路基基床病害及整治

第一节 基床病害的类型及特征

基床是指路基上部承受列车动力作用和水文气候变化影响较大的土层，其状态直接影响列车运行的平稳和速度的提高。基床分表层与底层两部分。表层厚0.6m底层厚1.9m。基床在各种因素影响下，产生各种类型的永久变形，称为基床病害。

表2-4-1 翻浆冒泥种类及特征

道床翻浆 土质基面翻浆 ①一般出现在雨季，雨季①雨季翻浆严重，除排水不良地段外，一般雨季后不再翻浆； ②浆较稀，一般从枕木底部翻出，颜色与道砟外来污染物一致； ③钢轨接头处翻浆相对严重； ④轨道状态变化不大； ⑤基床状态良好。 后仍延续一段时间； ②开始时产生在钢轨接头处，随后蔓延整条钢轨； ③泥浆较稠，颜色与基床上的颜色一致或更深； ①几乎全年翻浆； ②开始时在泉眼或裂隙处出现，随后延续扩散至较大范围； 基本同土质图浆，只是泥③泥浆较稀； 或柱状； ⑤轨道标高及水平稍有变化； ⑥多发生在山区或丘陵地区线路。 风化石质基面翻浆 裂隙泉眼翻浆 ④翻浆位置在枕木端或枕浆更稳，软弱层厚度不超④翻浆呈条状、漏斗状木中，形状是柱状或条状； 过60cm。 ⑤翻浆期间或雨季轨道标高及水平有连续的轻微变化； ⑥基面软层较薄，其下土质仍较坚硬。 基床部分的路基病害可分为四大类，即翻浆冒泥、基床下沉、剪切外挤、基床冻害。 一、翻浆冒泥

翻浆冒泥是指路基基床土中的细小颗粒（黏土粒、粉土粒等），或道床中的黏土，受积水和列车反复振动的作用，而发生触变液化，形成泥浆，列车通过时线路上下起伏使泥浆受挤压抽吸而通过道床孔隙翻冒上来，造成道砟脏圬板结，丧失弹性。

基床存在翻浆冒泥时，基床填土以泥浆形式挤出，导致道砟下沉，从而造成轨道状态不良，轨道的几何状态变化频繁，需要经常进行线路养护。在一些翻浆冒泥特别严重的路段，轨道下沉速率较快，列车通过速度不得不降低，极大影响了正常的运输能力。

此外翻浆冒泥还可能引起线路左右轨水平差距较大，造成钢筋混凝轨枕产生纵横向裂纹而失效。

基床翻浆冒泥是我国铁路主要常见的基床病害之一。北方多发生在春融期间，南方在雨季十分频繁，特别是山区尤为普遍。

翻浆冒泥可分为道床翻浆、土质基面翻浆、风化石质基面翻浆和裂隙泉眼翻浆四种。主要特征见表2-4-1。

（1）道床翻浆。严格说来，道床翻浆冒泥与基床翻浆冒泥应加以区分。道床翻浆不属于基床病害，但现象及危害与基床翻浆有许多共同之处，所以现场习惯上也把道床翻浆列为

翻浆冒泥的一种。道床翻浆冒泥是由于外来细粒污染或道砟本身磨蚀不洁，在地表水和列车动应力作用下，道床内形成稀泥浆，列车通过时泥浆被挤出。现场可以进行简单的辨别：取一些翻浆泥土放在手掌中揉合一下，如果是粗涩不滑的石粉，就是道床翻浆。

（2）土质基面翻浆。土质基面翻浆冒泥发生在裂隙黏土和一般黏性土的土质条件。它们受水的影响大，强度随含水量的增加而大幅度下降。因此。在南方，不论是平原丘陵，还是山区，特别是裂隙黏土地区，土质翻浆冒泥较为普遍，雨季期间最为严重。在北方，土质翻浆冒泥则主要集中在春融期间，是基床冻害的附属产物。

（3）风化石质基面翻浆。石质基面翻浆冒泥主要发生在基床填料为软质泥岩的基床，如黏土岩、泥质页岩、板岩、泥灰岩等，这类岩质易风化，水浸化后易软化，强度显著降低。在南方，石质翻浆冒泥主要分布在缓丘垄岗地带的路堑中。

（4）裂隙泉眼翻浆。裂隙泉眼翻浆是指裂隙水（或泉水）在列车动力作用下，冲蚀软化基床土而形成的翻浆。裂隙泉眼翻浆主要发生在山区和丘陵地区，其主要原因是基床排水不畅，裂隙或泉水聚集基床所致。一旦基床排水通畅翻浆可能自动消失；或者裂隙水通道改变，翻浆位置可能发生改变。

