淺談鐵路路基病害原因及整治措施

【摘要】路基是鐵路的重要組成部分，也是鐵路安全運(yùn)行的基礎(chǔ)。它承受鐵路軌道的重量以及通過軌道傳來的機(jī)車車輛動(dòng)力荷載。如果鐵路路基施工質(zhì)量不能達(dá)標(biāo)，很容易引起發(fā)生一些事故。因此必須重視路基的質(zhì)量問題，而在路基的建設(shè)中，還要十分重視路基病害的預(yù)防和整治。

【關(guān)鍵詞】鐵路路基；病害；原因；措施

我國的鐵路路基設(shè)計(jì)通常采用較低的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，施工質(zhì)量往往要求不嚴(yán)，從而導(dǎo)致各種鐵路基床病害成為一種分布廣、治理難、多發(fā)性強(qiáng)的病害，嚴(yán)重影響著列車的安全運(yùn)行。研究鐵路路基病害的類型及其發(fā)生機(jī)理，并能對(duì)其進(jìn)行實(shí)用的檢測(cè)，對(duì)路基的防治和治理是非常重要的。

一、鐵路路基病害產(chǎn)生的機(jī)理

鐵路路基病害的原因有很多，其中路基填充物的質(zhì)量問題、地表水與地下水、列車振動(dòng)荷載以及土的強(qiáng)度性自然環(huán)境氣溫變化的形成等等都是路基的病害，同時(shí)各項(xiàng)因素之間都是息息相關(guān)的，并且各種因素的病理也各不相同，這就體現(xiàn)了鐵路路基病害的復(fù)雜性。然而總結(jié)起來也就兩個(gè)方面，路基病害內(nèi)因是由于地質(zhì)環(huán)境，地質(zhì)環(huán)境是自然而成的，雖然也會(huì)有一些改變，但是基本上是穩(wěn)定的，不會(huì)有太大的變化；外因是由于自然環(huán)境的氣候變化以及列車的振動(dòng)荷載有很大的關(guān)系，正是由于這一因素很大程度上決定著路基病害發(fā)生的頻率與結(jié)果。通過實(shí)際觀察表明，通常我們所說的路基塑性變形是造成路基病害的關(guān)鍵之一，通過長(zhǎng)時(shí)間的塑性變形會(huì)使路基填土產(chǎn)生塑性流動(dòng)，這是因?yàn)榱熊囕嗇S荷載不斷地重復(fù)作業(yè)造成的。通過實(shí)踐研究表明：在雨水多的季節(jié)，機(jī)床填土水量達(dá)到飽和狀態(tài)，土的強(qiáng)度性明顯減小，然而道床的的工作性也沒有了保障，急劇下降，造成道路嚴(yán)重的不平整極大的影響到行車安全。究其愿因是因?yàn)榱熊囌駝?dòng)循環(huán)荷載作用下造成了路基土的抗剪強(qiáng)度特性，然后土的飽和度卻與后者有著極大的關(guān)系。因此在土的飽和度不斷增大的同時(shí)，大大的降低了土的動(dòng)強(qiáng)度，使得處于軌道下方的路基土不斷受到擠壓以及固結(jié)從而產(chǎn)生了過大的累積塑性變形，另外形成所謂的道碴坑以及枕木下方的積水坑。這一原因嚴(yán)重影響著行車安全。

二、鐵路路基病害類型特性

鐵路路基病害主要有翻漿冒泥、下沉、擠出變形、邊坡溜坍、邊坡沖刷、陷穴、滑坡、水浸路基和凍害9類，具體類型和發(fā)生原因如下：①翻漿是指潮濕地段的路基在冰凍過程中，土中的水分不斷地向上移動(dòng)聚集，引起路基冰脹。當(dāng)春融時(shí)，溫差較大，路基濕軟，強(qiáng)度急劇降低，加上行車的反復(fù)作用，路面出現(xiàn)不均勻起伏、彈簧、破裂冒漿、車轍等現(xiàn)象。冬季氣溫下降，路基上層土體開始凍結(jié)，路基下部土體溫度仍然較高，水分在土體內(nèi)由溫度高處往溫度較低處移動(dòng)。使路基上層土體水份增多并隨著溫度降低凍結(jié)成冰。路面發(fā)生凍脹或隆起現(xiàn)象。春季氣溫逐漸回升，土基開始解冰，由于路面導(dǎo)熱性大，路中的融解速度較兩側(cè)快，水分不易向下及兩側(cè)排除，土基上層含水量達(dá)到飽和、過飽和，在行車重復(fù)作用下，土基承載力降低，使路面出現(xiàn)彈簧、裂紋、松散，壅包，車轍、冒漿等，此即為翻漿現(xiàn)象。影響翻漿的主要因素有土質(zhì)、氣侯、水分、行車與養(yǎng)護(hù)等。②在鐵路施工中不能保證路基的質(zhì)量，造成路基密度不足以及地基松軟，受外界的影響容易發(fā)生大面積或局部的變形（水、荷重、自重及振動(dòng)）。下沉分為基床下沉、堤體下沉和基底下沉。③由于基床內(nèi)的土松軟，基床強(qiáng)度不足，影響深度較大，在列車荷載的作用下，容易剪切破壞，外擠變形。外擠分為路肩隆起、路肩外擠和邊緣外膨。④邊坡病害。常見的邊坡病害有滑坡、崩塌、落石、坡面沖刷、坍塌、剝落和泥石流等?；率锹坊狡律襟w或巖石，由于長(zhǎng)期受到地面水、地下水活動(dòng)的影響，使其結(jié)構(gòu)破壞，逐漸失去支撐力，在自重作用下，整體沿著軟弱面向下滑動(dòng)的現(xiàn)象；崩塌是大塊巖體突然而猛烈地從陡峻的斜坡上崩離翻滾跳躍而下的現(xiàn)象；泥石流是山坡或溝岸泥沙由于重力的作用而不斷的坍塌、碎落或滑坡而落入溝道，在暴雨的沖擊下形成泥石流；落石是由于路塹邊坡較陡，巖石破碎和分化嚴(yán)重，在振動(dòng)及水的侵蝕和沖刷下，塊狀碎屑沿坡面向下滾動(dòng)；坡面沖刷是風(fēng)化的巖層形成一定厚度的殘積層；剝落是指路塹邊坡風(fēng)化巖層的表面，在大氣溫度與濕度的交替作用之下，表層巖石從坡面上剝落下來，向下滾落。⑤凍害。發(fā)生在寒冷地區(qū)，如路基土為透水性較差的細(xì)粒土，當(dāng)含水量較高或基面積水，在凍結(jié)過程中，土中水重新分布和聚集形成冰塊，又引起不均勻的凍脹現(xiàn)象。盡管路基病害表現(xiàn)形式多樣，但產(chǎn)生路基病害的原因則主要是土質(zhì)不良，壓實(shí)密度不足和排水不暢等。

