李红涛

郑州煤炭工业集团（责任）有限公司铁路运输处工电段管辖的宋告铁路，东起京广西接焦枝。我段所管辖的K5—K8之间地处膨胀土地段。该段地形起伏不大，属丘陵地带，地表绝大部分被膨胀土覆盖。膨胀土具有较强的涨缩性、超固结性及多裂隙性等特点，遇水膨胀软化，失水干缩开裂，强度随之大幅度降低。一般呈现灰褐色，开挖面可见明显网状裂隙，表面呈颗粒状，液限34.1%-～75.5%，在新线路基施工时，路基表层填土采用0.3～0.6m中粗砂换填，基床下部可就近取土填筑。

1、病害成因分析

膨胀土颗粒成分是以蒙脱土、伊利土，以深色物质为主，具有褐黄色的有序或无序层次。底部有砂砾层，裂隙发育，裂隙面多充填有灰白色粘土带，开挖可见明显网状裂隙，表层颗粒状，具有多裂隙性，超固结性，强膨胀与收缩性，亲水性强，吸水易膨胀，但易受干湿循环作用而失水。路基边坡坡面1m以内属风化层，因干湿效应和胀缩效应，坡面产生裂隙，使土体强度降低，遇暴雨时膨胀土路基边坡极易发生坍塌。

用膨胀土填筑的基床，在长期干旱时，基床土会严重开裂，在遇到强降水时，雨水顺裂缝渗入基床中，使路基基床中的膨胀土充分浸水饱和膨胀，膨胀后土体崩解软化，在列车动荷载的反复作用下，使基床土质遇水软化发生不均匀下沉，在轨枕下形成泥浆，沿道碴空隙向上翻浆，侵入道床，形成翻浆冒泥。在泥浆挤出后，形成路基陷槽或使路基下沉，严重影响行车安全。

在2007年---2015年期间，该地段共发生边坡坍塌8次，发生翻浆冒泥、路基陷槽1.5km，中断行车28h46min，慢行410h59min，对行车安全和列车运营造成极大危害。

2、膨胀土路基病害的防治

2.1 膨胀土路基边坡坍塌

在路基边坡坍塌地段，路基高度>4.0m时采取骨架防护方案，一般采用M7.5浆砌片石拱柱0.8m（宽）*0.7m（深），拱圈0.6m（宽）*0.6m（深），拱距为4.8m，连续条形基础1.0m（宽）*1.2m（深）。0.1m 垫层可缓冲膨胀力和起到反滤层作用；拱圈上部0.3m干砌片石满护，可减少膨胀土干湿效应影响。路基高度<4.0m时采取0.3m干砌片石满砌防护方案，干砌下面铺设0.1m碎石垫层。路肩采取挖除既有膨胀土或用干砌片石砌筑，宽度为0.8m，深度为0.6m，内侧设置0.1m碎石反滤层，下面设置厚0.1m的碎石垫层，以利于排水和减小缓冲膨胀力。如边坡坡脚外是水塘或取土坑，则采取片石反压坡脚，挖除坍体，在水平方向每隔0.5m设置高为0.1m土工格室分层夯填。

2.2 设置合理的边坡坡率，当膨胀土路堑边坡高度≤6.0m，边坡坡率设置为1：1.75，且在坡脚设与侧沟相接的30cm厚、1m高浆砌片石护脚，以防侧沟水浸湿坡脚，造成坡脚失稳滑塌。当膨胀土路堑边坡高度H >6.0 m，侧沟外设2.6m、厚4m高重力式挡土墙，其上一级边坡坡率为1：1.75，二级边坡坡率为1：2.0， 三级边坡坡率为1：2.25，两级边坡之间设2m宽平台，平台上设30cmx60cm截水沟，将坡面水分级引入排水沟，减少雨水汇集冲刷坡面。

2.3 基床翻浆冒泥病害及防治措施：

由于膨胀土中黏土矿物质的亲水性，再加上列车动荷载的反复作用，使基床土质遇水软化发生不均匀下沉，产生翻浆冒泥工程病害。

为防治基床翻浆冒泥工程病害，采取了基床加固措施，在基床表层一定厚度的砂垫层内铺设不透水的复合土工膜，防止雨水渗入路基土体，使水直接排出路基本体以外，而砂垫层还可以提高基床承载力，减少下沉量，保护复合土工膜不被损坏，防止冻胀， 消除膨胀土的胀缩作用。

具体措施是：

（1）路基面设三角形路拱，拱高0.15 m，底宽同路基面宽，横坡 4%，向两侧排水。

（2）路堤基床表层换填0.2m厚中粗砂垫层，砂垫层中问加铺一层复合土工膜，两侧路肩设砂砾石反滤层和干砌片石护肩。

（3） 路堑基床表层换填0.2m厚中粗砂垫层，砂垫层中间加铺一层复合土工膜，砂垫层下换填0.4m厚卵砾石土，路肩两侧设排水侧沟。

2.4 膨胀土路基下沉外挤

（1）若陷槽<0.8m，利用封锁点彻底挖除陷槽，用干砌片石路肩代替土质路肩，以利基床排水和增加对基床侧向约束，提高基床稳定性。基床采用0.4m道碴+0.15m中粗砂层+排水板+0.2m砂层进行换填。

（2）若陷槽>0.8m，因封锁时间内（120min）难以挖除基床碴囊，采取加强基床排水和基床承载力措施。彻底挖除阻碍排水的土质路肩，用干砌片石路肩替代土质路肩，在封锁点内挖除厚0.5m基床碴囊，基床采用0.15m道碴+0.1m中粗砂层+土工格室（高0.1m）+0.15m砂层进行换填。

2.5做好路堑的防排水路堑优先安排在非雨季进行施工，施工前必须做好堑顶的排水天沟，防止雨水流人路堑，冲刷边坡和浸泡路基。若无法避开雨季，应做好施工过程的临时排水措施，边坡不要一次开挖到位，多预留刷坡土，避免雨水冲刷后造成路堑超挖。边坡施工完成后必须尽早进行植草防护，防止雨水冲刷边坡和渗入边坡引起滑塌；刷坡到位而边坡若未防护到位，遇到雨天应采用塑料布对边坡进行遮挡，避免雨水冲刷边坡。

2.6加强施工过程控制采取机械化快速施工，开挖、防护加固、支挡、防排水各项设施和工作应依序一气呵成，尽量缩短开挖面暴露时间，以防雨水冲刷和风化剥蚀边坡。在较长、较高（深）的路堑地段，采取分段分层进行施工，并依据规范要求，开挖一级及时防护一级，以控制土体开挖面的暴露时间。当不能随开挖随进行支挡、防护施工时，应在设计开挖面预留不小于50cm厚的原土不挖，作为临时保护层。

3、几点体会

（1）为防止膨胀土路基工程病害的发生，应根据膨胀土工程特性，从设计上着手，采取有效的工程措施防止路基病害的发生。

（2）水是膨胀土路基的大敌，路基基床内铺设复合土工膜将水隔绝于路基基床之外，有效地防止了基床翻浆冒泥病害的发生。

（3）对路堑边坡进行重力式挡土墙支护，拱形骨架配合喷播植草防护可以有效起到防止边坡遇水软化滑塌的作用。

（4）对大于一定高度的膨胀土路堤边坡采取放缓边坡、设置护道平台、绿化防护和加强施工质量控制等措施，可以防止路基边坡滑塌病害的发生。

4、结语

膨胀土路基病害整治方案经过几年的考验，所完成的边坡坍塌地段和下沉翻浆陷槽地段均未出现病害。在矿区铁路得到广泛的推广和应用。