二、基床下沉

基床土在水及动力作用下发生局部或大面积下沉或软化，使道砟压入基床，形成道砟囊和道砟袋（图2-4-1），从而产生积水现象，并使线路平顺性产生巨大变化。

图2-4-1 道砟囊和道砟袋

基床下沉可分为两类：基面下沉、边坡膨坍。其主要特征见表2-4-2。

（1）基面下沉。基面下沉是指由于基床土密实度不足、基床土质不良或线路荷重增加而造成的基床标高局部或大范围的降低。这里只限于基床本身的单纯性下沉，其它路基病害（如地基下沉）引起的基床标高变化不在此列。

（2）边坡臌坍。在黏性土或粉土路堤上，受水和列车动力影响，道砟囊向边坡方向发展，而使边坡中下部向外臌出，如图2-4-2所示。

图2-4-2 边坡臌坍

边坡臌坍实际上是局部基面下沉的一种特殊情况，是道砟槽发展的一种破坏性结果，是在下沉的同时伴有边坡膨出的现象。

表2-4-2 基床下沉种类及特征

基 面 下沉 ①轨道在较长时间内有连续下沉，若有水影响将加速变形； ②多数发生在路堤地段； ③有时伴有翻浆现象； ④多发生在新运营的线路上； ⑤土质不良可能转化为挤出变形； ⑥线路平顺性有较大的变化。 ①发生在较高的路堤上； ②在路基边坡的中上部位有明显的外臌，路肩或边坡上有裂纹； ③线路平顺性变化由均匀缓慢向快速发展恶化，直至发生边坡坍塌。 边 坡 臌 坍 三、剪切外挤

基床内的土经常处于软塑状态，在列车荷载的作用下，发生剪切破坏，使得路肩单侧或双侧沿滑动面向外或向上的变形称为剪切外挤。剪切外挤可分为路肩隆起和路肩外挤两类。

（1）路肩隆起。基床内的土经常处于软塑状态，而基床下部不深的部位存在硬卧层，或土质密实，阻碍了道砟陷槽向下发展，同时侧向阻力很大，基床土发生剪切破坏，使路肩单侧或双侧向上隆起，如图2-4-3所示。

（2）路肩外挤。基床内的土经常处于软塑状态，而基床下部不深的部位存在硬卧层，或土质密实，阻碍了道砟陷槽向下发展，同时侧向阻力很小，基床土的剪切破坏沿交界面进行，使路肩向外挤出，如图2-4-4所示。路肩隆起和路肩外挤的主要特征见表2-4-3。

图2-4-3 路肩隆起

图2-4-4 路肩外挤

表2-4-3 基床剪切外挤种类及特征

路 肩 隆 起 ①路肩横向隆起成土埂，影响基面排水； ②基床内有明显的滑动带； 水平变化大； ④春融期间和雨季较严重； ⑤变形随时间逐渐发展。 路 肩 外 挤 ①轨道严重沉落，线路平顺性有明显变化，常需添砟起道； 向外坍塌； ③春融期间和雨季较严重； ④变形随时间逐渐发展。 ③轨道连续下沉或突然下沉，常需添砟起道，轨距、②单侧或双侧侧沟被挤裂或坍塌，影响排水，有时路肩四、基床冻害

在低温季节，由于基床土质、水和温度的不利组合，基床土冻结引起线路在纵向上短距离或左右股道的不均匀冻胀，导致线路不平顺或方向不良的现象称为基床冻害。根据发生的部位不同，基床冻害可分为三类：道床冻害、表层冻害、深层冻害。它们的主要特征见表2-4-4。

表2-4-4 基床冻害分类及特征

基床冻害 表层冻害 深层冻害 ①轨间部位冻胀较大，列车晃动大； ①冬季初期较显著，冻胀高度较小； ①冻胀产生的时间较长，直到②纵向冻胀较均匀； ④冻高较小，解冻时回落较快； ⑤解冻过程中可能出现道床翻浆。 ②轨道隆起，线路纵剖面凹凸不平； 冻胀的未期冻胀的高度不断增长，且总冻胀高度大； ②轨道纵向标高、轨距、水平等变化显著，解冻回落缓慢； ③解冻过程中出现翻浆冒泥或外挤变形。 ④冻胀及解冻过程中线路轨距及线路水平发生变化； ⑤解冻过程中出现翻浆冒泥。 ③冬初开始产生，很快进入稳定期； ③解冻时较快回落； （1）道床冻害。因道床不洁，部分道砟孔隙被充填，冻结时，道床由侧沟或陷槽中吸取水分，使道床不均匀冻起。洁净的道床是不产生冻害的（由于碎石道砟的孔隙较大，蓄水能力差，毛细作用弱，当温度降低时，无水分冻结和水分无法迁移，所以不产生冻胀），故碎石和砂质道床，当碎石和砂质满足规范要求时，属于不冻胀土。但如果碎石夹砂质道床中混入粉土质黏土，当其混入量大于12％～15％时就可能产生冻胀。

