土工防水膜整治路基下沉病害技术及应用.pdf

中 国 铁 路 CHINESE RAILWAYS 2008/0924技术创新Technology Innovation土工防水膜整治路基下沉病害技术及应用 王金虎1线路概况及路基病害成因分析大秦线蓟县西翠屏山K414+434K414+748处的256#260#桥间路基为15 m高双线高路堤。线路自1992年底开通以来，路基路肩溜塌，两侧边坡外胀，路基和轨面下沉，致使线路水平、高低、方向等几何尺寸变化频繁，缩短了维修保养周期。工区每月进行起道补砟，耗费了大量人力物力，严重影响行车安全。该段路基基床填料为孔隙小、渗透性差的砂黏土，吸水力强。基床土因受水浸蚀而软化，使其静强度和临界动应力降低，不能承受列车荷载作用和抵抗道砟的楔入。随着道砟楔入基床土的数量增加和范围的不断扩大，造成道砟陷槽。道砟陷槽发展到一定程度，周围的基床土浸水软化，加之列车通过基床的动应力致使孔隙水产生压力，导致基床土强度下降，不能承受列车荷载作用下产生的剪切破坏。当土体被破坏到一定程度，基床内逐渐形成连通的滑动破裂面，基床土向两侧缓慢滑动，导致线路长期缓慢下沉。同时由于滑动面是分界面，与边坡相通，致使基床土向边坡挤出，造成路肩溜塌。土工防水膜整治路基下沉病害 技术及应用王金虎：太原铁路局茶坞工务段，段长，工程师，北京，101402摘 要：通过对路基病害成因分析，比较了基床换填、粉喷桩和土工防水膜3种路基病害整治技术措施,认为采用土工防水膜整治路基病害可行，适合工务段铺设，并具有质量轻、整体性好、便于运输等特点。针对现场铺设土工防水膜，制定了技术质量标准、施工工艺流程，以及施工步骤和方法。实践证明，采用土工防水膜整治路基病害，能使线路高程达到设计要求，路肩达到标准宽度。关键词：土工防水膜；整治；路基下沉病害；技术应用25中 国 铁 路 CHINESE RAILWAYS 2008/09技术创新Technology Innovation土工防水膜整治路基下沉病害技术及应用 王金虎2整治方案2.1方案比选根据线路病害成因及现状，提出采用基床换填、粉喷桩和土工防水膜种技术措施整治路基病害。基床换填是更换基床不良土，分为换土、换砂和换渗料土，主要是改善基床的土质条件，提高基床的承载能力。其优点是换填料等价格低，节约资金；缺点是换填料施工质量要求高，换填厚度需要计算确定，施工难度较大，需扣轨施工，工作面狭窄。粉喷桩是在基床上按一定间距做成桩孔，填掺石灰或水泥等材料的土，以固结和改良土的性质，增加土的强度。桩身起骨架作用，提高基床的承载能力。其优点是加固效果好，经济效益好；缺点是需购置钻机等设备，成本高，一次性投入大，易形成设备闲置。土工防水膜是在基面铺设一层不透水的土工合成材料，隔离地表水，从而防止基面软化，提高基面强度。其优点是质量轻，整体性好，施工方法简易，质地柔软与土能很好地结合；缺点是土工纤维抗紫外线能力差，需经处理埋设使用，不能让阳光照射。上述种技术措施中，土工防水膜比较适合工务段铺设，并具有质量轻、整体性好、便于运输等特点，因此在整治路基下沉病害的施工中广泛采用。（1）土工防水膜以高分子材料拉成纤维，按不规则排列，采用机械处理和化学粘结，在其上面敷设不透水的材料。（2）土工防水膜选用不透水型土工纤维以便快捷排水，防止水进入基床土，软化基床。（3）土工防水膜可上下铺设砂垫层，以免道砟刺破土工纤维，应保持良好的排水性能。（4）土工防水膜铺设后，隔离了地表水，使其不能渗到基面以下，从而防止基面软化或风化，降低基床含水量，提高基面承压强度，同时对孔隙水压力起到消散作用，使道床与基床隔开，防止道砟与基面土互相掺和。