許建華 上海鐵路局杭州工務(wù)段

滬昆線(xiàn)杭州地區(qū)鐵路路基地質(zhì)條件為東海杭州灣入海口沉積泥砂所形成的地基。粉砂土路基分布范圍主要為兩段雙線(xiàn)路基：杭州站至蕭山西站間，該段路基建于1936年，目前列車(chē)運(yùn)行最高時(shí)速為120km/h。杭州東站至蕭山站間，該段路基建于1991年，目前列車(chē)運(yùn)行最高時(shí)速為200km/h。杭州站至蕭山西站間的路堤高度為0m～1.0m，路基狀態(tài)良好。杭州東站至蕭山西間的路堤高度為1m～5m，出現(xiàn)了路基邊坡沖刷、陷穴和基床液動(dòng)等路基病害，特別是滬昆線(xiàn)K201～K211路基高度在2m～5m的片石護(hù)坡地段，路基邊坡粉土流失和發(fā)生陷穴的情況比較嚴(yán)重，對(duì)路基的穩(wěn)定性造成了一定的影響。因此，對(duì)杭州地區(qū)粉砂土路基病害發(fā)生原因的分析和采取合理的整治方法值得探討。

1 路基病害類(lèi)型和特點(diǎn)

粉砂土路基病害比較典型的地段是滬昆線(xiàn)K201～K211。該段路基位于錢(qián)塘江鐵路第二大橋南端，路基采用粉砂土填筑，路堤高度為1m～5m。鐵路于1991年開(kāi)通，線(xiàn)路運(yùn)營(yíng)后的第二年的汛期，曾在K210+200的路肩被水沖空直徑達(dá)3m的大洞，造成行車(chē)中斷。1992年對(duì)該段路基進(jìn)行了全面整治，整治方法為：在軌道道碴范圍的基床面鋪填隔水布，在路肩夯填塑性粘土，路堤高度在2m以上的路基邊坡增設(shè)漿砌片石護(hù)坡。通過(guò)整治，路基砂土流失有所減緩。但是，隨著時(shí)間的變遷，路基還是慢慢產(chǎn)生砂土流失現(xiàn)象。目前路基具體狀況詳見(jiàn)表1。

從表中可以看出，當(dāng)路堤高度小于2m、邊坡坡度大于1：2時(shí)，路基路基狀態(tài)一般。當(dāng)路堤高度大于2m時(shí)，路基狀態(tài)不良，出現(xiàn)了病害，主要表現(xiàn)為邊坡沖刷、陷穴和基床液動(dòng)等幾種病害，病害主要發(fā)生在路堤邊坡采用漿砌片石防護(hù)地段。

表1 滬昆線(xiàn)K201~K211粉砂土路基狀態(tài)情況調(diào)查表

2 路基病害原因分析

2.1 地形地貌

杭州灣屬濱海平原地區(qū)，地勢(shì)平坦，開(kāi)闊，交通便利，多為農(nóng)田廠房。

2.2 地層巖性

杭州灣地層為軟土成因類(lèi)型，屬濱海平原，三角洲相。該段路基基礎(chǔ)的土層深度在20m～35m，其地層巖性：

（1）1.al+mQ4 人工填土。主要成分為角礫土；

（1）2.al+mQ4 粉土，稍密，飽和；

（1）3.al+mQ4 粉砂，褐灰色，稍密，飽和；

（2）mQ4 淤泥質(zhì)黏土，褐灰色，流塑；

（3）1.al+mQ3 黏土，褐灰色，軟塑；

（3）2.al+mQ3 粉砂，灰褐色，中密，飽和；

（3）3.al+mQ3 粉土，灰褐色，稍密，飽和；

（3）4.al+mQ3 粉砂，細(xì)砂，灰褐色，中密，飽和；

（3）5.al+mQ3 粉質(zhì)黏土，軟塑；

（3）6.al+mQ3 細(xì)砂，中密，飽和；

（4）alQ3 細(xì)圓礫土，中密，飽和。

2.3 水文地質(zhì)條件

杭州市地處中北亞熱帶過(guò)渡區(qū)，溫暖濕潤(rùn)，四季分明，光照充足，雨量豐沛。杭州市年平均氣溫15.3℃～17℃，年平均降水量在1100mm～1600mm之間，年雨日130天～160天 。出現(xiàn)日降水量≥50mm的暴雨日，年平均2天～5天。6月為最多，9月次之。地下水主要為第四系空隙潛水，較發(fā)育，水位埋深0.3m～0.7m。地下水、地表水對(duì)混凝土無(wú)侵蝕性。

2.4 病害原因分析

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖調(diào)查發(fā)現(xiàn)，片石護(hù)坡地段粉砂土路基病害主要出現(xiàn)被沖刷的溝槽和陷穴（見(jiàn)圖1）。

圖1 滬昆線(xiàn)K201~K211漿砌片石護(hù)坡地段粉砂土路基病害整治施工示意圖（單位：m）

2.4.1 產(chǎn)生病害的原因

基床面隔水布表面上的雨水沿著路肩片石墻內(nèi)側(cè)滲入隔離網(wǎng)平臺(tái)后，以三種方式進(jìn)行流動(dòng)：

(1)水直接越過(guò)平臺(tái)沿邊坡流向坡腳時(shí)，由于既有漿砌片石下沒(méi)有鋪設(shè)反濾層，造成邊坡表面粉砂土沖刷，形成溝槽，這種情況最普遍。

