趙景凱
摘要:路基是主要的線路結(jié)構(gòu)形式,是暴露在大自然環(huán)境中的土工結(jié)構(gòu),受其所處氣候條件、工程地質(zhì)及人類活動的影響,容易產(chǎn)生翻漿冒泥、路基下沉等病害,給列車安全運營帶來嚴重威脅。對鐵路路基存在的問題進行了簡單分析,同時針對鐵路路基病害提出了相應(yīng)的處理措施。
關(guān)鍵詞:鐵路;路基;病害;措施
1鐵路路基常見病害
1.1滑坡。在一定的地形地質(zhì)條件下,由于多年自然和人為因素的作用,引起土體或巖體受力平衡的破壞,致使局部不穩(wěn)定土體或巖體沿著山坡內(nèi)部某一面或軟弱帶作整體、緩慢或急速活動的滑動變形。
1.2崩坍落石。在地勢陡峭、水文地質(zhì)條件復(fù)雜的斜坡上,巖體或土體因長期受風(fēng)化侵蝕、水流沖刷或地震等作用,巖體或土體在自重的作用下突然脫離母體,發(fā)生急劇地向下傾倒、脫落、翻滾和跳躍等現(xiàn)象,即為崩塌;落石是個別孤石在自然或人為的作用下,導(dǎo)致受力平衡的破壞,從陡坡上突然墜落。
1.3基床下沉外擠?;卜秶耐馏w被雨水浸濕軟化,導(dǎo)致路基強度不足,路基面下沉。列車振動將道碴壓入基床內(nèi),形成道碴囊或道碴袋并越來越深,或基床土體軟弱層發(fā)生剪切滑動,致使道床下沉,路肩隆起、側(cè)溝外擠,甚至邊坡坍滑。
1.4翻漿冒泥。路基土體或風(fēng)化巖被雨水浸蝕后軟化成泥漿,因列車的振動而擠入道碴空隙,使道床臟污,減少彈性。導(dǎo)致路基強度急劇下降,在列車動力作用下液化成泥漿擠壓冒出。
1.5排水不良。路基面上有積水或地下水水位較高的地區(qū),地表或地下排水系統(tǒng)的設(shè)備狀態(tài)不能滿足過水和排水的需要,如路基填料不符合要求、排水設(shè)備不足、損壞、堵塞等,而引起路基病害發(fā)生或危及路基穩(wěn)定的現(xiàn)象。
1.6砂害。風(fēng)砂流的堆積、吹蝕(掏蝕)作用對鐵路線路設(shè)備的破壞或流砂上道影響行車的現(xiàn)象。風(fēng)力對路基的風(fēng)蝕作用可分為3種:吹蝕、磨蝕與掏蝕。吹蝕是風(fēng)力直接帶走填料顆粒;磨蝕是氣流中挾帶的沙粒沖擊填料顆粒,甚至鉆入孔穴內(nèi)旋磨,致使土體局部被掏空;掏蝕是氣流因遇障礙物或地面形狀突變和不平整而產(chǎn)生渦流,卷走細小顆粒,使較大顆粒失掉穩(wěn)定性而滾落于坡腳。
1.7凍害。路基內(nèi)的水在凍結(jié)或融化時造成路基不均衡的凍脹或承載力不足的現(xiàn)象。由于早期修建的鐵路,采用的標(biāo)準(zhǔn)較低,施工過程中往往就地取材,部分工程采用了顆粒較小的,透水性較差的填料。當(dāng)含水量較高或者路基面有積水時,隨著氣溫的下降,路基中的水最終會結(jié)冰體積膨脹,導(dǎo)致凍脹現(xiàn)象的產(chǎn)生,影響正常行車。
1.8雪害。降雪或積雪被風(fēng)吹移至路基上堆積、埋沒線路,造成凍害。鐵路路堤及路塹就成為影響風(fēng)雪流運行的障礙物。保持著動態(tài)平衡的風(fēng)雪流在前進過程中遇到阻力,使近地表面氣流速度大大降低,從而削弱了氣流搬運雪粒的能力,部分雪粒就會從風(fēng)雪流中跌落沉積,堆積于路塹及路堤處,掩埋軌道甚至掩埋車輛,影響行車速度,危及行車安全,引發(fā)交通事故,造成雪害。
2路基病害的整治
