淺析鐵路路基病害的整治

竇金連

摘 要：隨著我國經濟的飛速發展，鐵路交通網的長度以及密度越來越大，這對鐵路線路的質量也提出了更高的要求。在這種背景下，文章首先探討了鐵路路基的常見病害，并進而分析了鐵路路基病害整治的一般工法應用，最后基于EPS材料應用，分析了鐵路路基病害整治策略。

關鍵詞：鐵路；路基；病害；整治

1 鐵路路基的常見病害

一是路基下沉。路基下沉主要是路基填筑密度不夠和強度不足所致，表現形式有路基下沉、道砟囊或道砟袋。二是邊坡坍方。坍方的表現形式有剝落、碎落、滑坍和崩坍。剝落、碎落、滑坍主要發生在路塹邊坡。三是邊坡沖刷。邊坡沖刷指較高大的土質路塹、路堤邊坡、岸坡（濱河、河灘、海灘和水庫的路堤邊坡）或嚴重風化的軟質巖石邊坡受到水流的沖蝕，邊坡沖刷分為邊坡淘刷和邊坡沖溝。四是陷穴。陷穴指路基下及其附近存在洞穴，其坍塌可引起基床和道床突然沉落，軌道懸空，中斷行車，列車顛覆等。陷穴病害分為黃土陷穴、巖溶洞穴、鹽蝕溶洞和墓穴獸洞及廢棄窯洞等。五是滑坡。滑坡指影響路基穩定的土（巖）體滑動。分為邊坡的深層滑動、路基滑移及山體滑坡。

2 鐵路路基病害整治的一般工法應用

近年來有許多改善路基工程性質的新技術，依性質不同可分為下列三類：路基土壤改良；路床填方改良施工法；路基擋土施工法。

第一，路基的土壤改良。道路工程上路基土壤穩定與否，直接影響路基的破壞與否，路基土壤的不穩定是主要原因。故縱有較好的路基而無穩定的路基，最后也將導致低質量。若路基土壤不符合標準，則施工前需將土壤加以改良。目前國內、外穩定土壤的方法有很多，依性質不同可分為三類。一是機械穩定，主要是指夯實而言。在路基工程中，夯實為最常見的土壤改良方法，雖然滾壓對土壤密度的增加不是很大，但對土壤的強度及其工程性質改善效果顯著。二是化學穩定，是指利用混合或灌注化學物質于土壤中的穩定方法。較常用的方法有下列幾種：（1）水泥穩定法。對砂質土壤之穩定較具效果，其作用為穩定土壤的顆粒及增強顆粒間的黏結力。（2）石灰穩定法。對黏性土壤較為適用，石灰穩定后的土壤可大量降低塑性指數、減低收縮及膨脹性、增加承載力且具有防水性。（3）瀝青穩定法。與砂質土壤較能均勻拌和，以期達到理想的效果。以瀝青為黏結材料，且利用其防水的特性改善工程性質。（4）其他：如氯化鈣、氯化鈉等化學質物穩定及飛灰穩定等。三是物理穩定，是指以預壓、祛水或熱電穩定等方式增加路基穩定的工程性質。例如，凝聚性土壤由于受水影響很大，想要取得良好的穩定性，必須減輕水份對土壤的影響，故利用砂樁及預載的方式使土壤加速壓密沉陷，以改善路基土壤的工程性質。

第二，路床填方改良施工法。路床填方改良施工法類似上節所述的路基土壤改良施工法，另外還可利用土壤加勁施工法。路基加勁的主要觀念乃是在路基中埋入施工合成材料，借由施工合成材料受力變形時會負擔部分荷重，來減少路基受力后所產生的變形，進而達到加勁的效果。在提高路基承載力方面，路基土壤使用加勁片可以得到良好的效果，其原理為：（1）增加土壤的剪力強度；（2）土壤與加勁材料界面間摩擦力所產生的剪力阻抗。目前大部分加勁土的設計僅應用于排水良好的粒狀土壤，以避免孔隙水在凝聚性土壤造成不良影響而降低剪力強度。另外，路基土壤因受力而變形，夾于其中的加勁材料也隨之變形，這一變形將吸收部分的能量，因而減少向下傳遞的應力，達到加勁的效果。