2.2方案确定根据该段路基实际情况，分析病害成因，为减少施工对既有线运输的干扰，制定了路基双侧采用L型挡板加宽路肩、基床面铺设土工防水膜以隔离地表水的整治方法。3技术质量标准（1）土工防水膜抗拉强度不应小于600 N/5 cm，延伸率不应小于15%，冲压强度不应小于1.5 MPa。（2）保持基面排水横坡为4%5%。（3）基面碎石垫层厚100 mm，上铺砂垫层100 mm；土工防水膜上部砂垫层厚150 mm，碎石道床厚300 mm。（4）土工防水膜横向连接处采用搭接，宽度不应小于300 mm，其他连接处均采用粘接。纵向搭接宽度不应小于300 mm，铺设时将土工防水膜拉平，不要有皱折和重叠，搭接时线路坡度高端压低端，以便排水。（5）土工防水膜下部埋设石砟，不允许外露。运输和存贮中，土工防水膜不得损伤和曝晒。（6）“37灰土”要求熟石灰过筛，粒径不应大于5 mm，不得夹有未熟化的生石灰块，也不得含有过量的水分。如用黏性土拌制，土料应过筛，粒径不应大于15 mm。灰土应充分搅拌均匀，并严格控制含水量。夯填“37灰土”应分层进行，夯填后天内不得受水浸泡并防止日晒雨淋。4施工工艺4.1工艺设计原则工艺设计以流程合理、衔接紧凑、连续施工、上下错开、集中力量、优化组织、进度加倍、技术保证、压缩时间、确保安全为原则。在封锁线路的情况下，采用“揭盖法”铺设土工防水膜，每日施工进度50 m，上下行共计封锁12次，每次封锁150 min。4.2 施工流程（1）土工防水膜施工顺序为：封锁线路移出轨排清砟至设计高程铺设碎石垫层铺设底砂铺土工防水膜铺面砂回填道砟移回轨排整修线路开通线路。（2）L型挡板施工顺序为：预制L型挡板基础开挖基础夯实安装L型挡板夯填“37灰土”。中 国 铁 路 CHINESE RAILWAYS 2008/0926技术创新Technology Innovation土工防水膜整治路基下沉病害技术及应用 王金虎（3）线路抬道施工顺序为：补砟起道捣固补砟再起道捣固直至设计高程。4.3施工组织与分工施工队由230多人组成，分为路基队、中修队和蓟县西养路车间。路基队为常备施工队，共计110人，主要工作是在施工准备阶段负责倒运钢管，搭设施工平台，进行施工备料和均匀轨缝。维修天窗施工前，负责掏挖枕盒石砟和施工用料对位等。维修天窗施工期间，负责清理石砟、碎砟和底砂，平整和铺设土工布（板）与面砂，回填和平整石砟，回填和整理枕盒石砟等项工作。中修队为封锁施工队，共计110人，主要工作是在施工准备阶段负责走行轨铺钉，清理道床边坡石砟，整修施工地段道路等工作。维修天窗施工前，负责松卸钢轨接头、重卷土工防水膜和施工用料对位等。维修天窗施工期间，负责拆卸接头，起落推出与推回轨排，清理石砟、碎砟和底砂，平整和铺设土工防水膜与面砂，回填和平整石砟，进行轨排就位与过渡，捣固串实道床等工作。蓟县西养路车间共计10人，主要工作是负责施工要点、施工防护和车站联系等项工作。5施工步骤和方法5.1施工前期准备工作（1）线路两侧搭设施工平台，在其中部安装爬坡机。（2）施工前合理调整施工地段轨缝，并准备好一对缩量40 mm的缩短轨。（3）封闭施工前一天，根据技术人员的现场放线，预开挖两线间石砟至设计高程，回填装有石硝及砂子的编织袋，并对边坡石砟进行削坡，开挖坡角，钉竹排至设计高程。5.2维修天窗施工前的准备工作（1）掏出部分枕盒内的石砟，但枕盒内石砟应不少于1/3。（2）预先铺设走行轨，直行轨轨距2.8 m，允许误差6 mm，对应既有线调整走行轨的高低和水平，将木枕位置标注在邻线钢轨轨腰和走行轨轨腰及轨头上。（3）将施工区域两端接头螺栓提前松动，并卸掉第2个和第5个螺栓，其余螺栓松动后再复紧，同时打松接续线。（4）砂子、石硝、土工防水膜等材料在维修天窗施工前要运至现场，如土工防水膜需要重卷，应确保其边缘平齐。