路基病害预治理及整治方案论文

毕业设计（论文）路基病害及其整治方案毕业设计路基病害预治理及整治方案共71页第57页 毕业设计（论文）路基病害及其整治方案论文摘要：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。关键词软弱；铁路路基，基床，冻害，路基坡面，不良地质，病害，防治措施共71页第57页 毕业设计（论文）路基病害及其整治方案Abstract:Thispaperdescribesseveralofthediseasescommonsubgradetypes,analysisofthecausesofdefectsundertheroadbedraisedthesetypesofdiseasesandMaintenancepre-treatmentmethods.Soilsubgradetowithstandweight,trafficloadandundertheinfluenceofvariousnaturalfactors,leadingtoallpartsofthedeformation,deformationalsocausedbysubgradeelevationandslopegradient,shapechange,resultinginserioussoildisplacement,threateningtheintegrityoftheroadbedandstabilityoftheembankmentcausedbyallkindsofdamage.Thebasisoftheentireroadsubgrade,butalsotoensurethequalityandstabilityofakeyroad,roadbeddiseaseproducesnotonlygeology,design,constructionsuchasembankmentbeforetheformationofthevariousareasinrelationto,butalsowiththeroadbedaftertheformationoftheconservationandmanagementrelatedtotoavoidtheemergenceofpavementsubgradediseasecausedbytheearlydamage,wemustfocusonallaspects,totakecorrespondingmeasures,earlytreatmentandpreventionofdiseasesresultingsubgrade.Keywordsweak;railwaysubgrade,basebed,damage,embankmentslope,poorgeologicalconditions,disease,preventionandcontrolmeasures.共71页第57页 毕业设计（论文）路基病害及其整治方案目录第1章绪论·············································5第2章路基基床病害····································112．1路基基床病害的类型和特征·························112．2基床病害的预防···································162．3基床病害的整治···································17第3章路基坡面病害····································213．1路基坡面病害类型································21共71页第57页 毕业设计（论文）路基病害及其整治方案3．2路基破面坡面病害的整治···························23第4章路基冻害········································264.1路基冻害的概述···································264．2路基冻害的预防····································294．3路基冻害的整治···································29第5章不良地质现象引起的病害·························335．1路基滑坡·········································335．2路基崩塌落石共71页第57页 毕业设计（论文）路基病害及其整治方案·····································365．3地震地区路基病害及防治···························38第6章地区性路基病害·································446．1黄土路基病害·····································446．2盐渍土路基病害···································466．3风沙地区的路基病害·······························486．4膨胀土地区的路基病害·····························506．5软土地区的路基病害·······························566．6工程实例·········································60共71页第57页 毕业设计（论文）路基病害及其整治方案结论··················································69致谢··················································70参考文献·············································71第一章绪论1.1路基的概念共71页第57页 毕业设计（论文）路基病害及其整治方案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。公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，所以路基是公路的承重主体。在纵断面上，路基必须保证路线需要的高程；在平面上，路基与桥梁、隧道连接组成完整贯通的线路。1.2路基的基本性能为了保证公路、铁路最大限度地满足车辆运行的要求，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：（一）承载能力行驶在轨道或路面上的车辆。通过车轮把荷载传给轨道或路面，由轨道或路面传给路基，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。结构承载能力包括强度和刚度二方面。路基结构层应具有足够的刚度，使得在荷载作用下不发生过量的变形，保证不发生不平顺病害。（二）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。路基结构能否经受这种不稳定状态而保持工程设计所要求的几何状态及物理力学性质，称为路基结构的稳定性。共71页第57页 毕业设计（论文）路基病害及其整治方案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。如在软土地层上修筑高路堤，或者在岩质或土质山坡上开挖深路堑时，有可能由于软土层承载能力不足，或者由于坡体失去了支承，而出现路堤沉落或坡体坍塌破坏。路线如选在不稳定的地层上，则填筑或开挖路基会引发滑坡或坍塌等病害出现。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。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。春天融冻季节，在交通繁重的路段，有时引发翻浆，使路基路面发生严重的破坏。（三）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。路基的稳定性可能在长期经受自然因素的侵袭逐年消弱，因此，提高路基的耐久性，保持其强度、刚度、几何形态经久不衰，除了精心设计、精心施工、精选材料之外，要把长年的养护、维修工作放在主要的位置。1.3路基病害的定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害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。共71页第57页 毕业设计（论文）路基病害及其整治方案1.4路基病害的类型路基病害的种类很多，主要有：基床病害、路基冻害、路基坡面病害；不良地质现象引起的路基病害，如崩塌、落石、滑坡、泥石流等地段的路基病害；地区性路基病害，如黄土路基、软土及泥沼地区路基、盐渍土路基、盐湖路基、雪害地区路基、风沙地区路基、岩溶地区路基、采空区路基病害等。路基病害往往是多种类型并存、相互引发而加剧，只有全面调查分析、综合治理，才能收到预期效果。1.5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。