既有线路基病害整治技术

结合工程实践，分析了路基冻害及路肩缺失的主要原因，并结合工程实际，提出了相应的病害整治措施：（1）路基冻害主要原因是路基填料较差，地下水位较高，本工程采用挖除冻结深度范围内路基土换填防冻胀填料进行彻底治理；（2）路肩下沉、缺失主要原因是路基填料差，导致前期沉降较大，同时长期受雨水冲刷，本工程采用透水性好的干砌片石垛、格宾石笼对既有路肩进行加宽、加固。

既有线； 基床冻害； 路肩加固

U216.41+7 A

［定稿日期］2022-05-09

［作者简介］蒲文奎（1985—），男，本科，工程师，研究方向为铁路建设、施工安全。

既有线由于受当时的经济条件、修建技术及施工机械设备的影响，从路基本体到路基附属结构物的修建标准一般都比较低，从而导致运营之后路基病害频发［1］。既有线路基病害影响线路质量，威胁线路运输安全［2］。既有线路基病害有多种类型及不同的发生机理，因此，了解病害发生的类型及机理是治理路基病害的关键。本文以青海省内茶卡支线铁路为例，分析了该铁路路基病害机理并提出相应的治理措施。

1 工程概况

1.1 既有线概况

茶卡支线位于青海省，始建于1978年5月，1979年3月铺轨通车。为单线、内燃铁路，设计时速为60～80 km/h。既有线路基面实测的现状宽度6～7.5 m不等，边坡多呈裸露状态，未设防护。

1.2 工程地质概况

茶卡支线铁路走行于茶卡盆地区，第四系覆盖层较厚，沿线地层主要为第四系人工填土，冲积、洪积及湖积粉土、砂类土及圆砾土。沿线地表水主要为察汗诺站附近低洼处分布的湖塘等，水深一般小于5 m，水量随季节变化明显。其余地表水主要为冲沟内径流，水量受降雨影响大。地下水主要分布于沿线河流及其支流的各级阶地砂砾石层中，水量较丰富，水位埋藏较浅，接受河水和大气降水补给。

茶卡支线分布在茶卡盐湖附近，采用茶卡气象局资料数据，多年平均气温3.3 ℃，最低-31.3 ℃，最高31.6 ℃，最热月平均15.2 ℃，最冷月平均-10.0 ℃；年平均降水量263.9 mm，年最大降水量为426.8 mm，年最小降水量为122.8 mm，最大积雪厚度约11 cm，最大季节性冻土深度约123 cm。

1.3 既有线病害概况

根据工务段历年秋检及养护维修的资料看，茶卡支线目前较为严重的病害主要有基床冻胀，路肩下沉及缺失等。

根据冻胀观测资料，茶卡支线全线均存在冻胀问题，其中K4+400～K5+200、K11+400～K11+700、K12+400～K12+700约1.4 km冻胀比较严重，冻起高度可达40～50 mm。

根据路肩调查资料，茶卡支线普遍存在路肩宽度不足、下沉等现象，全线有多处路肩宽度小于0.6 m、道床厚度大于0.5 m的段落（图1、图2）。

2 病害治理设计方案

2.1 基床冻胀

2.1.1 原因分析

2.1.1.1 气候因素

温度变化是发生基床冻害的外部条件［3］。茶卡地区多年平均最低气温-31.3 ℃，，最冷月平均-10.0 ℃；每年有较长时间气温位于0 ℃以下，最大季节性冻土深度约123 cm。

2.1.1.2 填料性质差

填料粒径组成及含水量是其冻胀特性的决定性因素，细粒含量越高，土的冻胀敏感性越高。茶卡支线修建时间、技术标准低，基床多为粘土、黄土等细粒土填料，渗透系数小、持水能力强、冻胀率大。

2.1.1.3 地下水水位高

水是冻胀三要素之一：K4+400～K5+200位于沼泽地区，路堤两侧坡脚外常年可见地表水，K11+400～K11+700、K12+400～K12+700段地下水位较高，既有线地势低洼、无有效排水设施、填料渗透性差，导致路堤本体含水率高，冻胀率大。

2.1.2 冻害治理方案

路基冻害一旦形成，治理难度很大，一般很难根除，只有提高本体防冻能力才能有效治理路基冻害［4］。

茶卡支线图定货车2对/日，旅游旺季开行旅客列车1对/日，与相关管理部门沟通后，可以将线路中断行车一个月。因此，为彻底治理冻害，采用在断道期间挖除换填防冻胀填料的措施对3处冻害严重地段进行处理。

（1）挖除换填防冻胀填料：对K4+400～K5+200、K11+400～K11+700、K12+400～K12+700冻害严重地段，冻结深度范围内自上而下挖除换填碎石土，要求细颗粒含量不大于10%，压实后渗透系数不小于1×10-5 m/s。工点最大季节性冻土深度为123 cm，设计换填深度1.3 m，其中基床表层厚0.5 m，表层以下至最大冻结深度厚0.8 m。为便于排水，换填底面向外设置4%的排水横坡。

