铁路路基病害综合整治与防护

铁路路基病害综合整治与防护姓名：学号：班级：铁道工程指导老师： 铁路路基病害综合整治与防护摘要本文主要介绍了路基的常见几种的病害类型，分析了路基病害产生的原因提出了这几种病害的预治理和养护维修方法。路基在承受土体自重、行车荷载和各种自然因素的作用下，导致各个部位产生变形，变形又引起路基标高和边坡坡度、外形的改变，严重时造成土体位移，危及路基的整体性和稳定性，造成路基的各种破坏。路基是整个道路的基础，更是保证路面质量和稳定的关键，路基病害的产生不仅与地质、设计、施工等路基 形成前的各个环节有关、而且也与路基形成后的养护和治理有关，要避免路基病害的产生对路面造成的早期破坏，必须从各个环节注重，采取相应的措施，提前治理和预防路基病害的产生。关键词：铁路路基；病害综合整治；防护IError!DocumentVariablenotdefined. 铁路路基病害综合整治与防护目录摘要-I-目录-2-第一章绪论-3-1.1路基的概念-3-1.2路基的基本性能-3-1.3路基病害的意义-5-第二章铁路路基病害产生的机理-6-第三章铁路路基的病害检测-7-第四章铁路路基病害的类型-9-4.1铁路路基病害的类型及原因分析-9-4.1.1翻浆冒泥-9-4.1.2路基下沉-10-4.1.3挤出变形-10-4.1.4边坡塌方-10-4.1.5边坡冲刷-11-4.1.6陷穴-11-4.1.7滑坡-11-4.1.8水浸路基-11-4.1.9冻害-11-4.1.10沙害-12-第五章铁路路基的病害与整治-13-5.1病害的防治治理与预防-13-5.1.1路基滑坡的防治-14-5.1.2路基崩塌落石的防治-16-5.1.3基床翻浆冒泥、下沉外挤的防治-18-5.1.4路基陷穴的防治-19-5.1.5路基冲刷的防治-21-5.1.6路基冻害的防治-22-5.1.7路基雪害的防治-24-5.1.8路基沙害的防治-25-结论-27-致谢-28-参考文献-29--5-Error!DocumentVariablenotdefined. 铁路路基病害综合整治与防护第一章绪论1.1路基的概念铁路路基是轨道的基础，是经过开挖或填筑而形成的土工建筑物，其主要作用是满足轨道的铺设、承受轨道和列车产生的荷载、提供列车运营的必要条件。铁路路基是路面的基础，它承受着本身土体的自重和路面结构的重量，同时还承受由路面传递下来的行车荷载，所以路基是铁路的承重主体。1.2路基的基本性能为了保证铁路最大限度地满足列车运行的要求，提高车速、增强安全性和舒适性，降低运输成本和延长线路使用年限，要求路基具有下述一系列基本性能： （1）承载能力行驶在轨道上的列车。通过车轮把荷载传给轨道，由轨道传给路基，在路基内部产生应力、应变及位移。如果路基结构整体或某一组成部分的强度或抗变形能力不足以抵抗这些应力、应变及位移，则轨道或路面结构会出现沉陷，表面会出现不平顺，使路况恶化，服务水平下降。因此，要求路基结构具有与行车荷载相适应的承载能力。 （2）稳定性 在天然地地表面建造的路基结构物改变了自然的平衡，达到新的平衡状态之前，路基结构物处于一种暂时的不稳定状态。新建的路基结构坦露在大气之中，经常收到大气温度、降水与湿度变化的影响,结构物的物理、力学性质将随之发生变化，处于另外一种不稳定状态。 在地表上开挖或填筑路基，必然会改变原地面地层结构的受力状态。原来处于稳定状态的地层结构，有可能由于填挖筑路而引起不平衡，导致路基失稳。因此在选线、勘测、设计、施工中应密切注意，并采取必要的工程措施，以确保路基有足够的稳定性。 大气降水使得路基结构内部的湿度状态发生变化，低洼地带路基排水不良，长期积水，会使得矮路堤软化，失去承载能力。山坡路基，有时因排水不良，会滑坡或边坡滑塌。因此，放水、排水是确保路基稳定的主要方面。 -5-Error!DocumentVariablenotdefined. 铁路路基病害综合整治与防护在严重冰冻地区，低温引起路基的不稳定是多方面的，低温会引起路基缩放裂缝，地下水源丰富的地区，低温会引起冻胀，路基上面的路面结构也随之发生断裂。