喬志坤

摘要：為進一步探究鐵路路基及護坡病害問題的有效整治措施，以某地路基及護坡病害問題為實際案例，針對研究區(qū)域存在的路基力學強度不足和護坡外鼓問題，分別通過高壓旋噴注漿加固和預應(yīng)力錨索框架加固兩種施工模式，對路基和護坡進行針對性的病害整治工作。從實際運行效果來看，本次路基及護坡病害整治工程取得了相對較優(yōu)的效果，可為今后的類似工作提供一定的參考借鑒。

關(guān)鍵詞：鐵路路基；護坡；病害整治

0? ?引言

在鐵路工程的運行過程中，受到各種外界因素或人為因素的影響，其難免出現(xiàn)各種病害問題，特別是路基和護坡位置的病害問題相對更為突出，這對于鐵路車輛運行安全的影響也不容忽視。為有效解決這一問題，就需要在以往研究工作基礎(chǔ)上，結(jié)合研究區(qū)域的地質(zhì)水文條件等諸多因素，設(shè)計更具針對性的病害整治工程，以確保鐵路工程的長期穩(wěn)定運行。

1? ?項目概況

大準線K5+400段線路上游溝谷及兩側(cè)地形受經(jīng)濟活動影響出現(xiàn)顯著變化。右側(cè)山坡為自然山坡，坡率為20～35?，左側(cè)形成大面積填方場地，填方擠壓溝床，導致溝心明顯抬升，左側(cè)填土邊坡，坡度較陡、坡面未經(jīng)修整。

在近期現(xiàn)場勘查過程中發(fā)現(xiàn)，該區(qū)間路段的路基和護坡均出現(xiàn)嚴重病害問題，其中路基病害的主要表現(xiàn)是路基面破損嚴重，且在降雨天氣下出現(xiàn)較為突出的路基沉降等問題。同時，在道床坡角處發(fā)現(xiàn)大量深淺不一的碴囊，表明路基病害問題仍然處于發(fā)展過程當中。另一方面，護坡病害的主要表現(xiàn)為局部嚴重外鼓現(xiàn)象，部分區(qū)域甚至出現(xiàn)貫通裂縫，對于線路帶來的安全隱患同樣不容忽視。路基病害情況如圖1所示。護坡病害問題如圖2所示。由圖1、圖2可知當前該路段路基及護坡病害問題已經(jīng)較為突出，對此，技術(shù)部門決定開展整治工程以解決上述問題。

2? ?路基病害整治措施

2.1? ?高壓旋噴樁施工

通過參考勘查資料后，確定高壓旋噴樁施工中的主要技術(shù)參數(shù)如下：旋噴樁樁徑0.6m，水泥采用強度等級為P·O42.5的普通硅酸鹽水泥，水灰比0.8：1（質(zhì)量比）；路肩處高壓旋噴樁與水平方向成11°角，向下間距0.75m，線間高壓旋噴樁與水平方向成6°，角向下間距1.5m。為加固路基基床范圍內(nèi)強度，在路肩處增設(shè)高壓旋噴加密樁，與水平線成6°角向下。同時，上下兩排旋噴樁交錯設(shè)置，以形成網(wǎng)格狀水泥土體。

以上參數(shù)設(shè)置無誤后，按照自上而下的順序進行施工作業(yè)，噴射壓力23MPa，噴嘴孔徑2.5mm，提升速度25～28cm/min，旋轉(zhuǎn)速度20r/min。

2.2? ?袖閥管注漿作業(yè)

結(jié)合工程圖紙，確定袖閥管注漿作業(yè)范圍如下：左側(cè)至止水帷幕邊緣，右側(cè)至坡腳以上約2m處。左側(cè)線路中心線左側(cè)9.4m，右側(cè)至路肩。采用單控水泥漿進行作業(yè)，采用后退式分段注漿加固，分段長度1.0～1.5m，施工中可以根據(jù)注漿壓力顯現(xiàn)情況適當進行調(diào)整。

注漿順序按發(fā)散-約束型注漿原則進行，合理安排奇、偶數(shù)跳孔，采取先下后上、先中間后兩邊的注漿方式，使整個加固范圍內(nèi)漿液擴散均勻、有效。注漿施工完成后，采用切割機將袖閥管外露部分切除。注漿孔布置如圖3所示。

2.3? ?排水施工

針對該段路基土層的實際情況，對其增設(shè)滲水井滲溝部分。滲水井采用旋挖樁跟管作業(yè)，滲水井每隔10～15m設(shè)置一個，滲水井采用DN1000型過濾鋼管，鋼管外包無紡土工布。