道床冻害的时间特点是：在我国东北地区的中部及北部，一般是每年的10月中旬开始至11月上旬基本稳定。

根据东北地区的冻结进度估计：混砂道床自表面开始冻结至路基基床面上，其冻结速率平均为2．0cm∕d，可根据此数据推算冻害产生的部位。

（2）表层冻害。表层冻害是指产生在基床土体临界冻结温度上半部分的冻害，或冻结深度小的地区发生的冻害。道砟陷槽或侧沟积水、地表水或地下水对路基土体的不均匀浸湿、路基土体表层非均值等原因造成的线路不均匀冻胀。

（3）深层冻害。深层冻害多因地下水位较高而引起，产生的部位较深。

第二节 基床病害的预防

基床变形的产生，主要取决于土、水、温度及列车动力作用的不利组合，因此预防工作应从这些因素入手，着重于减小列车动力作用对基床的影响，在基床变形的初期就及早采取改善基床土性能的工作措施。

1．新线路基采取改善基床土和达到压实标准，做好基床排水等，是预防基床病害最有效最节省的办法。

2．认真做好线路的养护维修工作，经常保持轨道的良好状态，使列车动力正常地传递到路基基床。

3．保持道床饱满整洁，及时清筛道床，挖除不深的道砟陷坑，整平路基面，做好排水坡度，必要时视陷坑深度落低路肩，排除陷坑积水。

4．保证各种排水设施处于良好状态，达到不淤塞，不积水，排水畅通。

5．在基床病害发生初期，应及早采取措施整治，防止继续扩大。

6．对于整治基床病害所修建的各项设备，应经常检查。如发现轻微损坏或状态不良，应及时整修，使其发挥正常作用。

第三节 基床翻浆冒泥的整治

路基基床翻浆冒泥的整治方法和主要措施根据其翻浆深度可采取以下几种方法： 一、铺设砂垫层

在碎石道床下部，用符合一定材质要求的砂，铺设一定断面的砂层，即为砂垫层。 砂垫层的作用是使碎石与基面隔离，使基面受力均匀，避免碎石直接与基面接触破坏基面的平整，从而避免基面因坑洼不平积水而造成翻浆冒泥。

铺设砂垫层适用于防治翻浆深度不大，无地下水影响的土质基面翻浆及石质风化基面翻浆。不适用于裂隙泉眼翻浆。也可用于地下水丰富的基面翻浆地段，但必须同时采取降低地下水位的措施。

铺设砂垫层方法还可以与其他整治基床措施相配合使用。

砂垫层的断面形式如图2-4-5所示。砂垫层的顶宽原则上不超过枕木的长度，一般采用2.3m；边坡1︰2；钢轨下砂垫层夯实厚度不应小于30 cm。对于降雨量大或基床较软地段可稍厚些。

对于雨量较小路基较密实的地段可稍薄一些。

砂垫层施工及养护注意事项如下：

（1）在既有线路上铺设砂垫层，一般宜结合线路大、中修进行。

（2）在施工作业准备阶段，应调查好清挖、清筛深度，安排好卸砂、卸砟地段，避免砂、砟混淆。

（3）在基本作业阶段，应保证按设计要求，做好路拱；基面应平整，不容许有外高内低的反向坡度；铺砂后应夯实，保证厚度；砂垫层内不容许掺入石砟。在列车通过前线路状

图2-4-5

态必须达到养路工作保证行车安全规则的规定标准。

（4）在整理作业阶段，应按规定的期限提高限速或恢复正常速度。

（5）应注意保持砂垫层的完好状态，已形成的砂垫层表层与底层的紧密硬层不应破坏。砂垫层个别失效处应及时处理。

（6）及时清除轨枕端的土、砂垄。 二、设置封闭层

若采用砂垫层方法有困难时，可采用封闭层法，使地表水不致下渗，泥浆不致上冒，并提高路基面的承载能力。

封闭层的断面形式如图2-4-6所示。

图2-4-5（a）适用于初期的基面翻浆冒泥地段，基床土质较好，强度较高，无地下水作用的基面翻浆冒泥地段。

图2-4-5（b）适用于初期的基面翻浆冒泥地段，基床土质较好，强度较高，无地下水作用的基面翻浆冒泥地段，以及降雨频繁地区，路肩易遭来往行人踩坏造成道床脏污，侧沟损坏地段。

图2-4-5（c）适用于土质及风化石质基面翻浆冒泥地段，或已形成浅道砟囊的基面翻浆冒泥地段，以及裂隙泉眼翻浆冒泥（水量很小）地段。

图2-4-5（d）适用于有地下水影响的风化石质基面翻浆冒泥地段，经采用纵向渗沟降低地下水位后，基面以下一定范围内可以不受毛细水影响达到干燥固结地段。

图2-4-5（e）中适用于土质基面因地下水影响，已造成深道砟囊，发展成为下沉变形

地段，经采用纵向渗沟降低地下水位，采用横向渗沟排除道砟囊部分积水后，基面以下一定范围内可以干燥固结的地段。如纵向渗水沟受出水口影响，不能达到设计深度时，不宜采用封闭层，一般可改用换砂或灌浆（防渗帷幕）办法。