（3）耐久性 路基工程投资昂贵，从规划、设计、施工至建成通车需要较长的时间，对于这样的大型工程都应有较长的使用年限，一般的道路、铁路工程使用年限至少数十年，因此路基工程应具有耐久的性能。  1.3路基病害的意义 路基变形超过了允许限度则形成病害。我国既有路基由于历史原因，其填料性质不好，在长期的运营过程中容易产生病害。这些病害在运输繁忙的线路上，不仅危及正常交通，影响通过能力，而且每年为了治理路基病害需要消耗大量的人力、物力和财力，必须引起足够的重视。据1998年铁道部对于全路基病害情况统计，全路标准轨距铁路共有病73406处，总延长达11830.3km。其中排水不良段长4421.4km，占各类病害综合的37.3%；基床病害（翻浆冒泥、路基下沉和冻害）地段共长2661.9km，占病害总和的22.5%。排水不良诱发和加剧了病害的发生和发展。随着运量不断增长和行车速度不断提高，为了保证列车正常运行，就必须使路基始终处于坚固、稳定的状态。为此，有必要对道床的病害成因进行分析研究，从而采取相应的对策。-5-Error!DocumentVariablenotdefined. 铁路路基病害综合整治与防护第二章铁路路基病害产生的机理路基病害的产生和发展与路基填料的工程性质、地表水与地下水、列车振动荷载、土的动力强度特性和温度及其变化有关。主要是路基填料、水、列车荷载和温度变化等各项因素综合作用的结果，各种因素之问又相互关联，铁路路基病害发生的原因非常复杂，并且每一种病害都有自己特殊的病理。但归纳起来主要有两个方面：（1）病害的发生取决于特定的地质环境；（2）病害的发生与相应的气候变化和列车振动荷载息息相关。前者是病害发生的内因。后者是病害发生的外因。对某一具体的线路来讲，其地质条件是客观存在，虽然它也在不断地发生变化，但基本上是一种较为稳定的量，因此，在一定程度上路基病害的发生频率和程度将取决于气象水文条件和列车长期重复振动荷载的影响，路基病害的产生和发展是各项因素综合作用的结果。观测表明，在列车轮轴荷载的重复作用下，路基的渐进破坏主要表现为过大的塑性变形，这种塑性变形累积到一定程度将会使路基填土产生塑性流动，并产生路基病害。-5-Error!DocumentVariablenotdefined. 铁路路基病害综合整治与防护第三章铁路路基的病害检测为了对路基病害进行合理整治，必须准确检测病害状况，分析病害成因。根据铁路既有线的特点，路基检测应不干扰行车或少干扰行车，为此需采用的检测手段应力求准确、可靠、快速，从而为将来的整治工作提供准确可靠的信息。可采用轻型动力触探、地质雷达、瞬态面波法和取土试验等多种手段对线路进行试验检测，具体步骤和方法如下：（1）典型地段开挖横沟，了解路基的几何特性。（2）采用探地雷达法和瞬态面波法对试验区段内的路基进行大面积的扫描检测。探地雷达法具有直观反映道床几何形态、表层分辨率高的优点，可以探明路基结构的分层；探测路基病害类型、程度和具体位置，用于分析道床、路基各个土层的地质情况；探地雷达测出的结果是基床的电性参数，而无法给出路基的力学特性。而瞬态面波法表层状况由于石碴的散射和高频信号的限制不能精确的反映，探地雷达方法可弥补瞬态面波法的不足。瞬态面波方法对在土中频散曲线比较平滑，能够准确反映路基土的力学参数随深度的变化，测试的深度也比较深，也正好弥补了探地雷达方法不能反映路基土的力学参数和测试深度浅的不足。在路基病害测试中，最关心的是路基表层和其下路基土的承载能力，所以两种方法结合，优势互补，正好能够达到路基的测试目的。（3）对路基强度、刚度等参数方面的分析。重型动力触探主要反映路基土的力学性能，是以击数×10cm-1来反映路基各个位置的力学性能指标，击数越高说明土质性能越好，强度也越高，可以从不同深度位置来测试出不同深度下土的力学性能以分析路基状况。轻型动力触探与重型动力触探原理相似，只是后者以击数×10cm-1来反映路基各个位置的力学性能指标。针对既有线路的特点，对既有路基测试应遵循原位（动力触探）和区段测试（地质雷达、瞬态面波法）相结合的测试方法，这样可对既有路基的状况做出一个综合的评价，为路基病害的处理提供基础资料。