林存龍
(大秦鐵路股份有限公司, 山西 大同 037005)
既有鐵路線路路基常見病害可以分為土質(zhì)邊坡裂縫、風化剝落、陷穴、河岸沖刷、沙害、凍害、泥石流、滑坡、邊坡溜坍、水浸路基、崩塌落石、基床下沉外擠、地面排水不良、翻漿冒泥等14 種。
鐵路基床的病害等級可以按照等級評分值B 劃分為Ⅰ級(嚴重病害),出現(xiàn)該病害時應(yīng)立即進行整治;Ⅱ級(中等嚴重病害),出現(xiàn)中等病害時需要安排計劃近期進行大修整治;Ⅲ級(輕微病害),出現(xiàn)輕微病害時應(yīng)當加強檢查進行分析,并進行預(yù)防性整治,以為了防止病害進一步發(fā)展,從而加大整治難度。
鐵路基床的病害等級評分值B 是由其基本特征指標和相應(yīng)的輔助特征指標進行綜合評判得到。其中鐵路基床基本特征指標主要反應(yīng)的是病害對行車安全的影響程度,比如:翻漿冒泥取翻漿到達的位置作為病害的基本特征指標,當翻漿到達的位置越高,就說明翻漿越厲害,表現(xiàn)為列車通過時的軌道變形就更大,從而對行車安全的影響也就更大;又如:基床下沉取鐵路軌道年下沉量和日下沉量數(shù)據(jù),從而計算出的特征指標的最大值,該值作為其基本特征指標。相應(yīng)的路基病害輔助特征指標是通過反映病害整治難易程度以及其發(fā)展趨勢。比如:翻漿冒泥,鐵路路肩外擠,剪切縫等相應(yīng)的病害,從而采取病害的延展長度作為其輔助特征指標。病害的延長大小,一方面可以反映病害的整治難易程度,同時,也反映病害發(fā)展速度以及趨勢。鐵路基床病害的基本特征指標和輔助特征指標的數(shù)量,數(shù)值范圍及數(shù)學表達式也是因病害類型而異的[1]。
基床病害產(chǎn)生的成因及其機理主要表現(xiàn)為:內(nèi)因和外因是基床病害的兩個主要原因,其中,基床的土質(zhì)問題是內(nèi)因;另外,列車的動荷載以及水的作用等原因是主要的外界因素,鐵路基床的病害是其三者的綜合作用結(jié)果。
按照合理選擇整治方案、強化基床表層處理及排水功能的整治原則,基床病害整治的方法有:砂墊床、抬道、基床換填、鋪設(shè)土工膜封閉層、提供格室或土工格柵加固基床、擠密樁、路基排水與邊坡防護、其他措施。
1、翻漿冒泥處置措施:按照“以防為主,防治結(jié)合”的原則,對有翻漿冒泥的趨勢的鐵路路基,應(yīng)對臟污的道床及時安排清篩,并嚴格控制道床清篩的質(zhì)量,可采用不破底挖翻漿;排水溝需進行通長清理,保持其排水暢通;當路基坡腳低于外側(cè)路面的時候,應(yīng)在路基坡腳到排水溝邊緣之間的位置做成不小于2%的坡度,最后夯實路基。
翻漿冒泥的處理可以采用小型挖掘機開挖,較多的工程實際證明采用小型挖掘機開挖取得了較好的效果,并且能夠得到可靠的質(zhì)量保證。采用小型挖掘機開挖的優(yōu)點如下所示:
(1)采用挖掘機施工,開挖深度能夠得到可靠的保證,并且開挖深度需要一致,同時,不能存在人工開挖深度不一樣的問題。
(2)應(yīng)該采用重型軌道車牽引風動石碴車來封鎖點內(nèi)卸碴,從而達到徹底換床的目的,要求枕底的優(yōu)質(zhì)道碴含量>95%,同時,回填潔凈率要高,從而延長道床中修周期。
(3)為了提高施工進度,要求再180 分鐘的封鎖點內(nèi)運用兩臺挖掘機清篩,保證日進度>150m,需要達到同等條件下的一臺大型清篩機日清篩進度。
(4)、減輕了勞動強度,降低了費用,提高經(jīng)濟效益。
