浅谈重载铁路路基病害及其防治措施

浅谈重载铁路路基病害及其防治措施　　(包头铁道职业技术学院，内蒙古包头014000) 　　摘要：文章对我国现有重载铁路路基存在的问题进行了分析，指出：轴重与速度的增加都会导致路基动应力的增加，造成铁路线路损害，使得路基状态进一步恶化，同时针对重载铁路路基病害提出了相应的防治措施。 关键词：重载；路基病害；防治措施 　　中图分类号：U239.4文献标识码：A文章编号：1007—6921(XX)03—0306—02 　　重载运输是指扩大列车编组长度，大幅提高列车重量，以达到提高运输能力的目的。重载列车运送大宗货物是铁路的一个长处，随着铁路运量的增加、轴重的增大，使路基的负荷增加，重载铁路路基的病害主要有翻浆冒泥、路基下沉和路肩冲刷等，需提出相应的防治措施，确保运输安全。 1重载铁路路基常见病害 　　目前，我国重载铁路路基常见病害有翻浆冒泥、路基下沉、路肩冲刷、崩塌、错落、滑坡、边坡坍塌与滑坍、岸边冲刷、泥石流等病害。 2重载铁路路基病害的防治措施 　　针对目前我国重载铁路路基的病害，应采取以下防治措施，确保万吨列车甚至两万吨列车的运行安全。 2.1翻浆冒泥的整治 　　翻浆冒泥是路基的常见病害，基床翻浆冒泥是指土质基面或风化石质基面被水侵蚀软化，在列车动力作用下液化成泥浆后挤压冒出，基床产生了永久变形，并使道床整体上板结硬化，失去弹性。发生翻浆冒泥的原因主要有道床脏污、基床土质软化、排水不畅、养护作业不当以及列车的动力作用等，翻浆冒泥多发生在多雨水地区。 　　对于翻浆冒泥应该以防为主，防治结合。在不同的阶段可采取不同的办法：①设计时，应选用优质填料，并设计好路基的防排水。②当路基有翻浆冒泥的趋势时，应对脏污的道床及时安排清筛，严格控制清筛质量。③组织对排水沟进行通长全面清理，保持排水畅通，使路基土体保持干燥状态。④如果路基坡脚低于外侧路面，应在坡脚到排水沟边缘之间做成不小于2%的坡度。⑤将路基边坡整平，不留坑洼，夯拍密实。⑥翻浆冒泥发生时，如果翻浆以下部分的土体土质尚好，可以将表层土挖掉，换上粒径较道渣稍细的石渣，然后按既有结构设置；如果路基土体严重恶化，经测定无法再使用，而且区段较长，可以采取砂垫层夹土工布的做法，有计划地进行整治。 2.2路基下沉的整治 　　路基松软与路基下沉主要是由于路基的强度与刚度不足造成的，与填料的级别、压实标准与质量有关。当路基土比较松软达不到设计标准或是发生路基松软与路基下沉时，可采取以下处理方式： 　　2.2.1置换法：①换土垫层法，即将软弱土或不良土开挖至一定深度，回填抗剪强度较大、压缩性较小的土；②挤淤置换法，即通过抛石或夯击回垫碎石置换淤泥达到加固地基的目的；③砂石桩(置换)法，即在软粘土地基中采用沉管法或其他方法设置密实的砂桩或碎石桩，以置换同体积的粘性土形成砂石桩复合地基，以提高地基承载力，其他还有振冲置换法、强夯置换法、石灰桩法等。 　　2.2.2排水固结法：①加载预压法，即在天然地基上填筑路堤，为保证工后沉降要求，除采用袋装砂井、塑料排水板和砂垫层在地基中设置竖向排水通道，加速土体沉降固结外，在路基达到设计标高后，将轨道结构和列车荷载换算成预压荷载，预加到路堤上，达到预压沉降要求后，卸载、铺设轨道结构。②真空预压法，即在饱和软粘土地基中设置竖向排水通道(砂井或塑料排水板等)和砂垫层，在其上覆盖不透气密封膜。