-7- 铁路路基病害综合整治与防护第四章铁路路基病害的类型4.1铁路路基病害的类型及原因分析铁路路基病害按表现形式可分为翻浆冒泥、路基下沉、挤出变形、边坡坍方、边坡冲刷、陷穴、滑坡、水侵路基、冻害等。4.1.1翻浆冒泥路基强度因含水过多而急剧下降，在行车作用下发生裂缝、鼓包、冒泥等现象，称之为翻浆。翻浆冒泥一般易发生于基床土质不符合要求的部位，特别是以细粒土作路基填料、风化石质作基床，降雨量大的路堤和路堑地段为病害多发地段一定条件的含粘粒、粉粒的基床表层土在和列车反复振动的作用下，发生软化或触变、液化，形成泥浆。列车通过时轨枕上下起伏使泥浆受挤压抽吸而通过道床孔隙向上翻冒，造成道碴脏污、板结进而使道床降低或丧失弹性。轨道几何尺寸变化．危及行车安全。翻浆冒泥分为土质基床翻浆、风化石质基床翻浆和裂隙泉眼翻浆。-7- 铁路路基病害综合整治与防护4.1.2路基下沉路基下沉主要是路基填筑密度不够和强度不足所致，表现形式有路基下沉、道砟囊或道砟袋。填方路基下沉导致断面尺寸改变的病害现象，为路堤沉陷。由于路基土密实度不足或地基松软。在水、荷重、自重及振动作用下发生局部或较大面积的竖向变形。一般经过列车运行一段时间后。下沉会趋于缓解。但有时冈荷重增加或水的作用使沉降速率加大。局部下沉也会造成陷槽使线路不平顺。下沉分为基床下沉、堤体下沉和基底下沉4.1.3挤出变形表现形式有路肩隆起、侧沟被挤，路肩外挤和边缘外膨。主要是由于土体强度不足而产生的剪切破坏或塑性流动，基床内的土经常处于软塑状态，在基床内的影响深度较大，在列车荷载的作用下，基床上发生剪切破坏，发乍外挤变形。外挤是因为基床强度不足引起，外挤分为路肩隆起。4.1.4边坡塌方坍方的表现形式有剥落、碎落、滑坍和崩坍。剥落、碎落、滑坍主要发生在路堑边坡。剥落是指边坡表层土壤，岩石风化成零碎薄片，从坡面上脱落下来的现象，剥落碎屑的堆积。会堵塞边沟，影响路基稳定。碎落是岩石碎块的一种剥落现象．落石产生的冲击力可使路基、路面遭到破坏，威胁行人及车辆的安全。崩坍是大量土石脱离坡面翻滚于边坡下部形成倒石堆或岩堆的现象。崩坍的土石方往往造成交通中断，也是危害最大的路基病害。崩坍的发生主要是路堑的开挖使原有自然坡面失去平衡所致。滑塌是指边坡上的大量土石沿着一定滑动面整体向下滑移的现象。4.1.5边坡冲刷边坡冲刷指较高大的土质路堑、路堤边坡、岸坡（滨河、河滩、海滩和水库（塘）的路堤边坡）或严重风化的软质岩石边坡受到水流的冲蚀、冲刷作边坡冲刷用向形成冲沟或冲坑为边坡冲剧。边坡冲刷分为边坡淘刷和边坡冲沟。-19- 铁路路基病害综合整治与防护4.1.6陷穴陷穴指路基下及其附近存在洞穴，其坍塌可引起基床和道床突然沉落．轨道悬宅，中断行车，甚事造成列车颠覆。陷穴病害分为黄土陷穴、岩溶洞穴、盐蚀溶洞和墓穴兽洞等。4.1.7滑坡滑坡指影响路基稳定的土（岩）体滑动。分为边坡的深层滑动、路基滑移及山体滑坡。4.1.8水浸路基水浸路基指实际浸水超过设计水位的路基．被水浸或淹没，引起一定的沉降或局部坍塌，当路堤缺乏足够的防护和加固设备时，导致路基稳定性受到影响或破坏。4.1.9冻害冻害发生在寒冷地区，如路基土为透水性较差的细粒土，当含水量较高或基面积水，在冻结过程中，土中水重新分布和聚集形成冰块。又引起不均匀的冻胀现象。在我国北方地区，由于地理条件原因，经常出现4.1.10沙害风沙经常掩埋铁路。尽管路基病害表现形式多样，但产生路基病害的原因则主要是土质不良，压实密度不足和排水不畅等。-19- 铁路路基病害综合整治与防护第五章铁路路基的病害与整治路基病害的预防和整治，应贯彻“预防为主、综合治理”的原则，首先弄清发生病害的原因，经过综合分析。因地制宜地采取整治的措施。5.1病害的防治治理与预防病害预防包括以下内容：（1）资料收集包括线路的设计、施工资料及线路区域的气候、水文、工程地质等情况，并了解其变化规律,为防治病害提供第一手资料；（2）根据线路当前的状态及运营情况，应每3--5行一次线路的普查，评估线路的安全状态，提前发现病害趋势并进行相应的处置。调查的方法除了传统的人工调查、轨检车检测外，铁道部目前正在推广铁路路基快速物探检测系统，检测深度达轨面下2.5m度可达80km/h入路基和路基积水，保持路基面排水坡度。