研究表明：产生这些病害（破坏）的原因在很大程度上依赖于路基土在循环荷载作用下的抗剪强度特性，而后者与土的饱和度密切相关。随着饱和度的增大，土的动强度（即经过若干次循环加载后仍处于稳定状态的最大偏应力比）将显著降低。处于轨道下方的路基土因反复受到挤压和固结而产生过大的累积塑性变形，从而形成所谓的道碴坑以及枕木下方的积水坑。尤其是在雨季，基床填土含水量达到饱和状态，动强度显著减小，从而使道床工作性能急剧下降，甚至会导致线路产生严重的不平顺而影响行车安全。共71页第57页 毕业设计（论文）路基病害及其整治方案1.6铁路路基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。共71页第57页 毕业设计（论文）路基病害及其整治方案第二章路基基床病害2.1路基基床病害的类型及其特点共71页第57页 毕业设计（论文）路基病害及其整治方案路基上部收列车动力和水文、气候变化影响较大的一层叫做基床。它的厚度随线路结构、运输条件和地质、水文、气候的不同而有差别。在我国现有现有轨道结构和运输条件下，列车荷载的有效影响深度约达到路基面下1米左右，其上部50cm较为明显。水、温度变化影响的深度，南方一般不超过1米，东北可达3米左右。因此，可以认为基床的概略范围约为路基上部1~3m，在某些特殊情况下，可能超出这一数值。在《京沪高速铁路设计暂行规定》中。按路基面以下3米考虑，表层厚度约为0.7m，底层厚度约为2.3m。基床直接承托着轨道和列车荷载，其状态如何，关系到整个线路的质量和列车运行的安全。因此，必须保证在最不利的水文、气候等影响和列车的最大动力作用下基床仍然具有足够的稳固性。基床由于稳固性不足，将会发生不能容许的危害线路正常工作的变形，即基床变形，其发生和发展主要取决于土的工程性质，水、温度对基床的作用形式和程度，荷载的性质、大小和分布，以及其他如施工质量、养护维修方法等。根据基床变形的基本成因和性质，并按其典型的外部特征，结合发生的部位，我国铁路路基常见的基床变形主要分为翻浆冒泥、沉陷、挤出和冻胀等几个基本类型。基床病害的整、治，应根据病害的类型、特征及成因，选择有效而经济的整治措施。图2-1基床翻浆冒泥形成机理2.1.1翻浆冒泥是基床土受地面水或地下水的侵蚀软化或液化后形成泥浆，在列车动力作用下挤入道床或通过道床向外窜出的一种现象。根据其形成条件和发生的部位，可进一步分为土质或风华石质基面翻浆冒泥和裂隙泉眼翻浆冒泥两种。土质或风化石质基面翻浆冒泥是基床土或岩石风华物在地面水及列车动力作用下发生的变形现象，裂隙泉眼翻浆冒泥，是裂隙发达的风化残积、堆积土在裂隙水、泉水及列车动力作用下发生的变形现象。大量调查资料表明，翻浆冒泥地段的基床土，颗粒很细，亲水性较强、渗透性很差，膨胀率较高，但土质坚硬，密度较大，强度较高，因而变形发展深度较浅，一般不超过枕木底以下60cm。2.1.2共71页第57页 毕业设计（论文）路基病害及其整治方案沉陷是基床土由于密度不足或密度不均匀以及运输条件改变时在动力作用下发生压密或不均匀压密所引起的变形现象，多发生在路堤。当基床土一般地被压密时，仅在轨枕范围内产生较大的沉落，形成道砟槽。如果基床土不均匀地被压密，则会在个别严重压密的地方形成道砟壤，道砟壤的形成造成积水条件，如基床土透水性能不好，基床土将会被积水侵蚀软化，反过来又加重和加速道砟壤的发展。当基床土在土路基全断面上被强烈的压密时，则表现为沉落。高路堤的沉落除了由于基床在列车荷载作用下被压密之外，主要还由于填土在土体自重压力下的压密作用，但这时的变形已经不单纯属于基床变形的范畴。2.1.3挤出是含粉黏颗粒较多的基床土，在含水量经常处于饱和状态时，土的承载力不足而产生的基床土体滑动、流动以及局部丧失稳定的变形现象。根据其表现形式和部位的不同，挤出又可分为隆起、外挤和路堤臌坍三种。隆起是指在路堑或路堤中基床土被挤出而造成路肩隆起的变形现象，外挤是指在路堑中因基床土被挤出而造成侧沟外挤的现象，路堤臌坍是指路堤边坡由于基床土被挤出而造成的边坡臌出或滑动甚至带动路肩坍塌的变形现象。挤出变形地段基床土的物理性质和翻浆冒泥地段基本相似，但其状态和强度条件却有显著的不同。典型的挤出变形地段，基床土比较松软，其上部土经常处于过湿状态，多数可达饱和，土的强度不足，因而其变形发展的深度也较大，一般大于50cm。2.1.4冻胀是我国寒冷地区最普遍的基床变形。基床土在冻胀时，冻结层，尤其是其上中部，将聚集大大超过其冻前含水量的水分。因而在融化时，基床土将被软化，甚至成为流动的泥浆，强度大大降低，加上其下不部未融化层起着刚卧层的作用，在列车动力作用下，往往产生翻浆冒泥、挤出等变形。这种变形的外部特征和翻浆冒泥，挤出变形相仿，但其形成条件却不尽相同，因而其防治措施也应有所区别，着重采取排除、疏干或降低地下水，隔断毛细水以及排除地面水的措施，在有利的地方，亦可采用换填渗水土壤等办法。基床变形现象是错综复杂的。在许多情况下，随时间的延续和变形的不断发展，可能由一种较轻的变形转化为较重的变形，也可能由于某种变形的结果而引起另一种变形的发生，如基面翻浆冒泥可能发展为挤出，道砟壤向外延伸可能造成路堤臌坍等。同时，许多变形地段还经常同时存在着两种类型以上的变形现象。因此在调查分析基床变形及确定其整治措施时，必须抓住主要变形类型并考虑它的发展。各类基床变形的产生条件和主要特征列于表2—1中。共71页第57页 毕业设计（论文）路基病害及其整治方案表2—1基床变形分类分类名称产生条件变形的性质和成因主要特征和一般规律翻浆冒泥土质或风化石质路基面翻浆冒泥1.较密实的粉质黏土（土中小于0.05mm颗粒达到60%以上，液限大于32，塑性指数大于12）或风化为泥质的岩石（分化物中小于0.05mm颗粒达到60%以上）；2.地面水排水不良；3.动力作用基面土质及风化物被软化或液化，软化层在列车动力作用下挤入道床1.一般在雨季翻浆，雨季后能延续一段时间；2.上翻泥浆基本来自基面，泥浆较稠，呈柱状或片状从枕木端及枕木中连续翻出，颜色一般与基床土质一样；3.翻浆期间轨面标高有较频繁的轻微变化；4.软化层较薄裂隙泉眼翻浆冒泥1.裂隙发达的风化残积、坡积土；2.有裂隙水及泉水；3.动力作用在裂隙水、泉水和列车动力共同作用下，土被冲蚀软化，合成泥浆，挤入道床1.终年都有翻浆现象，雨季更严重；2.初期翻浆从裂隙及泉眼处开始，随时间延续扩展至较大范围。泥浆呈条状或漏斗状、柱状翻出，泥浆较稀；3.轨面标高有较频繁的轻微变化；4.多出于山区和丘陵地区下沉沉落1.黏性土、风化岩石填筑的路堤，填筑密度不足或荷重增大（运输条件改变）；2.有冰的影响时将加重变形程度；3.动力作用基床土被强烈压密1.轨道在较长时期内缓慢下沉，基面标高降低，无隆起现象；2.有时有翻浆现象；3.多数发生在路堤地段，新建线路较多。注：如土质不良，发展到一定程度可能转化为挤出变形；此类变形不单纯属于基床范畴道砟囊1.基床系黏性土或风化岩石，个别地点密度不足；2.有水的影响将加重和加速变形的程度；3.动力作用基床个别地点土的不均匀压密变形1.变形处经常添砟起道；2.多发生在路堤地段；3.石砟向着土层软弱的地方延伸；4.砟囊中有积水或泥浆。注：如道砟陷入方向向路堤边坡发展时会引起路堤臌坍道砟槽1.基床系黏性土或风化岩石；2.基床密度不足；基床土的压密变形1.必须经常添砟起道；2.路堤、路堑地段均有，新建线路较多；共71页第57页 毕业设计（论文）路基病害及其整治方案3.动力作用3.随基床表面土的状态不同，陷槽面可能有不同的形态挤出隆起1.基床土为中塑性或高塑性黏土、淤泥、泥炭、风化残积土、粉质黏土、粉土等，经常处于饱和状态，其承载力小，强度不足，渗透性弱；2经常有水的影响（地面水、地下水、道砟陷槽或侧沟积水）；3.动力作用；4.冻融影响1.土的承载力不足，土体发生剪切滑动或塑性流动；2.土在动力作用下，液化而丧失承载力1.路肩隆起现象，隆起的基床内有明显的变形带，如图示：2.轨道有连续下沉或突然下沉，轨距水平变化大，雨季更为严重；3.路堑、路堤均有；4.软化层较厚，一般大于50cm。注：寒冷地区解冻时，亦可发生外挤变形外挤同上，但软层较薄，下有刚卧层或倾斜的刚卧层1.土的承载力不足，土体发生剪切滑动或塑性流动；2.土在动力作用下，液化而丧失承载力1.侧沟外挤，路肩一般无隆起现象，软土沿刚卧层向两边或单侧挤出，如图示：2.轨距水平变化大，不易保持；3.一般发生在路堑；4.侧沟经常呈湿润状态或有明显的地下水从沟底或沟边渗出；5.有时有泥浆从沟底或沟边冒出；6.软化层一般较厚，大于50cm路堤臌坍1填料为黏土或粉土的路堤；2.受深道砟壤（大于50cm）的影响道砟囊外伸1.轨道轨距、水平有显著变化；2.有的路肩或边坡上有裂缝；3.滑动前边坡外臌，滑动时大部分带动路肩下陷坍塌，如图示：共71页第57页 毕业设计（论文）路基病害及其整治方案4.雨量特大时，浅于50cm道砟壤亦可引起路堤臌坍2.2路基基床病害的预防1.新线路基采取改善基床土和达到压实标准，做好基床排水等，是预防基床病害最有效最节省的办法。2.认真做好线路的养护维修工作，经常保持轨道的良好状态，使列车动力正常地传递到路基基床。3.保持道床饱满整洁，及时清涮道床，挖除不深的道砟陷坑，整平路基面，做好排水坡度，必要时视陷坑深度落低路肩，排除陷坑积水。4.保证各种排水设施处于良好状态，达到不淤塞，不积水，排水畅通。5.在基床病害发生初期，应及早采取措施整治，防止继续扩大。6.对于整治基床病害所修建的各项设备，应经常检查。如发现轻微损坏或状态不良，应及时整修，使其发挥正常作用。