铁路营业线路基及护坡病害整治工程探讨

乔志坤

摘要：为进一步探究铁路路基及护坡病害问题的有效整治措施，以某地路基及护坡病害问题为实际案例，针对研究区域存在的路基力学强度不足和护坡外鼓问题，分别通过高压旋喷注浆加固和预应力锚索框架加固两种施工模式，对路基和护坡进行针对性的病害整治工作。从实际运行效果来看，本次路基及护坡病害整治工程取得了相对较优的效果，可为今后的类似工作提供一定的参考借鉴。

关键词：铁路路基；护坡；病害整治

0   引言

在铁路工程的运行过程中，受到各种外界因素或人为因素的影响，其难免出现各种病害问题，特别是路基和护坡位置的病害问题相对更为突出，这对于铁路车辆运行安全的影响也不容忽视。为有效解决这一问题，就需要在以往研究工作基础上，结合研究区域的地质水文条件等诸多因素，设计更具针对性的病害整治工程，以确保铁路工程的长期稳定运行。

1   项目概况

大准线K5+400段线路上游沟谷及两侧地形受经济活动影响出现显著变化。右侧山坡为自然山坡，坡率为20～35?，左侧形成大面积填方场地，填方挤压沟床，导致沟心明显抬升，左侧填土边坡，坡度较陡、坡面未经修整。

在近期现场勘查过程中发现，该区间路段的路基和护坡均出现严重病害问题，其中路基病害的主要表现是路基面破损严重，且在降雨天气下出现较为突出的路基沉降等问题。同时，在道床坡角处发现大量深浅不一的碴囊，表明路基病害问题仍然处于发展过程当中。另一方面，护坡病害的主要表现为局部严重外鼓现象，部分区域甚至出现贯通裂缝，对于线路带来的安全隐患同样不容忽视。路基病害情况如图1所示。护坡病害问题如图2所示。由图1、图2可知当前该路段路基及护坡病害问题已经较为突出，对此，技术部门决定开展整治工程以解决上述问题。

2   路基病害整治措施

2.1   高压旋喷桩施工

通过参考勘查资料后，确定高压旋喷桩施工中的主要技术参数如下：旋喷桩桩径0.6m，水泥采用强度等级为P·O42.5的普通硅酸盐水泥，水灰比0.8：1（质量比）；路肩处高压旋喷桩与水平方向成11°角，向下间距0.75m，线间高压旋喷桩与水平方向成6°，角向下间距1.5m。为加固路基基床范围内强度，在路肩处增设高压旋喷加密桩，与水平线成6°角向下。同时，上下两排旋喷桩交错设置，以形成网格状水泥土体。

以上参数设置无误后，按照自上而下的顺序进行施工作业，喷射压力23MPa，喷嘴孔径2.5mm，提升速度25～28cm/min，旋转速度20r/min。

2.2   袖阀管注浆作业

结合工程图纸，确定袖阀管注浆作业范围如下：左侧至止水帷幕边缘，右侧至坡脚以上约2m处。左侧线路中心线左侧9.4m，右侧至路肩。采用单控水泥浆进行作业，采用后退式分段注浆加固，分段长度1.0～1.5m，施工中可以根据注浆压力显现情况适当进行调整。

注浆顺序按发散-约束型注浆原则进行，合理安排奇、偶数跳孔，采取先下后上、先中间后两边的注浆方式，使整个加固范围内浆液扩散均匀、有效。注浆施工完成后，采用切割机将袖阀管外露部分切除。注浆孔布置如图3所示。

2.3   排水施工

针对该段路基土层的实际情况，对其增设渗水井渗沟部分。渗水井采用旋挖桩跟管作业，渗水井每隔10～15m设置一个，渗水井采用DN1000型过滤钢管，钢管外包无纺土工布。

钻孔直径1.5m，钻孔与过滤钢管之间采用粒径为3～6cm的洗净碎石（卵石）填筑，且碎石粒径小于2.36mm的細粒含量不得大于5%。填充料在使用前必须经过筛选和清洗，填筑时保证填充料的紧密程度顶部距地面0.5m范围内采用C30混凝土回填封闭。

渗水井之间采用渗沟连接，渗沟宽1.0m，渗沟深2.5m，埋入地下0.3m处。渗沟波纹管伸入渗水井内壁。在渗水井与渗沟基础双壁波纹管相同深度处预留开孔，孔径0.4m，保证渗沟HDPE双壁波纹管伸入渗水井内。

3   护坡病害整治措施

3.1   护坡病害理论分析

为明确护坡病害整治措施，首先对护坡病害问题进行理论分析，以确定相关重要参数。

3.1.1   对滑坡推力进行计算

采用传递系数法对滑坡推力进行计算，如图4所示。基于勘查过程获取的已知数据，最终求得滑坡推力为229.06kN/m。

3.1.2   对锚固力进行计算

设计锚固力根据如下公式进行：

（1）

式中：α表示锚索与滑动面相交处的滑动面倾角；β表示锚索与水平面之间的夹角，φ表示滑动面内摩擦角；E表示滑坡推力。代入上述数据后求得所需设计锚固力为784.45kN。根据初步设计，本次需要采用6根锚索，因此每根锚索需要的锚固力设置为130.74kN。

3.1.3   确定框架梁尺寸和配筋参数

通过对护坡进行仿真分析后，确定框架梁尺寸截面选用400mm见方的截面，且配筋大小为330mm2。采用两根规格为φ22mm的钢筋对称布置，钢筋界面则为760mm2。

