铁路路基病害的成因与整治措施

铁路路基病害的成因与整治措施（张卿）摘要:介绍了铁路路基病害的类型和原因，提出了相应的整治措施。关键词:铁路路基路基病害整治措施1、引言铁路为大型线路工程，往往穿越多种地貌单元，土层条件多变，铁路路基沿线经过的地质条件差别较大，填料也不均匀一致，既有线铁路由于施工技术水平、经济条件、施工工艺等放面的原因，填料、结构设计采用较低的技术标准，容易导致各种路基病害的产生，路基的安全情况关系到列车的运行安全，因此路基病害严重影响列车的安全运行。2、铁路路基病害的类型和原因1）下沉是最常见的路基病害，具体表现为路基沉陷，路堤地段、路堑地段和过度段都有发生，是由于路基填筑密度不够和强度不足，在水、荷载、自重及振动作用下发生局部或较大面积的竖向变形，产生原因为路基填料及压实达不到要求。2）挤出变形具体表现为路肩隆起、侧沟被挤等，是由于土体强度不足而产生的剪切破坏或塑性流动引起的。3）翻浆冒泥分为道床性和基床性两种。道床性是由于道床板结，阻塞路基面降水的顺利排出而形成的。基床性是由于基床土质不良，在列车荷载作用下液化成泥浆，由于荷载的反复作用形成抽吸作用，泥浆受挤压向上冒出。其发展过程一般为道心积水阶段、冒砂阶段、局部翻浆冒泥阶段，区段翻浆冒泥阶段。 4）边坡失效主要是受路基下沉及排水不良的影响，路堤边坡和路堑边坡都有发生5）路基冻害的病害成因：由于土中的水在冻结过程中有向冻结锋面迁移的特征，并不断析出冰层，且体积增大9%这一物理力学现象造成。所以，冻结过程中土中水的迁移机理，是产生路基冻害的基本原因。6）路基沙害的病害成因：在风的作用下，移动沙流经常给铁路造成不同程度的危害，有时甚至掩埋线路，危及行车安全。7）路基陷穴的病害成因：造成洞穴顶部塌陷的主要因素是水的作用和列车荷载作用。洞穴在水的侵蚀、潜蚀作用下和列车动荷载的反复作用下，洞顶的岩土结构逐渐遭到破坏，承载力也逐渐丧失，最终突然塌陷。8）形成崩塌的病害成因：①陡峭高峻的边坡或山体斜坡，坡度大于45°、高度大于30m，特别是坡度在55°～75°的斜坡，是崩塌多发地段。②由风化的坚硬岩层组成的又高又陡的斜坡，如互层砂岩，稳定性更差，容易形成崩塌。③受地质构造影响严重，有很多结构面将岩体切割成不连续体的斜坡，特别是有两组结构面倾向线路，其中一组倾角较缓时，容易向线路崩塌。④水的作用是产生崩塌的重要因素。绝大多数的崩塌发生在雨季或暴雨之后，因为水的渗入，对岩石产生软化、润滑和动水压力作用，使岩体强度降低，内摩擦力减小，促使崩塌发生。⑤其他如地震、爆破、人工开挖斜坡及列车震动等，都是诱发崩塌的因素。这些路基病害表现显示为多种多样的，但由分析可以看出，路基病害的产生与路基填料的工程性质、地表水与地下水和火车 振动荷载有关，产生路基病害的原因主要是土质不良、填筑密度不够，强度不足和排水不良等。3、路基病害的整治路基病害的整治要根据产生病害的不同部位和不同原因，采用正对病害特点的整治措施，主要有以下措施：1）排水措施滑坡的发生和发展都与水的作用有关，排水是防治各类滑坡之本。但应根据具体情况，采用切合实际的排水方式。对滑坡体以外的地表水，应加以拦截和引出，在滑坡可能发展的边界5m以外修建一条或多条环形截水沟；对滑坡体以外的地下水，应修建截水盲沟；对滑坡体内的地下水，应疏干和引出，浅层地下水采用支撑盲沟，深层地下水采用泄水隧洞，亦可采用垂直孔群或仰斜孔群排水；对滑体范围内的地表水，应尽快汇集引出以防下渗，在充分利用天然沟谷的基础上，修建排水系统。2）减重措施当滑动面不深，且滑体呈上陡下缓状，滑坡范围外有稳定的山坡，滑坡不可能向上发展时，在滑坡上部减重，以减小滑坡的下滑力，是一种操作简单、经济实惠的防治措施。将减重的土体堆在坡脚反压，以增加抗滑力，效果更好。3）支挡措施①抗滑挡墙。它是广泛应用的一种防治滑坡措施。它施工方便，稳定滑坡收效快。