250 km/h提速區(qū)段涵頂路基凍害整治

喬連軍

(沈陽鐵路局 工務(wù)處，沈陽 110001)

250 km/h提速區(qū)段涵頂路基凍害整治

喬連軍

(沈陽鐵路局 工務(wù)處，沈陽 110001)

本文對京哈線250 km/h提速區(qū)段凍害產(chǎn)生的原因進行了分析，指出凍害是由于路基土體含水量較大、涵洞結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理造成的，根據(jù)凍害形成的特點，對涵上路基凍高超過8 mm的涵洞采取路基平孔排水方法整治，凍高小于8 mm的凍害利用墊板和調(diào)高扣件進行日常維修，實踐表明整治效果明顯。

涵頂路基 凍害整治 平孔排水法

京哈線秦沈段于2003年10月12日正式運營，運營速度為160 km/h，在2003年1月—4月發(fā)現(xiàn)有凍害，凍高≥5 mm的有362處，最大凍高為21 mm，位于下行DK372+354涵洞上部。通過現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，凍害處所約60%在涵洞上，主要集中在 DK372—DK375和DK 286—DK 290區(qū)間，均為框構(gòu)涵上填土層凍害。第六次大提速后，京哈線運行速度提到250 km/h，凍害使線路質(zhì)量出現(xiàn)問題，直接危及行車安全，必須對凍害進行整治。

1 凍害產(chǎn)生原因分析

1)運用鉆探和挖探的方法查明土質(zhì)不良、含水量較大是凍害產(chǎn)生的直接原因。根據(jù)現(xiàn)場勘探資料顯示，凍害地段填料不規(guī)范，含水量較大，下部路基水分對上部產(chǎn)生凍害的路基補給條件充分，且涵頂在防水層上面采用不透水的黏土層做成厚15～20 cm的通長保護層，含水量較大。

2)對凍害程度進行調(diào)查表明，冬季氣溫較低是凍害產(chǎn)生的主要原因。該線位于寒冷地區(qū)，冬季最低氣溫在－15℃以下，具備產(chǎn)生季節(jié)性凍土的氣候條件。

3)對凍害的地點和凍害范圍調(diào)查發(fā)現(xiàn)，涵洞結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理是凍害產(chǎn)生的間接原因。涵洞兩側(cè)端墻涵洞頂面部位沒有設(shè)置排水溝，極易形成存水，且鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)本身導(dǎo)熱性能高于填土，涵洞通風(fēng)較好，導(dǎo)致涵上填土溫度低，涵頂形成雙向凍結(jié)，凍結(jié)深度加大。

2 凍害形成的特點

1)京哈線秦沈段路基凍脹產(chǎn)生部位多分為表層凍害，是受地表水影響產(chǎn)生的凍脹，發(fā)生在涵上土體，為“早起早落”型。整修期從每年的11月中旬開始，一直持續(xù)到來年的4月下旬左右，中間在1月份約有30 d的平穩(wěn)期。在凍起和回落期，一天之內(nèi)都有變化，需多次整修。如按6個月冬季維修期、130 d凍脹期計算，線路凍害整修100 d，約占77%。

2)京哈線秦沈段涵洞具有洞高、洞大、填土薄等特點，涵洞內(nèi)溫度低，且鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)本身導(dǎo)熱性能要高于填土，導(dǎo)致涵頂路基地溫低，涵頂填土產(chǎn)生雙向凍結(jié)，凍深加大，洞頂累計凍土厚度比相鄰路基段深，尤其是涵上填土厚度<1.5 m的處所，涵上填土基本全部位于凍結(jié)影響范圍。涵頂路基填土與附近路基基床內(nèi)的地溫變化一致。