3.2   护坡整治措施

本次采用锚杆框架梁施工方案进行护坡整治，其施工范围为J1K0+000～J1K0+092左侧二级边坡，排洪沟上+86m～上+273m段右侧路堑边坡，采用喷锚网防护+锚杆框架梁防护，施工环节主要分为以下几个步骤。

3.2.1   预处理

施工前对坡面进行清表处理，处理后进行施打锚杆。锚杆采用HRB4000Φ20mm钢筋制作，长度为2.2m，间距2m，并垂直于坡面，正三角形布置。

锚杆固定时露出岩面，端头刷防锈漆并做成弯钩压住镀锌钢丝网。锚杆钻孔直径为49mm。注浆材料采用M35水泥砂浆挂设钢丝网。喷射两层C30喷射混凝土，混凝土厚度为10cm。

3.2.2   对结构形式予以确定

坡面设现浇混凝土框架梁，正方形布置，节点处设置锚杆。边坡坡率不宜陡于1：0.75。框架梁自下而上布置，采用C30混凝土现场立模施工。框架梁节点间距为2.0m，截面尺寸0.3m×0.4m。锚杆锚孔直径为110mm，锚杆采用2根HRB400Φ25螺纹钢筋点焊并联制作。

锚杆配合框架梁使用，锚头采用弯钩与框架梁主筋焊接或绑扎牢固，支架与锚杆采用焊接连接。注浆材料选用M35水泥砂浆。护坡防护起点、止点点处各0.5m宽度，采用不低于C30现浇混凝土加固。

伸缩缝混凝土现浇后应及时进行光面处理。顺线路方向每隔15m与框架梁中部设伸缩缝一道，缝宽2cm。缝内全断面采用沥青麻筋填充，伸缩缝均为贯通缝。挡墙横梁地段，锚杆框架梁坐于挡墙横梁上。

3.2.3   钻孔

本次采用“干钻”方式进行施工作业，孔径不小于110mm，实际钻孔深度大于设计长度0.15m。锚杆体与水平面夹角为15°，锚杆孔达到设计深度后，不能立即停钻，要稳钻1～2min，防止孔底尖灭、达不到设计孔径。为确保锚杆孔深度，要求实际钻孔深度大于设计深度0.15m以上。

待清孔环节完成后进行注浆作业。采用孔底注浆法，注浆管宜随锚杆一同放入鉆孔内，将注浆管插入距孔底 300～500mm处。注浆管应具有足够的内径，以使浆体至钻孔的底部。注浆管应能承受1.0MPa的压力。浆液自下而上连续灌注，随着浆液的灌进，慢慢拔出灌浆管。灌浆压力不得小于0.4MPa。

3.3   边坡坡面防护

在采用锚索框架整治措施后，为进一步提高坡面防护能力，基于实体护面墙施工方法，采用C30钢筋混凝土浇筑的实体全封闭防护，厚度为0.3m。

钢筋混凝土护坡中间夹一层钢筋网片，并用锚杆与边坡连接。钢筋网片采用12mm的HPB300钢筋，钢筋网片钢筋间距为20cm。锚杆采用HRB400 20mm钢筋制作，长度不小于2.0m，间距为2m，并垂直于坡面，正三角形布置。锚杆固定时露出岩面，端头刷防锈漆并做成弯钩压住钢筋网片。锚杆钻孔直径49mm，注浆材料采用M35水泥砂浆。护坡下铺设一层无纺土工布+0.3m厚袋装砂夹卵砾石反滤层。

在具体施工过程中，根据设计图纸根据里程位置测量放样，同时根据坡脚护坡基础尺寸放出开挖线和标高。按照设计图纸对边坡进行整平，护坡下铺设一层无纺土工布+厚袋装砂夹卵砾石反滤层。护坡每隔200～300cm上、下、左、右交错设置泄水孔。泄水孔采用PVC管，孔径10cm。钢筋混凝土护坡设计如图5所示。

4   工程质量验收结果

在路基及护坡病害整治工程环节全部完成后，对最终工程质量进行验收。

4.1   沉降量分析

首先验收路基病害整治效果，通过监测几个典型节点在180d后的沉降量的方式加以进行，最终获得监测结果如表1所示。

根据表1中的数据对比可见，在应用本次路基整治措施后，路基沉降量较以往有了大幅度降低，符合规范要求，提高了线路质量。这与路基填料密实度强度的增加，以及排水措施的优化改进等整治工作不无关联。从理论角度分析可知，本次路基整治措施有望降低线路维修工作量，并确保铁路行车的长期稳定运行。

4.2   整治效果评估

另一方面，针对护坡的整治效果进行验收评估，将评估时间跨度设置为180d。在该时间跨度内当地处于雨季，且多短时强降水情况，基本可模拟较为不利的运行工况。在180d的观测及评估时间结束后对护坡进行观察。

在护坡病害整治工程完成后，以往的护坡外鼓病害问题得到了有效解决，且在不利环境下并未再次出现外鼓病害问题，表明本次整治工程初步取得了预期效果。

5   结束语

整体来看，铁路营业线路基和护坡的病害原因相对较为复杂，针对此类病害问题，应当对引发病害问题的具体原因进行分析，并根据分析结果采取针对性的整治措施。

本文以某地路基及护坡病害问题为实际案例，针对研究区域存在的路基力学强度不足和护坡外鼓问题，分别通过高压旋喷注浆加固和预应力锚索框架加固两种施工模式，对路基和护坡进行针对性的病害整治工作。

从本次针对某地铁路线路的路基和护坡病害防治工程来看，其应用效果相对较优，能够为今后的同类工程提供一定的经验参考。当然在今后的工作中，仍需要进一步整合信息技术等方面的优势，进一步提升病害整治工程的技术水平，从而不断提升施工质量。

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