2.3路基基床病害的整治方法2.3.1翻浆冒泥的整治方法总的说来，翻浆冒泥病害的整治应采取综合整治的方法，尤其应当重视消除水的影响，例如排除地表水、降低地下水位等。只有在此前提下，方可考虑其他相应的措施。在过去的实践中，一些措施被证明有效期较短或效果欠佳。例如浆切片石，混凝土等刚性封闭层，沥青土、三合土（薄层）封闭层，基床表层换填片石，道砟壤灌浆，砂桩等。砌路肩（枕木头以外至路肩部分换位干砌片石）及道心横盲沟的办法在部分地段的小型整治中曾经使用过，这些措施在一般情况下不宜再用。目前常采用的整治方法。1.砂垫床共71页第57页 毕业设计（论文）路基病害及其整治方案20世纪60年代后广为采用双层道床，即道床上部铺清渣，道床下部用符合材质要求的砂铺设成一定断面的砂垫床。其作用是隔离道砟与土质基面，避免基面直接受压而造成坑洼积水，并在一定程度上阻止基面的泥浆上升污染道床。砂垫床最适于整治无地下水影响的土质基面翻浆，也适用于风化石质基面翻浆，并经常作为封闭层、换土等方法的辅助措施，但不适用于裂隙泉眼翻浆及挤出。在地下水丰富的翻浆地段采用砂垫床时，必须同时采用降低地下水位的措施。砂垫床的铺设长度应包括全部翻浆地段，并视具体情况向两端适当延长。一般情况下，其顶面和底面的纵向坡度应与线路的纵坡一致。厚度为15~25cm，在降雨量大，排水条件差或基床较软的地段采用大值，反之则采用小值，一般采用20cm。砂料以中砂及级配良好的粗砂为宜，含泥量不得超过3%，砾砂细砂及粉砂均不可用。砂的质量可根据其颜色作粗略判别：白色的石英含量多，质量最好；黄色的次之；红色的含铁、镁矿物多，易风化成泥，质量最差，不宜使用。2.基面土工隔层在基床表面铺设土工隔层（包括土工板封闭层和无纺土工纤维渗滤层），其作用是防止地表水下渗造成基床表层的软化，或隔离地下水及泥浆上冒污染道床，并在一定程度上加固道床。20世纪80年代以来，推广应用不透水型和透水型两大类土工聚合材料作为基面隔层。不透水型材料包括：氯丁橡胶版、玻璃纤维涂塑布、维尼纶涂塑布、聚氯乙烯塑料排水板、聚乙烯软板、聚氯乙烯软板、塑料油膏布等。它多适用于地表水引起的翻浆冒泥；水源主要为地下水时降低水位后也可适用；整治裂隙泉眼翻浆时，一般在泉眼处加设横盲沟。透水型材料包括：上海工业呢厂、美国杜邦公司、克劳恩·西勒赫公司等多家公司生产的多种土工纤维布。它多用于地下水引起的翻浆冒泥，裂隙泉眼翻浆和挤出以及道砟壤等病害不宜使用。隔层的铺设长度应包括全部翻浆冒泥病害地段，并向两端各延伸至少5m。铺设隔层的地段须同时考虑排水措施，并在隔层设置一层约为10cm的砂保护层，其上的道床厚度应符合线路大中修标准。基面土工隔层的铺设宽度视病害整治的需要与材料的规格而定，一般少于4.0m。3.换土共71页第57页 毕业设计（论文）路基病害及其整治方案如路堤基床的病害范围不大，用优质土换填病害段的不良土时，换土施工可不影响既有线的运营，则可消除既有线该病害段的病害，由于基床因土质不良而引起的病害还和其他因素有关，所以，如不改善其他有关条件，则应使换填后的基床能在原有条件下稳固。2.3.2下沉外挤的整治方法基床变形是错综复杂的。在大多数情况下，较轻的变形会转化为较重的变形，或由于某种变形而引起另一种变形的发生。如基面翻浆冒泥可能发展为挤出，道砟壤向外延伸可能造成路堤臌坍等等。同时许多变形地段往往存在两种以上类型的变形现象。因此，对病害应进行综合整治。常用的整治措施有以下几种。1.换填换填是指用其他填料更换基床的不良土，以改变基床的土质条件，提高基床的承载能力。换填可有效地整治挤出、道砟壤等病害。换填时，一般要求将变形深度内（包括陷槽）的土全部挖除，下卧层应达到规定的强度指标。对于有刚卧层且其上部软卧层厚度小于50cm外挤变形地段，应将软卧层全部清除。由于倾斜刚卧层引起的外挤病害地段，应换只刚卧层，必要时尚要做防滑处理。当地下水丰富且对基床变形有直接影响时，应同时修筑适当的排水设备。换填长度包括整个变形地段，并向两端至少各延长1m。两端10m范围内尚应彻底清刷道床，做好基面横向排水坡并加铺厚约为10cm的砂垫床。换土地段的道床厚度，应符合线路大中修标准。换填材料主要有如下三类：（1）换黏性土。一般用于排除地表水的地段，换填的黏性土限用液限小于32、塑性小于12、颗粒组成（即土中小于0.05mm的颗粒含量百分数于土中小于0.5mm颗粒含量百分数之比）小于0.7，且小于0.5mm的颗粒含量少于70%的土。（2）换砂。一般宜用于地下水丰富且对基床有直接影响的地段。换砂最大深度应当考虑侧沟的深度（必要时侧沟可加深）及片石路肩的稳定高度。换填料宜用砾砂、粗砂或中砂，细砂或粉砂不能采用。共71页第57页 毕业设计（论文）路基病害及其整治方案（3）换掺料土。目前采用较多和效果较好的有石灰砂黏土（质量配合比为石灰：砂：土=1：1.5：10）和石灰黏土（质量配合比为石灰：土=1：10）。拌合时的加水量对于石灰砂黏土采用于土质量的20%~23%；对于石灰黏土采用25%。换填厚度一般不小于20cm。2.压力注浆（化学加固）用压力把浆液注入地层，把原来松散的土粒或裂隙固结成一个强度大、防水防渗透性能和化学稳定性好的整体，这种方法叫土体的压力注浆或土体的化学加固。目前压力注浆采用的主要是水泥浆液和化学浆液。水泥浆液是以水泥浆为主剂的浆液，用水泥浆液注浆时几乎均加入水玻璃、氯化钙、红星一号水泥速凝剂等掺合剂，以调节水泥的性能。水泥必须新鲜，以普通硅酸盐水泥最好，强度等级不低于C32.5.化学浆液以水玻璃为主剂，常用的有水玻璃、水泥浆、水玻璃、氯化钙、水玻璃、水泥浆、氯化钙和水玻璃、铝酸钠等。压力注浆所用的设备比较复杂，设计时需考虑多方面的影响因素，施工工艺要求较高，否则易堵浆、冒浆或跑浆，使用串插冲管时防止侵入界限。此外，对于道砟壤很深且外伸，引起路堤边坡臌坍变形的还可采取边坡支撑渗沟及坡脚墙等综合措施。第三章路基坡面病害共71页第57页 毕业设计（论文）路基病害及其整治方案3.1路基坡面病害类型铁路路基修筑后，裸露的路基边坡，除受地质构造、地质、土质、地形的影响外，还受到降雨、融雪、地下水、河川及海岸的侵蚀、地震、人类活动等的影响，往往形成各种类型的路基坡面病害，如滑坡，崩塌落石，边坡溜坍、坍塌（滑），风化剥落，坡面冲刷等。病害的轻重程度除与当地的气象环境条件密切相关外，还取决于边坡土（石）的性质和边坡底层组成及其地质构造运动的影响。路基坡面病害类型、特征及其危害如下表3-1-1。表3-1-1路基坡面病害类型、特征及其危害码类型特征危害边坡溜坍1.粘土质土（如黄土质砂粘土、砂粘土、粘土等），干燥时易崩裂，长期阴雨或暴雨后，雨水沿裂隙下渗，使表层饱和，失去稳定造成溜坍。2.倾斜及基岩面上有粘土质覆盖层，受地表水下渗或地下水影响，造成覆盖层沿基岩面溜坍轻的堵塞侧沟，严重的掩盖线路，中断行车边坡坍塌一般发生在路堑中的某一部分，节理较发育，岩层较破碎，风化较严重，稳定性较差，路堑边坡坡度陡于其天然休止角，稍有外界影响（如雨水等）就发生坍塌，坍塌前顶部先发生裂缝。当边坡坡度与天然休止角相适应时，可以稳定。坍塌体上大下小，因而在很短时间内可能产生较大的坍落，极易引起行车事故。风化剥落共71页第57页 毕业设计（论文）路基病害及其整治方案整个边坡基本稳定，但由于岩层本身易受风化（如绿泥片岩、页岩、千枚岩、云母片岩、滑石片岩等），当受到风力、水力作用时，风化碎屑常造成侧沟堵塞及污染道床。造成排水不良，道床翻浆及基床病害，大雨时可能造成道床部分冲空。坡面冲刷较高的土质边坡或严重风化的软质岩边坡，坡面由于地表径流的冲蚀、冲刷作用，被冲成鸡爪沟或冲坑等。冲积物堵塞侧沟，造成排水不良，道床翻浆及基床变形，并影响边坡稳定，可能发展成溜坍。3.2路基坡面病害的整治3.2.1边坡溜坍边坡溜坍的整治可采用多种方法：路堑地段，当边坡坡度缓于1：1.25，且不高者可进行种草；当边坡坡度在1：0.75~1：1间且气候适宜草木生长的地区可普植草皮或种植灌木；当边坡缓于1：1.25，当地又有石料来源，可采用干砌片石护坡；若坡度在1：1~1：1.25间可采用浆砌片石护坡。表层曾发生过溜坍的土质堑坡经刷坡整修后若采用助式浆砌片石护坡，其肋柱埋置厚度一般不小于1m。3.2.2边坡坍塌边坡坍塌的整治方法视病害的不同发展期而异。在预防期，对于各种易于风化的岩石（除成岩作用很差的红色粘土岩外的花岗岩、泥质砂岩、泥质板岩、页岩、千枚岩等）组成的各种坡度的边坡，地下水不发育时可采用抹面、喷浆等方法。单纯用喷浆防护易脱落时，可用锚杆铁丝网喷浆（喷射混凝土）。开始出现裂缝的地段，在边坡仍处于稳定平衡的状态下，边坡坡度不陡于1：1时可采用干砌片石护坡，边坡坡度在1：0.3~1：1时可采用浆砌片石护墙。当边坡开始失稳坍塌时，应采用横重式浆砌片石拦石墙，必要时可采取多级拦石墙。3.2.3风化剥落共71页第57页 毕业设计（论文）路基病害及其整治方案风化剥落的整治方法有：对于易于风化的岩质边坡，为防止坡面继续风化，可采用抹面、喷浆、灌浆等措施；对于剥落程度较严重的地段，应使坡面隔热隔水，可采用护墙（当边坡较陡时）或护坡（当边坡较平缓时）。如坡面剥落现象不十分严重，且不致引起其他病害时，则可仅在堑坡脚处留出1.0~2.0m宽的侧沟平台，以防止风化剥落物掉入侧沟内。3.2.4坡面冲蚀坡面冲蚀的整治方法：路堑地段，当边坡坡度缓于1：1.25，且不高者可进行种草；当坡度不陡于1：0.5的边坡可采用捶面、浆砌片石骨架护坡；当边坡坡度在1：0.75~1：1间且气候适宜草木生长的地区可普植草皮或种植灌木；当边坡缓于1：1.25，当地又有石料来源，可采用干砌片石护坡；若坡度在1：1~1：1.25间可采用浆砌片石护坡。