摘要：路基是鐵路線路的重要組成部分，它承受鐵路軌道的重量以及通過軌道傳來的機(jī)車車輛動力荷載。路基修建的質(zhì)量關(guān)系到行車速度與安全，因此要求路基應(yīng)堅實、穩(wěn)定、耐久；具有良好的排水設(shè)施；有利于機(jī)械養(yǎng)護(hù)與維修;修建費(fèi)用低。

關(guān)鍵詞：鐵路；路基；病害

中圖分類號：TD352+.3文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

基床病害是困繞我國鐵路工務(wù)部門的主要難題之一?；膊『ξ：Υ?，它不僅可能引起軌道不均勻下沉，造成軌面狀態(tài)嚴(yán)重不良，增加線路維修工作量，影響列車的正常運(yùn)行，而且嚴(yán)重時還可能危及到列車運(yùn)行安全。基床病害成因可簡單歸納為三個字:土、力、水，基床病害是三者綜合影響的結(jié)果。土指基床土，它受列車荷載的重復(fù)作用。力指列車荷載，列車荷載對基床作用的大小反映為基床動應(yīng)力的大小和重復(fù)作用次數(shù)、它們與列車軸重、運(yùn)行速度及運(yùn)量(或過軸次數(shù))等有關(guān)。水指大氣降雨和地下水。路基是條帶狀結(jié)構(gòu)工程，沿線經(jīng)過的地質(zhì)條件差別較大，并且受到地理和氣候環(huán)境常年變化影響，加之由于技術(shù)水平、經(jīng)濟(jì)條件以及施工機(jī)械設(shè)備方面的原因，施工質(zhì)量往往要求不嚴(yán)，從而導(dǎo)致各種鐵路基床病害成為一種分布廣、治理難、多發(fā)性強(qiáng)的病害。所以了解病害的類型及其發(fā)生機(jī)理，并對其進(jìn)行實用的檢測，對路基的防護(hù)和治理是非常重要。

1 鐵路路基病害產(chǎn)生的機(jī)理

路基病害的產(chǎn)生和發(fā)展與路基填料的工程性質(zhì)、地表水與地下水、列車振動荷載、土的動力強(qiáng)度特性和溫度及其變化有關(guān)。主要是路基填料、水、列車荷載和溫度變化等各項因素綜合作用的結(jié)果，各種因素之問又相互關(guān)聯(lián)，鐵路路基病害發(fā)生的原因非常復(fù)雜，并且每一種病害都有自己特殊的病理。但歸納起來主要有兩個方面：病害的發(fā)生取決于特定的地質(zhì)環(huán)境；病害的發(fā)生與相應(yīng)的氣候變化和列車振動荷載息息相關(guān)。前者是病害發(fā)生的內(nèi)因。后者是病害發(fā)生的外因。對某一具體的線路來講，其地質(zhì)條件是客觀存在，雖然它也在不斷地發(fā)生變化，但基本上是一種較為穩(wěn)定的量，因此，在一定程度上路基病害的發(fā)生頻率和程度將取決于氣象水文條件和列車長期重復(fù)振動荷載的影響，路基病害的產(chǎn)生和發(fā)展是各項因素綜合作用的結(jié)果。觀測表明，在列車輪軸荷載的重復(fù)作用下，路基的漸進(jìn)破壞主要表現(xiàn)為過大的塑性變形，這種塑性變形累積到一定程度將會使路基填土產(chǎn)生塑性流動，并產(chǎn)生路基病害。研究表明：產(chǎn)生這些病害（破壞）的原因在很大程度上依賴于路基土在循環(huán)荷載作用下的抗剪強(qiáng)度特性，而后者與土的飽和度密切相關(guān)。隨著飽和度的增大，土的動強(qiáng)度（即經(jīng)過若干次循環(huán)加載后仍處于穩(wěn)定狀態(tài)的最大偏應(yīng)力比）將顯著降低。處于軌道下方的路基土因反復(fù)受到擠壓和固結(jié)而產(chǎn)生過大的累積塑性變形，從而形成所謂的道碴坑以及枕木下方的積水坑。尤其是在雨季，基床填土含水量達(dá)到飽和狀態(tài)，動強(qiáng)度顯著減小，從而使道床工作性能急劇下降，甚至?xí)?dǎo)致線路產(chǎn)生嚴(yán)重的不平順而影響行車安全。

2 基床病害防治的設(shè)計原則

根據(jù)基床病害成因及特點，防治基床病害的基本原則是改土、減載、防水，綜合防治。

改土就是改善基床填土，在基床填料和基床結(jié)構(gòu)上下功夫，提高目前路基設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)特別是填料標(biāo)準(zhǔn)。新線建設(shè)時。嚴(yán)格選擇基床填料，對一些缺乏基床填料的地區(qū)，應(yīng)考慮長距離運(yùn)輸合格填料，或采取一定措施如土質(zhì)改良或鋪設(shè)土工合成材料。雖然一次性投資相對較大，但消除了基床病害的隱患。若計算運(yùn)營后基床病害影響的運(yùn)營收入和整治的費(fèi)用，這樣投資的回報是合算的，這已經(jīng)成為共識。對于既有線出現(xiàn)病害的路段，應(yīng)使用較為徹底的方案治理病害，不留后患。采用的措施有:換填、水泥(石灰)樁加固、鋪設(shè)土工合成材料等。