路基病害的整治应从路基填料（改变其填料类型、改变填料的成分）防止水侵入（改善路基结构设计）、提高路基强度和刚度（改善路基结构设计）入手，路基的整治流程如下：前期准备→总体方案→检测路基→细化方案→治理施工→效果评价处理路基病害基本按以下步骤进行：（1）需要检测路基病害，判断路基病害的类型、发生的部位及规模大小、严重程度；（2）对产生病害的主要原因进行分析：一般为填料、水分侵入、强度不足等方面的问题；（3）拟采取的措施：应采用技术上可行（控制病害产生原因）、经济上合理的治理方法。5.1.1路基滑坡的防治-19- 铁路路基病害综合整治与防护对滑坡这一常见的路基病害的预防及治理。中国铁路有些区段滑坡病害较为密集，平均每百公里分布高达20～30处，多为山区铁路。发生滑坡常用的防治对策有排水、减重、支挡、改善土体物理力学性质等常中断行车，甚至使列车颠覆，给运输安全带来严重危害。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。发生滑坡的软弱带又称滑动带。滑动带在重力作用下，或在其他外力作用下使其剪切应力大于强度，或因震动液化、溶蚀潜蚀、自燃、人为开采等因素的作用下，使其结构破坏和岩土性质改变而丧失强度，就会引起滑动带上覆岩体或土体发生滑动。滑坡一般从地表上呈现的裂缝等迹象的变化可大致划分出蠕动、挤压、微动、滑动、大动和滑带固结六个阶段。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。滑坡按其特点可进行各种不同的分类。中国铁路按滑体的物质组成及其成因，把滑坡分为粘性土滑坡、黄土滑坡、堆填土滑坡、堆积土滑坡、破碎岩石滑坡和岩体滑坡等六类。产生滑坡的原因有内在因素，也有外在因素。内在因素是形成滑坡的先决条件，它包括岩土性质、地质构造、地形地貌等。外因通过内因对滑坡起着促进作用，它包括水的作用、地震和人为因素等。所以，滑坡是内外各因素综合作用的结果。防治滑坡的原则与防治对策。（1）对有可能新生滑坡的地段或可能复活的古滑坡，应采取必要的工程措施，以防止产生新的滑坡或古滑坡的复活。（2）治早。滑坡的发生与发展，是有一个过程的，早期整治，能收到事半功倍的效果。（3）一次根治与分期整治相结合。滑坡一般应一次彻底根治，不留后患。但对规模较大、性质复杂、变形缓慢，一时尚不致造成重大灾害的滑坡，也可在全面规划下，分期整治。同时注意观测每期工程效果，为确定下期工程提供依据。防治滑坡的措施应在弄清滑坡成因的基础上，对诱发滑坡的各种因素，分清主次，采取相应的工程措施。（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）支挡措施根据滑体推力的大小，可以选用适当的支挡结构防滑。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。-19- 铁路路基病害综合整治与防护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。具结构轻盈，节约材料，适宜机械化施工，提高生产效率等优点。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）改善滑坡土体的物理力学性质用物理化学方法，加固和稳定滑坡。方法很多，如焙烧、成浆、加灰土桩、硅化、电渗、离子交换等。这些方法，由于工序复杂，成本较高，目前中国铁路仅小规模试用，尚未广泛采用。（5）改线绕避上述整治措施难以奏效时，在经济技术合理情况下，可以考虑改线绕避。养护维修要点：①滑坡区的地表排水设备，如截水沟、排水沟、吊沟等应做到无淤积、无漏水、无冲刷、排水畅通、沟涵相通。对失效损坏处所，应及时修补，确保状态良好。②滑坡区的地下排水设备，如支承渗沟、暗沟、隧洞、渗井、渗管等，应定期检查，及时清理和疏通。对失效或损坏处所，应及时修补或整治。地下排水设施，一般每年在春融之后和冰冻之前，在雨季开始之前和暴雨之后，必须仔细观测其流量，掌握其变化规律和排水效果，发现异常及时处理。