许建华 上海铁路局杭州工务段

沪昆线杭州地区铁路路基地质条件为东海杭州湾入海口沉积泥砂所形成的地基。粉砂土路基分布范围主要为两段双线路基：杭州站至萧山西站间，该段路基建于1936年，目前列车运行最高时速为120km/h。杭州东站至萧山站间，该段路基建于1991年，目前列车运行最高时速为200km/h。杭州站至萧山西站间的路堤高度为0m～1.0m，路基状态良好。杭州东站至萧山西间的路堤高度为1m～5m，出现了路基边坡冲刷、陷穴和基床液动等路基病害，特别是沪昆线K201～K211路基高度在2m～5m的片石护坡地段，路基边坡粉土流失和发生陷穴的情况比较严重，对路基的稳定性造成了一定的影响。因此，对杭州地区粉砂土路基病害发生原因的分析和采取合理的整治方法值得探讨。

1 路基病害类型和特点

粉砂土路基病害比较典型的地段是沪昆线K201～K211。该段路基位于钱塘江铁路第二大桥南端，路基采用粉砂土填筑，路堤高度为1m～5m。铁路于1991年开通，线路运营后的第二年的汛期，曾在K210+200的路肩被水冲空直径达3m的大洞，造成行车中断。1992年对该段路基进行了全面整治，整治方法为：在轨道道碴范围的基床面铺填隔水布，在路肩夯填塑性粘土，路堤高度在2m以上的路基边坡增设浆砌片石护坡。通过整治，路基砂土流失有所减缓。但是，随着时间的变迁，路基还是慢慢产生砂土流失现象。目前路基具体状况详见表1。

从表中可以看出，当路堤高度小于2m、边坡坡度大于1：2时，路基路基状态一般。当路堤高度大于2m时，路基状态不良，出现了病害，主要表现为边坡冲刷、陷穴和基床液动等几种病害，病害主要发生在路堤边坡采用浆砌片石防护地段。

表1 沪昆线K201~K211粉砂土路基状态情况调查表

2 路基病害原因分析

2.1 地形地貌

杭州湾属滨海平原地区，地势平坦，开阔，交通便利，多为农田厂房。

2.2 地层岩性

杭州湾地层为软土成因类型，属滨海平原，三角洲相。该段路基基础的土层深度在20m～35m，其地层岩性：

（1）1.al+mQ4 人工填土。主要成分为角砾土；

（1）2.al+mQ4 粉土，稍密，饱和；

（1）3.al+mQ4 粉砂，褐灰色，稍密，饱和；

（2）mQ4 淤泥质黏土，褐灰色，流塑；

（3）1.al+mQ3 黏土，褐灰色，软塑；

（3）2.al+mQ3 粉砂，灰褐色，中密，饱和；

（3）3.al+mQ3 粉土，灰褐色，稍密，饱和；

（3）4.al+mQ3 粉砂，细砂，灰褐色，中密，饱和；

（3）5.al+mQ3 粉质黏土，软塑；

（3）6.al+mQ3 细砂，中密，饱和；

（4）alQ3 细圆砾土，中密，饱和。

2.3 水文地质条件

杭州市地处中北亚热带过渡区，温暖湿润，四季分明，光照充足，雨量丰沛。杭州市年平均气温15.3℃～17℃，年平均降水量在1100mm～1600mm之间，年雨日130天～160天 。出现日降水量≥50mm的暴雨日，年平均2天～5天。6月为最多，9月次之。地下水主要为第四系空隙潜水，较发育，水位埋深0.3m～0.7m。地下水、地表水对混凝土无侵蚀性。

2.4 病害原因分析

根据现场开挖调查发现，片石护坡地段粉砂土路基病害主要出现被冲刷的沟槽和陷穴（见图1）。

图1 沪昆线K201~K211浆砌片石护坡地段粉砂土路基病害整治施工示意图（单位：m）

2.4.1 产生病害的原因

基床面隔水布表面上的雨水沿着路肩片石墙内侧渗入隔离网平台后，以三种方式进行流动：

(1)水直接越过平台沿边坡流向坡脚时，由于既有浆砌片石下没有铺设反滤层，造成边坡表面粉砂土冲刷，形成沟槽，这种情况最普遍。

(2)水在该平台停留后向路基深处渗透寻找出水口，如向坡脚挡墙下部渗出，把砂土带出，结果形成很深的有出口的空洞，如下K209+711路肩墙脚下查到一处3.3m深洞。

