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第四章特殊条件下的路基施工第一节崩塌地段的路基施工一、崩塌地段特征及成因崩塌是指陡峭斜坡上的大量岩块在重力作用下突然而猛烈发生向下崩落、翻滚的地质现象。它是山区最常发生的不良地质现象，个别的下落岩块一般称为落石，而规模极大的崩塌称为山崩。崩塌是山区铁路施工的一个难点。崩塌的形成是多种因素共同作用的结果，主要原因有:1.地形条件地形条件是崩塌发生的外因，坡度、坡高及坡形是影响崩塌的主要因素。高峻陡峭的地形是发生崩塌最有利的条件。2.岩层性质及构造条件岩石性质、成层及构造条件是决定斜坡形态及稳定性的直接因素。不同的岩石性质，其强度、抗风化和抗冲刷的能力及渗水程度均不同。不同的成层，其斜坡稳定性不同。不同的岩体构造，其斜坡结构面的空间位置也不同，出现崩塌的程度也各异。3.水的破坏作用水是崩塌产生的最重要因素。绝大多数崩塌发生在雨季或暴雨之后。4.其他因素的影响爆破施工、列车震动、地震以及人工边坡过高过陡均有可能破坏岩体结构，造成斜坡的稳定性变差，形成崩塌。只有充分了解崩塌的成因，才能采取合理的处理措施，对山坡上的危石、落石加以处理，防止危石、落石掉到路基上，阻碍行车。当然，在勘测设计时，应尽可能选择不通过崩塌地段的最优线路，或者尽量缩短线路通过崩塌地段的长度。二、崩塌防治措施崩塌的防治措施很多，通常有支补、拦截及遮挡三种。(一)支补1.支顶墙。如路堑边坡顶部有上部探头下部悬空的危石时，为防止崩塌的发生，可设支顶墙支持危石。2.支挡墙。在软硬岩层互层地段，除有崩塌的危险外，路堑边坡也不稳定，可修建支挡墙。它既能承托边坡上部的危石，又能防止下部软岩的继续风化，且还具有挡土墙的作用。3.插别。对于山坡上个别孤立的危石，当不易清除时，可采用插别法进行稳固。先在紧靠危石脚下适宜位置打出若干孔，插入适当长度的粗钢筋或废钢轨，紧贴危石，然后灌入水泥砂浆锚固住。4.压浆。节理或裂隙发育的斜坡，可采用压浆方法处理，即将水泥浆液或其他化学浆液，用高压水泵沿钻孔压人岩石裂隙中去，固结岩块，增加它们的连接性和岩块间的摩擦力，同时也可防止地表水的下渗。(二)拦截当山坡上部的岩石风化严重，落石较为频繁，且落石规模不大时，可修建拦截建筑物。常见的拦截建筑物有:落石槽、落石平台、拦石墙、拦石网及桩障等等。1.落石槽及落石平台当落石地带与路基之间有富裕的缓坡地带(倾角小于50°)时，可在缓坡上高出路基高程不超过20～30m处修筑落石槽。若崩落物有较大的冲击力，则落石槽外侧应配合设置拦石墙。当落石地带与路基之间有一定距离的平缓地带，且路基高程较落石地带高出较多，则可因地制宜修筑落石槽，但在迎石边坡应采用干砌片石防护。若路基高程与落石地带的高程相差不多(不超过2～2.5m)，宜修筑落石平台。当落石平台的高程与路基高程大致相同或略高时，宜在路基侧沟外侧加修拦石墙。当落石平台的高程略低于路基高程时，宜在路堤边缘修建路肩挡土墙。2.拦石网如山坡上部坠落的石块为小粒石块，可在山坡下部的较缓地带或路基旁侧设置拦石网。在边坡上设置桩障以及植树防护边坡也能起到减少、拦截落石的作用。3.拦石墙当落石山坡的下部无缓坡，但有小于40°斜坡的地方，可在这些斜坡上修建拦石墙。也可在路堑边坡坡脚修建拦石墙。拦石墙墙背通常用砂土填筑缓冲层，以防墙被撞坏。(三)遮档当采用上述措施均不能有效地预防崩塌时，可考虑采用明洞、棚洞等遮挡建筑物。当危石体积较大时，明洞位置与危石地点间宜有一段水平距离作为缓冲地带，以免危石直接落在明洞上，对明洞造成过大的损伤。三、崩塌地段路基施工要求1.施工中应加强安全检查和教育，对检查发现可能产生崩塌、落石和危石以及影响岩体稳定的不利因素，应及时采取有效措施。对违反安全操作的行为要立即纠正。2.当崩塌情况严重，采用清方明挖易造成人员伤亡时，应通过设计采取可靠的工程对策或变更防治措施。3.落石地段各项防治措施应及时配套完成。4.