如加深侧沟所引起的刷坡工程量不大，可以采用图2-4-5（f）所示的加深侧沟（明沟）的办法降低地下水位。这样作对养护工作有利，适用于因地下水位影响而产生的风化石质基面翻浆冒泥和裂隙泉眼翻浆冒泥地段，其中碎石垫层是否需要，可根据具体情况而定。

图2-4-5（g）中形式适用于裂隙泉眼翻浆冒泥地段。一般在设计时不易掌握泉眼或地下水进道或水眼的具体位置，可以根据地质和地下水集水出露的情况，估列适当的工料费，由施工单位预先准备一定数量的排水管，如排水管不易制造，也可采用20 cm×20 cm或30cm × 30 cm盖板暗沟。

图2-4-5 封闭层的断面

封闭层一般采用沥青砂或水泥沥青砂。 封闭层的施工方法如下： 首先配制沥青砂或水泥沥青砂。

沥青砂是将沥青加热至200℃左右（夏季180℃～200℃，冬季200℃～220℃），然后将砂石粉加热脱水至相同温度，按规定量加入已加热的沥青溶液，并搅拌均匀而成。沥青砂配合比见表2-4-5。

表2-4-5 沥青砂配合比

沥青砂配合比（质量比） 1︰1.3︰4.9 沥青 222～290 每立方米的用料量（kg） 石粉 334～377 砂 1315～1419（1.05～1.14m3） 水泥沥青砂是将沥青加热至120℃左右使之脱水，然后将砂加热脱水至50℃以上（加热时间不得少于25min），然后加入规定量的水泥，搅拌均匀继续加热至160～170℃，再按规

定量加入已加热的沥青溶液，并搅拌均匀而成。水泥沥青砂配合比见表2-4-6。

表2-4-6 水泥沥青砂配合比

水泥沥青砂配合比（重量比） 1︰1.7︰12.8 水泥 105～112 每立方米的用料量（kg） 沥青 175～190 砂 1315～1419（1.05～1.14m3） 其次，清理好路基面，铺设好碎石垫层（有碎石垫层时），用热沥青在基床表面或碎石垫层表面全面淋浇一遍，然后铺设沥青砂或水泥沥青砂，厚度为符合设计要求，表面应烫平， 并按设计做好横向排水坡（路拱）。

最后铺设砂垫层、碎石道床，移动轨枕至正确位置，进行捣固作业。配制的沥青砂或水泥沥青砂要当天用完。

封闭层施工时的注意事项：

（1）施工前应备齐材料、工具、并对材料质量进行检查、试验，全面符合设计要求时，才能正确施工。

（2）施工中如发现有泉眼或水口冒水时，应沿眼口向下挖至适当深度后，砌筑集水井及设置排水管或盖板暗沟，将水引至侧沟排水，然后再铺设封闭层。如情况复杂，应记录里程地点，及时反映，由设计人员研究处理办法。

（3）注意施工缝的质量，每日施工的末端，须留 0．2 m顺坡，表面拉毛，次日施工前先将表面清理干净，然后用热沥青淋浇一遍再铺设沥青封闭层。

（4）封闭层上铺设的砂垫层不得混有碎石，以免压上封闭层。 （5）雨天不宜进行封闭层的铺设工作。

（6）进行沥青加热时，工作人员应穿戴防护用品，以防中毒。火苗及着火物均不得接近桶口。桶装沥青可以适当加热，以便于取出沥青，但温度不能过高，以防爆炸伤人。

（7）堑、堤交界处及土、石基面交界处应预留沉降缝。 （8）加热沥青时尽可能使用专用加热设备及清洁能源。 封闭层养护注意事项：

（1）封闭层常见的病害有破碎及裂纹，接缝处分离、错开、缺口等，一般都可以用沥青（溶液）填充修补；

（2）经常保持道床清洁，及时清筛被污染的道床，保证道床排水性能良好； （3）清筛、捣固作业中，不得损伤封闭层； （4）经常保持各种排水设备通畅。 三、应用土工纤维整治基床翻浆冒泥 1．整治原则和技术条件