2.1路基面防排水。路基面防排水措施是在基床表層形成封閉層,可以采用中粗砂+復(fù)合土工膜、中粗砂+復(fù)合排水板或采用P.P.T高分子聚合材料作為封閉層。中粗砂+復(fù)合土工膜作為封閉層的設(shè)計比較常見,適用于補填高度較大的段落?;布庸毯螅宄韺拥牡理闹惖母⊥?,做出路拱后在其上設(shè)置封閉層,而后向上補填。中粗砂+復(fù)合排水板適用于補砟厚度相對較小的地段。挖除道碴,填筑中粗砂厚0.10m,中間夾鋪一層復(fù)合防排水板,其上鋪道碴厚0.30m,路肩兩側(cè)設(shè)擋碴墻。病害嚴重路段可采用P.P.T高分子聚合材料作封閉層,P.P.T高分子聚合筑路劑為一種新型的高分子土工聚合材料,液狀,可溶于水,反應(yīng)后形成不溶于水的凝膠體,它依靠材料中分子間的聚合反應(yīng),形成立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),將土顆粒緊緊連結(jié)成一個整體,改善天然土的基本性能,使土體具半剛半柔特性,強度及抗?jié)B性能顯著提高。利用P.P.T材料改良土體的工藝,施工快,操作簡單,凝膠時間可調(diào),處理厚度薄,特別適合目前鐵路客貨車流量大、要點時間短的情況。
2.2基床加固。路基基床加固主要是提高路基的強度和剛度,經(jīng)常采用的措施有補填、水泥土擠密樁和無砂混凝土樁。補填措施適用于路基沉降較大、補砟較多的地段,下部填筑體承載能力基本良好或經(jīng)過加強處理,設(shè)置排水封閉層后向上補填A(yù)、B組土或改良土,然后按照標(biāo)準(zhǔn)道床厚度鋪砟、鋪軌。水泥土擠密樁常用于基床承載力較差的地段的基床加固,加固深度在既有路基面以下3.0~5.0m,水泥土擠密樁布置在枕木間。無砂混凝土樁的樁徑、布樁方法和成孔都與水泥土擠密樁類似,與水泥土擠密樁不同的是樁孔內(nèi)填碎石后注漿,注漿材料采用水泥-粉煤灰。采用樁對既有基床部位加固后,還需在既有路基面上部設(shè)置封閉層,并向上補填至設(shè)計路肩高程。
2.3基床以下部位加固。基床以下部位的加固就是對填筑體的加固,常用措施有旋噴樁加固。旋噴樁加固措施主要針對與那些沉降量大、填筑體受水害已久,路基形態(tài)變化較大,承載力嚴重不足的地段,如下沉嚴重的路橋涵過渡段和區(qū)間路基地段。
2.4加寬路基面寬度。路基下沉、沖刷等原因造成路肩寬度不足,采取幫寬、設(shè)置擋砟墻等方式加寬路基面至符合要求,路肩寬度滿足路堤0.8m、路塹0.6m的要求。
2.5坡面加固。路堤坡面加固可采用漿砌片石肋條、拱型骨架護坡或路堤墻。漿砌片石肋條用于坡面高度不大于3.0m的坡面。肋條上部接擋砟墻或鑲邊,沿路基坡腳處設(shè)一道條形基礎(chǔ),各肋條下部與條形基礎(chǔ)相接。拱型骨架護坡用于填高大于3m,既有坡面無防護、路堤幫寬后恢復(fù)坡面防護地段。路堤墻適用于為不出現(xiàn)新征用地,幫寬受到限制地段,坡腳處設(shè)路堤墻收坡,墻高根據(jù)地質(zhì)資料和現(xiàn)場條件確定,一般不宜超過4m,擋墻以上邊坡采用拱型骨架護坡。既有邊坡溜塌時,清除滑塌體,重新幫填路堤,坡腳處設(shè)護腳墻加固,并砌筑或恢復(fù)拱形骨架護坡。路塹坡面加固可采用重新砌補、整修或樁板墻加固。對于既有塹坡穩(wěn)定,坡面僅有少量損毀地段,對損毀坡面重新砌補、整修。對于既有塹坡穩(wěn)定、坡面損毀較為嚴重,有鼓脹開裂或有較長的橫向貫通裂縫地段,分段拆除重新砌筑坡面,并在坡面中部設(shè)一道耳墻。對于邊坡較高且不穩(wěn)定,或有滑動傾向時,在坡腳處設(shè)樁板墻,樁間設(shè)外掛擋土板。使之有利于加寬路基面,增設(shè)排水溝,并有利于邊坡穩(wěn)定。
3結(jié)束語
總之,鐵路線路路基病害的成因相對復(fù)雜,工務(wù)段人員只有加強對線路路基的日常檢查維護,合理養(yǎng)護鐵路線路,及時有效的分析、預(yù)防和整治設(shè)備病害并對癥下藥,才能及時消除存在的安全隱患,確保線路行車的安全。
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(作者單位:中國鐵路哈爾濱局集團有限公司調(diào)度所)