鐵路路基病害產(chǎn)生機理及處理技術研究

朱雷

上海鐵路局工務處 上海市 200071

摘要：鐵路路基是鐵路運輸?shù)年P鍵工程，對于提高鐵路線路的運力，保證鐵路運輸?shù)陌踩计鸬疥P鍵性的作用。本文基于這種背景，分析了當前鐵路路基存在的病害類型，并簡析了其產(chǎn)生的機理，據(jù)此提出了幾點處理與預防的建議。

關鍵詞：鐵路路基病害；病害機理；處理技術

鐵路路基在施工的過程中，因為受到了自然環(huán)境、施工條件以及技術水平等限制，致使施工的質(zhì)量往往難以保證，使得鐵路路基的病害逐漸成為了一種分布廣、治理難以及多發(fā)性強的病害，嚴重影響著鐵路運輸功能的發(fā)揮，這就為鐵路病害的類型、機理、檢測以及防治的方法研究提供了現(xiàn)實的必要。

一、鐵路路基病害的機理及其因素分析

（一）鐵路路基的常見病害

總體來講，鐵路路基的病害類型可以分為九類，分別為翻漿冒泥、下沉、變形、邊坡塌陷、邊坡沖刷、陷穴、滑坡、水浸以及凍害這幾大類。鐵路路基發(fā)生病害的原因比較復雜，并且每一種病害類型都有著自己特殊的病理，需要根據(jù)實際情況采取恰當?shù)拇胧?/p>

（二）鐵路路基病害的機理分析

1.地質(zhì)環(huán)境因素的影響

對已有的列車運行線路來說，鐵路路基的地質(zhì)條件是客觀存在的、不可改變的，雖然長時間內(nèi)地質(zhì)條件會發(fā)生一定的變化，但是在短期內(nèi)地質(zhì)條件可以視為一個常量，具有比較高的穩(wěn)定性，所以如果沒有特殊的條件，鐵路路基對于病害產(chǎn)生的影響作用是比較小的，也就是說鐵路路基的病害在很大程度上是因為氣象水文的條件在長期的鐵路運輸過程中受到了列車振動荷載的影響而發(fā)生了變化，進而使得鐵路路基的情況發(fā)生了改變。

2.列車振動荷載的影響

通過對鐵路路基的長期觀測，我們可以看出在列車輪軸荷載的重復作用下，路基逐漸出現(xiàn)了過大的塑性變形，這種變形的積累達到了一定程度的時候將會使得鐵路的路基出現(xiàn)塑性流動，進而發(fā)生鐵路路基的病害。

在列車振動荷載的長期作用下，路基土的抗剪性強度發(fā)生了變化，而路基土的抗剪性強度與路基土壤的飽和程度有著密切的關系，隨著路基土飽和強度的增加，路基土的抗剪性強度將會逐漸的減弱，路基土經(jīng)過了若干次的循環(huán)加載后穩(wěn)定狀態(tài)下的最大偏應力將會顯著的降低，此時處于軌道下方的路基土在經(jīng)過了反復的擠壓以及固結之后會產(chǎn)生過大的累積塑性變形，進而形成道碴坑以及積水坑，尤其是在雨季，基床的填土容易出現(xiàn)含水量飽和的狀態(tài)，此時的強度也就會顯著的降低，進而使得道床的工作性能顯著的下降，甚至出現(xiàn)線路嚴重不平順的情況，進而影響鐵路線路功能與作用的發(fā)揮，影響鐵路行車的安全性。

3.基床土質(zhì)的影響

砂粘土、粉質(zhì)的粘土以及風化比較嚴重的石基床是比較容易發(fā)生基床病害的機床類型，尤其是粘粒的含量在30%以上、粉粒的含量在40%以上的土質(zhì)；同時基土的礦物含量也是造成路基病害的主要原因，尤其是在基土中含有了蒙脫石以及伊利石的路基土；最后便是基床土的可塑性，研究表明可塑性較高的土質(zhì)發(fā)生路基病害的幾率較高，所以我國規(guī)定基床用土必須加以選擇或改良。