(2)水在該平臺(tái)停留后向路基深處滲透尋找出水口，如向坡腳擋墻下部滲出，把砂土帶出，結(jié)果形成很深的有出口的空洞，如下K209+711路肩墻腳下查到一處3.3m深洞。

(3)水沿坡面某個(gè)填土不實(shí)位置停頓下來(lái)連土往下陷，造成陷穴。這種陷穴發(fā)展到一定時(shí)候就穩(wěn)定下來(lái)，向下發(fā)展速度比較緩慢。

從調(diào)查數(shù)據(jù)看，路基嚴(yán)重沖刷地段沿線(xiàn)路方向大約平均10m左右發(fā)生一處沖刷溝槽。因此，由于路堤基床坡面的水具備一定的動(dòng)能和勢(shì)能，水在路肩和柵欄網(wǎng)間的流水過(guò)渡得不到有效封閉而直接滲入漿砌片石下的粉砂土路基表面，造成路基沖刷和陷穴。

2.4.2 基床液動(dòng)下沉病害的產(chǎn)生原因

造成基床液動(dòng)的原因是：在列車(chē)的作用下，鋪設(shè)于路拱面以下的隔水布被道碴頂破，雨水穿過(guò)隔水布滲入基床的粉砂土層內(nèi)，使得粉砂土處于飽和狀態(tài)。這種飽和粉砂在列車(chē)動(dòng)力作用的瞬間，砂粒相互脫離接觸，力求達(dá)到新的穩(wěn)定位置，從而發(fā)生重新排列。但這時(shí)空隙中的水又暫時(shí)不能排走，結(jié)果空隙水壓力增大，砂的有效壓力減小，摩擦力隨之減低。當(dāng)空隙水壓力增大至土粒的全應(yīng)力時(shí)，土粒懸浮，砂的抗剪強(qiáng)度完全喪失。因此基床產(chǎn)生液動(dòng)現(xiàn)象，粉砂成為流體，在列車(chē)動(dòng)載荷的作用下從路肩擠出，導(dǎo)致道床下沉。

從下行K204+148基床產(chǎn)生液動(dòng)現(xiàn)象的道床邊坡下所取粉砂土樣品分析，其平均粒徑d50＜0.22mm，有效粒徑d10＜0.085mm，粘土棵粒含量＜15%。因此，該處基床粉砂土具備產(chǎn)生液動(dòng)條件。

3 路基病害整治措施

3.1 邊坡沖刷

路堤高度大于2m以上采用漿砌片石護(hù)坡時(shí)，關(guān)鍵是反濾層設(shè)計(jì)。

反濾層的徑粒度和厚度的選擇必須滿(mǎn)足兩個(gè)條件：一是反濾層要有較好的滲水性，其滲透系數(shù)應(yīng)大于被保護(hù)土的滲透系數(shù)；二是徑粒度的大小既能阻止雨水將粉砂土從中吸出，又能滿(mǎn)足本身不被雨水沖走。根據(jù)1：1.5的堤坡率，選擇徑粒度直徑在3mm～15mm的各種徑?；旌纤槭^為適宜，鋪設(shè)厚度在200mm～300mm。

對(duì)于坡面被沖刷成的溝槽及有底的陷穴，采用粘土和粉砂混合后的改良土進(jìn)行夯填處理。路基坡腳采用片石砼擋土墻加固處理，墻內(nèi)側(cè)夯填30mm厚碎石層，墻身每隔1m設(shè)Φ50mmPVC管泄水孔1處（見(jiàn)圖1）。

3.2 陷穴

對(duì)于出水孔伸入路堤內(nèi)部深處或徑路基本體內(nèi)從路基坡腳擋土墻出水的陷穴，采用灌注C10砼的方法進(jìn)行封閉。C10砼的配合比：32.5R水泥：砂：碎石=1：2.6 ：4。在灌注中應(yīng)邊配合攪拌邊灌注，做到連續(xù)灌注，灌實(shí)灌滿(mǎn)（見(jiàn)圖1）。

3.3 基床下沉

對(duì)已下沉的基床部位，采用換填中沙和基床面加防水布隔水處理。設(shè)置防水布時(shí)的路拱排水坡率要大于4%，防止肩高內(nèi)低，排水不暢。防水布上下必須夯填300mm中沙，防止布被道碴頂破。路肩采用夯填0.5m厚級(jí)配碎石層，并伸至防水布內(nèi)200mm。排水坡率按2%設(shè)置，其高度不得高于防水布面，防止水倒流于基床內(nèi)。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)杭州地區(qū)粉砂土路基病害的原因分析和整治方法的探討，筆者認(rèn)為：該地區(qū)按目前列車(chē)運(yùn)營(yíng)的情況，粉砂土路基病害主要發(fā)生在路堤高度2m以上的地段，主要表現(xiàn)為邊坡沖刷和路基本體內(nèi)陷穴等幾種病害。路堤在2m以下時(shí)，基床在雨季排水不良或遇底下水時(shí)，容易產(chǎn)生液動(dòng)下沉病害。粉砂土路基病害的發(fā)生和發(fā)展有其隱蔽性、緩慢性和突發(fā)性，對(duì)行車(chē)安全具有威脅性。因此，摸清該區(qū)域粉砂土路基發(fā)病規(guī)律，做到及時(shí)檢查、及時(shí)發(fā)現(xiàn)、及時(shí)整治，對(duì)確保鐵路運(yùn)營(yíng)的絕對(duì)安全具有重要意義。