《建筑设计管理》期刊网杂志范文- 铁路路基冻害冬病夏治方案研讨
摘 要 通过排出地表水和降低地下水水位的综合排水方案，是解决寒冷地区铁路路基冬季冻害行之有效的方案之一。
关键词 铁路路基 冻害整治 路基排水 冬病夏治
路基冻害是寒冷地区铁路较为普遍的路基病害之一，由于路基的不均匀冻胀随着气温的不断变化而变化，给线路维修造成很大的维修工作量，路基冻害不仅具有经常性，而且有时具有突发性，造成轨道几何尺寸发生超限，给行车安全带来不利的影响。
1.工程概况
沈吉线铁路抚顺地区冬季冻害多发，位于辽宁省东部偏北，东与吉林省相接，南邻太子河，北接蒙黑海西褶皱带，地质历史处于长期隆起的地位。地貌特征是：以山地为基础，以贯穿本区的浑河谷为骨架，以众多的山间沟谷为网络的山地、河床、沟谷交织的自然景观和东南高、西北低，中间地带起伏不平的低山丘陵及狭长河谷平原地貌类型，地下水较为发育。工点范围内地下水主要为第四系潜水，主要赋存于粉质黏土及以下地层中。水位埋深3.3m，水位季节变化幅度2.0m。主要靠大气降水补给，并以地下径流及蒸发方式排泄。
冻害整治地段长度2.832km，线路左侧挡墙高2.1m-11.5m，该段挡墙部分位置局部外鼓变形，勾缝脱落，既有泄水孔年久失修。挡墙根部有泉眼一处，冬季泉水流至路肩，出现路基冻害。两侧排水沟破损失效，失去排水能力，既有渗水盲沟坍塌阻塞，检查井破损，排水不畅，冬季冻害大最大的达到28mm。由于雨季汇水量较大，左侧堑顶土天沟段汇水流速慢、渗透较大，造成堑顶及边坡形成冲沟，泥沙冲击到线路上，目前堑顶冲沟已被土填平。
2.整治方案
本次研究对工点范围内左侧排水沟勾缝及挡墙加高0.3m，对右侧排水沟进行勾缝，并对该范围内部分倾斜内墙拆除重砌，破损挡墙勾缝，并增设泄水孔，翻修破损严重的钢筋混凝土盖板排水沟，并翻修渗水盲管，挡墙后设置竖排水4处。
（一）挡墙勾缝、边墙修复、护坡勾缝、护坡重砌
工点范围内对既有挡墙表面植被进行清理，用水泥砂浆勾缝处理，勾缝水泥砂浆采用M10级。既有挡墙增设泄水孔，泄水孔采用φ10cm的PVC管，伸入挡墙以后50cm，挡墙后的50cm侧壁带5mm的泄水圆孔，泄水孔上下间距6m设置1排，纵向间距12m，按梅花型布置，泄水孔距挡墙顶部1.0m，距挡墙底部0.2m。既有浆砌片石边墙进行翻修，拆除既有边墙后采用M10浆砌片石重新砌筑，平均高度1.0m。既有浆砌片石护坡进行勾缝处理，勾缝水泥砂浆采用M10级。既有浆砌片石护坡局部外鼓变形，进行拆除重砌处理。既有护坡为植被，修复为浆砌片石护坡。
（二）纵向排水沟
既有浆砌片石排水沟进行勾缝处理，沟底抹面，水泥砂浆采用M10级。左侧排水沟翻修为C30钢筋混凝土盖板排水沟，沟底与既有挡墙留0.5m宽平台，沟底宽0.4m，厚度0.16m。排水沟排水方向为中间向两侧排水，小里程侧排至既有侧沟中，大里程侧排至铁路范围外的河道中，纵向排水最小坡度1‰。右侧局部大修钢筋混凝土盖板排水沟，排水沟翻修采用砟底式C30钢筋混凝土盖板排水沟。沟底宽0.4m，厚度0.16m。侧沟及线间排水沟排水方向均为中间向两侧排水，侧沟小里程侧排至既有侧沟中，设置的横向排水槽引至沈吉下行线左侧侧沟中，随后排至铁路范围外的河道中，纵向排水最小坡度1‰。沟底宽0.6m，深度0.6m，边坡1:1.厚度35cm，下设10cm碎石垫层。排水方向为小里程向大里程侧排水，最小坡度28.0‰。
（三）横向排水槽
本次设计共设两处横向钢筋混凝土盖板排水槽，穿越牵出线，将沈吉下行线左侧侧沟汇水引至牵出线左侧的侧沟中。横向排水槽最小坡度大于5‰。横向排水槽翻采用砟底式C30钢筋混凝土盖板预制排水沟，下设10cm碎石垫层。
横向排水槽利用封锁天窗采用大开挖施工。横向排水槽均采用挡土板开挖，如施工过程中超挖应采用级配砂砾回填，压实标准应满足《铁路路基设计规范》TB10001-2016 表6.5.2中规定的压实标准。
（四）渗水盲沟
设置渗水盲沟埋设在翻修排水沟下部，渗水管底至排水沟底为1.45m，排水方向为中间向两侧排水，最小排水坡度3.1‰。
渗水盲沟段每隔约30m对应位置设φ1.0m检查井一座，本次研究共设76座。检查井井盖、井壁及基础采用C30钢筋混凝土，井圈采用C30钢筋混凝土。
在渗水盲管终端检查井底部设直径30cm出水口，将汇水排出至既有沟内，渗水盲沟引水部分采用φ300mm软式透水管，渗水盲沟引水部分采用φ300mm软式透水管。