二、鐵路路基病害的處理技術

鐵路路基是鐵路運輸?shù)年P鍵基礎，一旦發(fā)生病害就需要及時的采取措施進行解決，進而保證鐵路運輸?shù)恼＿M行，為此需要明確處理的基本原則，并且能夠針對不同的病害情況采取不同的處理措施。

（一）路基病害的處理原則

1.快速修復。這一原則的基本出發(fā)點是為了盡量減少路基病害對行車造成的干擾，減少經(jīng)濟損失，在較短的時間內(nèi)恢復鐵路的運輸能力，進而實現(xiàn)鐵路的正常運輸。所以，在對病害處理的過程中使用的都是一些成型的材料和快速的技術措施，進而提高處理的效率。

2.最小擾動。這一原則強調(diào)的是整修工作對原有鐵路線路狀態(tài)的改動與影響能夠保持在最小水平，減少對既有線路設備的擾動，這就需要對病害的情況進行具體的分析，對病害的結果進行分級處理，進而在第一時間采取適當?shù)慕鉀Q方案，加快病害的解決速度。

3.提高效率。效率關系著整治的時間，所以這一原則強調(diào)的是整治工作的技術水平以及整治方案編訂的科學性、合理性，進而減少整治作業(yè)的時間，經(jīng)濟有效快速的解決危害。

（二）路基病害的處理辦法

1.開挖橫溝，了解地質(zhì)特性

橫溝的開挖需要選擇在那些比較典型的地段，這類地段的地質(zhì)特征具有比較顯著的代表性以及比較高的研究價值，能夠為其他特殊地質(zhì)類型的研究提供較豐富的經(jīng)驗以及較科學的研究方法，所以橫溝的開挖一定要選擇那些比較典型的地段。

同時也需要對開挖地段的地質(zhì)特征做好記錄，不僅是對當次作業(yè)的詳細記錄，方便作業(yè)結束后的檢查與審核工作，也是為今后的挖掘與檢查工作提供了詳盡的數(shù)據(jù)與能夠參考的材料，為今后的地段檢修與病害的排查工作提供真實的數(shù)據(jù)與可信的參考。

2.地質(zhì)探測，深入掌握病害情況

地質(zhì)探測目前的常用技術為地質(zhì)雷達探測法以及瞬態(tài)面波法，地質(zhì)雷達探測法能夠直觀的反映出鐵路路基的幾何形態(tài)，同時也具有表層分辨率比較高的特點，進而對路基結構的分層進行探明，明確鐵路路基的基本情況；同時對路基病害的類型、程度以及具體的位置信息進行探明，為下一步電性參數(shù)的分析提供基礎，但是這種探測方法不能夠給出地段路基的力學特征。

瞬態(tài)面波法的探測技術因為石碴對于高頻的信號具有較高的散射性，所以信號的精度在探測的過程中會受到限制與影響而不能夠精確的反映出路基的具體情況，但是雷達的探測方法能夠對其不足之處進行彌補，進而提高探測的精度水平，同時因為瞬態(tài)面波法的測試方法在土中的頻散曲線比較光滑，能夠準確的反映出路基土的力學參數(shù)的變化趨勢與深度變化之間的關系，不會因為深度增加而使得測試的精度受到負面的影響，這就對雷達探測法會受到深度影響的缺陷進行了彌補。

這兩種方法的結合使用能夠很好的實現(xiàn)探測路基情況的目的，完成對于路基表層以及路基下基土承載能力的測試與探查的任務，實現(xiàn)路基測試的基本目的，完成對于病害的檢測。

3.對路基的強度以及剛度等參數(shù)進行分析

重型的動力觸探方法反映的主要是路基土的力學性能，反映的是測試點位置的力學性能指標，測試的擊數(shù)越高，則說明路基土的土質(zhì)越好，也就表明路基土的強度越高。這種測試方法能夠從不同的深度測試路基土的力學性能，進而對路基的狀況進行分析與研究。輕型的動力觸探方法與重型的動力觸探方法具有相似的工作原理，只是輕型的動力觸探方法的擊數(shù)與重型的觸探方法有所區(qū)別，這種方法也能夠對觸探地點的力學性能進行比較準確的反映。