在崩塌地段施工，为防止造成坍方，只宜采用小爆破自上而下进行开挖作业，而且刷坡时，应明确清刷的具体范围，并做出明显标志。5.遮挡建筑物完成后应及时回填到一定的厚度，以免被崩塌岩块砸坏。6.参与施工的人员应配置需要的安全设备。第二节风沙地区的路基施工我国的风沙地区主要分布在新疆、内蒙古、宁夏、甘肃、青海等五个省区，面积大约109km2。在风沙地区的铁路路基，容易遭受风蚀或沙埋等病害，若在施工时没有良好的防护工程，运营后会给铁路的行车安全带来极大的隐患。一、风沙地区分类沙丘按固定程度可分为固定沙丘、半固定沙丘和流动沙丘三种。固定沙丘，其沙害较微，如注意保护植物，封沙育林，则对铁路无危害。半固定沙丘，其沙害较轻，但必须有适当的防沙措施。流动沙丘密集分布，远望如海洋，其沙害严重，铁路两侧必须采取有效的防沙措施。二、风沙对铁路的危害1.风蚀风沙地区修建路堤时，常采用粉砂或细砂来填筑。当风力达到起沙风速而作用于路堤时，沙粒被吹走，产生路基风蚀。路基坡面出现风蚀槽痕;顶面被磨成浑圆状，宽度减小，严重时造成枕木外露，影响行车安全。路基风蚀一般在路肩处最为严重。路堑地段，堑顶被风蚀成浑圆状或不规则形状;路堑坡面形成风蚀洞，引起坍方。2.积沙路基本身是风沙流运行的障碍物，能导致风沙流运行速度降低，沙粒沉落，积沙于线路，形成积沙现象。当积沙超过一定程度或者沙丘体前移时，积沙会掩埋了道床，出现所谓的“沙埋”现象。积沙的堆积形式不同，会对线路产生不同程度的危害。道床内的均匀的“片状积沙”会导致掩埋钢轨，引起道床病害，可能造成行车事故;由于大风流沙或流动沙丘舌状向前延伸，短时间可以掩埋路基，高出轨面达数十厘米，对行车安全威胁较大;流沙停积在线路上形成的“堆状积沙”，则易造成行车险情，且积沙量大，清除工作艰巨。三、风沙地区路基防护路基防护通常采用固定、阻隔、疏导等综合治理措施，从路基本体保护、路基两侧保护和植树造林三方面着手，以植物治沙为主，机械固沙为辅，效果较为显著。(一)路基本体防护路基本体防护的目的是保护路基处于稳定状态，不受风沙的损害和破坏。防护材料一般采用耐干旱、须根发达且带土的草皮。路基本体防护分主要形式有草皮防护、黏性土防护和碎石防护等三种。1.草皮防护草皮防护只宜作为施工初期的坡面临时防护。草皮防护的施工步骤为:材料准备→路基中线、水平测量→按设计图纸检查各部尺寸→整修边坡→铺草皮→封闭缝隙→清理坡面。2.碎石防护坡面平铺碎石厚度为5～7cm，路肩铺10cm厚的碎石层。碎石层厚度要均匀，并保证路基横断面尺寸准确。3.黏性土防护采用黏性土防护的测量放线工作与草皮防护相同。施工也是自坡脚开始，自下而上边填土边拍实，坡面黏土层厚15～20cm，坡面填拍后应撒种草籽。(二)路基两侧防护1.防沙体系防沙体系包括设防带和植被保护带。设防带一般采用两种以上的防沙措施，其宽度除考虑风沙严重程度外，尚应考虑风况、地形地貌及采用的防沙措施等。植被保护带宽度主要考虑风沙严重程度和当地人为活动情况。靠近铁路是加强防护区，绝不允许沙流越过该区而掩埋铁路工程；远离铁路，可允许少量沙流浸入加强设防区的外缘。2.工程防沙防沙按其性质可分为工程防沙和植物防沙两大类。植物防沙必须用工程防沙过渡，所以工程防沙是新建铁路初期的基本防沙措施，它主要分为固沙、固阻沙和阻沙三种。(1）固沙在路基两侧的设防带内，靠近路基一定范围内采取固沙(平铺)措施，其外则采用阻沙措施。固沙主要采用不被风吹蚀的材料覆盖沙面，使得覆盖层下的沙子不再移动，但此法不能阻止风沙流中沙子的搬运。固沙措施根据就近料源的情况，可分别选择卵石、砾石、矿碴及黏性土进行覆盖。覆盖沙丘时，宜先将陡立的落沙坡铲成缓坡，先铺迎风坡，后铺背风坡。当选用卵石、砾石、矿碴时，可以铺设成堆状，也可摊平，一般卵石土铺厚5～10cm，砾石土铺厚8～12cm，矿碴根据其性质比照卵石土决定平铺厚度。平铺时，播种抗干旱的灌木或半灌木种子。当选用黏性土进行覆盖时，宜铺成中部略高、两侧略低的条带状，铺设厚度一般为10～15cm，宽0.5m，应拍打密实，带间距离为1～1.5m。