對京包鐵路提速條件下路基加固方法的探討

王遠松

[摘 要] 京包鐵路在提速過程中，對鐵路路基進行了路基加固，根據既有線路具體情況采取了不同的路基加固方法。本文對幾種加固方法進行了分析，總結出每種路基加固方法的優缺點及適用范圍，為鐵路路基加固施工提供了一些理論依據。

[關鍵詞] 提速鐵路路基加固抬道基床換填土工膜土工格室

隨著我國國民經濟的發展，全國鐵路運量不斷提高，原有鐵路的運行速度已遠遠不能滿足經濟發展的需求。全國鐵路干線經過幾次大提速，列車運行速度已達到了160km/h以上，京包鐵路在這過程中也完成了提速工作。

列車提速后，原有線路條件不能滿足列車提速的要求時，全面新建鐵路新線投資巨大，在既有線的基礎上對路基、道床、軌道、橋涵等諸多方面進行改造加固，是技術可行經濟合理的有效途徑。而路基是線路的基礎，其穩定性是整體線路穩定的關鍵，因此對路基的改造和加固尤為重要。

對既有線路基而言，受動應力影響最大的是基床表層。對既有線路基基床進行改造，是提高路基承載力的重要途徑。既有線路基基床的加固是路基改造的重點和難點。考慮到對行車的影響也可采用一些改善路基荷載條件的方法。京包線加固的主要方法有如下幾種：

一、抬道

1、作用機理

抬道可使基床與原基面之間增加一層厚度等于抬道量的碎石層，將上部傳來的荷載擴散，使作用在原基面的應力降低到能承受的水平，并增加基床剛度、減少基床所受動荷載作用。

2、適用范圍

抬道適用于較長線路段上基床病害比較嚴重，且病害集中，整體路基狀態不良，對行車安全影響大。

3、注意事項

抬道的工作需進行整體規劃，抬道的大小受線路坡度、標高及線路縱斷面的影響較大。

4、優缺點

抬道對基床病害整治徹底，整治后線路狀態好。但施工范圍大，施工時間較長，對行車影響大，經濟造價較高。

二、基床換填

1、作用機理

對于已經發生下沉外擠或深陷槽(道碴囊)病害的軟弱基床，可采用基床表層換填方案，換填厚度視軟弱層厚度而定，一般為50～60cm，換入填料應為級配良好的碎石土或中粗砂，也可對原基床土進行改良形成改良土。

換填不僅能提高基床表層強度，還可防治翻漿冒泥病害。據研究，換填厚度50cm或以上時，可消除因土質不良引起的翻漿冒泥。若換填料為碎石土或中粗砂等滲水土，須做好基床的橫向排水。通常的做法是在換填層的底部設好橫向排水坡，在換填層與漿砌片石路肩之間設置干砌片石反濾層，路塹地段側溝必要時還需加深改造。

2、適用范圍

對局部段落或沒有條件抬道的路基，換填應該是最好的加固措施。

3、注意事項

換填時要保證在各結構層變化處設置可靠的隔離層，避免形成道碴囊。

4、優缺點

換填法對基床病害整治比較徹底，但其施工強度大，周期長，對既有線運營干擾大。

三、鋪設土工膜封閉層

1、作用機理

在基床翻漿冒泥地段，或基床土質不良(IP≥12，WL≥32%)而強度足夠，具備產生翻漿冒泥病害條件的地段，可在基床表面鋪設土工膜封閉層。土工膜封閉層的作用是阻隔地表水滲入基床土，減弱動荷對基床土抽吸作用，因而可防治翻漿冒泥病害。當地下水位較高時，要加深側溝或設縱向滲溝降低地下水位。

2、適用范圍

適用于各種土質、石質基床的基面翻漿冒泥病害的整治，但基床土強度不足時不宜采用土工膜封閉層。

3、注意事項

采用土工膜整治基床翻漿的工程效果如何，關鍵在于土工膜的工程性能指標。鋪設土工膜的施工需采用架空軌道限速慢行或的結合線路封鎖（如施工“天窗”）方式進行。

4、優缺點

其工程造價與基床換填滲水料的工程造價相比，僅為60%；且鋪設土工膜封閉基床的方法設計簡單、施工方便、壽命長、效果好。

四、土工格室或土工格柵加固基床

1、作用機理

在道碴的底層或路基面頂層設置土工材料如土工格室或土工格柵等，其作用就是分散應力，減少路基面直接承受的動應力，并使傳遞的應力均勻，而且加筋料在路基面頂層對填土形成約束作用。這是一種淺層的基床加固方法，加固力度有限，只適用于地下水位較低或地下水位雖高但排水條件較好地段路基，其底面與填筑土分界面必須設置較好的隔離層，以免下層土流失。