③滑坡区的防护和加固建筑物，应保持完整无损，如有开裂、滑移，必须认真查明原因，采取治理措施，不可麻痹大意，要防患于未然。④对规模大，情况复杂的大滑坡，虽经模治仍在缓慢变形或间歇变形，应对其认真观测，实行动态监控，掌握变化规律和发展趋势，以便及时采取有效措施。⑤保护好山坡植被，搞好水土保持，也是滑坡区养护维修的重要任5.1.2路基崩塌落石的防治崩塌落石是堑坡或其上山坡的岩块土石发生崩塌或坠落造成危害的地质现象。具有突然、快速和较难预测的特点，是地形、地质比较复杂的山区铁路十分常见的路基病害，对铁路行车安全危害甚大，经常导致中断行车，甚至列车颠覆。（1）形成崩塌的原因：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。②-19- 铁路路基病害综合整治与防护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、人工开挖斜坡等，都是诱发崩塌的因素。（2）防治原则以预防为主，制早治小，一次根治，不留后患为原则。①新建铁路应加强工程地质工作，对崩塌落石地段，严重者应予以绕避，不能绕避时，应修建必要的预防性工程，防患于未然。②养护维修应对可能发生崩塌落石地段，加强检查巡视，发现变形失稳征兆，应及时采取措施，治早治小，防止因病害扩大而导致灾害的发生。③病害发生后，整治工作要坚持一次根治、不留后患。否则，往往会招致大的灾害。（3）防治措施应根据病害性质、规模及所处地形、地质情况，因地制宜地选择。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。（4）养护维修要点：①崩塌落石地段应进行定期检查、经常检查和雨季汛期检查。所谓定期检查是指春检和秋检，对崩塌落石地段及其防护建筑物进行全面地检查。春检时发现隐患，采取防范措施安全渡汛；秋检时是检查汛期过后崩塌落石处所的变化情况及防护建筑物的破损情况，分轻重缓急，安排路基大、维修计划。巡山工和重点病害看守工对所管责任地段或处所，应经常巡视检查，监视危岩落石的发展动向，防患于未然。雨季汛期应加强检查力度，执行雨前、雨中、雨后检查制度，是防止崩塌落石事故的有效措施。②及时清理被拦截的崩塌坠落土石，修理被破坏的建筑物及排水设备。③对范围大、数最多、危石分散、清除整治困难的崩塌落石地段，应设置报警装置，以防发生事故。-19- 铁路路基病害综合整治与防护5.1.3基床翻浆冒泥、下沉外挤的防治基床翻浆冒泥、下沉外挤是路基本体变形而引起的病害。一般发生在基床为黏土类的路基地段，排水不良的路堑和站场比较多见。翻浆冒泥和基床下沉外挤病害，是基床变形不同阶段的表征，翻浆冒泥导致陷槽或碴囊基床下沉，陷槽或碴囊的发展使基床抗剪强度下降，导致路肩隆起或边坡外挤。基床翻浆冒泥引起的轨道不平顺，恶化了列车运行条件，但变形发展缓慢，对行车安全影响不大。而基床下沉外挤，则可能造成行车中断甚至列车颠覆，严重危及行车安全。病害成因基床排水不良承载力不足或受水浸承载力进一步下降的土质基床在列车荷载反复作用下，将逐渐形成基床翻浆冒泥下沉外挤的病害。水若源于降雨，翻浆冒泥表现为季节性，即雨季发生，旱季不发生；水若源于地下水，则翻浆冒泥表现为常年性，但雨季比较严重。基床土遇水承载力下降，原因比较复杂，如基床土为膨胀土未更换或改良；排水系统不完善；基床未作砂垫层或厚度不足；填土密实度未按规定控制；轨道状态不良；速度、轴重增加而轨道与之不相匹配等，都将使基床强度与行车条件不相匹配，以致产生基床病害。防治原则“预防为主，治早治小”。应在基床变形的初始阶段及早整治，不要到碴囊形成甚至下沉外挤再整治，这样做可事半功倍。防治措施应视病害性质，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，如路堑和站场。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，使基床土经常保持疏干状态。（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。