（1）本原则和技术条件适用于采用土工纤维防治新线和整治既有线的区间、站场、道口、隧道内的基床翻浆冒泥；

（2）采用土工纤维整治基床翻浆冒泥必须贯彻加强排水、综合整治的原则；

（3）对发展为基床强度不足病害的非典型土、石质基面翻浆，应考虑处理软层的辅助措施；

（4）凡符合本技术条件所提出的主要技术规格要求的各种土工纤维均可根据具体条件选用；

（5）在选择材料类型和设计中应考虑轨道结构、运量、基床土质、温度等环境条件的影响；

（6）本原则和技术条件仅提出了有关土工纤维整治基床翻浆冒泥的特殊要求及条件，其他有关的技术要求应遵循有关的规范规定。

2．采用土工纤维整治翻浆冒泥的基本原理

土工纤维与其上、下的砂层一起，在路基基床表面构成一复合结构层，材料上的砂层对各种土工纤维起保护作用。

透水型土工纤维与其下面的砂层形成一反滤结构层。含有透水性材料的复合结构层的主要作用是反滤、隔离，同时对基床有一定补强效果。

含有不透水型土工纤维的复合结构层的主要作用是对地表水的隔离，同时对孔隙水压力可起消散作用。

3．用于整治基床翻浆冒泥的土工纤维的主要技术规格要求

对各种透水型及不透水型的土工纤维主要技术规格要求见表2-4-7。

表2-4-7 土工纤维的技术规格

各种透水型及不透水型材料 极限抗拉强度 （N∕cm2） ≥600 延伸率（﹪） 顶破强度 （MPa） ≥1．5 渗透系数 kv（cm∕s） 3 × 10-1～ 1× 10-2 透水型材料 透水度 Kv／b（／s） （1.0～5）×10-2 等效孔径EOS O95（mm） 0．08～0．15 ≥15 注：表中b为材料的厚度（cm）。

4．设计原则及施工应注意的事项

在进行具体的工程设计时，应根据勘测调查的结果确定病害的类型及整治方案，并遵循以下原则：

（1）土工纤维的选择

当基床水的来源是地下水，选用透水型，以便快捷排水，以免基床积水；当水源是地表水时，选用不透水型的土工纤维，以防止水浸入基床土，软化基床。

（2）基床面的处理

处理基床面，挖出已有的软弱土层，排除道砟陷槽积水，保持基面排水横坡为4％～5％，困难地段不小于2％，基床应具有一定的强度，否则应换填基床土。

（3）排水系统

为避免道砟刺破土工纤维和保持良好排水性能，土工纤维上下均应设置砂垫层，上层厚度不小于 10cm，下层不小于5cm。防治地段应保证地下水位降低到不影响基面表层的水平，地表水可以迅速排离基面。遇有承压的裂隙水地段必须采用疏导的辅助措施。

（4）砂 层

为维持土工纤维的渗滤功能，垫砂应与土工纤维的有效孔径匹配，满足如下要求：砂料中小于0．05 mm的砂不得大于3％，同时不含粒径大于5 mm的颗粒，且D85和D15＜O95＜2D50（D85、D15、D50为级配曲线中对应百分数为85％、15％、50％的土颗粒粒径，O95为土工纤维的等效孔径）。目前，国内有些经土工纤维处理的基床仍有部分泥浆通过土工纤维上至道床，就是因为垫砂的级配与土工纤维的有效孔径不匹配，形成不了完整的反滤系统。 （5）土工纤维的设置深度及材料的宽度

土工纤维的铺设宽度不应小于3.8m，设置深度距轨枕底大于35 cm，如图2-4-6所示，若设置深度增大还应考虑增加铺设宽度。 （6）土工纤维的搭接长度

土工纤维连接部分的搭接长度应大于0.3m，若使用现场粘接，粘接长度不应小于0.1m。

第四节 基床下沉及挤出病害的整治

前已述及，基床下沉及挤出的主要原因是在列车荷载及水的共同作用下，基床上的承载力不足。其主要的整治方法是换土，包括换掺料土及换砂。另外，应用土工格室整治路基基床下沉病害也是近几年发展起来的一种行之有效的措施。 一、换掺料土的断面形式（图2-4-6）

图2-4-7（a）适用于路堤处道砟囊一侧普遍下沉，一侧普遍较浅的基床下沉变形地段。 图2-4-7（b）适用于路堤处两侧均有同样深度道砟囊的基床变形地段。

图2-4-7（c）适用于路堑处基面软卧层较薄，下有倾斜刚卧层的基床下沉、挤出地段，软弱层全部挖除，在刚卧层的倾斜面上挖成台阶形，再换入掺料土，并在侧沟内侧边墙上留

图2-4-6 土工纤维整治基床病害

泄水孔或已有的侧沟内侧边墙上凿卸水孔（每米设泄水孔一个）

图2-4-7（d）适用于地下水丰富，采用纵向渗沟降低和截排地下水后再在基面换掺料土的严重下沉（及挤出）地段（两侧或一侧的纵向渗沟深度应达到降低后的地下水位连同毛细水上升高度低于换掺料土的下部地面） 二、换砂的断面形式（图2-4-7）

图2-4-8（a）适用于路堤处基床下沉、变形地段。（路堤处一般以采用整断面换砂较好） 图2-4-8（b）适用于路堑处受地下水影响较小，道砟囊较浅的基床下沉、变形地段。 图2-4-8（c）适用于路堑处深砟囊下沉、变形地段，如原有砌石侧沟作用良好且深度合适时，可加凿泄水孔；如原有侧沟深度不够时，可新建砌石侧沟（明沟）并留好泄水孔（每米设泄水孔一个）。