（2）压实标准按下列要求执行：基床表层，地基系数K30（MPa/m）≥150，压实系数不小于0.95；基床表层以下，地基系数K30（MPa/m）≥130，压实系数不小于0.93。

（3）基床表层底面设置一层复合土工膜进行隔水，复合土工膜上下夹铺中粗砂垫层。

（4）K4+400～K5+200两侧距沼泽地较近，因此两侧边坡自路肩至坡脚全部边坡用干砌片石护坡进行防护，见图3。

（5）K11+400～K11+700、K12+400～K12+700自换填深度范围内边坡用干砌片石护坡进行防护；两侧边坡自换填底部至地面设置2 m宽护道，见图4。

2.1.3 施工要求

施工应在断道时间进行，并根据断道时间和人员配置情况，合理安排好拆除線路、换填桩施工和恢复线路与振捣等工序，以保证施工安全和行车安全。

K4+400～K5+200、K11+400～K11+700、K12+400～K12+700 3处冻害段落于2021年9月底完成换填施工，目前施工完成后已经过一个冬季，经观测换填段冻胀高度明显减小。

2.2 路肩下沉、缺失

2.2.1 原因分析

（1）茶卡支线建成年代较早，建设标准低，路堤填料性质差，导致路基前期沉降大，多次补砟侵占了既有路肩部分，造成现有路肩宽度不足。

（2）由于路基边坡大部分段落未设防护、路肩未硬化，边坡长期受雨水冲刷易导致溜塌，造成路肩缺失。

2.2.2 治理方案

本次拟对全线路肩进行加固，由于路堤本体填料较差，在治理时需保证治理措施不能影响路基基床排水。因此设计将混凝土护肩和浆砌片石护肩排除，对干砌片石、格宾石笼进行了分析对比，优缺点对比见表1。

经综合分析后，采用格宾石笼+干砌片石垛的综合治理方式对路肩进行加固。

（1）对既有路肩宽度不小于0.6 m且道床厚度不大于0.5 m的地段，因格宾石笼厚度一般不小于0.5 m，为减少对路肩的扰动，采用0.3 m厚的干砌片石垛进行加固，干砌片石垛外侧坡率为1∶1，顶面与既有路肩平齐，见图5。

（2）对既有路肩宽度不小于0.6 m且道床厚度大于0.5 m、既有路肩宽度小于0.6 m的地段，为减少对路肩的开挖，采用格宾石笼对既有路肩进行加固。

石笼规格2 m（长）×0.6 m （宽）× h（高），高度（h）0.5～1.0 m，根据路肩实际情况具体确定。

格宾石笼顶面高程：既有道床厚度不大于0.5 m时，石笼顶面与既有路肩平齐；既有道床厚度大于0.5 m时，石笼顶面距道床顶面为0.5 m见图6、图7。

（3）既有线存在部分段落路肩宽度不小于1 m及低路堤地段，采取原位加固路肩、加强排水等措施进行处理。

（4）为便于维修人员行走，干砌片石垛及格宾石笼顶面设2 cm厚砂浆抹面找平层，然后铺设钢筋混凝土步行板。

2.2.3 施工要求

施工应在天窗时间进行，并根据天窗时间和人员配置情况，合理安排好基槽开挖、砌筑片石或格宾石笼等工序，施工工具、材料及其他用品应堆放在安全的地方并有专人看守，严禁施工机具、材料及临时设施侵入铁路限界，以保证施工安

全和既有线运营安全。

3 结束语

本文以既有线茶卡支线为例，分析了茶卡支线铁路路基病害发生的原因，提出了相应的治理措施，得出了结论：

（1）既有线路基病害中，多是由于路基填料性质较差、排水不畅所导致的，在病害治理中，根据病害原因及类型，选择合适的方式改良填料或防排水措施。

（2）路基冻害主要是由路基填料较差、地下水位较高引起的，本文采用挖除冻结深度范围内路基土换填防冻胀填料进行彻底治理。

（3）路肩下沉、缺失主要由于路基填料差，導致前期沉降较大，同时长期受雨水冲刷溜坍导致的，本文采用透水性好的干砌片石垛、格宾石笼对既有路肩进行加固。

参考文献

［1］ 郭战伟.既有线路基加固及病害防治措施［J］.铁道建筑，2005（10）：24-25.

［2］ 杨若芳，郭雅静.既有线路基基床病害调查简介［J］.铁道标准设计通讯，1981（4）：30-33.

［3］ 田学伟.东北某铁路路基基床病害及提速改造基床加固措施初探［J］.路基工程，2014，（02）：217-220.

［4］ 铁路特殊路基设计规范： TB10035—2018［S］.北京： 中国铁道出版社，2018.