淺談鐵路路基基床病害與新建鐵路路基基床施工技術(shù)

【摘要】結(jié)合新建鐵路路基基床施工的經(jīng)驗，總結(jié)了路基基床施工技術(shù)特點，針對性地分析了路基施工技術(shù)及質(zhì)量控制的關(guān)鍵因素、常見問題，結(jié)合對鐵路路基基床病害機理分析，提出相應(yīng)的解決措施，保證施工進度和質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】鐵路路基；施工技術(shù)；病害；措施

1、引言

我國經(jīng)濟快速發(fā)展需要不斷加快鐵路建設(shè)，據(jù)統(tǒng)計，新線鐵路路基長度約占全線長度的三分之一，路基基床施工的好壞對于整條線建成投運后的運輸質(zhì)量十分重要。為提高路基施工質(zhì)量，減少因路基病害造成后期維護對運輸?shù)母蓴_，需結(jié)合路基特點，根據(jù)地形地貌狀況及水文地質(zhì)情況，對施工技術(shù)及措施進行綜合分析。

2、鐵路路基的基本特點

鐵路路基位于線路下方，作為承受軌道和列車荷載的基礎(chǔ)，承擔(dān)保障線路穩(wěn)定及列車正常運行的重要功能。要求有足夠的基床強度和經(jīng)受列車重復(fù)荷載的疲勞強度，有較小的路基彈性變形和累計塑性變形，有合理的剛度和保持適當(dāng)?shù)膹椥?。為確保路基具有前述各項功能指標(biāo)，需要從其特征方面進行分析。

2.1路基基床強度

基床強度需能夠承受列車重復(fù)荷載產(chǎn)生動應(yīng)力的作用。

列車輪軌振動加速度和對軌道的沖擊與速度平方成正比，隨著列車車速提高，路基承擔(dān)的動荷載及其作用次數(shù)將明顯增加。為保證行車條件下路基的穩(wěn)定，路基必須具有足夠的強度，承受列車動荷載對基床的強度需求。此外，還要考慮由于動荷載的作用次數(shù)增加，路基土體的疲勞作用加強，土的強度將有一定程度下降的因素，為保證路基在重復(fù)荷載作用下的穩(wěn)定，基床應(yīng)有經(jīng)受重復(fù)荷載的疲勞強度。

2.2路基基床剛度

基床剛度要求在列車荷載作用下，彈性變形和累計塑性變形要小。同時，還應(yīng)具備一定的彈性以減弱輪軌動力作用。

路基按強度破壞條件進行設(shè)計，由于在輪軌動力作用下，如果軌道幾何尺寸不能保持，彈性變形和累計塑性變形將會明顯增加，需控制達(dá)到強度破壞前可能出現(xiàn)的過大變形。另外，合理基床剛度能影響車輪荷載分配，使軌面最大支承力減少一半以上，能夠改善基床動應(yīng)力分布，減弱重復(fù)荷載的動力作用，減少列車荷載對線路的不良影響。

3、基床病害的發(fā)生機理

3.1路基基床病害概述

鐵路路基是帶狀結(jié)構(gòu)工程，沿線地質(zhì)差異較大，不良地質(zhì)條件眾多，受到地理、水文、氣候環(huán)境常年變化影響，以及設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、施工工藝和質(zhì)量、通道運量、維修模式等人文因素制約，導(dǎo)致鐵路基床病害成為一種分布廣、發(fā)性強的病害。西南鐵路基床病害主要表現(xiàn)形式為基床翻漿冒泥、路基沉陷、擠出變形、水浸路基等病害。

3.2路基基床病害形式及機理

鐵路路基基床塑性變形超過一定范圍時，將導(dǎo)致各種形式的病害發(fā)生。一是基床翻漿冒泥。路基強度因含水過多而急劇下降，在列車作用下發(fā)生翻漿冒泥。一般易發(fā)生于基床土質(zhì)不符合要求的部位，特別是以細(xì)粒土作路基填料、風(fēng)化石質(zhì)作基床，降雨量大的路堤和路塹地段為病害多發(fā)地段；二是路基下沉。由于路基土密實度不足或地基松軟，在水、荷重、自重及振動作用下發(fā)生局部或較大面積的豎向變形。一般經(jīng)過列車運行一段時間后，下沉?xí)呌诰徑?。但有時因荷重增加或水的作用使沉降速率加大。局部下沉也會造成陷槽使線路不平順。下沉分為基床下沉、堤體下沉和基底下沉；三是擠出變形。基床內(nèi)土體強度不足而產(chǎn)生剪切破壞或塑性流動，在列車荷載的作用下，基床上發(fā)生剪切破壞，出現(xiàn)路肩隆起、側(cè)溝路肩外擠和邊緣外膨。