(5)、道床彈性增加,延長養(yǎng)護維修周期,減少養(yǎng)護維修工作量。
(6)、慢行點內(nèi)不開挖枕底道床,提高施工安全系數(shù)
2、基床下沉處置措施
鐵路基床在水動力的作用將會發(fā)生局部甚至更大面積的下沉,最終使道碴壓入基床,從而產(chǎn)生出積水的現(xiàn)象,同時會使得線路平順性也產(chǎn)生較大的變化。鐵路路基基床下沉類型可以分為兩個亞類[2]:(1)基面的下沉、邊坡產(chǎn)生鼓坍。為了防止鐵路橋、鐵路涵過渡段的下沉產(chǎn)生較大病害,可以采取以下的整治措施來解決:在施工前,應(yīng)先做好橋頭以及涵背的過渡段排水施工,避免雨季降雨對路基填土浸泡,產(chǎn)生沉降。在路橋、路涵的過渡段,應(yīng)在路基端兩頭預(yù)留臺階,預(yù)留臺階的寬度宜為2-3m。為防止新、老路基基床不穩(wěn)定而產(chǎn)生的下沉病害,可采取以下整治措施:①通常采用基床換填黃砂, 換填深度應(yīng)符合下臥軟弱層的強度驗算,一般在砟囊下0.25 m 以上。經(jīng)驗發(fā)現(xiàn),當采用高度10 cm 的土工格室填砂組合體時,優(yōu)于換填深度0.55 m 黃砂, 采用土工格室的方法對行車干擾較小, 降低勞動強度。②要求軌枕下道碴0.30 m, 黃砂0.30 m,高度10 cm 土工格室內(nèi)填黃砂, 土工格室下黃砂0.10 m。路基面排水坡≮4%。必要時科采用土工格室與土工合成材料混合使用,其效果更好。
3、路基面排水不暢的處置措施
路基面排水不暢常常引發(fā)鐵路基床的病害,基床路拱經(jīng)運營后被壓平或壓成凹凸不平,排水能力降低,如阜淮線k9+350~k10+405 段,土質(zhì)路基面呈“W”狀,鋼軌底至枕頭部位低洼而道心、路肩處所較高,路基面積水,進而基面泥化,在列車動力反復(fù)作用下形成泥漿并翻冒出來。
根據(jù)病害成因,結(jié)合現(xiàn)代材料工藝,利用施工“天窗”,設(shè)計采用基床換填、鋪設(shè)土工布加強排水、鋪土工格室提高承載力的方案進行綜合整治。
(1)換填深度為軌枕底以下0.65m。沿線路中心自枕底向下0.65m范圍內(nèi)挖出全部泥碴及翻漿土,降低路基面,利用中粗砂換填基床。
(2)路基面鋪設(shè)土工格室一層,幅寬3.6m,高度(即厚度)0.1m;其下底砂厚0.05m,上頂面砂0.15m,其間由中粗砂填塞(厚度0.1m)。
(3)土工格室面砂上部鋪設(shè)土工布,幅寬3.8m;布上填筑0.15m厚黃砂作保護層,道床清碴厚0.3m,恢復(fù)道床標準斷面。
(4)基床面做成2%的單向排水坡
(5)降低路肩面,平均標高低于軌面1.0m,鏟落外高內(nèi)底,利用開挖棄土加寬路基。
(6)土工格室連接牢靠,沿線路方向應(yīng)形成一整體;土工布鋪設(shè)平整,相鄰兩塊搭接寬度不少于0.3m。
(7)增設(shè)片石路肩及側(cè)溝 。
在整治既有鐵路路基基床病害時,應(yīng)根據(jù)各地不同的土體結(jié)構(gòu)和性質(zhì),詳細分析病害的成因,因地制宜,合理選擇不同的防治措施。通過采用新材料、新工藝、新技術(shù),增加路基基床的穩(wěn)定,加強軌道的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu),提高基床的承載能力,有效的保證了鐵路快速、安全的運營,也減少了工務(wù)再次維修和整治的工作量。