膨胀土的病害特点，以及有关处理膨胀土路基的经验，谈谈如何在最低程度影响营业线运输的前提下利用有效的施工措施整治膨胀土路基病害。

1 工程概况

南昆铁路始建于上世纪90 年代，东起广西南宁，西至云南昆明，全长898 km，为国家I 级电气化铁路干线。铁路通过膨胀土（岩）、岩溶、软土地区、泥石流、滑坡多发区和八度地震区，地形极其险峻，地质极为复杂。经过20多年的运营，这些膨胀土地区的路基段都产生了路基病害，有些地段基床病害相当严重，因为基床下沉，许多路肩已经经过多次加高，道床厚度最高达到2 m，路堑侧沟变形严重，严重影响到营业线运营安全。

2 膨胀土路基病害形式

膨胀土地段路基病害的形式主要有道砟囊、基床挤出、基床不均匀下沉、边坡坍塌及滑坡等。其特征分述如下。

2.1 道砟囊由于膨胀土遇水软化，列车振动将道砟压入基床内，形成陷坑，坑内积水较多，不易排出，形成道砟囊。

2.2 基床挤出因基床软弱层经水泡饱和，在列车动力作用下，路基承载力不足，而产生剪切破坏或塑性流动，基床发生挤出。常见的现象有路堤段的路肩隆起，路堑段的侧沟被挤等。（如图1所示）

图1 基床挤出示意图

2.3 基床不均匀下沉膨胀土有湿胀干缩的性质，在自身及列车荷载作用下，容易产生不均匀沉降。由于基床内含水量的变化不均匀，引起土体的不均匀胀缩，也容易产生横向的的波浪变形。（如图2 所示）

2.4 边坡坍塌及滑坡边坡表层膨胀土体吸水膨胀软化，强度衰减，在重力和渗透压力作用下，从而容易产生边坡的坍塌和滑坡。

3 具体实施方案

经过建设单位组织设计、施工、监理以及设备管理单位共同研究，确定了路堤地段采用约束桩、注浆、加固路肩，路堑地段采用改建水沟、加强排水的方案进行施工。由施工单位先选取试验段确定相关工艺参数后，再进行全面施工。

3.1 路堤段施工

1）施做竖向钢花管注浆。沿路堤两侧距线路中心以外3.0 m的既有路堤边坡采用钢花管注浆加固，加固区域如图3所示。钻孔自线路中心左右侧3.0 m处向路堤坡脚呈正三角形交错布置，孔间距为1.5 m,孔向为竖直方向。注浆孔深度打入原地面以下3.0 m。

2）线路两侧设置观测桩，每个工点在注浆前、注浆中、注浆后都必须进行观测，密切观注水泥浆液的情况，尤其应注意监测上部轨道是否有隆起，发现异常应立即停止注浆、查明原因。

3）施做横向毛细排水管。通过设置横向排水管，排除基床内和道砟囊内的水。线路左右两侧各设置两排、共四排φ67 PVC 毛细排水管。上排排水管位于既有路肩面以下0.6 m，下排排水管位于上排排水管下方1.4 m。各排排水管均沿线路方向间距2.0 m 交错布置，并自线路中心向左右两侧向外设4%的横向排水坡。排水管长度要求自既有路堤坡面打入至既有线路中心对向不小于1.0 m。

4）设置侧向约束桩。局部高路堤地段设置侧向约束桩，起到约束土体变形和防止高路堤顺层滑坡的作用。各桩须采用隔桩开挖，且须于先批次施工完毕的侧向约束桩强度达设计强度的80%后，方可进行自邻约束桩的施工，并切实加强沉降及变形观测。

5）采用植被与骨架护坡综合防护。实践证明，植被防护不仅仅是绿化美观的事，重要的是可以通过植被储存和蒸发水分，调节坡中水的湿度和土的含水率，增加坡面的防冲刷和防变形能力。采用人字形骨架护坡和植被的综合防护可以有效的防止坡面开裂、变形、外挤。