鉆孔直徑1.5m，鉆孔與過濾鋼管之間采用粒徑為3～6cm的洗凈碎石（卵石）填筑，且碎石粒徑小于2.36mm的細粒含量不得大于5%。填充料在使用前必須經(jīng)過篩選和清洗，填筑時保證填充料的緊密程度頂部距地面0.5m范圍內(nèi)采用C30混凝土回填封閉。

滲水井之間采用滲溝連接，滲溝寬1.0m，滲溝深2.5m，埋入地下0.3m處。滲溝波紋管伸入滲水井內(nèi)壁。在滲水井與滲溝基礎(chǔ)雙壁波紋管相同深度處預留開孔，孔徑0.4m，保證滲溝HDPE雙壁波紋管伸入滲水井內(nèi)。

3? ?護坡病害整治措施

3.1? ?護坡病害理論分析

為明確護坡病害整治措施，首先對護坡病害問題進行理論分析，以確定相關(guān)重要參數(shù)。

3.1.1? ?對滑坡推力進行計算

采用傳遞系數(shù)法對滑坡推力進行計算，如圖4所示?；诳辈檫^程獲取的已知數(shù)據(jù)，最終求得滑坡推力為229.06kN/m。

3.1.2? ?對錨固力進行計算

設(shè)計錨固力根據(jù)如下公式進行：

（1）

式中：α表示錨索與滑動面相交處的滑動面傾角；β表示錨索與水平面之間的夾角，φ表示滑動面內(nèi)摩擦角；E表示滑坡推力。代入上述數(shù)據(jù)后求得所需設(shè)計錨固力為784.45kN。根據(jù)初步設(shè)計，本次需要采用6根錨索，因此每根錨索需要的錨固力設(shè)置為130.74kN。

3.1.3? ?確定框架梁尺寸和配筋參數(shù)

通過對護坡進行仿真分析后，確定框架梁尺寸截面選用400mm見方的截面，且配筋大小為330mm2。采用兩根規(guī)格為φ22mm的鋼筋對稱布置，鋼筋界面則為760mm2。

3.2? ?護坡整治措施

本次采用錨桿框架梁施工方案進行護坡整治，其施工范圍為J1K0+000～J1K0+092左側(cè)二級邊坡，排洪溝上+86m～上+273m段右側(cè)路塹邊坡，采用噴錨網(wǎng)防護+錨桿框架梁防護，施工環(huán)節(jié)主要分為以下幾個步驟。

3.2.1? ?預處理

施工前對坡面進行清表處理，處理后進行施打錨桿。錨桿采用HRB4000Φ20mm鋼筋制作，長度為2.2m，間距2m，并垂直于坡面，正三角形布置。

錨桿固定時露出巖面，端頭刷防銹漆并做成彎鉤壓住鍍鋅鋼絲網(wǎng)。錨桿鉆孔直徑為49mm。注漿材料采用M35水泥砂漿掛設(shè)鋼絲網(wǎng)。噴射兩層C30噴射混凝土，混凝土厚度為10cm。

3.2.2? ?對結(jié)構(gòu)形式予以確定

坡面設(shè)現(xiàn)澆混凝土框架梁，正方形布置，節(jié)點處設(shè)置錨桿。邊坡坡率不宜陡于1：0.75?？蚣芰鹤韵露喜贾茫捎肅30混凝土現(xiàn)場立模施工。框架梁節(jié)點間距為2.0m，截面尺寸0.3m×0.4m。錨桿錨孔直徑為110mm，錨桿采用2根HRB400Φ25螺紋鋼筋點焊并聯(lián)制作。

錨桿配合框架梁使用，錨頭采用彎鉤與框架梁主筋焊接或綁扎牢固，支架與錨桿采用焊接連接。注漿材料選用M35水泥砂漿。護坡防護起點、止點點處各0.5m寬度，采用不低于C30現(xiàn)澆混凝土加固。

伸縮縫混凝土現(xiàn)澆后應(yīng)及時進行光面處理。順線路方向每隔15m與框架梁中部設(shè)伸縮縫一道，縫寬2cm?？p內(nèi)全斷面采用瀝青麻筋填充，伸縮縫均為貫通縫。擋墻橫梁地段，錨桿框架梁坐于擋墻橫梁上。

3.2.3? ?鉆孔

本次采用“干鉆”方式進行施工作業(yè)，孔徑不小于110mm，實際鉆孔深度大于設(shè)計長度0.15m。錨桿體與水平面夾角為15°，錨桿孔達到設(shè)計深度后，不能立即停鉆，要穩(wěn)鉆1～2min，防止孔底尖滅、達不到設(shè)計孔徑。為確保錨桿孔深度，要求實際鉆孔深度大于設(shè)計深度0.15m以上。