4.根據(jù)病害情況，采取科學的處理措施

鐵路路基的病害因為其產(chǎn)生的原因不同，所以在實際處理的過程中所應該采取的措施也不同，以下對每種病害的主要原因及相應的處理辦法進行比較分析：

病害名稱 病害

表現(xiàn) 病害成因 處理辦法

翻漿冒泥 泥漿向上翻冒 1）路基填料的性質(zhì)不良，級配不合理；2）水在路基中發(fā)生遷移、相變情況；3）溫度的變化主要是引起路基中水的遷移和相變，從而引起路基可能產(chǎn)生翻漿冒泥；4）列車荷載是產(chǎn)生路基基床翻漿冒泥的外在因素 采取預防與整治相結合的原則，需要在設計中采用優(yōu)質(zhì)的填料，修筑斜坡，保持排水通暢；同時需要對出現(xiàn)翻漿冒泥的區(qū)域進行清理，鋪設砂墊層、設置封閉層或者是使用土工纖維對病害區(qū)域進行整治。

下沉 路基土豎向變形 1）路基土壓實度不足；2）路基填料不均勻，控制不當；3）地下水影響。 使用置換法，對路基的基層土進行置換，提高路基的堅固性；使用排水固結法，對病害的區(qū)域進行加載、超載以及真空的預壓法；或者是使用灌入固化物對路基進行加固以及對路基土進行振沖擠密的處理。

擠出變形 路基土被擠出

發(fā)生變形 1）基床遭到破壞；2）列車荷載強度過大。 首先需要對路基進行排水處理，減少水流的流動對路基造成的侵害；提高基床的表層硬度，或者是降低基面的應力（如片石反壓、樁基等）。

邊坡溜坍 表層土滑溜

與坍塌 1）地表水滲透；2）地下水影響；3）表層荷載強度過高。 修繕排水設施，減少水流的侵蝕作用；同時也要加固邊坡，提高其穩(wěn)固性。

邊坡沖刷 路堤邊坡受 到?jīng)_刷 1）水流的沖刷破壞了風化基石的穩(wěn)定性；2）未設臨時急流槽和攔水??；3）每次雨水沖刷后未及時修補路基。 對地表水進行引導，減少水流對基床的沖刷，同時也要兼顧邊坡的結構。

陷穴 基床、道床下沉 1）路基土的堅固性較差；2）路基基床土質(zhì)不良；3）排水不暢；4）基底軟弱。 路基陷穴可以采取措施包括：開挖回填、灌注砂漿以及架設地基梁等，無論采取哪種方式，都要保證排水工作的到位有效。

滑坡 路基土體滑動 1）路基位于滑動的多發(fā)區(qū)域；2）水流沖刷；3）外部荷載強度過大。 進行錨索加固的處理，提高路基堅實性。

水浸路基 路基被浸水淹沒 1）設計水位過低；2）土壤沒有壓實；3）沒有對路基進行邊坡加固。 抬高路基的高度，使得路基能夠免受地下水水位上升的危害，保證路基質(zhì)量。路基邊坡采用片石加固至最高水位線以上。

凍害 路基土出現(xiàn)冰塊 1）氣候寒冷；2）路基土透水性差；3）排水設施不完善。 修建基床的排水設施；挖除凍害地段的基床土，換填碎石或者是砂土；為基床鋪設保溫層；鹽化基床土。

結語

鐵路的路基是對鐵路的運輸能力提供保障的基本環(huán)節(jié)，但是因為地質(zhì)地形情況、施工條件以及振動荷載的影響，在日常養(yǎng)護維修過程中會出現(xiàn)一些病害，需要及時對這些病害進行整治與預防，為鐵路的運力提供保障，進而促進鐵路運輸?shù)目焖俜€(wěn)定發(fā)展。

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