换填深度应以满足承载力要求为原则。（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。这是近年广泛应用的防治基床病害的新工艺，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。作为隔断排水层的材料，它能渗水，又能隔断粘土细粒，具有足够的强度，又有延伸性，是整治基床病害的好材料，但这种材料造价较高，使用寿命尚有待测试。5.1.4路基陷穴的防治-19- 铁路路基病害综合整治与防护路基陷穴是路基下面隐伏的洞穴顶部塌陷引起的一种路基病害。塌陷有时能使轨道悬空，给行车安全带来严重后果，这些洞穴有三类，一是石灰岩地区的岩溶洞穴；二是黄土地区的黄土陷穴；三是人工遗留的洞穴，如古墓、古窖、古井、遗弃的坑道等。有些洞穴，修建铁路时未发现，或发现未作处理，有些黄土陷穴是在铁路建成后，因路基排水不良，水流集中潜蚀而成。石灰岩溶洞主要分布在中国南方广西、贵州和云南东部，湖南、湖北西部及广东的西部和北部也很发育，北方主要分布在山西与河北的太行山、太岳山、吕梁山和燕山一带。黄土陷穴主要分布在西北和华北地区，尤其是黄河中游地区。形成原因：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。预防措施：预防洞顶塌陷，必须预先弄清楚影响路基稳定范围内，隐伏洞穴的分布情况、形状大小、埋藏深度、顶部厚度、洞穴处工程地质和水文地质情况，以及洞穴的发展趋势等，而后采取工程措施，预防洞穴塌陷。但要做到这一点，只有在新线勘测设计或施工阶段才有可能。通车后在运营条件下，很难做到。黄土路基，只要做好路基排水，就能预防新生陷穴的发生。整治措施：陷穴发生后，首先应根据陷穴发生的部位、规模、对路基稳定性或行车安全的危害程度，进行评估，确定是否紧急处理。发生在轨道下面的陷穴，对行车安全危害较大，应采取紧急措施，如填实陷坑，整修线路，扣轨慢行，派人看守,情况危急时，应封锁线路。其次应做细致调查，查清塌陷洞穴的成因，形状大小，平面位置，埋藏深度，工程地质和水文地质特征及可能的发展趋势，为彻底整治提供依据。常用措施有：（1）开挖回填。如暂不危及行车安全，此措施应作为首选，它能确保质量，不留后患；（2）塌陷洞穴在轨道下方，无法开挖，可钻孔灌砂、灌注泥浆、砂浆或混凝土浆；（3）规模较大或与暗河相通的溶洞塌陷，可采用网格梁、地基梁、框架梁跨越，或其他类梁跨越等。无论采用何种措施，都要做好排水，尤其是黄土陷穴，排水设施有效、完善与否是整治成败的的关键。5.1.5路基冲刷的防治位于河流岸边、河滩或水库岸边的路基，因常年或季节性水流冲刷、波浪和渗流的作用，往往造成路基冲空、边坡滑坍等病害。防治这类病害，必须掌握水流性质、变化规律及可能对岸边或路基造成危害的性质和严重程度，使防治措施准确到位。为此，应细致地调查勘测、精心分析，提出符合实际的科学结论。-19- 铁路路基病害综合整治与防护防护工程分直接防护和间接防护两类。直接防护是对路基本体加固，以抵御水流的冲刷；间接防护是借导流或挑流工程，改变水流性质，间接达到避免或减轻水流对路基冲刷的目的。直接防护方式：（1）干砌石护坡。适用于不受主流冲刷的路堤边坡。（2）浆砌片护坡。适用于主流冲刷及波浪作用强烈的路堤边坡。（3）抛石。适用于水流方向平顺，无严重局部冲刷，已被水浸的路堤边坡。（4）石笼。适用于既受洪水冲刷又缺少大石料的区段。（5）挡水墙。适用于峡谷急流和水流冲刷严重地段。直接防护与铺草皮护坡、抛石护坡、片石护坡、石笼护坡。但每一种方式都有自己的局限性，有的造价太高，有的年限较短，采用直接防护要因地制宜，对经济和质量优化。间接防护方式：（1）挑水坝。适用于河床较宽，冲刷和淤积大致平衡。水流性质较易改变的河段，有的地主可以顺河势布置向导流建筑物。防护地段较长，更宜采用。（2）顺坝。适置横向导流建筑物。防护地段较长，更宜采用。（3）潜坝。适用于河不太宽，洪水时流速较大河水深较的河段，侵占河槽较少又能减轻对路堤的冲刷，但宜和加固路堤边坡配合使用。（4）防水林带。