表层曾发生过溜坍的土质堑坡经刷坡整修后若采用助式浆砌片石护坡，其肋柱埋置厚度一般不小于1m。共71页第57页 毕业设计（论文）路基病害及其整治方案第四章路基冻害4.1路基冻害概述4.1.1路基冻害的形式冻害一般分为三种：冻胀、冻拔和冻裂路基在负温度下产生不均匀的冻胀，破坏了线路纵、横断面的正常状态，此种病害叫冻害在线路纵断面上的表现形式有冻峰、冻洼及冻阶三种，如图2-1所示；在横断面上的表现形式有双股冻起（路基横断面整个冻起）及单股冻起（路基只有一侧冻起）两种。图4-1路基冻害在线路纵断面上的形式冬季冻结、春季融化的土称为季节性冻土。我国东北地区及西北高山、高原地区，大部分为季节性冻土地区。通过上述地区的铁路路基，在土、水、温度的共同影响下，路基面均有不同程度的冻胀。冻害严重影响线路质量、危及行车安全。4.1.2土的冻胀机理与影响因素1.冻胀机理土发生冻胀的原因主要是土在冻结时，土中的水分向冻结区迁移和积聚的结果。土颗粒表面有一薄膜水层，最里层的水分子吸附力最大，为强结合水，水分子不能自由活动也不能冻结，外围的水层为弱结合水，可以在水分子的作用下运动或在负温度下冻结。由于土粒间距离很小，可以形成公共水化膜，这时它们的弱结合水层便会在土颗粒和水分子引力作用下达到相对的平衡状态。共71页第57页 毕业设计（论文）路基病害及其整治方案当气温降至负温时，首先冻结成冰晶体的是土孔隙中的自由液态水。然后弱结合水的最外层开始冻结，冰晶体开始逐渐增大，土粒的结合水膜减薄，使公共水化膜产生不平衡。这时，减薄的水膜会吸引附近未冻结区水膜较厚处的结合水，回复平衡。冰晶体不断增大，不平衡仍然存在，这样不断地从邻近的水化膜中夺去水分，直至水源补给断绝后才停止。2.影响因素（1）土：冻胀现象一般发生在细粒土中，颗粒粒径小于0.1mm组成黏性土有较大的冻胀性、特别是粉、黏粒含量大于15%，容量较小的粉质土冻胀性最强烈，见表4-1表4-1季节性冻土分类分类名称土的类别天然含水量（%）潮湿程度冻胀分级分级名称冻胀高（mm）弱冻胀土粉黏粒含量（或粒径小于0.1mm的颗粒含量）的粗粒土（包括碎石类土、砾砂、粗砂、中砂）潮湿微冻胀饱和弱冻胀5~24冻胀土粉黏粒含量（或粒径小于0.1mm的颗粒含量）的粗粒土（包括碎石类土、砾砂、粗砂、中砂、细砂、粉砂）稍湿微冻胀潮湿弱冻胀5~24饱和冻胀25~50半干硬微冻胀共71页第57页 毕业设计（论文）路基病害及其整治方案强冻胀土黏性土硬塑弱冻胀5~24软塑冻胀25~50流塑强冻胀>50注：—塑限碎石类土的天然含水量界限为该两类土的中间值，含粉黏粒少的粗颗粒土比表列数值小；细砂、粉砂比表列数值大；黏性土天然含水量界限中的+7、+15两值，为不同类别黏性土的中间值，黏砂土比该值小，黏土比该值大；表中天然含水量是指冻前的含水量。（2）水：土在冻结时，只有土的含水量达到或超过某一定数值后，才能发生冻胀。当冻结区地下水位很高，使冻结区能得到水的补给时，将发生较强烈的冻胀现象。（3）气温：负温变化的幅度和强度对冻胀的形成有重要的影响。如气温骤降且冷切强度很大时，水的迁移积聚无法发生，一般无明显的冻胀现象。如气温缓慢下降且冷切强度小，水分不断向冻结区迁移和积聚时，则出现明显的冻胀现象。4.2路基冻害的预防在与冻害作斗争的工作中，必须贯彻预防为主，预防和整治相结合的原则，认真做好预防工作。所采取的预防措施通常是：1.经常保持道床整洁，防止泥土杂物混入道床，及时清除土垅。2.保持路肩和边坡平整，无裂缝、无坑洼积水。3.完善地表排水系统，保持各种地面排水设备平顺畅通，排除堑顶、坡脚及附近积水。4.定期检查、疏通各种地下排水设备，做到不积水、不堵塞，降低地下水位。5.结合其他作业，事先更换或改良不均质土体。共71页第57页 毕业设计（论文）路基病害及其整治方案6.入冬前，做好各项排水设备的防寒工作，保持其状态良好，不结冻，无损坏。准备必要的保温材料，以便随时使用。4.3路基冻害的整治整治路基冻害，必须根据其形成条件，采取相应措施，方能凑效。4.3.1加强地表排水1.清筛不洁道床，削去道床两端土垅，增强道床排水性能。2.铲平路肩坑洼，防止路肩积水。3.整治道砟陷坑。4.保持排水设备流水畅通。对于深度不足、阻碍排水的侧沟应按标准加深，侧沟出口要作好纵坡。4.3.2降低地下水位修筑渗沟可以降低地下水位或拦截地下水，使路基面干燥，以消除冻害。由于渗沟只能排除重力水，不能排除薄膜水，因此渗沟不适应于渗透性很差的黏性土地带。4.3.3换土挖除冻害地段的冻胀土，换以渗水土或两端相邻的冻胀性相近的土，使路基均匀冻起，以消除冻害。换土的深度，一般冻胀性土层有多深就换多深，若超过冻结线时，则换至冻结深度即可。换土的宽度，在路堤处应整断面更换。路堑及不填不挖地段，可采用槽形换土，槽底宽度不得小于2.7m，如图4—2所示。对于年降水量较大的地区，如槽底为非渗水土时，则应按基床全宽度更换，并设置必要的排水设备。换土的长度应与冻结地段等长，其两端应作好顺坡，顺坡长度参照表4-3选用4.3.4铺设炉渣保温层炉渣的导热系数很小，有良好的保温性能。铺设炉渣保温层可以防止路基冻胀或减小冻起高度。用作保温层的炉渣，应作过筛处理，粒径为3~40mm。铺设炉渣保温层的方法有两种。一种是铺设炉渣垫层，另一种是炉渣抬道。共71页第57页 毕业设计（论文）路基病害及其整治方案图2-2槽形换土表4-3炉渣垫层厚度及顺坡长度土的冻结深度（m）炉渣垫层厚度（mm）顺坡长度（m）1.00~1.151.16~1.501.51~1.751.76~2.002.00以上400~500500~600550~650600~70080013.516.518.520201.炉渣垫层将起床上部的土挖去，换以炉渣，分层压实，每层厚200~300mm，如图4-3所示。图4-3炉渣垫层炉渣垫层的厚度按土的冻结深度确定，可参照表4-3选用。炉渣垫层的长度等于冻害地段的长度，其两端应设置顺坡，顺坡长度按表4-3选用。炉渣垫层的宽度一般为5m。共71页第57页 毕业设计（论文）路基病害及其整治方案因为炉渣浸水后的保温作用显著降低，所以要保证炉渣垫层的底面高于地下水位。如地下水位较高，应设置单侧或双侧地下排水设备，使地下水位降低后再设置保温层。也可在保温层内每隔5~10m设一横向渗水盲沟，流水坡度采用5%~10%。2.炉渣抬道采用炉渣通过多次抬道分层垫入枕底，将路基面抬高至需要的高度，使抬道范围内的冻害地段有一层保护层。炉渣抬道适用于沼泽地区路基和常年积水的低路堤地段，以及地表水较丰富，地下水位较高的浅路堑地段（结合必要的排水设备）第五章不良地质现象引起的病害不良地质引起的路基病害一般有滑坡、崩坍、落石、地震、浸水等。5.1路基滑坡及防治对滑坡这一常见的路基病害的预防及治理。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。发生滑坡经常中断行车，给运输安全来严重危害。5.1.1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。5.1.2防治滑坡的原则共71页第57页 毕业设计（论文）路基病害及其整治方案滑坡的防治，应以预防为主，防、治、养相结合，做到早防、根治、勤养、细查，力争在滑坡的早期阶段，采用截排水、整平坡面、夯实裂缝等措施，使其逐步稳定或减缓其滑动速度，从根本上防止滑坡的发生和发展。对滑坡的整治，宜一次根治不留后患。对复杂、规模较大而变形缓慢。尚不危及行车安全的划破哦，可全面规划，分期整治。滑坡的整治措施应根据实际情况，针对滑坡的主要因素，选用已知作为主要措施，并配合辅助措施，综合治理。1.预防。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难的滑坡，也可在全面规划下，分期整治。5.1.3防治滑坡的措施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)共71页第57页 毕业设计（论文）路基病害及其整治方案抗滑挡墙。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。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。(5)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。(6)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。5.1.4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。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，把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，把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务。5.2路基崩塌落石及防治共71页第57页 毕业设计（论文）路基病害及其整治方案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。