3)路基凍害多分布在涵洞上方及左右10～20 m范圍內(nèi)，且涵洞頂部埋覆土的厚度90%為0.3～0.6 m。

4)涵洞兩側(cè)路基頂面高于涵洞頂板板頂，且涵洞頂埋覆的土是黏土，易含水，不易排出。凍脹高度與含水量成正比。

5)涵頂路基凍害形態(tài)一般為順線路方向凍起長3～10 m，只是凍峰處凍起，其他部分不凍起的為縱向不均勻凍脹;凍害形態(tài)沿路基橫斷面方向凍脹高度大體一致的為雙側(cè)凍害，多數(shù)涵頂路基凍害為表層凍害，是受地表水影響產(chǎn)生的凍脹，發(fā)生在涵上土體。

3 凍害整治措施

3.1 建立凍害檔案和標(biāo)識

為了掌握凍害的變化情況，便于來年凍害整治，要求設(shè)備管轄工區(qū)建立凍害檔案，每一處凍害詳細記錄具體位置、股別、凍高、長度，路基特征(路塹、路堤、涵洞)。同時要求對凍害進行現(xiàn)場標(biāo)記，標(biāo)注時，要用箭頭標(biāo)注凍害頭尾位置，在凍害最大高度處注明凍害最大高度及最大凍高日期(圖1)，日常檢查凍高及日期用粉筆寫在鋼軌軌腰上，凍害回落后，用白鉛油在軌腰中間噴刷，凍高超過25 mm以上凍害要在“線路設(shè)備病害登記簿”上逐處登記。

圖1 凍害標(biāo)注示意

3.2 涵頂路基凍害觀測

在涵洞上設(shè)置固定觀測點進行定點觀測，測點分別設(shè)在涵洞端墻帽石上、圬工硬路肩上、道床中心鋼筋埋置樁和兩線間鋼筋埋置樁，圖2為觀測樁設(shè)置圖。

圖2 觀測樁設(shè)置

3.3 凍害整治方法

3.3.1 平排孔法

根據(jù)凍害原因分析，對涵頂和過渡段的填土，在涵頂非透水土與滲水土填料分界處采用水平鉆孔，水平間距在涵洞范圍內(nèi)0.5 m布孔，涵兩邊各3 m的路涵過渡段按0.6 m，1.0 m，1.4 m布孔，孔內(nèi)放置硬質(zhì)韌性材質(zhì)的HDPE滲水濾管，以利排水、通風(fēng)，干燥基床，降低土中含水量，同時HDPE滲水濾管還具有產(chǎn)生凍脹時阻斷管以下水分向上遷移的作用，而且由于HDPE滲水濾管有一定的柔性，因此具有產(chǎn)生凍脹時吸收凍脹力對上部軌道作用的消能作用，從而起到減弱凍害的效果。

1)整治范圍。京哈線(秦沈段)整治路基凍害≥8 mm的涵洞地段，整治涵洞頂部垂直距離a和線路方向的投影段b(采用垂直線路方向鉆孔)及兩側(cè)各3 m過渡段，見圖3。

2)作業(yè)程序。對施工中的各步驟進行嚴(yán)格控制，做到有條不紊地進行施工，見圖4。

京哈線(秦沈段)單側(cè)或雙側(cè)利用腳手架搭設(shè)施工平臺，在涵洞處搭設(shè)平臺時不得影響涵下交通。

暫設(shè)一排鉆孔，鉆孔孔徑暫設(shè)φ63 mm，孔與孔間距暫定50 cm。根據(jù)現(xiàn)場實際鉆孔布設(shè)位置，在列車慢行條件下或天窗時間內(nèi)利用鉆機成水平孔。鉆機具有水平成孔能力和一定的回拉力;鉆桿外徑不得小于φ42 mm，鉆桿接手直徑不小于φ57 mm，單根鉆桿長度不應(yīng)超過2.0 m。成孔之后用套管連接鉆頭接濾管，在成孔對面由鉆桿拉入鉆孔，保證鉆孔內(nèi)全程有支撐。濾水管暫定φ63 mmHDPE管材。濾管回拉到位后，拆下套管，卸下鉆機，拆除施工平臺，平孔排水立面布置示意見圖5～圖8。

