既有线路基病害整治论文

既有线路基病害整治既有线路基由于受修建时技术和经济条件的限制，填筑压实标准往往较低。随着客货运量和机车车辆轴重的增加，出现翻浆冒泥、下沉和外挤等各种病害。上述路基病害严重影响线路的稳定性，增加养护维修工作量，缩短轨道上部结构的使用寿命，是影响铁路运输安全和运输能力提高的主要原因。在既有线提速和载重增加的情况下，路基荷载条件发生变化，线路维修中除对路基病害进行整治外,对部分路基还需要采取加固措施，提高承载能力，但是由于既有线运力和运能十分紧张,路基处理从技术到管理都存在一些困难，既有线的路基加固是当前急需解决的重大课题。一、基床病害是路基病害的一部分，也是常见的、普遍发生的病害现象，它对轨道及行车稳定性的影响更直接。近年来,铁路工务部门对路基基床病害进行了大量的研究与整治，取得了明显的效果。随着我国国民经济的迅猛发展，铁路运量的大幅度增加和行车速度的不断提高,基床病害产生的速率呈显上升趋势。 基床病害及其防治在列车动荷载作用下，路基基床部分因土质不良或施工质量不好和排水不畅等原因，致使路基产生下沉和隆起，引起道確陷槽和翻浆冒泥。此外，在寒冷地区，还可以产生冬季冻胀鼓道和春季融化下沉，导致线路不平顺等。这些病害称为基床病害。基床病害防治主要是：①选择适当的填料，保证填筑密度,做好排水设施；②在路基面铺设砂垫层防止粘土粒挤入道床；③在软岩路堑中可铺设各种封闭层，以避免地面水渗入基床而引起路基面软化成泥;④将有病害地段的基床部分置换成透水性填料。近年来，用土工织布铺在路面上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。二、坡面病害是由岩性不一或破碎程度不同的岩土组成的斜坡面，因其分布不均，在自然营力作用能及的厚度内，软弱而破碎的岩土发生变形和坍落，并逐次扩大形成危岩落石、碎落剥落、坡面流坍等病害。 坡面病害防治主要是：①做好地表排水和恢复坡面植被。②在一般堑坡碎落和剥落的地段，可在路基侧沟内留1〜2米宽的清理护道；对严重者，需做带骨架式的轻型护坡，保护格内植物生长。③对雨淋冲刷、碎落或一般落石、坡面流坍地段,可采取格式满铺片石或浆砌片石等坡面防护措施。④对裂面发育处的危岩落石，一般从坡底部开始用浆砌坊工或用混凝土护墙等加固，必要时用金属锚杆锚固个别大块岩石；也可用水泥砂浆灌注和喷射胶结坡面破碎岩块；或修拦挡工程，如修筑落石平台、挡石墙、拦挡栅栏、明洞和棚洞。⑤对落石地段须组织定期检查，及时处理。在岩体裂面发育的地段，由于爆破方法不当，常出现堑坡上落石和塌岩。可按破碎程度在局部刷坡和清理危石后，分别使用灌浆、喷浆或建护墙等加固措施，甚至加建明洞。这样可根治坡面病害，但费用很高。三、岸边冲刷及其防治河流、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母工护坡，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，或砌筑坊工护墙；也可用改河和导流的办法避免路基直接受激流冲刷。四、泥石流也是路基病害。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。例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。治理铁路滑坡中采用的刚性抗滑建筑物类型较多，其中有各种坊•工的抗滑挡墙、预应力锚杆抗滑档墙、沉井抗滑挡墙、挖孔钢筋混凝土抗滑桩、刚架抗滑桩排和多种形式桩墙结合的建筑物等。