夏杰

摘要：我国某高速铁路的无砟轨道出现了拱变形问题，加之路基涵洞过渡段出现的膨胀问题，对线路日常应用产生了严重的影响。基于此，以下主要针对现场实际情况展开调查与分析，并借助室内试验着重针对路基填料以及地基土之内易溶盐含量与膨胀性展开了研究。

关键词：无砟轨道;路基上拱;路基偏移;原因分析;整治措施

一、工程实况

某工程上覆地层土质以上更新统洪积细角砾土为主，土层厚度大约为0.5～2.0m，而下层土质以第三系砾岩夹砂岩为主，土层厚度大约为0～3m，下伏奥陶系—志留系片麻岩，风化层厚度大约为0.5～2.0m。勘探深度并没有揭示地下水，而表层细砂砾土之内还存有一定的石膏土。

这一工程点主要在路基涵洞过渡段，其中路基高度为7m，而涵洞总长度约2m，应用了刚度相对较高的倒梯形过度楔，借此确保借助硅酸盐水泥进行处理的刚性涵洞结构和压实配级材料之间的过渡更具平稳性，其中梯形顶部的长度为20m，而底部长度为5m。此外，天然地基主要分为砾石以及片麻岩两部分，建设期间主要借助强夯法进行处理。而基床表面主要借助级配碎石进行填筑，基床底层所应用的填料為A、B两组，基床以下所应用的填料以B组为主。路基和涵洞过渡段基床表层级配碎石之中所添加的水泥含量为5%，而基床表层以下配碎石之中所添加的水泥含量为3%。

于2016年9月第一次检测到这一区段路基出现了上拱问题，最大上拱量为2.2cm，于2017年3月9日，现场绝对测量表明上行线距离工程点190～275m段，存在向外侧偏移的问题，最大偏移量为1.7cm;并且下行线距离工程点194～277m段同样出现了向外侧便宜的问题，最大偏移量为18cm。根据现场调查表明，涵洞排水并未出现问题，涵洞之中与其附近的基坡脚并未存在任何积水痕迹。除此之外，两旁混凝土路肩以及路肩封闭层衔接处存在纵向裂缝，且向外偏移了大概4.5cm，错位大概2cm;路肩封闭层和支撑层、道床板和线间封闭层的间接缝间隙加剧。护道和坡面浆砌片石护坡较为完整，并未出现任何开裂或是变形问题。路肩混凝土封闭层存在一定的开裂以及破损问题。

二、无砟轨道路基上拱变形现场检测

根据调查可知，这一工程点最高温处于7月份，可达到32℃，而最低温处于1月，可达到-24℃。根据监测数据表明，各个上拱段之内各个监测断面出现上拱问题的区域都存在一定的差异，然而基本上都出现在路基本体填料或者是垫层区域。

根据调查表明，纵向连接变形以及基床表层温度波动之间具有极为紧密的关联，大致能够划分成以下三个阶段：首先，温度上升阶段，大概从2018年3月到2018年7月，由最初的4℃提高到32℃，在基床表层温度不断增加的现况下，上支承层表面所出现的变形问题逐渐得到改善;其次，温度下降阶段，大概从2018年7月到2018年12月，由最初的30℃降低到-24℃，此时所有断面所发生的变形问题都在日益加剧;最后，温度回升阶段，大概从2019年1月到2019年4月，由最初的-20℃提高到10℃，此时支承层顶面所出现的变形问题再次得到改善，但是回落之后依旧有一定的残余上拱量。

三、室内试验

（一）试验内容

按照相关规定要求，借助现场取样展开膨胀性指标检测。

首先，膨胀性指标检测。着重针对自由膨胀率、阳离子交换量以及蒙脱石含量等一系列膨胀性指标展开全面的检测。按照相关要求表明，土质至少满足下表所列的其中两项指标时，便可以判定为这一级别。

膨胀潜势分类指标表

其次，离子检测。着重针对易溶盐总量和HCO-、C1-、Ca2+、Na+、CO23-、OH-、SO24-、Mg2+、K+等一系列易溶盐离子含量展开检测，并对所有易溶盐离子在总质量之中所占据的比重进行逐一计算。

最后，微观检测。借助电镜扫描着重针对施工现场的填料矿物形态展开深入的定性分析。在借助XRD对样品之内的矿物成分展开定性分析以及半定量分析。

（二）试验结果

首先，膨胀性试验结果分析。在这一工点左侧和右侧封闭层的下填料之内进行取样，再在锯床表层以及底层进行取样，根据取样结果表明，这一工点路基填料和地基土膨胀性并未达到弱膨胀性标准要求，尤其是蒙脱石含量不高，能够得知膨胀性矿物溪水膨胀并非无砟轨道路基频繁出现上拱变形问题的核心诱因。

其次，易溶盐含量试验结果分析。借助化学滴定法着重针对无砟轨道路基填料和地基土之内的易溶盐总量与少量易溶盐含量予以测定。根据结果表明，所有易溶盐成分顺着深度发展趋势的分布特性和易溶盐总量大概相同，通常分布于基床表层和地基顶层，同时在深度不断提高的现况下，日益衰减。在这过程中，SO24-和剩余易溶盐相比相对要高，然后是Ca2+，由此表明，水泥级配石长期受到SO24-侵蚀的影响是最关键的诱因之一。