图2-4-8（d）适用于地下水丰富，采用纵向渗沟降低和截排地下水后，再在基面换砂严重下沉（及挤出地段）。

图2-4-7

图2-4-8

图2-4-8所有形式中，换砂底部均设有2 0cm厚的浆砌片石层，这对于加强基底承载力、防止地表水下渗及加速排水等十分有利。

三、掺料土的配合比、材料规格要求、配制及铺设方法

1．掺料土的配合比（表2-4-8）

表2-4-8 掺料土的配合比

掺料土 类 别 配合比 石灰黏土 掺料土 石灰：黏土= 1：10 石灰砂黏土 掺料土 石灰：砂：黏土 =1：l．5：10 石灰黏土 炉渣掺料土 石灰︰黏土︰炉渣= 1：2．5：8 石灰水泥黏土 掺料土 石灰：水泥︰黏土 =1：l．2：10 石灰73 kg 每立方 米用料量 石灰 192 kg 黏土l.0 石灰 160 kg 砂0．25 m3 3石灰 120 kg 黏土0．15 m3 3水泥86 kg 黏土 1．0 m。 用水量为干土重 的 20％～25％ 3黏土1．0m 炉渣 1．2 m 2．材料规格要求

（1）石灰。含氧化钙（CaO）70％以上，消化后24 h以内即须使用，不得杂有硬核。 （2）砂。粗砂、中砂、细砂均可使用。

（3）土。宜采用黏性土，须仔细打碎，取土时应先将表面腐植质土层除掉。 （4）炉渣。机车炉渣及熔炉渣均可，应全部通过5 mm孔筛。 3．配制及铺设方法

（1）应先将掺料土按配合比拌合均匀，然后均匀喷洒加水，最好直接用快速测含水率来控制用水量，但如快速测含水率有困难时，可采用简易的“捏团跌散法”（即以掺料土以手捏成团，自由落地时跌散为适量标准）

（2）按照设计深度，将泥砟和强度不足的软弱层挖净，地面整理平整并做好横向排水坡。

（3）填入掺料土应分层夯实，夯拍遍数及每层填入厚度应根据具体的换填材料和使用的夯拍工具通过测试后加以规定，

一般每次填入厚度不宜超过2.0cm，施工中应用小型贯人仪随时测试夯拍后的掺料土强度。基面应力求光滑并做好横向排水坡。

（4）路肩及道心换土可以分开进行。

（5）换土深度小于1m时，采用排架或枕木垛施工，换土深度超过1m时采用扣轨或抬轨施工。

4．换土地段养护注意事项

掺料土发生开裂或破裂应及时修补。可以采用水泥砂浆或水泥石灰砂浆修补，修补时先将裂缝凿成深、宽l～3 cm小槽后再抹砂浆。其余养护方法同封闭层。 四、土工格室

土工格室作为一种新型的立体土工合成材料，具有材料轻、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新材料。 土工格室可折叠，展开后呈蜂窝状的三维结构，见图2-4-9所示。 土工格室的材料为高强度的聚乙烯或聚丙烯，接缝用超声焊接。

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强度的特性，可改善这部分的受力状态，同时利用土工格室的垫层作用，分散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，消除基床病害格室一般设于道床底部或基床顶面，为保证道砟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0.35 m，置换层底面设置4％横向排水坡，先铺5～10 cm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。 采用土工格室整治基床下沉病害，设计换填厚度应根据基床土的承载力、格室高度和焊距而定。原则上，基床土承载力越低，选用的土工格室高度应越大，焊距越小。

铺设土工格室的施工需采用架空轨道结合线路封锁或限速慢行的方式进行，其工程造价与基床换砂（含降沟）的工程造价相比，约为后者的82％，且采用铺设土工格室的施工工期可节约50％，对行车的干扰明显减小。实践证明利用土工格室整治基床下沉外挤病害后，轨面稳定快，养护时间少及工作量小，具有良好的经济效益和社会效益，具有广阔的应用前景。

图2-4-9

第五节 基床冻害整治

一、基床冻害的整治原则

在基床冻害的整治中，采取的基本原则有：

（1）深入调查认真分析冻害形成的原因和规律是正确采取整治措施的基础。 在整治冻害上，缺乏调查研究或调查不充分、不确切，有时不仅不能根治冻害，甚至采取的不当措施还会引起新的或严重的病害。只有在充分调查的基础上，针对其原因，选好措施，整治冻害才可能收到预期的效果。