在治理土质滑坡中可用焙烧法和化学浆液灌注法。不论采取什么防治措施，对已破坏变形的坡面都要修整和种栽植物，以巩固坡面和稳定边坡。五、路基下陷及其防治。路基下坑道、矿洞、溶沟、溶洞等沉陷而引起的路基病害。通常发生在一些地下采矿区、易溶岩层（如石灰岩和石膏）地区和黄土地区。地下坑道和矿洞一般是人类开凿的，也有一些是由煤层自燃形成的；溶沟和溶洞是易溶岩土在地下水的长期作用下生成的。分布倾向临空的坑道和矿洞易转化为崩坍、滑坡；范围大、埋藏浅而顶板岩石破碎者,易陷落。路基下陷防治主要是:采矿形成的矿洞应研究开采与回填采空区的布置、方法和顺序，矿柱的分布与尺寸，以及矿洞中的地质构造和地下水的情况等，以便分析沉落及其危害。一般布置矿洞的走向，应同岩体分块中贯通性好的陡立裂面的走向 相垂直或斜交;在平行岩体分界面上可多留矿柱，以减少沉陷;及时回填采空区和截排矿洞中地下水，可避免采矿后产生大面积陷落。此外，通过已陷落地区的研究可从陷落过程、采空区范围和各种地质与水文地质等条件中推断其发展和危害，从而为铁路通过的可能性和路基加固方法提供科学依据。溶沟和溶洞常沿构造裂面发育。老溶洞的分布受当时侵蚀基准面对地下水活动的限制，在高程上有一定规律。一般可从易溶岩土及其顶板岩石的岩性、厚度、分布和产状，岩体中地质构造及构造裂面的组数、产状、性质、分布和彼此穿插，底板的岩性和隔渗条件，以往地下水的活动规律及溶洞、溶沟的性状和洞内充填物,特别是当前地下水的活动规律等等与溶沟和溶洞发展的关系上判断发生沉陷的可能与危害。有的路基由于大量开采地下水或长期干旱，以致地下水位下降，引起覆盖层塌陷。这种地方应控制地下水开采或对路基采取加固措施。铁路上是从路基范围内每一坑道、矿洞和采空区、溶沟和溶洞的范围、形状、周壁的条件、顶板条件和发展趋势等来分析对线路的危害。根据洞、坑等的分布和其他一些情况，经过比选确定是否绕避和调整线路走向。在洞、坑、沟危害范围 不大的地方，可用钢筋混凝土盖板或桥渡跨过；近地面的，可挖开填实.坍塌和边坡滑坍及其防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。坍塌和边坡滑坍防治主要是：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；也可按土堆力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。六、路基常见病害的防治措施及加固技术1）砂垫床。砂垫床一般用于翻浆冒泥的防治，即在碎石道床的下部，铺设砂垫层，其作用是使碎石与基面隔离，使基面受力均匀，保持基面的平整度，避免基面因积水造成翻浆冒泥。这种措施可防治无地下水的基面翻浆，不适用于裂隙泉眼翻浆;在地下水丰富的基面翻浆地段必须同时采取降低地下水位的措施。采用封闭层、换土等其他整治基床病害措施时最好也同时铺设砂垫床。砂垫床采用的砂以中砂最佳，级配良好的粗砂次之。砂的质量以纯石英砂最理想，不应使用易风化成泥的砂质材料，砂中的含泥量不得超过3%~5%。2）复合土工膜封闭层。在基面铺设一层不透水的土工合成材料隔层作为封闭层，隔离地表水，使之不渗入基面以下，从而防止或减轻基面软化或风化，降低基床含水量，提高基面承载能力，阻隔泥浆上冒，把道床与基床隔开，防止道床与基床互相混合。用于防治基面翻浆和道磴沉陷，适用于病害水源主要为降水的路段。 3）土工布反滤隔离层。在基面铺设一层土工布，与其上下的砂层构成一复合结构，起反滤和隔离作用，将基床土颗粒阻隔在土工布下，使土粒不能侵入道床，并将基床和道床隔开,防止相互掺合。