1、铁路工程路基病害分析及整治探讨摘要：本文就铁路路基病害的类型、原因、产生机理、检测方法等问题进行了分析探讨，最后提出了路基病害的整治措施，具有较强的操作性和实用性，供借鉴参考。 关键词：铁路工程；路基病害； 中图分类号：K826.16 文献标识码：A 文章编号： 引言 铁路为大型线路工程，往往穿越多种地貌单元，土层条件多变，铁路路基沿线经过的地质条件差别较大，填料也不均匀一致，既有线铁路由于施工时的技术水平、经济条件及施工工艺等方面的原因，填料、结构设计采用较低的技术标准，容易导致各种路基病害的产生。 南(宁)至广(州)铁路是广西、云南至华南沿海地区铁路通道的骨干线路，跨桂、粤两省区，西接拟建
2、柳南客专黎塘西站，沿西江流域，经广西贵港市、广东省云浮市，至肇庆市高要市端州区，正线全长466.734km，线路主要位于剥蚀山丘及河流冲积平原区，整体地形较平缓，间夹溶蚀孤峰。不良地质主要为：软土、错落、崩塌、危岩落石等。属于中亚热带南亚热带湿润季风气候区。常年气候温和湿润，阳光充足，雨量充沛，四至九月暴雨较为集中，为汛期，冬季很少严寒，雨量稀少，年均降雨量在 1835mm。因此路基病害的防护在南广铁路尤显重要。 1 铁路路基病害的类型和原因分析 铁路路基病害按路基面形状可分为路堤病害和路堑病害;按发生部位可分为基床病害、路基本体病害和地基病害;按表现形式可分为下沉、挤出变形、翻浆冒泥和边坡失
3、效。 下沉是最常见的路基病害，具体表现为路基下沉，路堤地段、路堑地段和过渡段都有发生，是由于路基填筑密度不够和强度不足，在水、荷载、自重及振动作用下发生局部或较大面积的竖向变形，产生原因为路基填料及压实达不到要求。 挤出变形具体表现为路肩隆起、侧沟被挤等，是由土体强度不足而产生的剪切破坏或塑性流动引起的。 翻浆冒泥分为道床性和基床性两种。道床性是由于道床板结，阻塞路基面降水的顺利排出而形成的。基床性是由于基床土质不良，在列车荷载作用下液化成泥浆，由于荷载的反复作用形成抽吸作用，泥浆受挤压向上冒出。其发展过程一般为道心积水阶段、冒砂阶段、局部翻浆冒泥阶段、区段翻浆冒泥阶段。 边坡失效主要是受路基
4、下沉及排水不良的影响，路堤边坡和路堑边坡都有发生。 这些路基病害表现形式为多种多样的，但由分析可以看出，路基病害的产生和发展与路基填料的工程性质、地表水与地下水和列车振动荷载有关，产生路基病害的原因主要是土质不良、填筑密度不够、强度不足和排水不良等。 2 铁路路基病害的产生机理 路基病害的原因是多种多样的，但是每一种病害都有着发病的原因和机理，总结起来主要有两个方面。首先病害的产生是由于路基所处地段的地质状况造成的；其次病害的产生与铁路所在的地区气候有着很大的关系。地质状况是路基病害产生的主因，对一条具体的铁路线路来说，由于地质状况的客观性，即使它也在发生着不断的变化，但从宏观角度讲仍然是较为
5、稳定的状态。所以，在很大程度上决定铁路路基病害的是气候条件和列车行驶时产生的振动荷载。 研究表明，路基在列车轮轴荷载的长期作用之下，铁路路基的渐进性损坏，主要表现在过大的塑性变形，长期的塑性变形将会导致铁路路基土的塑性流动，最终导致路基病害的发生。相关的研究证明，以上这些病害的产生，很大程度上是因为铁路荷载条件下的抗剪强度的特性。随着土质饱和度的加大，土的动强度将呈现明显降低的趋势。位于轨道下面的路基土，由于受到了多次的反复挤压以及土的固结，而形成了较大的累积塑性形变。特别是在雨季的时候，路基基床填土的含水量达到最饱和，动强度明显减小，致使道床的稳定性下降，影响了铁路的正常使用。 3 铁路路基