抗滑挡墙多为重力式，石砌，也有用混凝土或钢筋混凝土的。②抗滑桩。它是利用桩在稳定岩土中的嵌固力支挡滑体的建筑物。它具有对滑体扰动少，操作简便，工期短，收效快，对行车干扰小，安全可靠等优点。抗滑桩多为挖孔或钻孔放入钢筋骨架灌筑混凝土而成。抗滑桩在滑动面以下的锚固深度，应根据滑体作用在桩上的主动土压力、桩前的被动土压力、岩土性质等来确定。③锚杆挡墙。是一种新型支挡结构，由锚杆、肋柱和挡板三部分组成，用于薄层块状滑坡或基岩埋深较浅、滑体横长滑面较陡的滑坡。 ④抗滑明洞。若滑动面的下缘处在边坡上的较高位置，可视地基情况设置坑滑明洞，洞顶回填土石支撑滑体，或滑体越过洞顶落在线路之外。但这一措施对行车干扰大，施工困难，造价昂贵，只有在其他措施难以奏效时采用。4）路基崩塌落石的防治常用的防治措施有如下类型。①拦截类适用于小规模、小块体的崩塌落石。拦截构造有落石平台、落石坑、落石沟、拦石墙、钢轨栅栏及柔性拦石网等。②遮栏类应用于规模较大的崩塌落石，遮栏建筑有各种明洞和棚洞。修建明洞、棚洞，既可遮挡崩塌落石，又可对边坡下部起稳定和支撑作用。③支挡加固类适用于不宜或难于消除的大危岩或不稳定的大孤石。支挡建筑有支顶墙、支护墙、明洞式支墙、支柱、支撑等。④护坡、护墙适用于易风化剥落的边坡。边坡陡者用护墙，边坡缓者用护坡。⑤改线绕避上述措施不能奏效时，应考虑改线绕避。5）基床翻浆冒泥下沉外挤的防治应视病害性质，产生原因，地段长短及施工条件等情况，合理选择施工工艺，综合整治以求实效。①排水。适用于排水不良而导致的基床病害。疏通或修建防渗侧沟、天沟、排水沟等地表排水系统；修建堵截、导引、降低地下水位的盲沟、截水沟、侧沟下渗沟等排除地下水或降低地下水位系统。以消除或减小地表水和地下水对路基基床的侵害，使基床土保持疏干状态。②提高基床表层强度。适用于基床表层土承载力不足导致的基床病害，如裂土病害。防治措施一般采用换渗料土（二合土或三合土）及换砂。③使基面应力降低或均匀分布。④土工膜（板）封闭层或无纺土工纤维渗滤层。它有隔离地表水、过滤基面水和均布基面应力等多种效用，常与换砂、砂垫层配合使用。路基沙害的防治 6）植物固沙以营造林带为本。林带采用植物混种、均匀透风类型。迎风林带先矮后高，即先灌木，后乔木；背风侧则先高后矮，有效防护宽度一般为树高的15～25倍。沙害严重地段，迎风侧可营造多条林带。防沙林应根据沙漠性质、水文地质条件、气候特征力求所选树种生长快、固沙、防风能力强、不怕沙埋。常被选用的植物首沙枣、胡杨、小叶杨、文冠果、花棒、沙蒿、胡枝子、杨柴等十几种（参见线路维修管理之铁路沿线造林绿化）。7）工程固沙一般用在没有植物生长条件的地段，或作为植物固沙初期的辅助措施。常用以下几种形式：①路基本体护。对路基或路堑本体用不同的材料进行覆盖，如干砌片石（或预制水泥板）、栽砌或散铺卵砾石。路基两侧防护。在路基两侧一定范围内修筑一些阻沙、固沙及导沙设施，保护线路不被流沙掩埋。阻沙设施包括防沙栅栏、防沙沟堤、防沙挡墙等；固沙措施包括麦草沙障、土埂沙障、化学乳剂固沙、铺设卵石或黏土覆盖沙面等。导沙设施包括用卵石铺砌而成表面光滑的输沙平台、在路基迎风侧修建导沙堤等。铁路路基病害按路基面形状可分为路堤病害和路堑病害，按发生部位可分为基床病害、路基本体病害和地基病害，按表现形式可分为下沉、挤出变形、翻浆冒泥和边坡失效。4、结束语铁路路基病害的产生原因各不相同，正对不同地区、不同特点的路基病害，需要采用不同的整治措施，要彻底整治好病害，需要分析掌握各有关自然因素的变化规律及对路基结构稳定性的影响，判别出路基病害产生的原因，然后针对其关键因素确定适宜的整治措施，防治路基病害的的发生。参考文献 黄泽波，铁路路基基床病害及其产生机理和检测[J]。山西建筑，2008（7）彭华，铁路路基病害类型、机理及检测整治技术[J].工程地质学报。