用于水源主要为地下水的基面翻浆冒泥，但裂隙泉眼翻浆不宜用。4）换填。换填是指将不良基床土经更换（换土、换砂等）或改良（换掺）使其满足使用标准。其主要作用是改善基床的土质条件、提高基床的承载能力。适用于由于土质不良、承载力不足而引起的下沉与外挤等基床变形。换改良土和换砂均适用于已形成不同深度道磴囊的下沉地段，及软卧层不厚且下面即为刚性层的地段，地下水丰富的地段要同时采取降低地下水位的措施，采取换砂方法必须具有疏干砂层的条件，换砂法也可用于防治基面翻浆冒泥。5）成孔回填桩。在路基上按一定间距成桩孔，然后填石灰或水泥等材料的改良土或其他填料，经夯实成桩。其主要作用为：通过材料吸水和离子交换，使桩周土体固结和改良，增加土体的强度；桩身起骨架作用，与桩间土复合承载，从而提高承载能力；采用挤密成孔或成桩技术时，对桩间土起挤密压实 作用。适用于防治路基及基床强度不足造成的下沉或外挤等路基病害和路基过渡段的强化。6）搅拌桩和粉喷搅拌桩。用专用机具在路基或基床钻孔，然后在粉喷或注浆的同时经叶片搅拌，使灌注材料（水泥或石灰）与土体混合成桩，通过材料吸水和离子交换，使土体固结和改良，增加强度，形成桩身；桩身起骨架作用，与桩间土复合承载，从而提高承载能力。适用于防治路基及基床强度不足造成的下沉或外挤、路基过渡段的强化及不良地基的处理。总结路基病害是多种多样的，它和地质、土质、气象等条件有着密切的关系。例如多雨、沼泽、沉积地区多发生基床翻浆冒泥、路基沉陷等病害；高寒地区多发生冻害；山区多发生泥石流、滑坡、崩坍落石等病害。另外，路基设计标准、施工工艺和当前的运输量的增长不相适应，也是产生路基病害的一个重要因素。路基是一种土工构筑物，既要承受荷载，又要受各种自然条件的严重影响，因此路基的养护也是相当复杂的。对路基病害应尽量防患于未然，以“预防为主、治养并重、排水防水、安全第一”为出发点，治早治小，多做预防性工程；对一些较大 的路基病害，如崩塌、滑坡、软土路基下沉、基床病害、较大的冻害等的整治，通常需要进行细致的勘探试验，单独的特殊设计和工程措施，如抗滑桩、排水盲沟、砂井、砂垫层和土工织物等。路基绝大部分病害和水的作用有关，所以路基病害的预防和整治都强调要搞好排水、防水和治水的工作。每年雨季前，路基养护人员要进行一次全面防洪检查，及时发现和处理隐患，并要清通所有天沟、侧沟（边沟）等排水设备、注意河流凹岸护坡的补修、沿河路基冲刷防护、坡面防护、陡坡的堤堑交界处的排水防水工作。大风暴雨期间要加强巡道，还要采用各种仪器进行降水量、水位的观测、数据记录等项工作。加强沿路两侧地带的绿化，可保持水土，对路基有很大的防护效能。如在山区路旁种植根系发达的乔木、灌木或草本植物，具有很强的稳定边坡、抵抗冲蚀的作用；在沙漠地区铁路、公路两侧种植抗旱性强的灌木或草本植物，可起到固沙、防沙作用（如包兰铁路中卫段自黄河引水造林植草，固沙效果很好）；在风雪、冻害地区植树造林对路基也能起到良好的保护效果。 产生路基病害的原因往往是多方面的。因此，整治路基病害需要综合运用多种整治措施。中国在整治路基病害中的某些方面取得了较好的效果。例如，用“草方格半蔽沙障”防沙效果很好，起到既能固沙又能阻沙的双重作用；用抗滑桩整治滑坡，具有抗滑力大，施工简单，速度快，在施工过程中对滑坡体的稳定性影响较小，并可和其他整治措施配合使用等优点;整治基床的翻浆冒泥用砂垫层、封闭层、更换土质、横向盲沟等措施也取得了一定效果；近几年来，在道床下铺设土工织物整治基床翻浆冒泥已初见成效，但在机理及使用条件方面尚需进一步观测研究。