待清孔環(huán)節(jié)完成后進行注漿作業(yè)。采用孔底注漿法，注漿管宜隨錨桿一同放入鉆孔內(nèi)，將注漿管插入距孔底 300～500mm處。注漿管應(yīng)具有足夠的內(nèi)徑，以使?jié){體至鉆孔的底部。注漿管應(yīng)能承受1.0MPa的壓力。漿液自下而上連續(xù)灌注，隨著漿液的灌進，慢慢拔出灌漿管。灌漿壓力不得小于0.4MPa。

3.3? ?邊坡坡面防護

在采用錨索框架整治措施后，為進一步提高坡面防護能力，基于實體護面墻施工方法，采用C30鋼筋混凝土澆筑的實體全封閉防護，厚度為0.3m。

鋼筋混凝土護坡中間夾一層鋼筋網(wǎng)片，并用錨桿與邊坡連接。鋼筋網(wǎng)片采用12mm的HPB300鋼筋，鋼筋網(wǎng)片鋼筋間距為20cm。錨桿采用HRB400 20mm鋼筋制作，長度不小于2.0m，間距為2m，并垂直于坡面，正三角形布置。錨桿固定時露出巖面，端頭刷防銹漆并做成彎鉤壓住鋼筋網(wǎng)片。錨桿鉆孔直徑49mm，注漿材料采用M35水泥砂漿。護坡下鋪設(shè)一層無紡土工布+0.3m厚袋裝砂夾卵礫石反濾層。

在具體施工過程中，根據(jù)設(shè)計圖紙根據(jù)里程位置測量放樣，同時根據(jù)坡腳護坡基礎(chǔ)尺寸放出開挖線和標高。按照設(shè)計圖紙對邊坡進行整平，護坡下鋪設(shè)一層無紡土工布+厚袋裝砂夾卵礫石反濾層。護坡每隔200～300cm上、下、左、右交錯設(shè)置泄水孔。泄水孔采用PVC管，孔徑10cm。鋼筋混凝土護坡設(shè)計如圖5所示。

4? ?工程質(zhì)量驗收結(jié)果

在路基及護坡病害整治工程環(huán)節(jié)全部完成后，對最終工程質(zhì)量進行驗收。

4.1? ?沉降量分析

首先驗收路基病害整治效果，通過監(jiān)測幾個典型節(jié)點在180d后的沉降量的方式加以進行，最終獲得監(jiān)測結(jié)果如表1所示。

根據(jù)表1中的數(shù)據(jù)對比可見，在應(yīng)用本次路基整治措施后，路基沉降量較以往有了大幅度降低，符合規(guī)范要求，提高了線路質(zhì)量。這與路基填料密實度強度的增加，以及排水措施的優(yōu)化改進等整治工作不無關(guān)聯(lián)。從理論角度分析可知，本次路基整治措施有望降低線路維修工作量，并確保鐵路行車的長期穩(wěn)定運行。

4.2? ?整治效果評估

另一方面，針對護坡的整治效果進行驗收評估，將評估時間跨度設(shè)置為180d。在該時間跨度內(nèi)當?shù)靥幱谟昙荆叶喽虝r強降水情況，基本可模擬較為不利的運行工況。在180d的觀測及評估時間結(jié)束后對護坡進行觀察。

在護坡病害整治工程完成后，以往的護坡外鼓病害問題得到了有效解決，且在不利環(huán)境下并未再次出現(xiàn)外鼓病害問題，表明本次整治工程初步取得了預期效果。

5? ?結(jié)束語

整體來看，鐵路營業(yè)線路基和護坡的病害原因相對較為復雜，針對此類病害問題，應(yīng)當對引發(fā)病害問題的具體原因進行分析，并根據(jù)分析結(jié)果采取針對性的整治措施。

本文以某地路基及護坡病害問題為實際案例，針對研究區(qū)域存在的路基力學強度不足和護坡外鼓問題，分別通過高壓旋噴注漿加固和預應(yīng)力錨索框架加固兩種施工模式，對路基和護坡進行針對性的病害整治工作。

從本次針對某地鐵路線路的路基和護坡病害防治工程來看，其應(yīng)用效果相對較優(yōu)，能夠為今后的同類工程提供一定的經(jīng)驗參考。當然在今后的工作中，仍需要進一步整合信息技術(shù)等方面的優(yōu)勢，進一步提升病害整治工程的技術(shù)水平，從而不斷提升施工質(zhì)量。

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