既有南昆線路基病害整治處理措施

何江偉

（南昆鐵路南百段增建二線工程建設(shè)指揮部，工程師，廣西 南寧 530001）

膨脹土亦稱“脹縮性土”。是一種浸水后體積劇烈膨脹，失水后體積顯著收縮的黏性土。在我國(guó)云南、貴州、四川、廣西、河北、河南、湖北、陜西、安徽和江蘇等地，均有不同范圍的分布。膨脹土性質(zhì)極不穩(wěn)定，對(duì)建筑、水利、鐵路、公路等工程建設(shè)和工程運(yùn)營(yíng)中起到極大的破壞作用。本文根據(jù)南昆鐵路所經(jīng)過地區(qū)膨脹土的病害特點(diǎn)，以及有關(guān)處理膨脹土路基的經(jīng)驗(yàn)，談?wù)勅绾卧谧畹统潭扔绊憼I(yíng)業(yè)線運(yùn)輸?shù)那疤嵯吕糜行У氖┕ご胧┱闻蛎浲谅坊『Α?/p>

1 工程概況

南昆鐵路始建于上世紀(jì)90 年代，東起廣西南寧，西至云南昆明，全長(zhǎng)898 km，為國(guó)家I 級(jí)電氣化鐵路干線。鐵路通過膨脹土（巖）、巖溶、軟土地區(qū)、泥石流、滑坡多發(fā)區(qū)和八度地震區(qū)，地形極其險(xiǎn)峻，地質(zhì)極為復(fù)雜。經(jīng)過20多年的運(yùn)營(yíng)，這些膨脹土地區(qū)的路基段都產(chǎn)生了路基病害，有些地段基床病害相當(dāng)嚴(yán)重，因?yàn)榛蚕鲁?，許多路肩已經(jīng)經(jīng)過多次加高，道床厚度最高達(dá)到2 m，路塹側(cè)溝變形嚴(yán)重，嚴(yán)重影響到營(yíng)業(yè)線運(yùn)營(yíng)安全。

2 膨脹土路基病害形式

膨脹土地段路基病害的形式主要有道砟囊、基床擠出、基床不均勻下沉、邊坡坍塌及滑坡等。其特征分述如下。

2.1 道砟囊由于膨脹土遇水軟化，列車振動(dòng)將道砟壓入基床內(nèi)，形成陷坑，坑內(nèi)積水較多，不易排出，形成道砟囊。

2.2 基床擠出因基床軟弱層經(jīng)水泡飽和，在列車動(dòng)力作用下，路基承載力不足，而產(chǎn)生剪切破壞或塑性流動(dòng)，基床發(fā)生擠出。常見的現(xiàn)象有路堤段的路肩隆起，路塹段的側(cè)溝被擠等。（如圖1所示）

圖1 基床擠出示意圖

2.3 基床不均勻下沉膨脹土有濕脹干縮的性質(zhì)，在自身及列車荷載作用下，容易產(chǎn)生不均勻沉降。由于基床內(nèi)含水量的變化不均勻，引起土體的不均勻脹縮，也容易產(chǎn)生橫向的的波浪變形。（如圖2 所示）

2.4 邊坡坍塌及滑坡邊坡表層膨脹土體吸水膨脹軟化，強(qiáng)度衰減，在重力和滲透壓力作用下，從而容易產(chǎn)生邊坡的坍塌和滑坡。

3 具體實(shí)施方案

經(jīng)過建設(shè)單位組織設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理以及設(shè)備管理單位共同研究，確定了路堤地段采用約束樁、注漿、加固路肩，路塹地段采用改建水溝、加強(qiáng)排水的方案進(jìn)行施工。由施工單位先選取試驗(yàn)段確定相關(guān)工藝參數(shù)后，再進(jìn)行全面施工。

3.1 路堤段施工

1）施做豎向鋼花管注漿。沿路堤兩側(cè)距線路中心以外3.0 m的既有路堤邊坡采用鋼花管注漿加固，加固區(qū)域如圖3所示。鉆孔自線路中心左右側(cè)3.0 m處向路堤坡腳呈正三角形交錯(cuò)布置，孔間距為1.5 m,孔向?yàn)樨Q直方向。注漿孔深度打入原地面以下3.0 m。

2）線路兩側(cè)設(shè)置觀測(cè)樁，每個(gè)工點(diǎn)在注漿前、注漿中、注漿后都必須進(jìn)行觀測(cè)，密切觀注水泥漿液的情況，尤其應(yīng)注意監(jiān)測(cè)上部軌道是否有隆起，發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)立即停止注漿、查明原因。

3）施做橫向毛細(xì)排水管。通過設(shè)置橫向排水管，排除基床內(nèi)和道砟囊內(nèi)的水。線路左右兩側(cè)各設(shè)置兩排、共四排φ67 PVC 毛細(xì)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。各排排水管均沿線路方向間距2.0 m 交錯(cuò)布置，并自線路中心向左右兩側(cè)向外設(shè)4%的橫向排水坡。排水管長(zhǎng)度要求自既有路堤坡面打入至既有線路中心對(duì)向不小于1.0 m。

4）設(shè)置側(cè)向約束樁。局部高路堤地段設(shè)置側(cè)向約束樁，起到約束土體變形和防止高路堤順層滑坡的作用。各樁須采用隔樁開挖，且須于先批次施工完畢的側(cè)向約束樁強(qiáng)度達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%后，方可進(jìn)行自鄰約束樁的施工，并切實(shí)加強(qiáng)沉降及變形觀測(cè)。