适用于路基外侧河滩季节性洪水冲刷地段。但导流建筑物的修建是一项技术复杂、工程浩大的措施。间接防护成败的关键是导流建筑物的正确选择和布置，因此应切实依据天然河道的特性确定导治线、导治水位和选择导流建筑物的类型。上述防护工程措施，既可单独使用，也可综合使用，应根据河流形态，地质情况和水流特性合理选用。如山区河流，由于河道窄、纵坡陡，防护工程应尽量顺乎自然，宜选用直接防护措施，若以挑水坝等导流措施防护，往往失败的多，收获的少。防护设施养护要点：（1）经常检查，特别是洪水期间和洪水过后，应进行全面检查，范围不大的损毁，应及时修补；范围较大的损毁，应充分调查，分析原因，而后制定整治措施。（2）调查重点应放在水下部位。特别是直接防护工程的水下部位，基础冲空往往是导致路堤突然坍滑的主要原因。（3）水毁设施的修复，应充分考虑原设计意图，以防新增设施造成新的不良后果。（4）损毁情况然及行车安全时，应采取紧急措施，护住坡脚，通常抛石或抛石笼紧急防护。所以我们在新建线路时，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。-19- 铁路路基病害综合整治与防护5.1.6路基冻害的防治中国东北地区及西北高原地区，多为季节性冻土地区，地表土层一般冬季冻结，春季开始融化，夏季除永冻层外将全部融化。这类地区的路基，在土、水、温度的共同影响下，路基面将发生不同程度的冻胀，春夏又发生融化下沉，使轨面高低、水平产生不均匀变形，严重地段往往伴生翻浆冒泥，道碴陷槽，基床外挤等病害。冻害发生在寒冷地区，如路基土为透水性较差的细粒土，当含水量较高或路基面积水，在冻结过程中。土中水重新分布和聚集形成冰块，又引起不均匀的冻胀现象。冻胀是由于路基下部的水向上集聚并冻结成冰所致，过大的冻胀可使柔性路面鼓包，开裂，使刚性路面错缝、折断，冻胀是翻浆过程的一个阶段同时也是一种单独的路基病害。冻胀原因及影响因素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。影响因素：（1）温度的影响。当土层温度处于负温相转换区，且冻结速率较低时，土水中迁移最活跃，以致形成较大的冻胀。（2）土质的影响。由粒径大于0.1mm的粗颗粗组成的土质，无冻胀或冻胀较小，如砂、砾石、碎石等；由粒径小于0.1mm细颗粒组成的土质，如砂黏土、黏土等，有较大冻胀性，尤其是黏粒含量大于15%，密度较小的粉粒土冻胀最强烈。（3）水分的影响。土的天然含水量越大，冻胀性也越大，特别是有地下水补给时，会发生强烈的冻胀。冻害的表现形态：（1）从轨面前后高低变形看，分为冻峰（臌包）、冻谷（凹槽）、冻阶（台阶）；（2）从轨面水平变形看，分为单股冻起、双股冻起、交错冻起；（3）从冻胀部位看，分为道床冻胀、基床表层冻胀、基床深层冻胀；（4）从冻起高度看，冻起高度小于25mm，为一般冻害，冻起高度25～50mm，为较大冻害，冻起高度大于50mm，称为大冻害。预防措施：保持道床清洁，防止泥土混入，及时清除土垅，以利排水；路肩和边坡保持平整，无坑洼、裂缝、防止积水下渗；侧沟、天沟等地表排水设施及渗沟、暗沟等地下排水设施应保持工况完好，畅通无阻，防止或减少水对路基的补给。整治措施冻害发生后，首先应认真进行调查，弄清冻胀发生部位、形状、高度、起落及发展过程，弄清冻胀土层的性质被、结构及水文地质条件，以便分析冻胀产生的原因和变化规律，然后提出相应的整治措施。常用的整治措施有∶（1）-19- 铁路路基病害综合整治与防护修建减少路基基床含水量的排水设施。如修建具有抗冻防渗能力的地表排水设施，以防治因地表水节而引起的冻胀；修建渗沟、暗沟、截水沟等，截断、疏导地下水或降低地下水位，以防治因地下水补给而引起冻胀。（2）挖除冻害地段的基床土，换填无冻胀或冻胀很小的碎石、河沙、砂类土等。换土深度应主冻结试之下，换土宽度应包括路肩在内的整断面更换。（3）在基床表层铺设保温层，改善基床温度环境，使表层下的基床土不冻结或减小冻结深度。保温材料一般用炉渣，其导热系数小，成本低廉，也可用石棉、泡沫聚苯乙烯板等保温材料。国外经验表明，用泥炭或冷压泥炭砖作保温材料，效果良好，使用时间长。