第三，路基擋土施工法。路基應盡量配合自然環境避免大挖大填，不論其為填方邊坡還是挖方邊坡均須穩定，才不致發生坍方。由于邊坡處理及崩坍的預防為道路工程的重要項目，因此道路施工前應先作邊坡穩定分析，若有崩坍的可能性，應根據實地情況選擇適當的施工技術處理。邊坡崩坍的防止，主要在于降低其滑動的驅動力及增加其抗滑力，選擇防治方法應視其崩坍路段的地勢、地質、水的來源、經濟等方面詳加考慮比較，再定應采取的施工法。在降低其滑動驅動力方面可以用加強邊坡排水及減緩坡角的方式解決，而增加邊坡抗滑力則常用擋土設施及地（巖）錨等方式處理。

3 基于EPS材料應用的鐵路路基病害整治策略

3.1 環境調查

EPS工法適用于軟弱地層，但由于有浸水上浮的現象，所以必須詳查地質條件以及周邊環境的情況，項目包括地質（土層構成、軟弱土層深度及壓密特性）、地下水位、雨季最高水位、排水狀況、地面高程及公共管道。

3.2 考慮項目與條件

一是荷重條件。荷重考慮項目有土壓、水壓、浮力、土層自重、路基上凈載重、EPS自重及側壓、地震力等。二是軟弱土層安定性檢核。（1）置換后EPS承載力是否滿足。例如單位重為25kg/m3的EPS容許壓縮應力σa=0.7kgf/cm2。（2）滯留水上浮力分析，浮力對結構體的安全系數Fs>1.2。（3）軟弱土層的沉陷量是否在容許沉陷值Sa內（Sa？芨10cm）。（4）穩定性分析，安全系數Fs？芏1.2。三是路堤安定性檢查。（1）承受應力檢核：上部的靜載重及活載重加總應小于EPS容許承載力。（2）上浮力校核：考慮地下水上升所造成上浮力的影響，上浮力應小于面版重，安全系數規定值FS>1.2。（3）沉陷量檢核：計算下方軟弱土層受路堤載重后所造成的沉陷，沉陷量應小于容許沉陷量Sa（Sa=10cm）。

3.3 施工階段

（1）施工步驟：含施工前材料準備及現址的基盤處理后，將EPS鋪設成路基，接著鋪筑RC面版等工程。（2）施工項目概述：一是準備工作，包括控制樁、水準基點、中心樁、邊樁、縱橫斷面等方面的檢測。基礎地質調查。運輸道路整理。準備施工機械。材料準備。安全設施。二是排水與基礎開挖，包括側面排水溝圍堵抽水。原路堤開挖。三是基盤處理，包括澆置混凝土底板。底板刮設小排水溝。鋪設排水管。鋪設不織布及PC不透水布。四是壁體工程，包括型鋼底座開挖，檢測高程。置入型鋼。型鋼底座混凝土打設。混凝土版鋼筋與型鋼焊接。側壁鋼版與型鋼焊接。五是鋪設第一層EPS塊體鋪設，包括緊臨塊體設置。塊體間以連結器或樹脂膠合。第二層以上的EPS塊體鋪設。至預定高程后進行不織布及PE布的回包作業。

4 結束語

通過上文分析，可歸納得到如下結論：一是鐵路路基土層的功用是承載路基所傳遞下來的荷重，其性質最好為非塑性土壤，以防止水的入侵造成強度下降、承載力不足的情形；鐵路路基也應注意排水問題，可加鋪排水層或施工織物以利排水。二是EPS輕質材料具有質量輕、施工迅速等優點，在處理軟弱地基方面，若在適當環境下經妥善的處理，是良好的路基材料，但在地下水位高的位置則需考慮上浮力的影響。三是道路若通過易崩塌的區域，施工前應先作邊坡穩定分析，盡量配合自然環境避免大挖大填；若有崩塌危險，應采用適當的施工技術處理以穩定邊坡，避免因滑動造成道路損壞。四是為改善路基土壤的工程性質，可用土壤改良方式處理，例如：機械式穩定處理（壓實）或化學式穩定處理（在路基土壤中混合或灌注水泥、石灰或瀝青等化學物質）；若遇高壓縮性土壤則可以砂樁、排水帶與預載的方式加速土壤的壓密沉陷。

參考文獻

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