通过埋设于砂垫层的抽水管进行长时间不断抽气和抽水，使砂垫层和砂井中变成负气压，使软粘土层排水固结，负气压形成的当量预压荷载一般可达85kPa；另外还有超载预压法，真空预压与推载联合作用法等。 　　2.2.3灌入固化物。深层搅拌法，即利用深层搅拌机将水泥或石灰和地基土原位搅拌形成圆柱状、格栅状或连续墙水泥土增强体，形成复合地基以提高地基承载力，减少沉降；渗入性灌浆法，在灌浆压力作用下，将浆液灌入土中，充填孔隙，改善土体的物理力学性质；还有高压喷射注浆法、劈裂灌浆法等。 　　2.2.4振密挤密法：①强夯法，即采用重量为100～400kN的夯锤从高处自由落下，地基上在强夯的冲击力和振动力作用下密实，可提高承载力，减少沉降。②振冲密实法，即一方面依靠振冲器的强力振动使饱和砂层发生液化，砂颗粒重新排列孔隙减少，另一方面依靠振冲器的水平振动力，加回填料使砂层挤密，从而达到提高地基承载力，减少沉降，并提高地基土体抗液化能力；还有爆破挤密法、表层原位压实法等。 2.3路肩冲刷的整治 　　路肩冲刷多发生在多雨水地区，由于路肩排水设施不当，会造成雨水的汇流与囤积，雨水的流动作用会带走路肩土，这不仅会增加维修作业的难度，而且还会大大降低路基整体稳定性，因此在多雨水地区，应当适当加宽路肩、选用优质路基填料、严格控制压实质量、并且做好防水及排水设施。 2.4崩塌的整治 　　多组裂面穿插分割的破碎岩体组成的高陡山坡，其近坡面处的破碎岩土变形脱落，致使破碎岩土所支顶的岩体失稳而倒塌的现象；以及岩体下伏为软岩的斜坡，软岩变形而引起上覆岩体发生岩崩的现象，都称为崩塌。崩塌的特点是：先兆不明，发生突然；每次崩塌都沿新裂面发生，且崩体多脱离崩床堆于坡脚；崩落后的岩体，其内部各岩块间的相对关系发生了变化。 　　崩塌的防治主要是：在可能发生大型崩塌和中型崩塌的地段，在线路选线时应尽可能绕避，否则在修筑线路时应按工程地质比拟原理对山坡进行刷坡和减重。在基础确实稳定地段，可修建明洞或棚洞抗御倒塌。在地形和地质条件允许时，可采用明洞式支墙支挡山坡，或修建浆砌圬工墙、混凝土墙等刚性建筑物防止底部软岩变形或破碎岩土变形，以增强对上覆岩体的支顶作用。此外，也可用水泥沙浆灌注金属锚杆或锚索，以锚固中部不稳定的岩体和岩块。 2.5错落的整治 　　岩土山坡的底层是由一个向外缓倾斜的、松散破碎岩土所组成的软层为底层，在久雨或暴雨的雨水作用下，软层上覆荷载增大，或底层岩土的强度降低，致使软层产生压缩为主的变形，并进而引起上覆岩土沿后缘向外陡立的裂面整体下挫，这种现象称错落。 　　错落防治主要是：在可能产生大型错落的地段，线路选线时应尽可能绕避；在基础稳定的地段，线路可修支挡明洞通过，必要时将洞顶及外边墙全部用土石掩埋，作为山体的一部分以支撑山坡。但是，防治错落的有效措施是在错落体后部采取减重措施和在前部修筑支挡建筑物。同时，要修筑地表排水系统和安装必要的排水设备，必要时应有疏干错落体前部的措施。 2.6滑坡的整治 　　斜坡上的岩土沿坡内的软弱带或软弱面向前和向下发生整体移动的现象，称为滑坡。在发生滑坡的地方，常出现环状后缘、月牙形凹地、滑坡台阶和垅状前垣等独特的地貌景观。但岩体滑坡由于其界面的生成多依附于岩体内既有的构造裂面，因此其后缘和分块裂缝一般呈直线或折线状。 　　滑坡防治主要是：对规模过大的滑坡或滑坡成群的地区，线路选线时应尽可能避开。