最后，微观分析。为了能够对硫酸盐侵蚀概率予以确认，借助电镜扫描和XRD予以分析，根据结果表明，土样之内具有许多针尖状钙矾石晶体，由此可知，其中包含许多钙矾石以及水化硫铝钙酸，而这同样也进一步说明硫酸盐对水泥产生侵蚀对填料造成影响，致使钙矾石出现是造成这一路段路基出现上拱问题的主要诱因。

四、无砟轨道路基上拱偏移问题的整治措施

（一）措施一

（1）应力释放槽。需要在这一路基面中心位置建设一道应力释放槽，借此让路基之中的应力得以释放。借助导向架着重针对钻机予以精准定位，然后并排根管以及钻孔，其中孔径为15cm，待成孔后借助人工调整的方式使其成槽，其中槽宽为15cm，深度为2m，并在槽中添加适量的聚氨酯泡沫。

（2）混凝土限位墩。应该在左线与右线支承层外层的路肩间隔大概4m的位置建设两个限位墩，而限位墩的材料以C30钢筋混凝土最为适宜，其规格为2m×1m×0.4m，与支承层之间的距离为40cm。所有限位墩都应该建设四排锚杆，若是与路肩侧三排相邻，则应该建设十个倾斜锚杆，但是若是与支承层侧一排相邻，则应该将垂直锚杆数量调整为八，并建设四个倾斜锚杆，其中倾斜锚杆总长度为3m，垂直锚杆总长度为2.5m，借助干钻的方式成孔，而孔径为5cm，钻孔深度应该在低于锚杆底部50cm的位置，待灌浆以后将锚杆插入其中。然后在各个限位墩中心两旁75cm的位置架构可调节机械支撑，并将其撑在支承层以外的钢垫板以上。利用一个断面将水平变形自动监测系统设置于其中，而埋设深度应该是在路基顶面以下的8m左右。借助高性能密封胶着重针对偏移部分和前后道床伸缩缝、路肩封闭层以及线间封闭层所出现的裂缝问题予以封闭处理。

（二）措施二

由于无砟轨道路基轨面所出现的上拱问题较为严峻，早已超过了要求范围，根据现场地址环境、水文环境、地形地貌、附近环境以及工程特性，针对这一段出现上拱问题的路基还能够借助加强防水的方式进行处理。在路基上拱段两侧分别建设截水渗沟，并且保证渗沟之内的波纹管顶部高程并未超过砾砂和岩砂分界面，促使两侧的地下水能够一起排到下游所建设的蒸发池之中。路基上拱左侧导流堤应该设置好埋入式脚墙，而脚墙基础应该最少埋设到砂岩50cm的位置。紧固线路两侧已经建设的排水干渠。顺着截水渗沟，在每隔30m的位置建设检查井，而深滲水暗沟排水管应该借助直径0.5m的带孔双壁波纹管进行埋设。左侧渗沟通过顶入1.5m钢管涵穿过路基与右侧渗沟相汇，共同排水至蒸发池之内。做好变形上拱检测工作以后，必须对线路左侧400m和右侧200m位置的地面缝隙进行挖掘，然后再借助2%的水泥加强回填土密实度。

展开路基截排水方法和建设流程：第一，展开渗沟挖掘;第二，展开顶入圆管涵;第三，铺砌蒸发池;第四，铺设波纹管。借助路基上拱截排水处理措施的应用，能够发现大部分地下水都能够被排出，同时流入所建设的蒸发池之内。在进行建设的过程中，高程累积沉降量虽然得到了改善，然而由于在短时间内无法将泥岩遇水的问题予以妥善处理，因此会产生一定的上胀量，由此可见，防水处理是能够降低泥岩雨水量的，同时能够减小路基上胀概率。

（三）轨道动态检测

为了能够保证整治以后的无砟轨道结构状态更具稳定性、安全性以及可靠性，借助最大落道断面着重针对轨道系数、轮轴横向力、道床板加速度、垂直位移量与横向位移量等多方面展开全面的检测。在对钢轨表面进行打磨以及除锈处理以后，粘贴应变片，再借助704硅胶做好防水工作，而位移传感器以及速度传感器则借助AB胶以及夹具予以固定。

实测最快速度达到200km/h时，其轮重减载率为0.28，脱轨系数为0.1、道床板横向位移为0.04mm，道床板纵向位移为0.02mm，道床板加速度为93m/s2，轮轴横向力为96kN，钢轨加速度为1875m/s2，道床板吹响位移0.05mm。根据测试结果可知，在动车组运行的作用下，无砟轨道结构的各项冻裂学指标都处于其评价标准限值范畴以内，动力性能达到动车组200km/h运行过程中的稳定性以及安全性的目标，整治效果十分良好，符合动态验收的所有标准。

五、结论

首先，借助对易溶盐含量、电镜扫描以及矿物成分所进行的分析，能够发现硫酸盐对水泥产生侵蚀对填料造成影响，致使钙矾石出现是造成这一路段路基出现上拱问题的主要诱因。其次，路基变形持续时间相对较长，同时会受到温度变化的影响。最后，借助以上两种治理方法，现阶段轨道结构所出现的上拱问题以及偏移问题都得到了改善。

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