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摘要：天津大北环铁路BHDK28+600～BHDK29+430段路基由于两侧取土坑积水高度相差较大，路堤坡脚取土坑壁出现渗流，局部出现轻微管涌现象，大量的土颗粒从路基本体被水流带出，路基的整体稳定性降低。本文结合实际工程情况，分析路基渗透病害的机理，研究病害治理方案，为铁路路基渗透病害的防治提供指导和借鉴。
关键词：管涌；旋喷桩；渗流；止水帷幕
1引言
1.1 工程概况
天津大北环铁路BHDK28+600～BHDK29+430段路基位于天津境内，该范围地层主要以砂粘土为主，夹粉细砂层。铁路以人工填筑的路堤通过，铁路路堤一级边坡采用拱形骨架，二级边坡采用浆砌片石或干砌片石防护。
铁路周边地形平坦开阔，两侧存在规模较大的取土坑，取土坑内边坡未进行防护。线路左侧坑深5～7m，右侧坑深5～17m，坑底最深处至路肩高差约20m，坑内积水深度为3～5m。
1.2 病害分析
根据现场勘察，铁路左侧取土坑内水位较右侧取土坑内水位高出约8m，存在较大的水头压力。
在高水头压力的作用下，铁路路基本体出现两种类型病害与隐患：(1)右侧路堤坡脚取土坑壁出现渗流，局部出现轻微管涌现象，路基本体中大量的土颗粒被水流带出，铁路路基沉降难以控制[1]；(2)路堤基底长期受积水浸泡，线路左侧路堤坡脚土体软弱，抗剪指标显著减弱，路堤本体的沉降控制和路堤边坡的稳定性减弱[2]。
病害发生后，现场采用袋装土进行临时封堵，但仍存在渗流现象，故需采用针对性措施对路基渗透病害进行治理。本文将针对天津大北环铁路的渗透病害，研究治理方案，提出设计思路并进行数值检算，阐述施工措施及注意事项，结合病害治理效果来分析治理方案的优点和适用性。
2 治理方案研究
2.1 病害治理方案
为了消除路基病害，本文针对铁路路基渗流破坏的实际情况提出了三种治理方案[3,4]：
(1) 反压护道方案
铁路路堤两侧坡脚采用双排咬合旋喷桩作为止水帷幕进行封水处理，桩径0.6m，桩间距0.4m，左侧桩长20m、右侧桩长14m；右侧边坡坡脚处设20米宽大平台反压护道以保证路堤本体的稳定。方案如图3(a)所示。
(2) 抗滑桩方案
止水帷幕措施同方案一；右侧路堤坡脚处设一排直径为1.25m的钻孔灌注桩进行抗滑处理，纵向桩间距1.5m，左侧桩长25m，桩顶设1.5m×1.0m冠梁。方案如图3(b)所示。
(3) 路堤本体旋喷桩加固方案
止水帷幕措施同方案一；右侧路堤第二级边坡采用旋喷桩注浆处理加固路堤本体，保证路堤稳定性。方案如图3(c)所示。
2.2 方案对比与分析
1）方案一比较经济，反压护道需要增加铁路的征地范围，大量的土方需要购买和运输。
2）方案三不会产生新的征地，铁路路堤本体采用旋喷桩可以提高路堤的抗剪强度和整体稳定性；但旋喷桩在铁路二级边坡上施工时产生动荷载，影响路堤的整体稳定性，现场施工条件较差，同时旋喷桩注浆效果不易保证和检测。
3）方案二，不需要额外征地，现场施工较为方便，且与方案三造价相当。线路两侧的旋喷桩有效增加了渗透水流径，右侧抗滑桩可以提高路堤的整体稳定性。
根据经济性和现场施工条件等方面，综合分析后选择抗滑桩方案作为渗透破坏病害的治理方案。
3 路堤稳定性分析
铁路两侧的积水坑是路基填筑完成后当地村民取土而逐渐形成，现场地形地貌与铁路设计时的勘测结果差异较大。
为了掌握现场既有路堤边坡的稳定情况，本文采用理正软土地基路堤设计软件，依据渗透病害发生后铁路现场的勘察结果，建立模型对既有路堤边坡稳定性进行了分析[5]。
建立模型时，路堤填方高度为7m，路基面宽度为11m，边坡坡率为1:1.75；取土坑深度10m，坡率1:1.75；路堤本体的抗剪指标粘聚力C=21kPa，内摩擦角φ=30°；建模时考虑两侧水坑的水头压力差及渗流力。