滑坡防治一般是对有滑动征象的边坡，把地表水排出，并经常把排水沟养护好。对滑动带富集流动水的滑坡，以用盲沟、泄水隧洞或用仰斜钻孔结合灌注化学浆液的隔墙、集水井等建筑物截排滑动带的一层水为根治措施，也可采用渗水支垛、支撑渗沟和仰斜钻孔等疏干滑坡前部的措施治理。在滑坡前部筑抗滑堤、墙或桩等支挡建筑物也是滑坡防治的有效措施。 2.7边坡坍塌与滑坍的整治 　　山坡表层松弛带内的岩土，在重力和雨淋作用下往往会发生边坡坍塌现象，甚至似泥石流状坍泻而下。雨季或连雨天在土质不良或岩石风化破碎严重的山地和丘陵地区，这种现象尤其容易发生。在松弛带的岩土几乎全部被水浸湿时，松弛部分岩土的抗剪强度就会降低，坡上岩土就从松弛带内强度与应力比值最小面逐次坍下，直至坍到一定缓度后才稳定，这种边坡坍塌现象称为坍塌。在松弛带的岩土只有某一向外倾斜层被水浸湿时，倾斜层由于过湿而抗剪强度降低，发生岩土沿倾斜层滑动现象，称为边坡滑坍。 　　边坡坍塌与滑坍防治主要是：在易发生坍塌和边坡滑坍的地段做好地表排水系统和截排地表水的沟渠；在岩土水出口处修筑小盲沟等；在浸湿的岩土处修筑边坡渗沟或支撑渗沟，以疏干岩土；在坡上种草植树，以利用植物疏干土体。此外，坍塌地段可采取刷缓边坡和在坡面上做各种类型护坡的措施，以保持边坡的稳定和防止雨水冲刷、风蚀和风化等对坡面的破坏；也可修建各种护墙和挡墙。边坡滑坍地段，可采取截断或疏干松弛带水的措施，或在其前部修支撑渗沟和按滑坡下滑力设计的抗滑挡墙。 2.8岸边冲刷的整治 　　河流、湖泊、海洋和水库对岸边路基造成的淘底、冲刷边坡和地下水位上壅等危害称岸边冲刷。其危害程度因水面宽、水深、流速、流向、旋流、水流含泥量等的不同而异，并同岸边岩土的抗冲能力有关。 　　岸边冲刷防治主要是：线路选线时应尽可能避免与河流争地。为了防止河岸路基遭受冲刷，可修各种路基挡土墙和圬工护坡，并将基础埋置于淘刷线以下。基础埋深不足时应按不同河床堆积物的情况在脚墙外修较宽的沉排、石笼，或堆垒大量漂砾或混凝土块体，或砌筑圬工护墙；也可用改河和导流的办法避免路基直接受激流冲刷。 2.9泥石流的整治 　　在地质不良、山坡陡峻和沟床纵坡较大的地区，由于强大的降水(暴雨、融雪、冰川)而形成的一种含有大量泥砂、石块等固体物质的特殊洪流称泥石流。在地震烈度高的山区，特别是在深大断裂地区，以及岩体破碎和岩性不良地段，由于坍塌、滑坡和水土流失严重，提供了丰富的固体扩散物质来源，泥石流往往容易发生。泥石流的危害主要是堵塞和破坏桥梁涵洞，掩埋和冲毁路基。 　　泥石流防治主要是：不让土石下山，首先要在水土流失严重的山坡上筑水平沟,以保持水土和恢复植被,并对坍塌和滑坡等进行治理，以减少产生泥石流的土石来源。如在坍塌滑坡严重的支沟中修拦河的谷坊坝，制止沟床下切，以控制山坡病害的发展和停积泥石；在泥石流沟中选择上游宽阔而出口狭窄处修坝拦淤；下游洪积扇地段改直沟道，以避免泥石堆积。铁路以在洪积扇以上泥石流输送地段通过为上策，或以一孔桥跨过，或以明洞自沟底以下而过，也可在铁路上方修渡槽将泥石送走。 3结论 　　重载路基在修建新线时应当提高设计标准、提高填料级别、控制压实度，并且做好防排水设施。 ［参考文献］ 　　［1］吴邦颖，曹正康.公路软土路基人造硬壳层处理及研究［J］.路基工程，1996，(4). 　　［2］梁钟琪.土力学及路基［M］.XX：中国铁道出版社，1982.