（2）采取整治冻害措施必须是以消除局部病害地段的冻害高度为目的，这是一条非常重要的原则，必须转变观念。所谓的整治冻害，实质上是消除路基上冻害地段两相邻区段冻

胀值的差值（即冻峰、冻谷、冻阶）或使这差值在一定距离内缓慢变化，使线路具有合乎要求的纵坡。采取的措施不能只是为了消除冻害处所的所有冻害值（冻害高度与均匀冻胀高度）而不考虑该值与相邻区段冻胀值的差别。在实践中由于没有注意到这一点大量出现彻底消除冻胀值的作法，从而将冻峰制成冻谷（即把两相邻区段的均匀冻胀值所需要的冻胀量也消除了），只不过是转移了冻害的形式，无效地浪费了工时而已。

（3）采取整治冻害措施时，必须首先考虑排水，而后再考虑其他措施与之配合。因为水不仅是产生冻害的原因，它还能降低路基强度而引起其他路基病害。所以，在采取整治病害措施前必须首先考虑如何疏干路基。

（4）在采取整治冻害措施时，要因材因地制宜，尽量做到就地取材。在整治冻害工程设计中，要“对症下药”，持久有效，经济合理。

二、基床冻害的整治措施

总结多年来对基床冻害采取的整治措施大体上可分为以下几大类：

（1）排水及隔水：其目的在于排除地表水或降低疏导地下水及隔断下层水以消除或减少路基土体的冻胀。

（2）换土和改土：其目的是换除路基土体中的不均匀土质，或改良土的性质，以消除和减少路基土体的冻胀。

（3）保温隔热：其目的是使冻胀性土脱离冻结层或部分脱离冻结层，从而减少和消除路基土体的冻胀。

（一）更换土质

换土是最普遍、采用最多的一种整治冻害的措施。

通过换土主要达到三个目的：一是将冻胀性土换以部分不冻胀土，以便减小冻胀值；二是将冻胀性较弱的土（或不冻胀土）换以冻胀性较强的土，以便消灭冻谷或单侧冻起等；三是改换土中的冻胀土层，或冻胀土质的不均匀条件，以消除冻害条件。换土在基床冻害的整治中是有条件的，经调查分析认定基床冻害产生的原因为基床土体中土质条件时（是土质不均匀、或是土层厚薄层次不等）才采取更换土质的措施。如果基床冻害是水的原因，（即地表水或地下水的不均匀渗入或浸湿）不是土的原因，则应采用排水措施，而不应当采用换土措施。所以，在整治冻害的过程中，首先要“对症下药”，必要时应与排水措施相结合，不然这项措施是不能收到预期效果的。因而采取措施之前的调查分析即细致的设计是非常重要的。

在更换土质的措施中，有两种情况：一是更换冻胀土；另一种是更换不冻胀土。这两种情况不仅起作用不同，而且条件要求也是不一样的。

1．换填冻胀土

此项措施的应用范围较小。因为只有在冻胀土的长距离地段内由于局部非冻胀土所形成的冻害，而将局部非冻胀土换以同样的冻胀土（图2-4-10）以解决病害地段的冻谷。

此外，由不均匀浸湿而造成的冻害中．在凹陷的一侧换以冻胀土，使凹陷处多冻胀一些，

这也是防止基床冻害的一种方法。

工程实例：富嫩线某段，在300m长度的地段内，有十条平行的黄色黏土带（图2-4-11）因而当土层冻结后，线路上产生波浪形冻胀（凡有黄色新土带处，便凸起显冻峰状） 经换同类土后，现象明显消失。

白阿线某地段，由于修筑路堤时填土不均匀，在冻起股下填入30 cm厚冻胀性大的黑色黏土，造成两股钢轨下的土质不同，冻结后产生了单股冻起（单侧冻害）左股比右股高30mm（图2-4-12），经处理，不均匀冻胀消失。

图2-4-10

图2-4-11 图2-4-12

换填冻胀土适用于因土质非均匀而发生的局部冻害（冻谷）或局部土层厚薄不同，或因水的局部不均匀浸湿而发生的冻害。

2．换填不冻胀土

一般所说的“换土措施”基本上是指换以不冻胀土而言。

换土的第一种情况是对在不冻胀或弱冻胀土的长距离地段内有局部的强冻胀土而产生的冻害，应换除局部的强冻胀土而求得其冻胀高度均匀相等。

换土的第二种情况是做砂垫层。做砂垫层又分为两种情况：一是将砂垫层设到临界冻结深度，可以消除全部冻胀。二是将砂垫层的厚度控制在有部分冻胀土层中，保留有部分冻胀，以便平衡冻害地段与相邻地段的均匀冻胀。

作砂垫层，在地下水充分补给条件下，能减少毛细水上升高度；另外砂中可积蓄水分，能避免翻浆。

砂垫层如图2-4-13所示，此种换土方法是在道床下将道床挖成2.8～3.5m宽的凹槽，按筑路标准回填以不冻胀土，形成垫层。垫层必须配合以排水管或横向盲沟，以免积水。换土的材料主要是砂，有时也用卵石、碎石等。采用填石垫层时，其下部也必须铺一层砂作为反滤层，以免石块压入土中或春季翻浆时泥土带入垫层中，堵塞了孔隙。

