路基病害处理课题

在基床翻浆冒泥地段，或基床土质不良（≥12≥32%） 而强度 足够，具备产生翻浆冒泥病害条件的地段，可在基床表层铺设土 工膜封闭层。土工膜封闭层的作用是隔离地表水，防止入渗，减 弱动荷对基床土抽吸作用，因而可防治翻浆冒泥病害。当地下水 位较高时，要加深侧沟或设纵向渗沟降低地下水位。
封闭层即用土工聚合材料，有氯丁橡胶软 板、聚乙烯软板及塑料排水板等。铺设 工作可结合线路大修进行。为了防止材 料连接处地表水渗漏，聚合材料上下均 应铺设砂层，层厚：上层10～20，下层 5～10。
提速工程中，抬道处理是最经济可靠的 方法。
基床换填
对于下沉外挤或深陷槽（道碴囊）病 害的软弱基床，可采用基床表层换填方 法，换填厚度视软弱层厚度而定，一般 为50～60，换填材料应为级配良好的碎 石土或中粗砂，也可对原基床土进行改 良形成改良土 。
图1 基床表层换填
换填整治基床病害
换填不仅提高了基床表层强度，还可防治翻 浆冒泥病害。据研究，换填厚度50或以上时，可 消除因土质不良引起的翻浆冒泥。若换填为碎石 土或中粗砂等渗水土时，须做好基床的横向排水。 通常的做法是在换填层的底部设好横向排水坡， 在换填层与干砌片石路肩之间设置干砌片石反滤 层，路堑地段侧沟必要时需加深改造。
格室一般设于道床底部或基床顶面，为 保证道碴厚度和土工格室不受上部荷载的 损害，格室顶面距枕底不小于0.35m，置换 地面4％排水坡，先铺5～10厚的砂层，以 利于排水，其后再铺格室，格室张拉后填 中粗砂，路肩用干砌片石垛加固。
挤密桩加固基床
水泥土挤密桩的桩长与承载力的关系
承载力() 桩长(m)
≤100 1.5
110~130 1.0
140~150 0.8
京广线在整治膨胀土基床下沉病害时， 采用过石灰改性砂桩加固，使病害得到根 治。石灰改性砂桩纵距与水泥土挤密砂桩 同，横距50，桩径20。施工五年后开挖测 试基床面的后期强度，桩体承载力达到 1300，桩间土承载力达到260 以上。
过度区
被动区
无土工格室时软基土受力图 荷载
土工格室
摩擦力 侧限力
有土工格室后软基上受力图
τ
强度包络线
σ σ 3
3R
σ1
σ1R
σ
土工格室施加前后的破坏应力圆
应用土工格室整治基床下沉病害的设想是基 于：基床土在列车动荷载作用下沉降的同时将向 两侧扩张，并伴随有路肩的隆起，因此在基床下 方存在一个拉伸变形区。如果土工格室布置在这 个区域，利用土工格室具有较高的强度，可改善 这部分的受力状态，同时利用土工格室的垫层作 用，扩散及均匀土工格室下基床土受到的动应力， 从而提高整个基床的承载力，消除基床病害。
土工格室
土工格室作为一种新型的立体土工合成材 料，以其材料轻、耐磨损、强度高、韧性好等 多种特性，是近几年发展起来的一种行之有效 的整治路基基床下沉病害的方法。
土工格室可折叠，展开后呈蜂窝状的三维 结构 。材料为高强度的聚乙烯或聚丙烯，接缝 用超声焊接。
荷载
被动区
主动区 过度区
挤密桩方法施工简单，不封锁线路，适 用于既有线基床土体的加固，但是它只能 起提高承载力的作用，未能改变土质。对 于细粒土填筑的路堤，以挤密桩处理基床 时，虽然从计算和静载试验上看满足承载 力的要求，但由于没有从根本上解决桩间 土的颗粒细度等性质问题，仍有可能产生 翻浆冒泥等病害。
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铺设土工膜封闭层
采用换填法时要保证层变处设置可靠的隔 离层，避免形成道碴囊。换填法的缺点 是施工强度大，对既有线运营干扰大。
挤密桩
近年来，由于铁路线上列车间隔时间不 断减小，扣轨慢行和封锁线路对运营线的 干扰，必须发展在运营条件下的处理措施 和施工方法，如水泥土挤密桩、石灰土挤 密桩。这种加固方法简便，对行车干扰相 对较小。它是用机具在基床成孔，再分层 填水泥土或石灰土，并用橄榄锤分层击实， 从而使桩体和桩间土挤密压实，形成复合 地基，达到提高承载力的目的。
一、基床病害的类型
道碴袋或道碴囊 翻浆冒泥 下沉外挤 冻害
1、翻浆冒泥
基床翻浆冒泥是指基面土（厚度小于0.5m）受 水浸湿软化并在列车动力作用下，泥化的土以 泥浆的形态向道床或通过道床向外翻冒挤出的 现象，多发生于粉粒、粘粒含量高、透水性差、 亲水性强、遇水易软化的粘性土及易风化的泥 质软岩和裂隙发育地段。
土工格室或土工格栅等
在道碴的底层或路基面顶层设置土工材料如土 工格室或土工格栅等，其作用就是分散应力， 减少路基面直接承受的动应力，并使传递的应 力均匀；而且加筋料在路基面顶层对填土形成 约束作用。
这种加固方法分散应力有限，只适用于地下水 位较低或地下水位虽高但排水条件较好地段路 基，其底面与填筑土分界面必须设置较好的隔 离层，以免下层土流失。
京秦提速改造工程中，全线承载力 较低的既有路基基床表层及路桥过 渡段都采用了水泥土挤密桩加固， 全线加固路基的水泥挤密桩共231万 延米。桩径24～30，单根长度0.8～ 2.5m，水泥与土的配合比为 8﹕100～10﹕100。
试验段的测试表明，经过水泥土挤密 桩的加固，地基承载力由加固前的120～ 150提高到加固后的220，桩体的无侧限 抗压强度在1左右。
聚乙烯软板封闭层
自氯丁橡胶类土工膜应用以后，其 隔离、防渗、排水性能被大多数工程 的成功所验证。采用土工膜整治基床 翻浆冒泥的工程效果如何，关键在于 土工膜的工程性能指标。铺设土工膜 的施工需采用架空轨道结合线路封锁 （如施工“天窗”）或限速慢行的方式进 行。
铺设土工膜封闭基床的方法设计简单、施 工方便、寿命长，适用于各种土质、石 质基床的基面翻浆冒泥病害整治，但基 床土强度不足时不宜采用。
2、下沉外挤
道碴囊或道碴袋
道碴袋和道碴囊
路基路肩剪切挤起
3、冻害
✓ 基床冻害发生于寒冷地区。冻害的形成 与冻融过程中土基水热状况的周期性变 化密切相关。
基床病害整治方法
抬道 基床换填 挤密桩 铺设土工膜封闭层 土工格室 排水 基床冻害处理
(1)抬道
抬道可使基床与原基面之间增加一层厚 度等于抬道量的碎石层，将上部传来的 荷载扩散，使作用在原基面的应力降低 到能承受的水平，并增加基床刚度、减 少基床所受动荷载时的弹性变形。