三、鐵路路基病害的防治措施

通過分析路基病害的原因防治措施如下：首先，加強(qiáng)鐵路路基施工過程控制，過程控制是確保路基工程質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，從宏觀上來看，過程控制主要由業(yè)主單位、施工單位和監(jiān)理單位控制；從微觀上看，則主要是由施工單位的施工行為所控制，它是施工單位主觀能動(dòng)性在施工過程中的客觀體現(xiàn)；監(jiān)理工程師的監(jiān)理過程則是確保工程質(zhì)量的制約過程。二者是辨證統(tǒng)一的。其次，在對(duì)路基的施工中，對(duì)于土的選擇是非常重要的，因?yàn)橥恋馁|(zhì)量工程的基礎(chǔ)，只有保證這個(gè)前提條件才能夠?yàn)楹罄m(xù)的施工打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，土的質(zhì)量如何，在施工后投入使用時(shí)，將會(huì)對(duì)整個(gè)工程有重大的影響，所以要慎重的選擇施工用土，在選擇中主要應(yīng)該注意以下方面：①摻加粒料。對(duì)高液限粘土或地下水位較高的路段，可采用摻加砂礫、碎石、爐渣等粒料的辦法；②用石灰穩(wěn)定路基土。此方法適用于土質(zhì)較差或含水量比較高的土質(zhì)，在換土不經(jīng)濟(jì)、工期要求比較緊的情況下，宜采用石灰改良土質(zhì)，以達(dá)到填筑路基的要求。最后，對(duì)路基強(qiáng)度、剛度等參數(shù)方面的分析。重型動(dòng)力觸探主要反映路基土的力學(xué)性能，是以擊數(shù)×10cm-1來反映路基各個(gè)位置的力學(xué)性能指標(biāo)，擊數(shù)越高說明土質(zhì)性能越好，強(qiáng)度也越高，可以從不同深度位置來測(cè)試出不同深度下土的力學(xué)性能以分析路基狀況。輕型動(dòng)力觸探與重型動(dòng)力觸探原理相似，只是后者以擊數(shù)×30cm-1來反映路基各個(gè)位置的力學(xué)性能指標(biāo)。另外，采用探地雷達(dá)法和瞬態(tài)面波法對(duì)試驗(yàn)區(qū)段內(nèi)的路基進(jìn)行大面積的掃描檢測(cè)。探地雷達(dá)法具有直觀反映道床幾何形態(tài)、表層分辨率高的優(yōu)點(diǎn)，可以探明路基結(jié)構(gòu)的分層；探測(cè)路基病害類型、程度和具體位置，用于分析道床的電性參數(shù)，而無法給出路基的力學(xué)特性。而瞬態(tài)面波法表層狀況由于石碴的散射和高頻信號(hào)的限制不能精確的反映，探地雷達(dá)方法可彌補(bǔ)瞬態(tài)面波法的不足。瞬態(tài)面波方法對(duì)在土中頻散曲線比較平滑，能夠準(zhǔn)確反映路基土的力學(xué)參數(shù)隨深度的變化，測(cè)試的深度也比較深，也正好彌補(bǔ)了探地雷達(dá)方法不能反映路基土的力學(xué)參數(shù)和測(cè)試深度淺的不足。在路基病害測(cè)試中，最關(guān)心的是路基表層和其下路基土的承載能力，所以兩種方法結(jié)合，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，正好能夠達(dá)到路基的測(cè)試目的。

總之，鐵路的路基質(zhì)量對(duì)鐵路的使用性能影響較大，因此，應(yīng)對(duì)鐵路路基常見病害認(rèn)真分析其產(chǎn)生原因，并采取科學(xué)、合理、有效的維修與整治措施，研究出整治方案，清除病害，從而保質(zhì)保量的完成施工任務(wù)。

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