具有忽然、快速和较难猜测的特点，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。5.2.1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，非凡是坡度在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，轻易形成崩塌。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，非凡是有两组结构面倾向线路，其中一组倾角较缓时，轻易向线路崩塌。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。5.2.2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难的发生。3.病害发生后，整治工作要坚持一次根治、不留后患。否则，往往会招致大的灾难。5.2.3防治措施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。共71页第57页 毕业设计（论文）路基病害及其整治方案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。5.2.4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。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，应设置警装置，以防发生事故。5.3地震地区路基病害及防治地震是由于地球某有限区域能量的突然释放而引发地球表层振动的一种地质现象。地震力由震源向四周传播并逐渐衰减，对路基的影响虽不如暴雨，但地震力是瞬间的动荷载，来势凶猛具有很大的破坏作用。地震对路基的损坏主要表现在：（1）地震力造成的反复振动，可使深路堑或陡山坡坍滑落石，河滩路堤或陡坡路堤产生沉陷和边坡坍滑，挡土墙墙身开裂、倾斜、滑移，严重者墙体倒塌。（2）随着断裂面错动，破碎岩层沿着层面或软弱面滑动，或松散坡积（残积）层沿着下卧基岩面滑动，滑坡是山区地区地震时容易产生的一种不良地质震害类型。（3）滨河粉、细砂地基和地下水位较高的粉土地基发生液化、喷浆冒泥，地基强度降低造成路堤下沉；由于水平地震力的反复剪切，软土层强度降低发生震陷；而岩石和密实土地基，则震害较轻。破坏性地震的震源一般发生在地下5~25km，绝大多数位于某些地质构造带上，特别是在大断裂带和板块边缘上。震源对应地面处称为震中，震中至受震区的距离称为震中距。震中距小于60km者称为震浅，约占全球有记录地震的3/4。地震引起的震动以水平方向为主，并视为路基和地基的整体运动。共71页第57页 毕业设计（论文）路基病害及其整治方案震级M表示地震释放能量大小的尺度，中等地震或强震M=5~7级，大地震M>7级，8级以上的地震称为特大地震。而地震烈度是指地震时人的感觉，自然环境的变化和地面上各种建筑物遭受破坏的强烈度。震级愈大震源愈浅，地形地质条件愈差、距震中愈近则烈度愈大。我国地震烈度分为12度，铁路通过地震烈度或基本烈度不小于7度的地区，结构物设计就要考虑地震的影响。5.3.1地震地区路基的设计原则位于地震区的路基设计，除遵照《铁路基设计规范》的要求外，尚应根据《铁路工程抗震设计规范》中的有关规定进行。（1）线路应选择在工程地质条件良好、地形开阔平坦或缓坡地段通过。并宜绕避近期活动的断层破碎带，易液化砂土、黏砂土及软土等地基，较厚的松散山坡堆积层，严重的泥石流发育地区，不稳定的悬崖深谷，严重的山坡变形和易塌陷的地下空洞等对抗震不利的地段。（2）线路应避开抗震设防烈度为9度的地震区的主要活动断裂带。难以避开时，应选择在其较窄处通过。（3）当通过液化土和软土等松软地区，线路宜选择在有较厚非液化土层或硬壳层处并宜设置低路堤。（4）土质松软或岩层破碎、地质构造不利地段的线路不应作深长路堑。线路难以避开不稳定的悬崖陡壁地段时，应采用隧道。（5）路基工程所在地区的地震作用，应按相应于抗震设防烈度的设计地震动峰值加速度（）来表征，如表5-1所列。设计地震动峰值加速度为0.15g和0.30g地区内的路基工程，应分别按抗震设防烈度7度和8度的要求进行抗震设计。表5-1抗震设防烈度和设计地震动峰加速度（）对应表抗震设防烈度6789设计地震动峰值加速度0.05g0.10(0.15)g0.20(0.30)g0.4g（6）验算路铁路基抗稳定性时，I、II级的荷载应包括恒载、列车活荷载和水平地震力作用。其余各级铁路的荷载只包括恒载和水平地震作用。共71页第57页 毕业设计（论文）路基病害及其整治方案浸水挡土墙和水库地区浸水路堤，以及滨河地区I、II级铁路浸水路堤，尚应计常水位的静水压力和浮力。5.3.2基坑抗震措施从我国近几年来发生的大地震震害情况，路堤容易产生震害的有：高路堤、液化土及软土地基上的路堤、陡坡地段路堤、用砂类土填筑的路堤。以上路堤应列为抗震设防重点。1.路堤的抗震措施（1）路堤填料应选用抗震稳定性较好的土。不宜用粉砂、细砂、黏土和有机土。I、II级铁路当受条件限制采用上述填料时，应改良土质或采取加固措施。（2）路堤浸水部分的填料，应选用抗震稳定性较好的渗水性土。当采用粉砂、细砂、中砂作填料时，应采取掺拌粗颗粒或提高填筑密度等防止液化的措施。（3）在岩石和非液化土、软化土地基上的路堤，边坡高度大于表5-2规定时，可采用土工合成材料加筋等措施加固边坡；当填料及用地不受限制时，其边坡坡度应按现行《铁路路基设计规范》规定放缓一级。表5-2路基边坡高度限值铁路等级填料I、II级铁路其他铁路0.2g0.3g0.4g0.4g不易风化的块石细粒土（黏土、有机土除外）15121015粗粒土（细砂、粉砂除外）107510（4）半填半挖路基和修筑在地面横坡大于1：5的稳定斜坡上的路堤，原地面应挖台阶，台阶宽度不应小于1.5m。并应做好排水工程。必要时，尚应采取设置支挡建筑物等防滑措施。（5）液化土地基上的路堤，应进行抗震稳定性检算。若稳定系数小于允许值，应采取加固地基土或设置反压护道等措施。但满足下列条件之一者，可不采取抗震措施；1）I、II级铁路路堤高度小于3m；其他铁路路堤高度小于4m；2）I、II级铁路路堤高度小于5m；其他铁路路堤高度小于6m，且设计烈度为7度、8度、9度，地面以下分别为5、6、7m深度内，液化土层的累计厚度小于2m；共71页第57页 毕业设计（论文）路基病害及其整治方案3）上覆非液化土层厚度或地下水位深度大于表5-3的规定。设度烈计铁路等级表5-3或的限值或值（m）789I、II级铁路567其他铁路345若地面硬壳层厚度小于表5-4规定时，设计烈度为8度和9度，路堤边坡坡度应按现行《铁路路基设计规范》规定放缓一级或加设宽度1~2m的护道，护道的高度不宜小于路堤高度的1/2。软土地基上路堤高度大于临界高度时，当地基已采用砂井、碎石桩、旋喷桩、粉喷桩、石灰桩等加固时，可不再考虑地震的影响；当采用反压护道加固时，且设计烈度为8度和9度，I、II级铁路应将护道和堤身的边坡均按现行《铁路路基设计规范》规定放缓一级。软土地基上路基的基底垫层填料应采用碎石或粗砂夹碎石（卵石），不得采用细砂；9度以上地震区不得采用中、粗砂。2.路堑抗震措施（1）一般黏性土路堑边坡高度大于表5-5规定时，应按现行《铁路路基设计规范》规定放缓一级或采取加固措施。表5-4硬壳土层厚度铁路等级设计烈度（度）(m)度厚壳硬89I、II级铁路23其他铁路－2（2）当设计烈度为8度和9度，I、II级铁路的碎石类土路堑边坡坡形和坡值，应根据土的密度、含水量和成因，并结合边坡高度确定。当受地形、地质条件限制不宜放缓边坡时，应采取加固措施。（3）岩石路堑，当石质破碎或有软弱夹层、山坡有危石或上部覆盖层易受震坍塌时，应采取支挡加固措施；I、II级铁路宜设置轻型柔性防护、隧道或明洞。共71页第57页 毕业设计（论文）路基病害及其整治方案（4）设计烈度为8度和9度时，I、II级铁路的岩石路堑，表5-5黏性土路堑边坡高度限值铁路等级边坡高度（m）0.2g0.3g0.4gI、II级铁路151210其他铁路201715宜采用光面、预裂、控制爆破，不应采用大爆破施工。第六章区域性的路基病害区域性的路基病害主要有黄土路基、盐渍土路基、风沙地区路基、膨胀土、软弱地基、采空区路基病害等。6.1黄土路基病害6.1.1黄土路基病害的类型1.黄土路堑边坡病害（1）坡面冲蚀黄土中粉土颗粒多，黏结力弱，经雨水浸湿后易发生崩解而被表面径流冲刷成沟。（2）表面剥落鳞状剥落：由于黄土中所含易溶盐的水分受热蒸发后，黄土表面易溶岩结晶而膨胀，再经雨水溶虑而收缩，多次反复后，使表层隆起松动，形成鱼鳞状剥落。层状剥落：多发生在砂粘土和黏砂土互层的冲积黄土中。由于砂粘土和黏砂土收缩膨胀性各异，易产生层状剥落。片状剥落：多发生于新黄土中。由于昼夜温差大，边坡表面随之发生收缩和膨胀，多次反复作用后可造成表层碎裂，而形成坡面的片状剥落。此外冻结及融化的循环作用，也可促使这种病害加剧。（3）滑坡共71页第57页 毕业设计（论文）路基病害及其整治方案边坡体中的黄土层，往往由于下卧层有粘土层或泥质岩层，当地下水在层间活动时易发生大面积的浅层滑坡，或者当黄土层中夹有砂土层时，在地下水的作用下，坡脚一旦失去支撑，就容易形成滑坡，而且土体的移动常常带有崩塌的现象。（4）崩塌由于黄土存在垂直节理，水易沿其下渗，而浸湿后的黄土层在自重作用下，边坡沿节理面崩塌；另外由于黄土中夹有砂、卵石等透水层，当地下水在土层中活动时，使砂、卵石夹层附近的黄土被浸蚀软化，因而引起崩塌。