浅谈铁路路基病害原因及整治措施

浅谈铁路路基病害原因及整治措施【摘要】路基是铁路的重要组成部分，也是铁路安全运行的基础。它承受铁路轨道的重量以及通过轨道传来的机车车辆动力荷载。如果铁路路基施工质量不能达标，很容易引起发生一些事故。因此必须重视路基的质量问题，而在路基的建设中，还要十分重视路基病害的预防和整治。【关键词】铁路路基；病害；原因；措施我国的铁路路基设计通常采用较低的技术标准，施工质量往往要求不严，从而导致各种铁路基床病害成为一种分布广、治理难、多发性强的病害，严重影响着列车的安全运行。研究铁路路基病害的类型及其发生机理，并能对其进行实用的检测，对路基的防治和治理是非常重要的。一、铁路路基病害产生的机理铁路路基病害的原因有很多，其中路基填充物的质量问题、地表水与地下水、列车振动荷载以及土的强度性自然环境气温变化的形成等等都是路基的病害，同时各项因素之间都是息息相关的，并且各种因素的病理也各不相同，这就体现了铁路路基病害的复杂性。然而总结起来也就两个方面，路基病害内因是由于地质环境，地质环境是自然而成的，虽然也会有一些改变，但是基本上是稳定的，不会有太大的变化；外因是由于自然环境的气候变化以及列车的振动荷载有很大的关系，正是由于这一因素很大程度上决定着路基病害发生的频率与结果。通过实际观察表明，通常我们所说的路基塑性变形是造成路基病害的关键之一，通过长时间的塑性变形会使路基填土产生塑性流动，这是因为列车轮轴荷载不断地重复作业造成的。通过实践研究表明：在雨水多的季节，机床填土水量达到饱和状态，土的强度性明显减小，然而道床的的工作性也没有了保障，急剧下降，造成道路严重的不平整极大的影响到行车安全。究其愿因是因为列车振动循环荷载作用下造成了路基土的抗剪强度特性，然后土的饱和度却与后者有着极大的关系。因此在土的饱和度不断增大的同时，大大的降低了土的动强度，使得处于轨道下方的路基土不断受到挤压以及固结从而产生了过大的累积塑性变形，另外形成所谓的道碴坑以及枕木下方的积水坑。这一原因严重影响着行车安全。二、铁路路基病害类型特性铁路路基病害主要有翻浆冒泥、下沉、挤出变形、边坡溜坍、边坡冲刷、陷穴、滑坡、水浸路基和冻害9类，具体类型和发生原因如下：①翻浆是指潮湿地段的路基在冰冻过程中，土中的水分不断地向上移动聚集，引起路基冰胀。当春融时，温差较大，路基湿软，强度急剧降低，加上行车的反复作用，路面出现不均匀起伏、弹簧、破裂冒浆、车辙等现象。冬季气温下降，路基上层土体开始冻结，路基下部土体温度仍然较高，水分在土体内由温度高处往温度较低处移动。使路基上层土体水份增多并随着温度降低冻结成冰。路面发生冻胀或隆起现象。春季气温逐渐回升，土基开始解冰，由于路面导热性大，路中的融解速度较两侧快，水分不易向下及两侧排除，土基上层含水量达到饱和、过饱和，在行车重复作用下，土基承载力降低，使路面出现弹簧、裂纹、松散，壅包，车辙、冒浆等，此即为翻浆现象。影响翻浆的主要因素有土质、气侯、水分、行车与养护等。②在铁路施工中不能保证路基的质量，造成路基密度不足以及地基松软，受外界的影响容易发生大面积或局部的变形（水、荷重、自重及振动）。下沉分为基床下沉、堤体下沉和基底下沉。③由于基床内的土松软，基床强度不足，影响深度较大，在列车荷载的作用下，容易剪切破坏，外挤变形。外挤分为路肩隆起、路肩外挤和边缘外膨。④边坡病害。常见的边坡病害有滑坡、崩塌、落石、坡面冲刷、坍塌、剥落和泥石流等。滑坡是路基山坡山体或岩石，由于长期受到地面水、地下水活动的影响，使其结构破坏，逐渐失去支撑力，在自重作用下，整体沿着软弱面向下滑动的现象；崩塌是大块岩体突然而猛烈地从陡峻的斜坡上崩离翻滚跳跃而下的现象；泥石流是山坡或沟岸泥沙由于重力的作用而不断的坍塌、碎落或滑坡而落入沟道，在暴雨的冲击下形成泥石流；落石是由于路堑边坡较陡，岩石破碎和分化严重，在振动及水的侵蚀和冲刷下，块状碎屑沿坡面向下滚动；坡面冲刷是风化的岩层形成一定厚度的残积层；剥落是指路堑边坡风化岩层的表面，在大气温度与湿度的交替作用之下，表层岩石从坡面上剥落下来，向下滚落。⑤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。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。三、铁路路基病害的防治措施通过分析路基病害的原因防治措施如下：首先，加强铁路路基施工过程控制，过程控制是确保路基工程质量的关键环节，从宏观上来看，过程控制主要由业主单位、施工单位和监理单位控制；从微观上看，则主要是由施工单位的施工行为所控制，它是施工单位主观能动性在施工过程中的客观体现；监理工程师的监理过程则是确保工程质量的制约过程。二者是辨证统一的。其次，在对路基的施工中，对于土的选择是非常重要的，因为土的质量工程的基础，只有保证这个前提条件才能够为后续的施工打下坚实的基础，土的质量如何，在施工后投入使用时，将会对整个工程有重大的影响，所以要慎重的选择施工用土，在选择中主要应该注意以下方面：①掺加粒料。对高液限粘土或地下水位较高的路段，可采用掺加砂砾、碎石、炉渣等粒料的办法；②用石灰稳定路基土。此方法适用于土质较差或含水量比较高的土质，在换土不经济、工期要求比较紧的情况下，宜采用石灰改良土质，以达到填筑路基的要求。最后，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×30cm-1来反映路基各个位置的力学性能指标。另外，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。总之，铁路的路基质量对铁路的使用性能影响较大，因此，应对铁路路基常见病害认真分析其产生原因，并采取科学、合理、有效的维修与整治措施，研究出整治方案，清除病害，从而保质保量的完成施工任务。参考文献[1]孙国瑛.铁路工务[M].成都：西南交通大学出版社，1998.[2]邓午天等编.地质路基[M].成都：西南交通大学出版社，2000.[3]胡长明.土木工程概论[M].北京：冶金工业出版社，2009.