杭深铁路K465～K466段软土路基病害原因分析及整治

陈晓冈 上海铁路局宁波工务段

杭深铁路K465～K466段软土路基病害原因分析及整治

陈晓冈 上海铁路局宁波工务段

客运专线路基作为轨道的基础需具有较高要求。随着线路运营，软土路基病害逐步出现，给运输安全带来较大威胁。通过实例分析软土路基病害情况和成因，介绍该段路基的整治所采取的措施和取得效果，对其他客运专线同类软土路基病害整治提供经验。

铁路；路基；病害；整治

1 前言

客运专线路基作为轨道的基础，需具有变形小、强度高、刚度大、动力长期稳定性和耐久性等特性要求，以确保列车高速、安全、舒适、平顺运行。软土具有天然含水率高、孔隙比大、渗透系数小、压缩系数大等多种不利的工程特性。随着线路运营，软土路基病害逐步出现，个别地段病害给铁路运输安全带来较大威胁。如何准确查找软土路基存在病害和成因，有针对性采取整治措施，确保软土地区路基稳定是客运专线工务养修中的重点和难题。

2 路基概况

沿海铁路杭深线是国家铁路规划快速客运网重要组成部分，也是我国较早开通的高速客运专线铁路。杭深线浙江段时速250km，有碴线路，运营里程为351km，全线穿越典型的冲海积软土路基地段。杭深线K465+510～K466+100段路基开通运营以来逐步出现存在下沉、外挤、开裂等病害，该段路基位于台州车站宁波端，全长590m，软土路基深约为5m～26m。线路以路堤通过，路堤填土高约为4m～6m，路堤边坡坡率1:1.5，采用混凝土空心砖植草防护。

2.1 工程地质与水文地质概况

2.1.1 地形地貌

冲海积平原。地形平坦开阔，周围为农田、村舍。

2.1.2 地层岩性及岩土分级

（1）al+mQ4粉质黏土：黄褐色，软塑，含铁锰质斑点。（2）-1mQ4淤泥：灰色，流塑。

（2）-2mQ4淤泥质黏土：灰色，流塑，含少量有机质。（3）-1al+plQ4粘土：黄色-灰色，中密饱和。

（3）-2al+plQ4圆砾石：灰黄色，饱和，中密。（3）-3al+plQ4细砂：灰色，饱和，含云母碎片。（4）-1J3凝灰岩：褐黄色-灰黄色，全风化，III（4）-2J3凝灰岩：黄色-灰黄色，强风化，IV

2.1.3 水文地质条件

平原区，地下水为孔隙水，埋深0.5m-2.0m，较发育。

2.2 路基既有加固情况

该段路基施工时采用多种地基加固方法，其中K465+ 510～+720段采用浆喷桩加固，桩径0.5m，桩间距1.3m，正三角形布置，桩长10m-19.5m左右；K465+720～K466+100段采用筒桩加固，筒桩直径1.0m，桩长21.2m-28.5m，桩间距3.2 m-3.6m，正方形布置，筒桩上部铺设一层0.5m厚的碎石垫层，中间夹铺2层土工格栅。

3 路基病害情况

该段路基在运营过程中，逐步出现下沉、外挤、道碴囊、纵向开裂等病害，线路变化周期短，日常线路养护工作量大。为准确掌握该地段路基地质情况，对该部分路基进行了路基变形观测、钻探取样检测和物探勘查综合方法现场检测。经此调查综合，该段路基主要存在以下病害：

（1）该段路基整体下沉严重，局部地段存在总沉降量偏大、沉降速率较快、沉降收敛不明显状况，并且已经大大超过规范允许工后沉降控制值和沉降速率。路基沉降观测结果见表1。

表1 路基沉降观测汇总表

（2）路基本体和边坡出现下沉外挤。其中K465+505～+ 561、K465+818处路基本体和两侧排水沟，K465+592～+908、K465+984～+K466+100段基床边坡明显“外臌”变形，侧向变形严重。

（3）路基基床道碴存在不同程度下陷、路肩内侧道碴下沉明显，局部位置已经发展成为道碴囊。其中K465+513～+ 628、K465+645～+732、K465+765～+841、K465+884～+957、K466+013～+067段道碴及基床界线明显下沉，最大沉降量95 cm；K465+725～+735、K465+805～+815、K465+855～+865、K465+ 925～+935段存在道碴囊、道碴陷槽，深度0.8m～1.28m。

（4）根据物探勘查发现路基本体K465+533～+554、K465+ 620～+836、K465+847～+917、K465+934～+943、K466+050～+100等位置存在不密实区域、局部位置可能存在空洞。

4 路基病害原因分析

（1）软土的特性。软土具有天然含水率高、孔隙比大、渗透系数小、压缩系数大而强度低等特性。该段路基处于典型的冲海积软土路基地段，软土深度厚，既有软土路基强度满足不了客运专线路基强度要求。