垫层填料的规格是决定垫层效果的根本因素之一。填料选择得当，不仅可以消除冻害，使垫层的使用年限长久，而且还可以消除翻浆冒泥现象。否则，就很可能达不到换土的预期效果。选择填料的标准自然是冻胀性的强弱，但同时也还必须考虑填料的强度及其反滤性能。 工程实例：某地段，冻高35 mm，延长5 m，冻层深为0．9 m，冻害处为黏土，在冻害处的两侧高出最大冻害深度线0.2m，其上为砂土。将冻害地段换为砂土，换土深度为0．9 m，

图2-4-13

如图5-14（a）所示。换土地段的砂土比冻害地段相邻的两侧新土层深0.2m，如图5-14（b）所示。这样由于冻害地段相邻的两侧仍有0．2 m厚的黏土，还有冻胀，在换土地段便形成冻凹。与这次同时施工的附近地段，地质条件等都相同，在冻害处所仅换0．7m厚的砂土，达到与相邻两侧的土层厚度相等，所以整治后，消除了冻害。

二、铺设炉渣保温层

炉渣的导热系数很小，有良好的保温性能。铺设炉渣保温层可以防止路基冻胀或减小冻起高度。用作保温层的炉渣，应作过筛处理，粒径为 3～40mm。铺设炉渣保温层的方法有两种，一种是铺设炉渣垫层，另一种是炉渣抬道。

（一）炉渣垫层

将基床上部的土挖去，换以炉渣，分层夯实，每层厚200～300mm，如图2-4-15所示。 炉渣垫层在基床冻害整治的过程中，有三个作用：一是保温作用，能减小一定的冻结深度；二是可做不冻胀土，但当含水量为50%以上或炉渣较破碎时，也有微量的冻胀；三是减小了监界冻结温度，降低了冻胀量。

炉渣垫层适用于表层及深层冻害，对翻浆也同样适用。

图2-4-14

图2-4-15

炉渣垫层的厚度按土的冻结深度确定，可参照表2-4-9选用。

表2-4-9 炉渣垫层厚度及顺坡长度

土的冻结深度（m） 1.00～1.15 1.16～1.50 1.51～1.75 1.76～2.00 2.00以上 炉渣垫层厚度（mm） 400～500 500～600 550～650 600～700 800 顺坡长度（m） 13.5 16.5 18.5 20 20 炉渣垫层的长度等于冻害地段的长度，其两端应设置顺坡，顺坡长度按表2-4-9选用。 炉渣垫层的宽度一般为5m。

因炉渣浸水后的保温作用显著降低，所以要保证炉渣垫层的底面高于地下水位。如地下水位较高，应设置单侧或双侧地下排水设备，使地下水位降低后再设置保温层。也可在保温层内每隔5～10 m设一横向渗水盲沟，流水坡度采用5％～10％。

（二）炉渣抬道

采用炉渣通过多次抬道分层垫入枕底，将路基面抬高至需要的高度，使抬道范围内的冻害地段有一层保温层。

炉渣抬道适用于沼泽地区路基和常年积水的低路堤地段，以及地表水较丰富，地下水位较高的浅路堑地段（结合必要的排水设备）

三、采用EPS材料整治基床冻害

以双股铺设为例，EPS板铺设的断面形式如图2-4-16所示。EPS板的规格：1500mm×1000 mm×50 mm。

线路横向铺设2块，宽度为3.0m。路基顶面形状不变，向外侧设2%排水坡，多余路肩土应撤除。设计及施工时线路原轨顶标高不变。

图2-4-16

采用EPS材料整治基床冻害应注意的几个问题：

（1）EPS板铺设深度对整治效果的影响：铺设后的EPS板距轨枕底面的距离过大或过小都起不到良好的效果。过大则形成水槽，使板上积水，水从板缝浸入板下基床；过小则使板铺放于石砟上，起不到保温作用。所以必须按现场实际情况及各种因素进行设计与施工。

（2）对接缝对整治效果的影响：对接缝必须严密，离缝过大保温效果不明显，所以对

接板缝不易大于3 mm；施工中也应避免接缝竖错。

（3）排水不畅对整治效果的影响：路堑地段应加强整治排水措施，经常清理淤积物，使路基土体中的水分充分排出，避免排水不畅，水浸路基。

（4）整治后对线路的影响：冻害地段铺设EPS板后，在列车荷载的作用下，会出现轨面标高下降，线路形成漫坑。所以应在施工时预留下沉量，并加强捣固，施工后也应加强整修。

第二节 滑坡及其防治 第三节 崩塌落石及其防治 第四节 泥石流及其防治

第五节 膨胀土路基病害及其防治