減載就是降低列車荷載對基床的作用，主要通過改變道床和軌道結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)，包括:①加長軌枕的長度和縮少間距。研究表明，軌枕長度從2.4m增加到2.6m，可降低基床動應(yīng)力約6%，增加到2.8m可降低約11%。軌枕距離由65cm減少至60cm可降低基床動應(yīng)力約6%。②使用重型鋼軌。使用60型鋼軌代替50型鋼軌可降低基床動應(yīng)力約12%。綜合采?、佗诖胧?，可降低基床動應(yīng)力達(dá)22%以上。③加厚道床和設(shè)置墊層。④合理設(shè)置機(jī)車車輛軸距，可降低基床動應(yīng)力達(dá)7%～13%(兩軸轉(zhuǎn)向架)。①②③項在我國已普通應(yīng)用，④尚沒有引起重視。

防水是就是防止水浸化基床和基床積水，保持基面排水坡度。主要是鋪設(shè)不透水土工纖維截留地表水，使用盲溝(縱橫)或加深側(cè)溝疏導(dǎo)地下水，維持基床結(jié)構(gòu)良好的排水性能。

綜合整治就是采用綜合方法?；膊『ν怯啥喾矫娌焕蛩卦斐傻?，應(yīng)根據(jù)成因?qū)ΠY下藥，徹底根治，切不可頭痛醫(yī)頭，腳痛醫(yī)腳。如土工纖維治理翻漿冒泥時，如果路肩面或側(cè)溝內(nèi)墻頂面高于土纖維鋪設(shè)的標(biāo)高，可能在土與土工纖維交界處積水，軟化基床土，使基床下沉，基床面成凹形，土工纖維因受過大拉力而撕裂，整治可能失效，這時，應(yīng)適當(dāng)布置橫向和縱向盲溝等排水系統(tǒng)降低基床水位。

3 治理路基病害措施

3.1 土質(zhì)改良加固基床

土質(zhì)改良指使用摻加物與粘性土拌合，以達(dá)到改善土的物理力學(xué)性質(zhì)、提高土的強(qiáng)度的目的，這類摻加物有水泥類(普通硅酸鹽水泥、石膏)、石灰類(生石灰、消石灰)、瀝青類(瀝青、瀝青乳劑等)、化學(xué)材料類(水玻璃、氯化鈣、尿素樹脂等)。目前在基床加固和整治病害使用較多的摻加物是水泥、石灰。水泥與粘土拌合的土稱水泥土，石灰與粘土拌合的土稱石灰土(或灰土)。

水泥土、石灰土改良加固效果同許多因素有關(guān)。第一是土的礦物成分。如含有高嶺石、蒙脫石等的粘性土用水泥改良加固效果較好，而含有伊里石、氯化物、水鋁石英和有機(jī)質(zhì)的粘性土用水泥改良加固效果則較差。第二是土粒的大小。一般地，土粒越細(xì)，其表面積愈大，與水泥或石灰的相互作用愈充分，加固效果越好。第三是摻加物的含量。不論是水泥還是石灰，從經(jīng)濟(jì)效益和技術(shù)上講，都有一個最佳的摻入量。例如，若石灰用量不足，只能部分改善土的塑性和膨脹性，強(qiáng)度變化小;若石灰量過多，則石灰與粘土的反應(yīng)不充分，多余的石灰沉積下來，而石灰本身的強(qiáng)度并不高，因此，土體強(qiáng)度改變也不大。再如，水泥土強(qiáng)度隨水泥用量增加而提高，但用量超過某一限值，水泥土的強(qiáng)度很高，易呈脆性破壞。此外，其它影響因素有齡期、干濕循環(huán)等等。因此，在使用水泥、石灰進(jìn)行土質(zhì)改良加固前，應(yīng)進(jìn)行一些必要的試驗研究工作，包括:摻加物的最佳用量、改良土的物理力學(xué)性質(zhì)的變化、改良土的無側(cè)限強(qiáng)度及其影響因素。在一些地區(qū)，根據(jù)當(dāng)?shù)鼐唧w情況，可以加入適當(dāng)?shù)钠渌鼡郊游锶绶勖夯摇⑹?、氯化鈣作為固化劑等。

3.2 土工合成材料的應(yīng)用

土工合成材料在巖土工程中的應(yīng)用始于上世紀(jì)50年代，由于其原料豐富、質(zhì)輕、強(qiáng)度高、耐腐蝕等優(yōu)點可以彌補(bǔ)土質(zhì)的許多缺陷，提高土的強(qiáng)度和增加土的穩(wěn)定，因而，得到十分廣泛的應(yīng)用目前，路基基床加固和病害防治應(yīng)用的土工合成材料主要有土工纖維(土工膜)、土工網(wǎng)格、土工格室和EPS等。

結(jié)束語

實踐經(jīng)驗表明，基床病害整治的成敗很大程度上取決于整治方案，幾種病害同時存在時尤其突出，而合理方案的誕生來源于對病害路段全面系統(tǒng)的調(diào)查研究。因此，在確定基床病害整治方案前，應(yīng)收集病害地區(qū)的地質(zhì)、水文資料，考察病害區(qū)段的排水系統(tǒng)，調(diào)查了解病害的發(fā)生發(fā)展過程，并選取代表性土質(zhì)進(jìn)行物理力學(xué)性質(zhì)試驗，最后根據(jù)成因確定相應(yīng)的整治方案。

參考文獻(xiàn)

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