(2)固阻沙固阻沙措施常采用低立式沙障。此类沙障兼有固沙和阻沙作用，还能保持沙中水分，以利植物生长。沙障露出地面高10～20cm，埋入地面深10cm左右。(3)阻沙阻沙措施通常采用高立式沙障，只起阻沙作用，以树枝条立式沙障最为常见。(三)植树造林植物防沙是最有效的防沙措施，通常采取种防沙林的办法，但初期必须用工程防沙过渡。林带一般沿线路平行布置，比沙害地段略长，形成封闭状态，阻截任何方向的流沙。当风向与铁路线为大角度相交时，树行可与线路平行。植树要选好季节和部位。四、风沙地区路基施工要求1.应尽量抓住有利的施工季节。2.沙方工程与防护工程同时进行。3.重视沙方调配。路堑开挖的沙方，应尽量用作填料。4.在低填浅挖地段，应尽量采用铲运机施工，并合理拟定取土深度和机械行走路线，以减少破土面积和对地表植被的破坏。5.若路基两侧所采用的植物防护不能立即见效，则应在其生效之前，根据就地取材的原则，采取能立即生效的措施防风固沙，并做到能做永久防护的就不做临时防护。当然，施工时要分清轻重缓急。6.要因地制宜选定固沙方法，除路基本体防护措施要选择适当外，路基两侧的防护应草、木并举，乔、灌结合。7.在靠近牧区处，应防止牲畜进入防护区。8.风沙地区路基施工次序一般遵循下列要求:先路堑，后路堤;先迎风面，后背风面;先风口地段，后一般地段。9.施工中，应采取措施保护线路两侧各500m范围内的地表原有植被和地表硬壳。10.风沙大，加速了机械的正常磨损，因此要加强机械修理，作好易损零件的储备和供应,保证机械正常施工。11.供施工人员居住的活动房屋或帐篷要搭在沙丘的背坡和沙丘坡脚，与其保持5～10m的距离，以免被沙压埋，同时应注意加固。堆放料具时，应专人保管，并设置料牌标明，以免被沙所掩盖。第三节滑坡地段的路基施工随着我国铁路建设的迅猛发展，在山区兴建铁路与日俱增。山区山坡陡峭，地层遭受过多次构造变动，地质条件极差，再加上地面水流冲刷和地下水活动又较严重，容易产生各种山坡变形。在这种复杂情况下，修筑路基又人为地破坏了天然植被，破坏了其原有的平衡状态，使情况更加恶化。因此，在山区进行铁路工程施工，常常会遇到许多的不良地质现象，极大地增加了施工的难度。如果处理措施不够完善，就有可能在施工中造成大的工程质量事解在运营时危及行车安全，给国家造成重大的经济损失。一、滑坡的概念滑坡是在山坡一定的自然条件下，由于地下水活动、河流冲刷、人工切坡、地震活动等因素的影响，部分岩体或土体失去稳定，在重力作用下沿着一定的软弱面，缓慢地整体向下发现滑动的地质现象。一个发育完全的滑坡，一般具有下列各要素:整个滑动的滑坡体(滑体)、滑坡体上缘位移后产生的环状滑坡壁、因滑坡体各部分滑动速度和时期不同而形成的滑坡台阶、分隔滑坡体与不动体的滑动面、滑坡体前部舌状下伸的滑坡舌、滑体滑动后产生的各种裂缝以及封闭洼地等。二、滑坡的整治对新建铁路，在滑坡地段，线路应尽量设法绕避。如不能绕避，则应将线路置于滑坡的合理位置。但是在铁路建设中，往往是勘测阶段未发现滑坡，直至开挖路堑过程中，山坡滑动了才知道，此时，滑坡两端已完成部分桥隧工程，如改线将引起报废工程，因而施工中不可避免会涉及到滑坡整治的问题。滑坡的整治措施大致可分为四类:排水、支撑、减重或加载、改变滑带土的性质。根据滑坡产生的主要因素，选择一种作为相应的主要措施，再配合一些其他辅助措施。对性质复杂的大型滑坡，常用多种措施综合治理，各种措施相互配合起作用。(一)排水1.地面排水在多数情况下，滑坡的形成和发展和未能合理调节与排除地表水有关，地表水的渗透与冲刷降低了滑坡的稳定性。地面排水的目的就是不使滑体外的地面水流入滑体内，同时将滑体内的地面水，以最短的途径迅速地汇集排出滑体以外。地面排水应有完整的排水系统设计。滑坡体外的地表水应以拦截和旁引为原则，设置环形截水沟将水引至附近自然沟排走。滑坡体内的地表水以防渗、尽快汇集和引出为原则，应设置树枝形排水沟，主沟平行于滑坡滑动的方向，支沟尽量则做到不横切滑坡体，大致与主沟