湿度大的泥炭在水分冻结时，会释放大量潜热，能防止泥炭进一步冻结。（4）人工盐化基床土。用氯盐（NaCl）整治路基冻害，费工较多。效果虽明显，但有效时间短，一般只用于基床表层冻胀地段。选择上述措施时，应注意总体效果，考虑相互配合，以期达到根除冻害的目的。5.1.7路基雪害的防治中国黑龙江、吉林、内蒙古等省区，属寒温带大陆性季风气候，全年降雪天数190～200d,积雪天数160～180d，最大积雪深度200～1000mm。年平均风速4.4m/s，最大风速40m/s。这些地区的铁路线路，冬季常被雪埋，严重影响行车安全。易于积雪地段由于铁路线路的地形、地貌及其与主风向的夹角各不相同，线路积雪的程度也不一样。经验表明，下列地段易于积雪：（1）车站站场；（2）路堑与路堤交界处；（3）深2m以下的浅路堑；（4）高1.2m以下的矮路堤；（5）复线并行不等高的高差大于0.3m地段。防治措施积雪掩埋线路危及行车安全。积雪融化后，增加路基含水量，降低中期承载能力，形成路基翻浆冒泥和陷槽等病害。易被雪地埋钱，必须那瓣治驰。最经济有效，且一劳永逸的防治措施是营造防护林带（参见线路维修管理之铁路沿线造林绿化）。它不仅可以防止雪害，而且还可以改造生态环境。防雪林带的布设位置、型式、树种，应根据地理、气候、土壤条件,风速、风向、积雪程度等情况选定。在无营造防雪林条件或防雪林尚未发挥作用之前，也可修建一些临时防雪设备，如移防防雪栅、防雪堤垣、防雪堤垣、导风挡板等。冬季有时会发生预计不到的暴风雪，在不积雪地段，也会严重积雪而影响行车。为预防不设，应在适当区段，储备一些除雪机，以备急需。-19- 铁路路基病害综合整治与防护5.1.8路基沙害的防治沙害的防治通过沙漠地区的铁路，如包兰线、兰新线、集二线、京通线、青藏线、南疆线、乌吉线及陇海线经黄河故道地段等，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。沙害形态风沙对线路的危害主要表现在流沙在线路上的堆积，以及流沙对路堤边坡的吹蚀和对道床的掏空。线路上堆积的沙，掩埋枕面以上，以称一级沙害，掩埋面以上至轨面以下，称二级沙害；掩埋枕面以下，称三级沙害。防治原则和措施沙害的防治原则是因害设防，因地制宜和就地取材。沙害防治措施，分为植物固沙和工程固沙两类。植物固沙是治本良策，既可阻截沙流，防止风蚀，又可调节小气候，改善生态环境和改良土壤。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。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、栽砌或散铺卵砾石。（2）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。-19- 铁路路基病害综合整治与防护结论铁路基床病害成为一种分布广、治理难、多发性强的病害，加之近年来随着重载及提速列车的大量开行．路基内应力水平、分布状态和作用方式显著改变．由于既有铁路线路基设计承载力偏小，在列车提速后荷载引起的动应力之下，导致各种病害的产生，或使已存在的病害更加严重而严重影响着列车的安全运行。所以了解病害的类型及其发生机理，并对其进行实用的检测,对路基的防护和治理是非常重要。20 铁路路基病害综合整治与防护致谢这篇论文即将完成，离不开各位老师、同学和朋友的关心和帮助。在此感谢指导老师的指导和帮助；感谢各位的关心、支持和帮助。从开始进入课题到论文的顺利完成，在这里请接受我这份诚挚的谢意!-22- 铁路路基病害综合整治与防护参考文献[1]佟立本.铁道概论.5版.北京：中国铁道出版社，2006.[2]宫全美.铁路路基工程.北京：中国铁道出版社，2007[3]杨广庆.路基工程.北京：中国铁道出版社，2006[4]梁钟琪.土力学及路基.北京：中国铁道出版社，2006[5]唐新权，刘成禹.地质与路基.北京：中国铁道出版社，2002[6]谷爱军.铁路轨道.北京：中国铁道出版社，2005[7]黄淑森.铁路路基基床病害与整治.北京：中国铁道出版社，2005-22-