6、病害的检测方法 为了有效的整治铁路路基的病害，首先要进行准确到位的病害检测，深入的分析路基病害的原因。按照铁路既有线路的特征，铁路路基的检测不能影响或者少影响列车的形式，因此需要采取的监测手段，要最大程度上实现快速、准确，减少因为病害检测造成的不便。检测时候可以采用轻型动力触探，地质雷达等先进的检测手段来完成，检测的具体手段和方法有： 在病害多发地段进行开挖横沟，查明路基的几何特征。其次使用探地雷达法以及瞬态面波法，对铁路路基试验区段范围内的路基，做大面积的扫描检测。使用探地雷达法能够直观的反映铁道道床的几何特点，表层分辨率高等特点，能够很好的探测路基的结构。瞬态面波法表层状况，因为石碴的散射
7、，以及高频限制等原因，不能精确的反映，探地雷达技术能够有效的弥补瞬态面波法的缺点。 对铁路路基强度，路基刚度等参数的分析，重型动力触探是进行路基力学性能的探测为主，是按照击数10cm-1 来标线路基各个位置的力学性能的参数指标，击数越高表明路基土质的性能越好，路基的强度也就越，能够从不同深度位置来测试出不同深度下土的力学性能，以更好的进行路基状况的分析。轻型动力触探与重型动力触探原理基本上是相同的，只是重型动力触探以击数30cm-1 来展现铁路路基，每个位置的力学性能指标。针对现有的铁路线路的特征，对现有路基测试要按照原位以及区段测试相结合的测试措施，这样能够实现对既有铁路路基的基本状况，进行
8、一个综合的评价，为铁路路基病害的预防和处理提供实际的资料。 4 路基病害的整治措施 路基病害的整治要根据产生病害的不同部位和不同原因，采用针对病害特点的整治措施，主要有以下措施。 4.1 路基面防排水 路基面防排水措施是在基床表层形成封闭层，可以采用中粗砂+复合土工膜、中粗砂+复合排水板或采用 P. P. T 高分子聚合材料作为封闭层。中粗砂+复合土工膜作为封闭层的设计比较常见，适用于补填高度较大的段落。基床加固后，清除表层的道砟之类的浮土，做出路拱后在其上设置封闭层，而后向上补填。中粗砂+复合排水板适用于补砟厚度相对较小的地段。挖除道碴，填筑中粗砂厚 0. 10 m，中间夹铺一层复合防排水板
9、，其上铺道碴厚 0. 30 m，路肩两侧设挡碴墙。病害严重路段可采用 P. P.T 高分子聚合材料作封闭层，P. P.T 高分子聚合筑路剂为一种新型的高分子土工聚合材料，液状，可溶于水，反应后形成不溶于水的凝胶体，它依靠材料中分子间的聚合反应，形成立体网状结构，将土颗粒紧紧连结成一个整体，改善天然土的基本性能，使土体具半刚半柔特性，强度及抗渗性能显著提高。利用 P. P. T 材料改良土体的工艺，施工快，操作简单，凝胶时间可调，处理厚度薄，特别适合目前铁路客货车流量大、要点时间短的情况。 4.2 基床加固 路基基床加固主要是提高路基的强度和刚度，经常采用的措施有补填、水泥土挤密桩和无砂混凝土桩