圖3 凍害整治范圍(單位：m)

圖4 平孔排水工序

圖5 平孔排水平面布置示意(單位：m)

圖6 涵洞處平孔排水立面布置示意(單位：m)

鋪設(shè)滲水盲管采用高密度聚乙烯(HDPE)管，公稱外徑63 mm，公稱壁厚4.7 mm。鋪設(shè)前將PE管用φ8 mm手持電動轉(zhuǎn)機在其周壁打孔，間距15 mm梅花狀布置。見圖9。

圖7 路基地段平孔排水立面布置示意(單位：m)

圖8 涵頂路基段平孔排水立面布置示意(單位：m)

圖9 滲水管制作 (單位：mm)

3.3.2 凍害日常整修方法

1)在凍害上脹期間必須堅持隨起隨墊的作業(yè)原則，凍害回落期間必須堅持隨落隨撤，堅決杜絕起而不墊、落而不撤、一次墊到位和一次撤到底等違章做法。

2)凍起高度h≤5 mm，在凍害的凍起最高點撤下原來厚10 mm的軌下膠墊，換上厚5 mm的膠墊及相應(yīng)加厚5 mm的絕緣軌距塊，使用原彈條，保持原扣壓力。

3)凍起高度在5 mm

4)當(dāng)凍高在7 mm

5)當(dāng)凍起高度h≥15 mm時，在凍害的最高點撤下原來10 mm的膠墊，換上3 mm膠墊及相應(yīng)的調(diào)高墊板，軌距塊換成加厚的絕緣軌距塊，使用原彈條。在凍害兩端墊入各種規(guī)格墊板(不超過2塊8 mm)換下原彈條，使用可調(diào)高彈條，凍害兩端按0.4‰順坡。另外，兩端順坡之間應(yīng)有不短于40 m的平臺過渡段，平臺坡度與既有坡度一致。

6)凍起高度≥10 mm，且<20 mm的凍害處所，根據(jù)凍害的高度在凍害的最高點逐步向兩側(cè)落道，落道量為10 mm。當(dāng)剩余墊板不足3 mm時，開始落道。首先選取臨時固定點(可釘木樁)，用L尺測量落道前軌面相對高度，然后落下軌枕，在既有墊板和軌枕間墊入厚10 mm軌下大膠墊，最后利用沖擊式搗固鎬搗固軌枕全長范圍，使軌面恢復(fù)到原相對高度，然后再根據(jù)高低情況進行撤板。要隨落隨搗，落道過程中只允許有2根軌枕處于未搗固狀態(tài)，即落下2根以后，繼續(xù)落道時，每落一根要將已經(jīng)落完的搗固一根。杜絕等全部落道后再搗固的做法。

每處每次落道長度不宜超過6根軌枕，落道后要整理好道床，2 d內(nèi)要進行找細。待春季凍害回落時，采取墊板方式進行“反墊”處理。

4 結(jié)語

對京哈線秦沈段的凍害進行整治，涵上路基凍高超過8 mm的涵洞采取路基平孔排水方法整治，凍高<8 mm的凍害利用墊板和調(diào)高扣件進行日常維修，整治效果明顯，確保了動車組運行安全舒適。

［1］程愛君，葉陽升.多年凍土地區(qū)路基凍害分析及防治措施［J］.鐵道建筑，2006(7)：60-61.

［2］溫立光.呼和浩特鐵路局管內(nèi)路基凍害整治［J］.鐵道建筑，2006(11)：85-86.

［3］田亞護，溫立光，劉建坤.季節(jié)凍土區(qū)鐵路路基變形監(jiān)測及凍害原因分析［J］.鐵道建筑，2010(7)：104-107.

U449.82

B

1003-1995(2011)03-0080-03

2010-10-20;

2010-12-20

喬連軍(1965— )，男，吉林鎮(zhèn)賚縣人，高級工程師。

(責(zé)任審編 王 紅)