经过分析计算，得出考虑列车荷载作用下的路堤边坡滑动安全系数为1.188。同时计算得出，抗滑桩设计位置处的下滑力为971.459(kN)。
为了保证路堤边坡的稳定性有足够的安全储备，路堤右侧坡脚处采用抗滑桩进行处理。抗滑桩设计时按照库仑主动土压力理论计算墙背土压力，综合内摩擦角依据《铁路工程设计技术手册-路基》中相关公式进行计算，计算墙背主动土压力，并与滑坡下滑推力进行了比较，取二者较大值对抗滑桩尺寸等参数进行了设计。
4 施工措施与治理效果
4.1 现场施工措施
(1)路堤坡面防护
维持既有边坡坡率且不陡于1:1.75，采用M10浆砌片石进行护坡防护，厚0.4m，下设碎石垫层，厚0.15m，基础顶宽0.5m，底宽0.8m，埋深1.0m。
路堤右侧第一级平台采用0.4m厚M10浆砌片石防护，并向外设4%的坡度，砌筑时不得破坏既有拱型骨架及基础，并与其做好连接，对于下凹段采用C组土填实。
(2) 旋喷桩止水帷幕
路堤右侧二级平台上采用旋喷桩止水帷幕进行封水处理，旋喷桩桩径采用0.6m，桩长14m，沿线路方向桩间距(纵向)0.4m(桩与桩之间咬合0.20m)，横向桩间距0.4m。施工时，应对出现渗流和轻微管涌段落立即采用咬合旋喷桩止水措施进行应急封水处理。
路堤左侧一级平台上采用旋喷桩止水帷幕进行封水处理，旋喷桩桩径采用0.6m，沿线路方向桩间距(纵向)0.4m(桩与桩之间咬合0.20m)，横向桩间距0.4m，桩长20m。
旋喷桩止水帷幕内、外侧设置观测井以检测旋喷桩止水效果，观测井位于每道止水帷幕两侧1.0m外，间距150～200m。
(3)抗滑桩
路堤右侧二级边坡平台采用钻孔灌注桩进行加固处理，钻孔灌注桩采用C35混凝土浇注，桩径1.25m，桩长25m，桩间距1.5m，桩顶设1.5×1.0mC35钢筋混凝土冠梁。
4.2 注意事项
1）施工前应查明地下管线，并对地形和地质情况进行施工复查核对工作，如与设计图不符应及时通设计进行调整，保证工程质量和安全；
2）施工期间要密切注意边坡及地表变形状况，发现情况及时处理，并注意环境保护工作，确保施工地段的安全；
3）线路两侧取土坑的开挖将严重影响铁路的安全运营，给铁路带来极大的安全隐患，建议对该段路基加强沉降和变形观测，同时建议公司与当地相关部门进行协商，禁止对坡脚两侧30m范围进一步取土开挖。
4.3 治理效果
现场采用旋喷桩止水帷幕后，路堤的渗透和轻微管涌现象得到了很好的治理。现场的渗透破坏病害问题在采用抗滑桩方案后得到了有效治理，治理后的现场如图4所示。
5 结论
本文对天津大北环铁路BHDK28+600～BHDK29+430段路基的渗透病害的机理进行了分析，根据现场的具体情况提出了三种治理病害措施，并对每一种治理措施进行了分析评价，最终采取了征地较少、施工条件较好的抗滑桩方案。通过施工后病害的治理情况可知，路堤的渗透病害得到了有效治理，文中提出的治理方案具有可行性。本文通过天津大北环铁路具体的工程病害问题，提出了合理的治理方案和施工措施，可以为铁路、公路等类似渗透病害问题的治理提供参考和借鉴。
参考文献：
[1] 李磊. 地基沉降预测方法分析[D]. 浙江大学硕士研究生学位论文,2004
[2] 赵成刚.土力学原理[M].北京:清华大学出版社,45-78.
[3] GB50007-2002,建筑地基基础设计规范[S].
[4] TB10035-2006, 铁路特殊路基设计规范[S].
[5] 陈林,姚勇,张兆强,等.某边坡抗滑桩失效机理研究[J].四川建筑科学研究,2014(2).
论文作者:薄力中
论文发表刊物:《基层建设》2017年第8期
论文发表时间:2017/7/14
标签：路堤论文; 病害论文; 路基论文; 铁路论文; 方案论文; 大北论文; 土坑论文; 《基层建设》2017年第8期论文;