（1）渗水盲沟结构形式
渗水盲沟底部填充砂砾石垫层，厚0.1m，其上设φ300mm软式透水管。软式透水管至排水沟底间采用砂砾石回填，回填时采用小型机具夯实。砂砾石四周及渗水管外分别用透水土工布(500g/m2)包裹。渗水盲沟基坑开挖时采用马口间断式明挖法施工，每段长度不超过2.0m，施工时采用挡土板加顶支撑进行防护，确保施工期间线路及既有挡墙的稳定。
型号 内径（mm±2） 钢线密度（coil圈数/m±3） 钢线直径（mm±0.1） 标准长度
（m/pcs根） 备注
SH-300 300 11 5.5 25
（2）软式透水管构造、材料特性、性能指标及规格
软式透水管由经磷酸防锈处理并外覆聚氯乙烯的钢丝作内骨架，外面包裹起反作用的无纺土工布和透水的尼龙土式织布，它具有足够的耐压扁能力及透水性和反滤作用。
① 构造
由内至外依次为：内衬钢线、透水层（内）、过滤层（中）、被覆层（外）。
② 材料特性
a、高碳钢线：磷酸防锈线，外覆PVC防止酸碱腐蚀独特的钢线螺丝骨架确保管壁表面平整并承受土压力。
b、不织布过滤层：确保有效过滤并防止沉积物入管内。
c、合成聚酯纤维：经纱采用被覆PVC的高强力特伏龙纱或尼龙纱，纬纱使用特殊纤维，形成足够的抗拉强度。
③ 规格样式
④ 性能指标表
项目 单位 规格 参照标准
软管 Φ300mm
内径 mm 300.4
通水量 cm3/s 1938.7 J=1/250
糙率 0.014
单位面积重量 g/m2 421 GB/T13762-92
厚度 mm 0.94 GB/T13761-92
纵向抗拉强度 KN/5cm 1.47 GB3932-83
纵向 伸长率 % 20.4 GB3932-83
横向抗拉强度 KN/5cm 1.0 GB3932-83
横向 伸长率 % 20.2 GB3932-83
圆球顶破强度 KN 1.58 ASTMD3787
CBR顶破强度 KN 1.58 GB/T14800-93
纵向梯形撕裂 KN 0.47 GB/T13763-92
横向梯形撕裂 KN 0.51 GB/T13763-92
渗透系数 （×10－3cm/s） 2.85 NHRI-89
有效孔径 mm 0.19 GB/T14799-93
项目 单位 规格 参照标准
软管 Φ300mm
内径 mm 300.4
通水量 cm3/s 1938.7 J=1/250
糙率 0.014
单位面积重量 g/m2 421 GB/T13762-92
厚度 mm 0.94 GB/T13761-92
纵向抗拉强度 KN/5cm 1.47 GB3932-83
纵向 伸长率 % 20.4 GB3932-83
横向抗拉强度 KN/5cm 1.0 GB3932-83
横向 伸长率 % 20.2 GB3932-83
圆球顶破强度 KN 1.58 ASTMD3787
CBR顶破强度 KN 1.58 GB/T14800-93
纵向梯形撕裂 KN 0.47 GB/T13763-92
横向梯形撕裂 KN 0.51 GB/T13763-92
渗透系数 （×10－3cm/s） 2.85 NHRI-89
有效孔径 mm 0.19 GB/T14799-93
（3）渗水盲沟检查井
渗水盲沟段每隔约30m对应位置设φ1.0m检查井一座，本次研究共设140座。检查井井盖、井壁及基础采用C25钢筋混凝土，井圈采用C30钢筋混凝土，内径1.0m，壁厚0.12m，采用现场吊装就位。
3.结束语
在夏季利用渗水盲管降低地下水水位和修复排水沟排除地表水的综合排水整治方案，不仅解决了汛期的防洪问题，而且解决了冬季冻害问题。根据整治后冬季冻害的观测，工点范围内从原来的13处冻害最高处为28mm，变为冻害处所3处控制在5mm以内，大大的减少了线路冻害维修的工作量，还彻底解决了困扰多年的铁路路基的冻害问题。通过理论分析和实践证明解决冬季路基冻害的问题，急需解决的就是水的问题，通过冬病夏治排出地表水和降低地下水水位的方法是解决路基冻害最为行之有效的方法之一。
参考文献
1. 刘加军. 季节性冻土的冻胀因素及其分类. 低温建筑技术，第101期，石家庄铁道学院学报，2003
2. 江涛. 季节性冻土路基的冻胀机理及其防治措施[J]. 土工基础, 2013
3. 张先军. 哈大高速铁路路基冻胀规律及影响因素分析[J]. 铁道标准设计, 2013