图3 钢花管注浆加固代表性断面图

3.2 路堑段施工

1）于线路左右两侧既有侧沟下部设置碎石盲沟（如图4所示）。

图4 盲沟大样图

盲沟设计要求：

①填筑碎石粒径不得大于5 cm，要求洗净，并须充填饱满。

②盲沟充填前须与既有沟底中部沿线路纵向铺设一条Φ200 PVC 双壁波纹透水管，孔径6～8 mm、孔间距100 mm。孔眼相互错开。

2）盲沟顶部设钢筋混凝土底板，厚20 cm，宽度与既有侧沟相应宽度对应，采用C 30 混凝土浇筑。底板以上明沟深度不小于30 cm（具体深度视现场排水量及排水纵坡而定）。

3）左右两侧清除平整既有破损的侧沟及挡墙平台后，采用C 25混凝土封闭（如图5所示）；于既有路堑坡脚设混凝土护脚，护脚坡面与既有边坡坡面顺接；护脚外侧设挡水，截水沟顺既有侧沟及挡墙平台分布并顺接引排至路堑以外的涵洞及排水沟等既有排水设施，注意不得将汇水直接排至侧沟以内。

图5 混凝土平台大样图

3.3 施工顺序及注意事项

1）主要施工顺序为：先施工线路左右侧第一排竖向注浆孔及斜向注浆孔，且须按隔孔进行施工；然后再依次向线路外侧施工各排注浆孔。桩位的偏差原则上不得大于20 cm。

2）注浆时应加强周边的巡查，密切观注水泥浆液的情况，尤其应注意监测上部轨道是否有隆起，发现异常应立即停止注浆、查明原因。

3）钻孔必须采用干钻，不得采用水钻。钻孔根据现场实际条件采用一次性钻进或套管跟进钻进技术，使钻孔完整不坍孔。

4）注浆应采用自孔底向上一次性注浆，中途不得停浆,孔内注浆必须饱满密实。

4 施工中的重难点及解决措施

4.1 材料设备运输困难既有线病害整治施工作业均在既有线路肩上或是边坡上，均被防护栅栏封闭。主要材料设备进场及现场运输均比较困难。施工单位经过前期细致的调查，通过协调地方政府和当地村民，采用利用既有村道和修建临时便道相结合的方式，确保了施工的运输通畅。

4.2 天窗点内作业时间短由于路肩上的钻孔注浆需要在天窗点内进行施工，而每个天窗点的时间最多6小时，这就要求施工单位通过增加钻孔设备，减少单孔施工循环时间等措施，利用天窗点尽可能多的完成路肩部分的钻孔注浆。

4.3 临近既有线安全风险高干扰大路基病害整治段施工均紧邻既有线，除路肩部分钻孔注浆施工需要在铁路营业线施工天窗范围内作业外,其余均在限速条件下实施，受营业线运输干扰较大。施工单位严格按照铁总及路局有关文件要求，对所有施工场地与既有线实行硬隔离措施，保证了施工安全。

4.4 地下电缆多施工难度大因既有南昆线地下电缆较多，埋设位置较为复杂。这无疑加大了钻孔的难度，施工单位通过采用探测设备并联合设备管理单位进行现场调查核实，探清电缆位置并防护，避开电缆顺利的完成了钻孔注浆工作。

5 结束语

由于在施工前制定了详细的施工方案，采取了有效的施工措施，并严格按照方案和设计要求进行施工；利用钢花管注浆固结土体，改变了膨胀土的物理性质。设置横向排水管对基床内的水进行引排，并通过设置排水盲沟和截水平台将地表水和外来汇水进行引流，防止雨水侵入基床。这种施工方法在南昆铁路田东至百色段膨胀土路基的病害整治中得到了很好的应用，并取得了较好的效果。为今后的膨胀土路基病害整治施工积累了丰富的宝贵经验。