小滑车、木枕、木楔应放在合理位置。5.3维修天窗期间施工（1）将8台起道小车推至施工轨排上所标注的位置（起道小车间距6.25 m），卸掉轨排两端接头螺栓、接续线和夹板。起道指令发布后，8台起道小车操作人员同时起轨排，为使起轨排步调一致，操作人员举牌示意，施工负责人视号牌指挥作业。配合人员负责撤、垫枕木墩，当轨排起至所需高度时，穿木枕、放小滑车并将其用木楔固定，待开始推轨排时，按指令撤除木楔。而后将枕木墩、木楔及备用齿条压机放在轨排上，一并推出施工区域。（2）拆除施工地段走行轨，将其移出施工区域。（3）清理道床石砟，道床开挖以施工前两线间开挖的深度为准，坡角以竹排底边为准，形成顺坡。开挖完成后需经技术人员检验，通过后可进行下一步工序。（4）铺100 mm石硝层时，专人负责厚度、坡度和整平、夯实检查工作，为节省时间，铺完石硝的地段可接铺100 mm底砂层。（5）铺土工防水膜时，土工防水膜不能破损，注意保护两线间搭接部分，只有单线时，铺面砂时应用砂袋覆盖。土工防水膜铺设后应立即铺设150 mm面砂，并注意纵向、横向坡度，进行整平、夯实。（6）回填清砟时，应确保道砟回填后厚度达到200 mm。（7）重新铺设走行轨后，对其水平和方向进行修整，并在既有线路轨头安装“轨排纵向定位器”，控制轨排归位时纵向位移。（8）轨排推到位后，打上木楔，起道小车起轨排，撤出小滑车，轨排落下，推出起道小车，清理和连接轨排，起道顺坡，进行线路整修，达到开通要求。27中 国 铁 路 CHINESE RAILWAYS 2008/09技术创新Technology Innovation土工防水膜整治路基下沉病害技术及应用 王金虎5.4L型挡板安装和线路整修（1）开挖基础应达到设计宽度和深度。（2）夯实基础，保持基础表面平整。（3）按设计要求安装L型挡板。（4）分层夯填渗水土和“37灰土”，并撒砂子和碎石硝。（5）补足道砟，起道至设计高程，进行捣固，确保线路质量达到要求。6应用效果采用土工防水膜对该段路基进行整治后，线路高程达到设计要求，路肩达到标准宽度。近年来，对线路进行了多次检测，路基状态稳定，为大秦线安全畅通打下了坚实的基础。施工中不断优化施工方案，积极采用新技术、新设备、新材料、新产品，减轻了劳动强度与工作量，最大限度地减少了封锁线路对行车组织的影响，确保了行车安全。全部施工减少封锁时间78 h，节省用工10 221人.天，节省人工费27.6万元、材料费3.5万元，社会和经济效益明显。（1）优化施工组织，施工管理创新。结合大秦线重载运输和实行V型天窗的实际，施工采用了“集中力量、上下行错开、精心准备、连续施工、流程管理、衔接紧凑”的方案。最大限度地缩短了列车慢行时间，并压缩了施工封锁次数和封锁时间。（2）起落轨排改变了传统的采用齿条压机的施工方法，节省了大量人工，缩短了工期，保证了施工人员人身安全。（3）自行研制的轨排纵向定位器使轨排归位落地后纵向无误差，只需少量的机械横向拨移，即可与前后钢轨对齐，避免了因纠正纵向偏差耗费大量的人力和封锁时间。（4）采用运料爬坡机提升施工运料，改变了传统的人工背运，提高了工作效率，保证了工程进度。（5）维修天窗施工前，预开挖上下行线至设计高程并堆码砂袋，减轻了封锁地段清砟及运料的工作量，减少了施工对邻线的影响，解决了无法利用测量确定高程的问题。（6）道床坡角竹排预埋在开挖设计宽度与深度位置，施工中沿上下行线间砂袋的底边挖至竹排,既可达到设计的宽度与深度，而且底面平整，排水坡符合设计要求，可保证工程质量。参考文献1 铁道部工务局.铁路工务技术手册路基.北 京：中国铁道出版社，1993责任编辑 葛化一收稿日期 20080724