2.黄土路堤病害（1）下沉黄土有湿陷性，遇水后易于沉陷变形，另外给人夯填不实,填料不合标准也会造成填土下沉变形。（2）边坡冲刷雨水渗入使边坡软化，雨量大时，边坡易被冲刷成沟。6.1.2黄土路基病害的防治黄土路基所发生的病害，主要是水的破坏作用，做好地表排水和坡面防护十分重要。1.路基排水（1）路堑的天沟边缘离堑顶不少于10m，要有防渗漏、防冲刷的措施。天沟至堑顶边之间的坑洼要填平夯实。路堑边坡平台上应设截水沟，以减少坡面水流，保证边坡稳定。（2）路堤坡脚不得受水浸泡、冲刷，必要时应设置防止水流渗入路基基底的排水沟。2.坡面加固为了防止黄土路基坡面被雨水冲刷和水下渗，可采用以下措施：种草或灌木，坡面拍打夯实，浆砌片石骨架内捶面，浆砌片石护坡，浆砌片石护墙。6.2盐渍土路基病害6.2.1盐渍土路基病害的类型与特征共71页第57页 毕业设计（论文）路基病害及其整治方案1.溶蚀：在氯盐渍土地区，因降雨量大小不同，可在路基上形成直径数十厘米甚至1.5~2.0m的空洞或在路肩上出现细小冲沟。2.膨胀：在季节性温度变化影响下的硫酸盐渍土和遇水时的碳酸盐渍土均可发生强度降低的膨胀现象，其深度可达到路基面以下3m。3.松胀：干旱地区的硫酸盐渍土受昼夜温差的影响，在路肩、边坡表层0.3m厚范围内会发生疏松，若遭风吹雨打，人为践踏更易损坏变形。4.冻害：各类盐渍土地区一般地下水位较高，当温度下降到一定程度时会发生冻胀甚至冻害。5.翻浆：氯酸盐渍土吸湿性强，遇水后比一般地区翻浆更严重；硫酸盐春融时脱水，使翻浆期延长；碳酸盐遇水膨胀，使路面更加泥泞。6.2.2盐渍土路基病害的防治1.降低地下水位。通常在路堤坡脚外小于3m除设排水沟，如降雨量不大时，可兼排地表水与降低地下水位。沟深以需要和实际可能而定；底宽0.4~0.6m；边坡可采用下部（流水部分）不陡于1：2、上部不陡于1：1.5的折线形，必要时铺砌加固；纵坡不缓于，若地形允许最好做成，盐渍土地区不宜使用渗沟作为排水措施。2.控制路堤填料的含盐量和压实密度。就地取土作填料，其含盐量应控制在表6-1所列范围内，而且注意含盐程度的均匀性，不能有盐块。在干燥度大于50、年平均降雨量小于60mm、相对湿度小于40%的西北内陆盆地地区，可采用超过容许含盐量的氯化盐渍土作路堤填料和基底土。路堤基床以下填土的压实系数K应达到最佳密度的90%。表6-1路基容许含盐量盐渍土的名称容许含盐量氯盐渍土5~8%（一般为5%，如加大夯实密度，可提高其含盐量，但最高不超过8%）亚氯盐渍土及亚硫酸盐渍土5%（其中硫酸盐含量不超过2%）硫酸盐渍土2.5%（其中硫酸盐含量不超过2.5%）碳酸盐渍土（碱性盐渍土）2%(其中易溶的碳酸盐含量不超过0.5%)共71页第57页 毕业设计（论文）路基病害及其整治方案3.控制路堤高度。路肩的标高，应高出最高地下水位加毛细水上升高度，加临界冻结深度，再加0.5m，使毛细水上升不到该地的冻结深度。4.隔断毛细水。若当地合适的填料较少，不便抬高路堤时，可用隔断毛细水的措施（如图6-1），即在路堤底部选用砾石土、卵石土或砾砂等透水性好的土壤填一层作为隔断层。其厚度依该土中毛细水上升高度和地下水位而定，丙不应小于0.5m,并宜于顶面和底面各铺设一层小于0.2m厚的沥青膏、防渗膜等也可做隔断层材料。图6-1使用渗水土毛细隔断层的路堤横断面图（单位：m）1－填当地容许含盐量土2－渗水土毛细水隔断层3－原地面线4－砂砾反滤层；5.防治溶蚀措施：在雨量较多地区，路基表面可设封闭层。通常采用0.4~0.5m厚的炉灰或0.25m厚的石灰、土掺合料，其做法与基床病害整治方法相同。离地边坡可以采用适当材料防护。6.对于由于松胀造成的路肩及边坡坍塌、冲刷等，可用循序使用的盐渍土加宽两侧路肩各不少于0.2m；亦可用卵（砾）石或粘土平铺加固路堤边坡；对于毛细水上升高度以下的路堤边坡，可在两侧修筑0.5m宽的护道。6.3风沙地区的路基病害6.3.1沙害的类型和特征1.风蚀共71页第57页 毕业设计（论文）路基病害及其整治方案采用粉细沙填筑的路基没有适当防护时易遭风蚀。风蚀作用分吹蚀、磨蚀、淘蚀三种。吹蚀是风力直接吹走壤中颗粒；磨蚀是风沙中的沙颗粒冲击旋磨路基填料，使土体局部被淘空；淘蚀是气流遇到阻碍而产生的涡流卷走细小颗粒，使大颗粒失稳而滚落坡脚。2.沙埋沙埋是由于风沙流在运行中受阻或沙丘前移造成的危害，严重时掩埋轨面造成列车脱轨事故。沙埋的主要形式有：（1）片状沙埋。发生在不填不挖路基、低路堤、浅路堑地段，积沙呈片状局部埋没道床及轨道扣件，轻则沙灌道床，重则掩埋钢轨。（2）堆状沙埋。由于防护措施不当或设施失修，造成沙丘复活移近线路，在半堤半堑或曲线内侧堑坡下形成堆状，严重时埋没线路，堵塞桥孔。（3）舌状沙埋。由于防护设施局部损坏，或在风口处，积沙顺风向延伸呈舌状很快侵入路基，埋没轨道。此种积沙对行车安全危害极大。6.3.2沙害的防治措施防治工程要因地制宜、综合治理、采用疏导、截挡、稳固、植物防沙相结合的原则。1.设置沙障设备沙障有如下两种，起固沙作用。（1）半隐蔽式麦草沙障（又称方格草）选用材料为麦草或稻草，方格规格为1m×1m、2m×2m、2m×3m几种。方格选用原则：在沙丘顶部风蚀最强处选用小方格，在沙丘间低凹处则选用大方格；距线路较远处选用大方格，距线路近处选用小方格；距线路5m内为防止机车漏火烧毁麦草则用卵石铺砌。（2）土埂沙障土埂沙障亦布置成方格式，高0.2m~0.3m，底宽0.5m~0.7m,顶部呈圆弧形。主带土埂间距0.2m，副带间距不大于0.4m。沙丘的迎风坡面自下而上设置土埂沙障，背风坡可不设。2.乳化沥青固沙用配置好的乳化沥青，加水稀释之后喷洒于沙面。其水分迅速渗到沙层深处，沥青微粒将沙丘表层沙粒胶结成多孔状的固结沙层，具有一定的抗风蚀能力。3.阻沙措施（1）防沙栏栅，防沙栏栅由多节联结组成。共71页第57页 毕业设计（论文）路基病害及其整治方案（2）防沙沟堤，防沙沟堤适用于戈壁砾石沙地，设在迎风侧距路基中心80~100m处，利用挖沟弃土筑堤。（3）防沙土墙，附近有土时，可在路基迎风侧距线路中心30~50m处平行线路筑高1.5~2.0m的防沙土墙。（4）防沙林带植树造林，防治风沙是治本的措施。一般在封沙育草、设置沙滩，全面固定沙丘的基础上适地造树造林。6.4膨胀土路基病害及其防治6.4.1裂土（膨胀土）的概念及初判方法裂土（裂隙黏土、膨胀土、胀缩土的统称）是指具有明显胀缩性、超固结性和多裂隙性的高塑性黏性土。它具有吸水膨胀软化、失水收缩开裂、反复变形和强度可大幅度衰减等特征，其矿物成分以蒙脱石和伊利石等黏性土矿物为主。裂土遇水后的工程性质很差。长时期以来，它给铁路工程带来了很大的危害。裂土的判别及分类为初判及详判两个阶段。初判根据裂土的野外特征及自由膨胀率综合判别，详判是经试验在初判的基础上作进一步的分类，各项具体指标见相关规范。6.4.2裂土地区路基病害的主要类型裂土地区的路基病害主要表现在基床病害和路基边坡不稳定两个方面，某些病害如崩塌落石、边坡坍塌、剥落、冲蚀，河岸冲刷等同其他地区的同类病害没有太大的区别，这里仅就裂土地区特有的病害介绍如下：（1）边坡病害溜坍边坡表层由于局部土体中的裂缝遇到降雨，其含水量速增，再加上周期性膨缩作用的影响，使其强度大幅度地降低，从而丧失这部分土体的稳定性。一般溜坍的厚度在坡面下2~3m以内。滑坡共71页第57页 毕业设计（论文）路基病害及其整治方案主滑面依附于某一软弱面。在正常情况下，该软弱面上的土体不能保持其自身的稳定性，总有下滑的趋势，一旦失去其前部的支撑，该土体便产生滑动。与其他地区相比，裂土地区所产生的滑坡，其滑动面土层的含水量较大、强度较低、滑动面的坡度较缓，结果更易于产生滑动。坍滑坍滑指坍塌与滑坡之间的一种复合现象。发生坍塌的主要原因是边坡设计不合理，过高过陡，超过了土体本身能够维持的边坡高度与陡度。此外，裂隙的存在在为水的浸入提供了有利条件，能大大地削弱土体的强度，降低抗剪能力，造成局部应力集中。坍滑是裂土地区路堑与路堤边坡经常出现的一种变形现象，如图6-2所示。图6-2坍塌路堤下沉与变形“设计规范”不准用裂土填筑路堤，但在既有线上存在着既成事实的裂土路堤。由于这种土的打碎和压实很困难，再加上周期性的干缩湿胀的影响，所以经常产生不均匀下沉，甚至使用很多年以后，这种压实与沉降的过程仍不能完成。（2）基床病害在同样的条件下，裂土地区的基床病害比其他地区要严重得多，因为裂土的工程性质很差，通俗的说法是，这种土“晴天像把刀，雨天一团糟”。裂土地区基床病害的种类主要有道砟壤、道砟陷槽、挤出、不均匀沉陷与翻浆冒泥等，一般有以下特点：难治。很多工点均是从交付运营起就出现基床病害，逐年整治，难于彻底根除。新生病害率高。旧病害还未整治完，又产生新的病害，整治速度赶不上新生的速度。成段出现。裂土基床病害往往是由几十米、几百米、甚至几千米成段出现。6.4.3裂土路基病害的防治（1）边坡设置与坡面防护共71页第57页 毕业设计（论文）路基病害及其整治方案裂土的工程性质与一般黏性土不同，且有表层与深层之分。裂土的表层（一般厚0.8~1.5m，最大可达2m）常称为“气候影响层”、“强分化层”。它受气候变化及风化作用的影响显著，致使裂隙发育，强度急剧衰减，其工程地质性质与同一土层的深部有着明显的差别，因此边坡的稳定性设置有其特殊的要求。裂土路基的边坡坡度应比一般黏性土地区的坡度放缓1~2级，具体规定见《铁路特殊土路基设计规则》。除了浅层与深层的关系外，坡度与坡高要相适应，使所选的坡度更趋合理。