（2）原有路基加固措施未有效作用。该段路基施工时采用浆喷桩、筒桩多种路基加固措施，根据检测发现加固后桩存在位移或断裂，使原有加固措施未有效作用，地基强度达不到规范要求。

（3）施工质量不达标。该段路基为线路开通最后地段，施工单位为抢工期满足开通要求，未严格按照施工规范要求施工。路基本体中填料不符合规范标准，填料级配不均匀、含水过高、基床密实度不达标，造成路基本体不密实和空洞。地基加固效果不佳，地基强度不足，产生剪切破坏或塑性流动，发生变形。

（4）排水的不畅。对于软土路基，随着含水量增加，土的抗剪强度降低。排水不畅是路基病害产生、发展和承载力下降的重要因素。该段路基处于东部沿海，雨量充沛，特别连续下雨时段，路基变化更为明显。原设计对地下和地表排水考虑不全，同时原有排水系统由于路基变形破坏，基床排水不畅，基床土在积水及动力作用下产生下沉或软化，使道碴压入基床，行成道碴囊。

5 整治组织及整治效果

软土地基加固有多种方法，当路基病害严重时，采用单一的加固措施难以达到目标。因此需根据病害类型和成因，采取综合加固措施，充分发挥不同加固措施的工程特性，同时必须考虑选取施工方案尽可能减少对既有线运输和安全影响。

5.1 整治方案

我们主要采取了在路基坡脚用旋喷桩、钻孔桩加固，对路基本体注浆加固，边坡设置仰斜排水孔，完善排水系统等综合方案，如图1所示。

（1）K465+561～+592、K465+908～+984、K466+029～+K466+ 100段软土路基两侧边坡和采用3～5排Φ0.6m旋喷桩加固，桩长11.5m～39.5m。主要是通过旋喷桩使地基中土体密实、固结，形成复合地基，以提高地基土的抗剪强度和水平抵抗力。

图1 路基加固综合整治剖面布置图

（2）K465+510～+561、K465+592～+908、K465+984～+K466+ 029坡脚处采用两排Φ1.0m钻孔桩加固，钻孔桩纵横间距2.0m，三角形布置。其中内侧一排钻孔桩间隙设Φ0.6m旋喷桩帷幕，顶部承台连接。钻孔桩联合旋喷桩主要是对横向变形地段进行侧向约束加固，并行成止水帷幕，减少地下水对地基影响。

（3）对该段路基本体局部进行注浆加固，纵横向间距2.0 m。主要是为了解决路基本体中局部存在填料不均匀、含水过高、不密实、空洞问题，以提高路基本体承载力，减少沉降。

（4）对路基两侧坡脚下及股道间排水沟改造，并对道碴囊地段设置仰斜排水孔Φ100，纵向间距3.0m，长10m，水填中粗砂。主要是为了确保排水通畅，有利于排除土中的水分，减少水对路基影响。

5.2 施工组织

5.2.1 施工时间及条件

从2014年2月至5月进行施工，线路限速120km/h，注浆和旋喷桩施工在天窗点内完成，钻孔桩施工白天点外进行。

5.2.2 施工顺序

先地基土加固，后路基本体注浆，再进行边坡仰斜排水孔施工。对于地基加固地段先施工坡脚旋喷桩，再施工钻孔桩联合旋喷桩。钻孔桩施工完并达到规定强度后再施工旋喷桩帷幕和顶部承台冠梁施工。

5.2.3 施工注意事项

（1）旋喷桩、注浆施工前应在坡脚适当位置进行工艺试验，以检验设备工艺是否合适、选用的技术参数是否满足设计要求，并评估施工对既有设备影响。

（2）旋喷桩施工会对临近线路产生影响，连续施工会产生集聚效应。因此必须对临近线路采取限速措施，施工时应跳桩施工，控制好注浆压力，在保证喷浆量的情况下，地面下5m范围压力可减少至8MPa～10MPa,以免对既有线路造成较大影响。

（3）施工过程中必须严格进行路基和线路轨面变形观测。当变形量达到或超过警戒值时立即停止施工，分析原因，等数据稳定后再跳桩施打。

5.3 整治效果

施工结束后经过从2014年6月至7月近2个月路基沉降和位移观测，路基沉降明显减少，最大沉降为0.8mm，路基位移未发现变化，工区线路日常养护周期也明显拉长，取得了良好的整治效果。

5 结束语

我们必须高度重视高速铁路软土路基病害整治，防止病害继续发展，给行车安全带来安全隐患。对软土路基病害地段应采用综合勘查手段，查明软土路基的工程地质与水文条件，为分析路基病害成因和整治措施提供准确的岩土物理力学参数。软土路基病害的产生原因往往是多方面的，整治软土路基病害需要综合运用多种整治措施。同时软土路基病害处理施工中高度重视对既有线影响，严格落实营业线施工安全措施，绝对确保施工期间铁路运输安全。

责任编辑：宋飞 龚佩毅

来稿时间：2014-8-25