5）采用植被與骨架護(hù)坡綜合防護(hù)。實(shí)踐證明，植被防護(hù)不僅僅是綠化美觀的事，重要的是可以通過植被儲(chǔ)存和蒸發(fā)水分，調(diào)節(jié)坡中水的濕度和土的含水率，增加坡面的防沖刷和防變形能力。采用人字形骨架護(hù)坡和植被的綜合防護(hù)可以有效的防止坡面開裂、變形、外擠。

圖3 鋼花管注漿加固代表性斷面圖

3.2 路塹段施工

1）于線路左右兩側(cè)既有側(cè)溝下部設(shè)置碎石盲溝（如圖4所示）。

圖4 盲溝大樣圖

盲溝設(shè)計(jì)要求：

①填筑碎石粒徑不得大于5 cm，要求洗凈，并須充填飽滿。

②盲溝充填前須與既有溝底中部沿線路縱向鋪設(shè)一條Φ200 PVC 雙壁波紋透水管，孔徑6～8 mm、孔間距100 mm。孔眼相互錯(cuò)開。

2）盲溝頂部設(shè)鋼筋混凝土底板，厚20 cm，寬度與既有側(cè)溝相應(yīng)寬度對(duì)應(yīng)，采用C 30 混凝土澆筑。底板以上明溝深度不小于30 cm（具體深度視現(xiàn)場(chǎng)排水量及排水縱坡而定）。

3）左右兩側(cè)清除平整既有破損的側(cè)溝及擋墻平臺(tái)后，采用C 25混凝土封閉（如圖5所示）；于既有路塹坡腳設(shè)混凝土護(hù)腳，護(hù)腳坡面與既有邊坡坡面順接；護(hù)腳外側(cè)設(shè)擋水，截水溝順既有側(cè)溝及擋墻平臺(tái)分布并順接引排至路塹以外的涵洞及排水溝等既有排水設(shè)施，注意不得將匯水直接排至側(cè)溝以內(nèi)。

圖5 混凝土平臺(tái)大樣圖

3.3 施工順序及注意事項(xiàng)

1）主要施工順序?yàn)椋合仁┕ぞ€路左右側(cè)第一排豎向注漿孔及斜向注漿孔，且須按隔孔進(jìn)行施工；然后再依次向線路外側(cè)施工各排注漿孔。樁位的偏差原則上不得大于20 cm。

2）注漿時(shí)應(yīng)加強(qiáng)周邊的巡查，密切觀注水泥漿液的情況，尤其應(yīng)注意監(jiān)測(cè)上部軌道是否有隆起，發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)立即停止注漿、查明原因。

3）鉆孔必須采用干鉆，不得采用水鉆。鉆孔根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件采用一次性鉆進(jìn)或套管跟進(jìn)鉆進(jìn)技術(shù)，使鉆孔完整不坍孔。

4）注漿應(yīng)采用自孔底向上一次性注漿，中途不得停漿,孔內(nèi)注漿必須飽滿密實(shí)。

4 施工中的重難點(diǎn)及解決措施

4.1 材料設(shè)備運(yùn)輸困難既有線病害整治施工作業(yè)均在既有線路肩上或是邊坡上，均被防護(hù)柵欄封閉。主要材料設(shè)備進(jìn)場(chǎng)及現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)輸均比較困難。施工單位經(jīng)過前期細(xì)致的調(diào)查，通過協(xié)調(diào)地方政府和當(dāng)?shù)卮迕瘢捎美眉扔写宓篮托藿ㄅR時(shí)便道相結(jié)合的方式，確保了施工的運(yùn)輸通暢。

4.2 天窗點(diǎn)內(nèi)作業(yè)時(shí)間短由于路肩上的鉆孔注漿需要在天窗點(diǎn)內(nèi)進(jìn)行施工，而每個(gè)天窗點(diǎn)的時(shí)間最多6小時(shí)，這就要求施工單位通過增加鉆孔設(shè)備，減少單孔施工循環(huán)時(shí)間等措施，利用天窗點(diǎn)盡可能多的完成路肩部分的鉆孔注漿。

4.3 臨近既有線安全風(fēng)險(xiǎn)高干擾大路基病害整治段施工均緊鄰既有線，除路肩部分鉆孔注漿施工需要在鐵路營(yíng)業(yè)線施工天窗范圍內(nèi)作業(yè)外,其余均在限速條件下實(shí)施，受營(yíng)業(yè)線運(yùn)輸干擾較大。施工單位嚴(yán)格按照鐵總及路局有關(guān)文件要求，對(duì)所有施工場(chǎng)地與既有線實(shí)行硬隔離措施，保證了施工安全。

4.4 地下電纜多施工難度大因既有南昆線地下電纜較多，埋設(shè)位置較為復(fù)雜。這無疑加大了鉆孔的難度，施工單位通過采用探測(cè)設(shè)備并聯(lián)合設(shè)備管理單位進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查核實(shí)，探清電纜位置并防護(hù)，避開電纜順利的完成了鉆孔注漿工作。

5 結(jié)束語

由于在施工前制定了詳細(xì)的施工方案，采取了有效的施工措施，并嚴(yán)格按照方案和設(shè)計(jì)要求進(jìn)行施工；利用鋼花管注漿固結(jié)土體，改變了膨脹土的物理性質(zhì)。設(shè)置橫向排水管對(duì)基床內(nèi)的水進(jìn)行引排，并通過設(shè)置排水盲溝和截水平臺(tái)將地表水和外來匯水進(jìn)行引流，防止雨水侵入基床。這種施工方法在南昆鐵路田東至百色段膨脹土路基的病害整治中得到了很好的應(yīng)用，并取得了較好的效果。為今后的膨脹土路基病害整治施工積累了豐富的寶貴經(jīng)驗(yàn)。