2、注意事項

目前土工格室用于既有線的下沉病害整治仍是一個較新的課題，仍存在著兩個問題，這就是使用不同參數的土工格室的效果差異和土工格室整治路基基床病害的合理、可靠的設計方法。

3、優缺點

土工格室作為土工合成材料的一種，是近年發展起來的一種行之有效的整治路基基床下沉病害的方法，作為一種新型的立體土工合成材料，以其強度高、韌性好、施工簡易等特性在鐵路、公路路基病害的防治處理方面都取得了很好的效果。鋪設土工格室的施工需采用架空軌道限速慢行或結合線路封鎖（如施工“天窗”）的方式進行。其工程造價與基床換砂（含降溝）的工程造價相比，約為后者的82%，且前者的工期可節約50%，對行車的干擾大為減少。經過實踐證明，鋪設土工格室整治基床下沉外擠病害的后期效果好，有效地減少了線路維修養護工作量。因此，土工格室具有廣闊的應用前景。

五、擠密樁

1、作用機理

提速改造中大量采用的是擠密樁加固法，即按復合地基加固原理對路基基床進行加固處理，如水泥土擠密樁、石灰土擠密樁。它是利用列車間隙時間施工，用機具在基床表層成孔，再分層裝填水泥土或石灰土，并用橄欖錘分層擊實，從而使樁體和樁間土擠壓密實，形成復合地基，達到提高承載力的目的。

2、注意事項

擠密樁方法施工簡單，但是它只能起到提高承載力的作用，未能改變土質。對于細粒土填筑的路堤，以擠密樁處理基床時，雖然從計算和靜載試驗上來看滿足靜承載力的要求，但由于沒有從根本上解決樁間土的顆粒細度等性質的問題，仍有可能產生翻漿冒泥等病害，而進一步觀察和研究。

3、優缺點

這種加固方法簡便，對行車干擾小。

六、綜合及其它措施

一般情況下，基床病害均不由單一因素引起，另一方面，當基床病害較嚴重，采用單一的加固措施也難以達到目標，或施工難度過大，施工安全無法保證，難以實施。在此條件下，可使用多種工程措施進行綜合加固，充分發揮不同加固措施的工程特性，實現技術先進、成熟、可靠、有針對性，經濟環保地進行基床病害整治。如對于較厚的高液限基床軟弱土層，或基床的道碴陷槽較深且寬時，過去的整治經驗已表明，采用諸如基床淺層換填、基床表層封閉、在基床表層鋪設土工合成材料加筋墊層（土工膜、土工布、土工格柵、土工格室等）等工程措施的效果和耐久性均不令人滿意，而深換填又存在施工難度過大，施工安全無法保證，難以實施的問題。對此，基床表層可采用換填水平向加筋墊層，基床底層可采用植入鉛垂向細密短樁的綜合加固方案，充分發揮加筋墊層的淺層和樁基的深層加固特性，實現既能解決基床表層的翻漿冒泥問題，又能使基床底層的軟弱土層得到加固。

此外，注漿也是一種可行的辦法，但其適應性較差，在滲透系數的土壤中較難注入和均勻性差，工藝有待改進。

按上述方法進行路基加固前，應對既有線路基病害進行綜合細致的分析和總結，找出病害的 根本原因，選擇合理的加固方法。但是路基病害產生的原因往往不是單方面因素，所以路基加固方法也不能是簡單的、單一的，應采用多種或綜合加固方法。在有條件的情況下，盡可能對路基進行改造，減少路基病害產生的根源。換填基床填土（采用級配良好的碎石土），加強基床填土的強度，并重新設置防、排水設施，可以從本質上防止病害的發生和發展。

路橋過渡段、路涵過渡段、路堤路塹過渡段是路基受力的薄弱環節，按上述方法加固后，既有線提速運行時，仍要形成新的病害，故應對上述部位進行重點觀察與監測，發現問題及時處理，防止行車事故的發生。對上述部位合理有效的加固方法需進一步研究。

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