10、。补填措施适用于路基沉降较大、补砟较多的地段，下部填筑体承载能力基本良好或经过加强处理，设置排水封闭层后向上补填 A、B 组土或改良土，然后按照标准道床厚度铺砟、铺轨。水泥土挤密桩常用于基床承载力较差的地段的基床加固，加固深度在既有路基面以下 3. 05. 0 m，水泥土挤密桩布置在枕木间。无砂混凝土桩的桩径、布桩方法和成孔都与水泥土挤密桩类似，与水泥土挤密桩不同的是桩孔内填碎石后注浆，注浆材料采用水泥-粉煤灰。采用桩对既有基床部位加固后，还需在既有路基面上部设置封闭层，并向上补填至设计路肩高程。 4.3 基床以下部位加固 基床以下部位的加固就是对填筑体的加固，常用措施有旋喷桩加固和花管注浆方
11、案。旋喷桩加固措施主要针对与那些沉降量大、填筑体受水害已久，路基形态变化较大，承载力严重不足的地段，如下沉严重的路桥涵过渡段和区间路基地段。花管注浆的注浆材料为水泥-水玻璃。 4.4 加宽路基面宽度 路基下沉、冲刷等原因造成路肩宽度不足，采取帮宽、设置挡砟墙等方式加宽路基面至符合要求，路肩宽度满足路堤 0. 8 m、路堑 0. 6 m的要求。 4.5 坡面加固 路堤坡面加固可采用浆砌片石肋条、拱型骨架护坡或路堤墙。浆砌片石肋条用于坡面高度不大于 3. 0 m 的坡面。肋条上部接挡砟墙或镶边，沿路基坡脚处设一道条形基础，各肋条下部与条形基础相接。拱型骨架护坡用于填高大于 3 m，既有坡面无防护、
12、路堤帮宽后恢复坡面防护地段。路堤墙适用于为不出现新征用地，帮宽受到限制地段，坡脚处设路堤墙收坡，墙高根据地质资料和现场条件确定，一般不宜超过 4 m，挡墙以上边坡采用拱型骨架护坡。既有边坡溜塌时，清除滑塌体，重新帮填路堤，坡脚处设护脚墙加固，并砌筑或恢复拱形骨架护坡。路堑两侧设侧沟，其中设于路堑顶的侧沟称为天沟，设于边坡平台的侧沟称为截水沟。地面排水设施为避免渗水和冲刷，可铺砌或修筑木质、石质或混凝土排水槽，在高差较大和地形陡峻处，可增设滴水和急流槽。再次，若路基附近存在危及路基稳定性的地下水时，则在侧沟下或侧沟旁作渗水暗沟，以截断地下含水层，降低地下水位或将地下水聚集引出路基范围以外。渗水暗
13、沟有的埋有渗水管，也有完全回填沙砾料，不设渗水管，即盲管的。渗水暗沟设有反滤层和检查井，以防淤塞。 未防护水害路基边坡 骨架防护路基边坡 路堑坡面加固可采用重新砌补、整修或桩板墙加固。对于既有堑坡稳定，坡面仅有少量损毁地段，对损毁坡面重新砌补、整修。对于既有堑坡稳定、坡面损毁较为严重，有鼓胀开裂或有较长的横向贯通裂缝地段，分段拆除重新砌筑坡面，并在坡面中部设一道耳墙。对于边坡较高且不稳定，或有滑动倾向时，在坡脚处设桩板墙，桩间设外挂挡土板。使之有利于加宽路基面，增设排水沟，并有利于边坡稳定。 结束语 铁路路基病害的产生原因各不相同，针对不同地区、不同特点的路基病害，需要采用不同的整治措施，要彻底整治好病害，需要判别出路基病害产生的具体原因，然后针对其关键因素确定适宜的整治措施。 参考文献 【1】彭华，张鸿儒.铁路路基病害类型、机理及检测与整治技术J.工程地质学报，2005(2) 【2】冷长明.某线路桥过渡段下沉成因分析及整治措施研究J.中国水运，2008(9) 【3】龙泉,文武. 铁路路基病害整治及化学加固材料研究进展J.中国铁道科学, 2006,26 (8) 【4】黄泽波.铁路路基基床病害及其产生机理和检测 J.山西建筑，2008(7)