图6-3为某地的坡高与坡角关系曲线，以供设置时参考。坡角（°）图6-3坡高与坡角关系曲线1－坡面无封闭；2－坡面全封闭。裂土路基边坡防护的原则是保湿防渗、支挡加固。常用的防护设备有：植物护坡植物护坡可防止大量存在的坡面冲蚀现象。它以满铺草皮护坡为主，也可套种紫穗槐或小冠花固定土块。低矮边坡可单纯采用这种方法。干砌片石护坡砌片石护坡主要用于边坡局部冲空或因溜坍形成坡面凹坑的嵌补。浆砌片石护坡浆砌片石护坡是裂土地区使用最多，最为有效的一种工程措施。护坡厚度不宜小于0.3m，主要用于需要局部加强护坡的地段。骨架护坡共71页第57页 毕业设计（论文）路基病害及其整治方案骨架护坡包括方格形和拱形两种型式。对于各类裂土、各种高度的边坡，只要边坡内不是长年潮湿并向外渗水的边坡均适用。适用骨架护坡应注意的事项为：a.骨架须用水泥砂浆砌片石；b.骨架嵌入坡面的深度（即骨架厚度）不能小于0.4m，一般采用0.4~0.8m；c.骨架宽度的尺寸与厚度相同；d.方格骨架间距为3~5m，拱形骨架间距为4~6m；e.骨架格内的土质坡面应平于或稍高于骨架面，并使两者紧密结合，坡面要及时铺上草皮。边坡渗沟边坡渗沟适用于土质较差（如强裂土）、裂隙很发育的强风化层及地下水出露、土体潮湿的路堑边坡或高度在10m以上的路堤边坡。坡脚重力式挡土墙由于裂土边坡上部的地表水在坡脚处冲刷最严重、渗入最厉害，因而坡脚部位比其他部位更易于遭受破坏。对于裂土土质较差、高度较大（>10m）的边坡和容易遭受地表水、地下水浸蚀的坡脚，都应设置重力式挡土墙加固。须注意的问题是：a.基础埋深不宜小于1.5m；b.墙背顶端至边坡应有宽度不小于1.0m的平台；c.坡脚挡土墙一般要与上部的骨架护坡相结合，才能起到稳定边坡的作用。改性桩改性桩主要为石灰土桩及水泥土桩（直径0.2~0.3m，间距1.0~2.0m，桩长可达6m），它除了靠本身的强度可以抵抗剪力外，还有改良土的作用。优点是施工简便、造价低廉、耐久性强，适用于整治边坡的浅层坍滑。抗滑桩抗滑桩一般适用于滑坡推力过大，设置抗滑挡土墙有困难时。（2）基床处理裂土路基的基床，必须有处理措施。在既有线上，一般采用以下几种方法：换填砂性土填料应采用中粗砂或砾砂，也可选用机械强度足够的炉渣。路堤换填厚度为路肩下0.5~1.2m，路堑换填厚度为路肩下不小于0.5m。基面土工隔层共71页第57页 毕业设计（论文）路基病害及其整治方案处理方法：在基床表面铺设土工隔层（包括土工板封闭层和无纺土工纤维渗滤层），其作用是防止地表水下渗造成基床表层的软化，或隔离地下水及泥浆上冒污染道床，并在一定程度上加固道床。20世纪80年代以来，推广应用不透水型和透水型两大类土工聚合材料作为基面隔层。不透水型材料包括：氯丁橡胶版、玻璃纤维涂塑布、维尼纶涂塑布、聚氯乙烯塑料排水板、聚乙烯软板、聚氯乙烯软板、塑料油膏布等。它多适用于地表水引起的翻浆冒泥；水源主要为地下水时降低水位后也可适用；整治裂隙泉眼翻浆时，一般在泉眼处加设横盲沟。透水型材料包括：上海工业呢厂、美国杜邦公司、克劳恩·西勒赫公司等多家公司生产的多种土工纤维布。它多用于地下水引起的翻浆冒泥，裂隙泉眼翻浆和挤出以及道砟壤等病害不宜使用。隔层的铺设长度应包括全部翻浆冒泥病害地段，并向两端各延伸至少5m。铺设隔层的地段须同时考虑排水措施，并在隔层设置一层约为10cm的砂保护层，其上的道床厚度应符合线路大中修标准。基面土工隔层的铺设宽度视病害整治的需要与材料的规格而定，一般少于4.0m。不透水型聚合材料封闭层适用于水源主要为大气降水时，垫层底部的基面采用向两侧倾斜的排水坡，以免积水泡软裂土基面。透水型聚合材料渗滤层适用于水源主要为地下水类型时，同样相应也须有排水疏干措施。石灰土基床石灰土即将石灰掺合到裂土中，由于土中的黏土矿物质？（硅、铝）与石灰中的主要成分钙、镁起化学反应，从而改变裂土的性质。一般选用的灰土配合比为6：100~10：100。用石灰土作为改变基床土质提高基床强度的新材料是可行的，实际应用中尚需进一步研究如何防止石灰土开裂的问题。基床换填石灰土的厚度从路肩面至以下不小于0.5m，一般为0.5~1.2m。石灰土在施工过程中拌合要均匀，土块直径要求不宜大于5cm。石灰土的底部及路肩两侧必须保持排水畅通，否则仍可能发生基床病害。6.5铁路软弱地基的确定及整治6.5.1软弱地基上路堤的极限高度在天然的软土地基上用快速施工的方法，修筑一般断面的路堤所能填筑的最大高度，称为极限高度。达到极限高度时单位面积的荷重，就是天然地基的极限承载力。共71页第57页 毕业设计（论文）路基病害及其整治方案6.5.2软弱地基的确定当既有路堤坡脚处地面微微隆起及路基面有拉裂时，说明既有路堤超过极限高度，可用极限高度的公式和稳定计算，校核取样试验得的软土快剪强度，作为路堤加固的依据。1）均质厚层软土地基的极限高度一般采用如下两种方法进行估算，计算结果与实际误差在5％以内。（1）费兰纽斯公式Hc＝5.52(cu/γ)（5－1）式中：Hc——极限高度，m；cu——快剪测得软土的粘聚力，kPa；γ——填土容重，kN/m3。（2）经验公式填土容重一般采用18.4kN/m3，带入费兰纽斯公式，得下式：Hc＝0.3cu（5－2）2）均质薄层软土地基的极限高度计算公式如下：Hc＝Ns(cu/γ)（5－3）式中：Ns——稳定系数，它与边坡角β、深度因素ηD＝（D+H）/有关，式中D为软土深度（m），H为路堤高度（m）。计算极限高度时，应先测定既有路堤的粘聚力、填土容重等参数，然后选择相应的公式进行计算。当既有路堤高度大于极限高度时，说明既有路堤是不稳定的，需采取措施加固。6.5.3软弱地基的整治在运营铁路上，软土地区路基病害整治方法因受行车限制，难以广泛采用新建铁路软土地区路基加固的方法，常采用提高承载力、增加侧向约束、改善地基等措施增强既有路堤的稳定。共71页第57页 毕业设计（论文）路基病害及其整治方案1）路基下沉外挤整治路基下沉外挤一般采用换填土层或石灰桩、碎石桩、石灰碎石桩进行整治。路基下沉外挤产生的条件为：基床土为中塑性或高塑性粘土、淤泥、泥炭风化残积土、粉土质粘土等经常处于饱和状态；受地表水渗入路堤基面，道碴囊大量积水影响；路堑由于地下水位较高，又有地表水大量渗入道碴囊影响。路基下沉主要是由于基床土被水浸蚀而极度软化；路基外挤主要是由于软卧层与刚卧层接触面有地下水影响，或道碴囊积水使软卧层处于饱和状态，承载力降低，因而发生剪切滑动或塑性流动。（1）换填土层法施工换填土层施工一般适用于基面下1.5m内的薄层软弱地基的整治。填料一般采用粘土、砂粘土、中粗砂、水泥土等。施工前，应根据钻探资料确定软弱层厚度并设计换填深度；对于宽度，一般按照路基断面进行全断面换填。施工时，应随时检测换填土压实的密实度，以保证质量和承载力。软弱土层开挖后，不能使基面暴露过久或浸水。（2）石灰碎石桩施工石灰碎石桩一般适用于基面下1.5～4m内的薄层软弱地基的整治。由于施工场地的限制，不能采用大型的机械设备，既有线的施工一般以人工作业为主，这就增加了施工难度。桩孔也采用人力进行钻造，所以不能钻至较大深度，一般的极限为4m左右。石灰、碎石的体积比一般采用3：7或4：6。碎石的粒径为20～50mm；石灰应为生石灰，生石灰应新鲜，CaO含量不低于80％，粒径在70mm以下，含粉量不超过10％，未烧透的石灰块或其它杂物含量不超过5％。石灰碎石桩的设计直径视施工方法而定，一般采用200～400mm。桩的中心间距可取桩径的3～4倍。桩位一般按正方形或等边三角形布置。2）土工膜整治基床翻浆冒泥既有线基床翻浆冒泥是制约安全生产的主要基床病害之一，其主要有土质基面翻浆冒泥、风化石质基面翻浆冒泥、裂隙泉眼翻浆冒泥三类。土质基面翻浆冒泥、风化石质基面翻浆冒泥是因为基面土质软化或液化成泥浆，泥浆在列车动力作用下挤入道床。共71页第57页 毕业设计（论文）路基病害及其整治方案裂隙泉眼翻浆冒泥是因为裂隙水、泉水在列车动力作用下与基面风化物合成泥浆，挤入道床。在既有线上处理基床翻浆冒泥，一般采用宽度为4m的土工膜进行封闭。施工时，应先开挖道床石碴至路基面，清除泥浆及浮碴后垫5～10cm的中粗砂垫层，再铺设土工膜，然后再垫5～10cm的中粗砂。一般情况下，应保证道床底碴厚度不小于25cm。3）抛石挤淤整治站场路基病害对于大型站场路基（特别是客运站路基），因横向排水坡度较小、股道较多，排水不畅通导致基面软弱、翻浆冒泥的情况普遍存在。由于站场较宽，无法采用土工膜或石灰碎石桩整治病害，而基面又比较软弱，所以采用抛石挤淤法整治，以提高基底承载力。6.6工程实例6.6.1昆阳线K5+000—K10+000基床翻浆冒泥病害的整治设计1）病害地段环境及病害情况描述昆阳线是昆明铁路局管辖内，昆明枢纽地区从成昆线读书铺车站出岔，连接中谊村的一条支线铁路，但十．一五规划中其作为云南乃至中国连接东南亚国家的一条铁路大通道---泛亚铁路的一部分，其重要性显而易见，K5＋000～K10＋000地处地段既有路堤又有路堑，路基基床为深红色泥质页岩、路堑挖方地段路基基床表层及道床内有部分不易清除的块石，道床厚度严重不足（约10～25cm），经多年运营，原路拱已被完全破坏，现基床排水不畅，路肩较高，轨道高不足，泥质页岩其亲水性较强，因此造成该段路基基床翻浆冒泥严重。2）病害原因分析及方案确定该病害由于地处山区铁路地段，基床土质为泥质页岩、路基基床表层有部分不易清除的块石，道床厚度不足（约10～25cm），基床排水不畅，造成道碴积水，在列车反复的碾压、振动下不断软化基床形成基床翻浆，共71页第57页 毕业设计（论文）路基病害及其整治方案图6-4基床道碴槽形态图线路几何尺寸随之变化较大，维修养护困难，难以确保行车安全。