(3)水沿坡面某个填土不实位置停顿下来连土往下陷，造成陷穴。这种陷穴发展到一定时候就稳定下来，向下发展速度比较缓慢。

从调查数据看，路基严重冲刷地段沿线路方向大约平均10m左右发生一处冲刷沟槽。因此，由于路堤基床坡面的水具备一定的动能和势能，水在路肩和栅栏网间的流水过渡得不到有效封闭而直接渗入浆砌片石下的粉砂土路基表面，造成路基冲刷和陷穴。

2.4.2 基床液动下沉病害的产生原因

造成基床液动的原因是：在列车的作用下，铺设于路拱面以下的隔水布被道碴顶破，雨水穿过隔水布渗入基床的粉砂土层内，使得粉砂土处于饱和状态。这种饱和粉砂在列车动力作用的瞬间，砂粒相互脱离接触，力求达到新的稳定位置，从而发生重新排列。但这时空隙中的水又暂时不能排走，结果空隙水压力增大，砂的有效压力减小，摩擦力随之减低。当空隙水压力增大至土粒的全应力时，土粒悬浮，砂的抗剪强度完全丧失。因此基床产生液动现象，粉砂成为流体，在列车动载荷的作用下从路肩挤出，导致道床下沉。

从下行K204+148基床产生液动现象的道床边坡下所取粉砂土样品分析，其平均粒径d50＜0.22mm，有效粒径d10＜0.085mm，粘土棵粒含量＜15%。因此，该处基床粉砂土具备产生液动条件。

3 路基病害整治措施

3.1 边坡冲刷

路堤高度大于2m以上采用浆砌片石护坡时，关键是反滤层设计。

反滤层的径粒度和厚度的选择必须满足两个条件：一是反滤层要有较好的渗水性，其渗透系数应大于被保护土的渗透系数；二是径粒度的大小既能阻止雨水将粉砂土从中吸出，又能满足本身不被雨水冲走。根据1：1.5的堤坡率，选择径粒度直径在3mm～15mm的各种径粒混合碎石较为适宜，铺设厚度在200mm～300mm。

对于坡面被冲刷成的沟槽及有底的陷穴，采用粘土和粉砂混合后的改良土进行夯填处理。路基坡脚采用片石砼挡土墙加固处理，墙内侧夯填30mm厚碎石层，墙身每隔1m设Φ50mmPVC管泄水孔1处（见图1）。

3.2 陷穴

对于出水孔伸入路堤内部深处或径路基本体内从路基坡脚挡土墙出水的陷穴，采用灌注C10砼的方法进行封闭。C10砼的配合比：32.5R水泥：砂：碎石=1：2.6 ：4。在灌注中应边配合搅拌边灌注，做到连续灌注，灌实灌满（见图1）。

3.3 基床下沉

对已下沉的基床部位，采用换填中沙和基床面加防水布隔水处理。设置防水布时的路拱排水坡率要大于4%，防止肩高内低，排水不畅。防水布上下必须夯填300mm中沙，防止布被道碴顶破。路肩采用夯填0.5m厚级配碎石层，并伸至防水布内200mm。排水坡率按2%设置，其高度不得高于防水布面，防止水倒流于基床内。

4 结束语

通过对杭州地区粉砂土路基病害的原因分析和整治方法的探讨，笔者认为：该地区按目前列车运营的情况，粉砂土路基病害主要发生在路堤高度2m以上的地段，主要表现为边坡冲刷和路基本体内陷穴等几种病害。路堤在2m以下时，基床在雨季排水不良或遇底下水时，容易产生液动下沉病害。粉砂土路基病害的发生和发展有其隐蔽性、缓慢性和突发性，对行车安全具有威胁性。因此，摸清该区域粉砂土路基发病规律，做到及时检查、及时发现、及时整治，对确保铁路运营的绝对安全具有重要意义。