3）整治方案：1．清除基床内页岩块石，降低路基标高15～25cm，破底清筛道床，使道床厚度确保25～30cm，做好路拱的横向排水坡（3％-5%）。2．路基面铺设带膜土工布隔水。（整治方案如图6－5）。3.铺设土工布施工（1）施工方法①采用轨束梁结合短枕支垫施工，施工慢行距离300米，慢行速度25公里/小时，每天施工天窗120分钟。②吊轨定位：吊轨纵向轨束梁在每股钢轨两侧，采用二扣一，3-3-3-3的方式，横向每间隔5米用一根短轨进行横抬。吊轨开挖施工长度不得超过2.5米。③设支墩（短枕加固）：先将设支墩位置开挖到设计标高，夯实基础架立支墩。④开挖道床，清洁石碴，堆放在一起，以便回填。⑤挖除基床软土，整修基面排水坡（3%），使其达到设计深度。图6－5整治方案⑥在修整好的基面上铺底沙，刮平、拍实，并做好横向排水坡，底垫沙层厚度应均匀，符合设计要求。⑦串入土工膜，对正线路中心位置，按照铺设标记，将其展开铺在底砂面上，铺设时应用手展铺，严禁用靶子勾拉。共71页第57页 毕业设计（论文）路基病害及其整治方案⑧土工膜接头处理采用搭接。⑨清除土工膜表面石碴、杂物，铺设上砂垫层并夯实，方正轨枕，拧紧扣件，回填石碴，起道捣固。⑩全面整修线路，收拾机具，清理现场，开通线路。施工顺序：钢轨探伤一短枕加固一挖道碴一挖基床土一回填底砂1Ocm,夯拍平整一铺土工布一回填河砂lOcm一回填石碴一捣固养护。（2）注意事项①土工布必须衔接严密，具有3m的衔接宽度。纵向铺一至接口时，上坡方向的卷材置上、下坡方向的卷材置下进行衔接，以利排水。②砂垫层厚度应符合设计要求，其中不得混入石碴等尖锐物，以防土工布被顶破。（3）技术要求①道床断面尺寸应符合设计要求。②土工膜应完好无损，技术指标符合标准。③土工膜搭接长度不小于30cm，搭接面不得有砂子杂物。④底砂和面砂不得混入石碴。砂子宜选用粗中砂，砂的含泥量不大于3%。⑤上下砂垫层的宽度、厚度符合设计要求。⑥土工膜应存放于室内，不得长时间放在阳光下曝晒。⑦施工完毕后埋设土工布起止点标志，以利于工区以后进行的维修养护作业。（4）施工各项技术标准①具有足够的巡养人员，能完成线路（道岔）检查、超限处理作业。携带必要的照明工具、防护用品和作业工具。②按设计规定的地段和深度进行清筛。清筛厚度轨枕下不得小于300mm，道床总厚度不足者，应清筛至路基面，并作好排水坡。有垫层的道床，要保证垫层完好，不应采用取消或减薄垫层的方法，满足石碴厚度要求。③清筛不能造成人为陷槽，轨枕头外不得留有砂、土垄，路肩应铲成向外流水坡。④弃土弃碴应及时清除，不得摆放在路肩上。4．施工中存在问题及整治效果。共71页第57页 毕业设计（论文）路基病害及其整治方案施工中页岩块石较坚硬，且较大，用人工清除较困难，在既有线利用120分钟天窗施工，施工时间较短，施工难度又较大，个别地方需使用少量炸药进行清除，这样又对既有线的行车安全造成较大的威胁。本段病害2001年处理至今，线路稳定，未发生基床翻浆病害。但从施工工艺及耐久性来讲，如下问题值得探索及研究：土工布的寿命是10～15年，当它寿命结束后路基又会翻浆，另外，土工布埋置于道床内，大机捣固、人工捣固有可能破损，所以应该研究寿命更长、更可靠方便的材料。施工过程中由于在轨下作业，对路基面夯实困难，应发明小型、轻便的土工夯实机。土工布施工吊轨较复杂，应该发展更轻便吊轨机械。6.6．2成昆线K1084+880—K1085+000软基地段的整治设计1.病害地段环境及病害情况描述成昆线K1084+880～K1085+000地处路堑地段，堤高2m，路基土质为种植泥土，3m以下地基为页岩。本段病害线路下沉形成道碴槽，路肩、路堤边坡外鼓。2.病害机理分析及方案比选确定1)病害原因分析由于该段路基土为种植泥土，土颗粒较细，填筑时含水量较高，基床尽管采用了砂粘土，但基床下路基土强度不足，在列车作用下受剪变形外鼓，线路下沉。2)方案比选确定路肩、路基边坡得加固：该段路肩基边坡受剪强度较大，用石灰桩及浆砌片石护坡都无法抵抗外鼓剪力，用钢桩造价过高，故选用钢筋混凝土桩，桩径Φ20cm，桩长3～5.5m（保证持入页岩0.5m），桩距1.5m，距边脚墙2m内梅花型布置，打桩机打入，边坡恢复干砌护坡。轨下基床加固：轨道下由于打桩机无法作业，不能打入钢筋混凝土桩，为了增加基床强度，用石灰碎石桩加固，桩径Φ15cm，桩深1.0m，桩间距0.5m；人工钻孔灌入，碎石：生石灰：河砂＝5.8：1.0：1.8，并层层夯实。共71页第57页 毕业设计（论文）路基病害及其整治方案轨下路基面隔水：为了阻隔雨水与路基面接触，软化基床，采用当今常用的土工布。该整治方案见图6－6。线路两侧降沟底，重建两侧排水沟：该段为碧鸡关隧道的出口，隧道内地下水丰富，出口处侧沟内常年有水，且水流较大，若不进行有效截排，将影响此次整治的效果，因此必须对该段的排水系统进行改造，解决好排水问题，对该段路基至关重要。3.整治效果及方案的适用条件探讨1)整治效果：该方案对成昆线K1084＋880～K1085+000整治后效果较好，至今经检查该病害已得到了彻底整治。2)钢筋混凝土桩整治软土路基方案，适用于路基高度小、填土均质的路基，若路基变形太大，填土量较大，图6-6整治方案桩打入后也没有作用，所以软土路基病害要早发现早整治；若路基高度太高，桩长较长，打桩时施工困难；若路基填土不均质（如有大石块）；打桩时桩身歪斜，造成抬起线路或挤倒挡土墙，所以一旦发现桩身倾斜较大时，应另选桩位。6.6.3贵昆线K604+900—K605+400路基岩溶物探综合物探整治病害情况贵昆线K604+900—K605+400位于浑水塘车站站场及前后方线路，多次发生岩溶陷穴等路基病害，多次发生险情，虽经发现及时，抢险组织有方，有惊无险，但该段路基病害，已严重影响到路局运输生产的安全，制约了运输安全生产的正常进行。因此，只有对其进行检测，弄清楚地下的情况，采取适当的整治方案，才能彻底解决其安全隐患。共71页第57页 毕业设计（论文）路基病害及其整治方案采用的检测方式受昆明铁路局的委托，西南交大岩溶课题组于2001年4月6日至16日，对贵昆线K604+900—K605+400进行了路基岩溶病害综合物探工作。根据要求，对路基以下15M以内岩溶发育情况，溶洞溶隙的空间分布位置（里程、深度）进行了详细物探勘测，做出线路岩溶病害分布图、物探测试曲线图。工作中结合地质调查，使用了直流电阻率测探法和联合剖面法，测线布置于线路两侧，工作总长500米，测线总长2000米。电测深最大极距AB/2=100M，测点距4米，测点数252个。联合剖面极距AO=BO=30米，测点距4米，测点数252个。地质条件测区位于昆明市板桥镇东北约4公里，地势平坦，局部有岩溶洼地，出露地层属二叠系下统。二叠系栖霞茅口组灰岩：分布于K604+900—+990，其它地区零星出露，以灰白，浅灰色岩石为主，厚层块状，含隐晶-细晶白云质，局部夹微紫色条带，含海百茎，腕足类化石碎屑，产状平缓，风化严重，其上多被红色粘沙土覆盖。病害分析和整治意见通过物探发现该段基岩破碎，风化严重，在地下呈岛状或犬牙状分布，多溶槽溶隙，溶槽皆被砂土碎石填充。表层为岩溶洼地，灰岩塌陷、风化，后被土覆盖。浅层（50m以上）未发现溶洞，但个别溶槽底部的土体（靠近基岩）由于水分排泄不畅有软化现象。此外有的土体与深部溶隙相连通，雨季下部土体有可能沿溶隙流失，造成上部土体下沉。故对一些部位进行压浆处理，封堵溶隙，土体软化的进行浆补强。病害整治根据西南交大所出的物探资料，该段采用了压浆等工程措施进行整治，收到了较好的工程效果。共71页第57页 毕业设计（论文）路基病害及其整治方案结论：天然地层千变万化，即使在同一地区，其工程性质也可能有很大差别，所以对于铁路既有线整治路基病害时，应选择恰当的处理方案。处理病害的方法很多，各种处理方法都有它的适用范围、局限性和优缺点，在选择方案时，应考虑机具、材料、场地的应用，要对具体工程进行具体分析，从而找出比较合适的处理方法。选择整治方案的一般原则是：技术上可靠、经济上合理、满足工期要求、注意节约能源、合理利用机具、保证行车安全。共71页第57页 毕业设计（论文）路基病害及其整治方案致谢首先，要感谢北京交大远程教育学院及土建学院的各位领导、专家、教授，感谢我的指导老师曾巧玲老师，感谢我的班主任王景丽老师，还有在生活和学习上给我很多帮助的同学。作为一名远程教育学院的学员，我亲身感受到了北京交大严谨治学的作风。在这里，我经历了在工作中无法接触的学习氛围。进入校园，让人有一种无法抑制的学习感。这应该就是作为百年名校的魅力风格所在吧。在这里的学习即将结束，我们也将在自己的工作岗位上开始新的征程。虽然人不在交大，但是我们的心会永远留在交大，永远会为作为一名北京交大的学子而骄傲。共71页第57页 毕业设计（论文）路基病害及其整治方案参考文献著作图书文献序号作者.书名.版次.出版者，出版年：1刘建坤曾巧玲等.《路基工程》（路基）.中国建筑工业出版社，2006：2唐新权.《地质及路基》.中国铁道出版社，2002：3李明华.《铁道工务》.中国铁道出版社，20064谢纫秋.《路基工》.中国铁道出版社，20065严庸等.《铁路工务技术手册》<路基>.中国铁道出版社，19936周京华.《地基处理》.西南交通大学出版社，1997：批1～2077公路路基病害及防治.中国交通技术信息网，2007.8黄华林，高速公路路基病害探测研究.2005.共71页第57页