3.3路基基床病害發(fā)生因素

鐵路路基基床質(zhì)量病害的發(fā)生因素可以簡單地概括為自然因素和人文因素兩個方面。其中自然因素主要是指病害發(fā)生的地理、水文、氣候環(huán)境條件，具有客觀性，不可控性。人文因素是指設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、施工工藝和質(zhì)量、通道運量、維修模式等條件，具有可控性，兩者共同作用，形成路基病害。因此，可以分析自然因素，控制人文因素，達(dá)到減少路基病害的目的。一是核定通道運量及運營速度。鐵路路基的質(zhì)量問題出現(xiàn)的頻繁度和嚴(yán)重程度與通道運量密切相關(guān)，同時，由于行車速度的提高，路基振動及所受動荷載增大，促使基床強度降低和變形發(fā)展。需準(zhǔn)確預(yù)測客貨運量，為路基設(shè)計提供依據(jù)。二是優(yōu)化設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，對填筑參數(shù)、邊坡處理、基底處理、排水系統(tǒng)、斷面尺寸等重要的設(shè)計參數(shù)進行優(yōu)化，加強路基基底設(shè)計處理，減少地表水對基床的滲透停留，完善排水系統(tǒng)，降低毛細(xì)水及地下水位；三是提高施工工藝水平和施工質(zhì)量。嚴(yán)格按照設(shè)計施工，規(guī)范填筑工藝，保證路基填筑質(zhì)量，尤其是基床表層及底層的填筑工藝，配套完善路基附屬工程；四是強化維管工作。由于行車密度大，養(yǎng)護維修的作業(yè)時間受到限制，需制定科學(xué)的維修周期，降低病害發(fā)生概率。

4、新建鐵路路基基床病害的防治措施

4.1施工措施概述

首先要選擇合理的施工方案和施工技術(shù)手段，優(yōu)化設(shè)計方案，提高施工的效率，加快工程的進度。在施工的過程中，要針對不同的填土材料和含水率選擇合適的碾壓方法和工具，以保證路基的土質(zhì)的密度和強度。

其次，按照嚴(yán)格的施工程序來執(zhí)行相關(guān)的技術(shù)路線。在施工之前就要做好施工組織設(shè)計工作，協(xié)調(diào)好各工序間相互關(guān)系，盡可能將路基填筑安排在非雨天時段進行施工，做好人員培訓(xùn)，以及監(jiān)督管理工作，對整個工程的施工程序進行全程監(jiān)督和指導(dǎo)，根據(jù)現(xiàn)場需要，動態(tài)調(diào)整技術(shù)路線和施工順序。

最后就是要嚴(yán)把路基基床材料的質(zhì)量關(guān)，一是基床底層填料應(yīng)選用A、B組填料或改良土。當(dāng)選用碎石類作為基床底層填料時，應(yīng)級配良好，其粒徑不應(yīng)大于10cm。二是基床表層填料基床表層填料采用級配碎石。碎石粒徑、級配及材料性能應(yīng)符合鐵道部現(xiàn)行《客運專線基床表層級配碎石暫行技術(shù)條件》的有關(guān)規(guī)定，杜絕出現(xiàn)使用質(zhì)量不合格的回填材料。

4.2具體的施工措施

4.2.1基床施工工藝

4.2.1.1路塹基床施工，須在開挖接近塹底時，鑒別核對土石，然后按基床設(shè)計斷面測量放線，開挖修整；按設(shè)計采取壓實、換填、改良土質(zhì)、排水等措施。采用爆破法開挖的路塹，鉆爆最后一層路基面巖石時，沿路面標(biāo)高打平眼，控制用藥量進行光面爆破。

4.2.1.2路堤基床底層施工工藝流程同路堤填筑。在施工前對路基本體進行檢測，并報監(jiān)理驗收。基床底層采用碎石土填筑，部分使用不易風(fēng)化、堅硬含粒徑不大于15cm的石塊，分層填筑，填筑厚度為每層20-25cm，均勻壓實。基床每一壓實層的全寬必須使用同一種條件相同的填料，上下層使用不同種類的D15與較細(xì)的d85之比應(yīng)≤4；非滲水土與滲水土填層間，顆粒較粗的填料的D15粒徑小于0.5mm。

4.2.1.3路堤基床表層土，不使用塑性指數(shù)大于12或液限大于32%的粘性土填筑。路塹基床表層土，如為易風(fēng)化的泥質(zhì)巖石及塑性指數(shù)大于12或液限大于32%的粘性土，以滲水土換填。側(cè)溝深度不小于0.6m，并加固處理。換填厚度為基床表層，寬度為路基面全寬?；餐临|(zhì)和密實度符合規(guī)范要求。

4.2.2基床施工措施

4.2.2.1當(dāng)基床填料不得不用塑性指數(shù)大于12，液限大于3%的粘性土作填料時，在碎石道床底部進行砂墊層的鋪設(shè)，分離碎石道床和路基基面，使路基基面的受力更加均勻，有利于基面保持平整度，有效地避免了由于積水而造成的路基的翻漿冒泥現(xiàn)象。對于雨水充沛的地區(qū)，砂墊層內(nèi)加鋪帶復(fù)合土工布或橡膠板、塑料排水板等形成的不透水材料，阻隔地表水向基床的滲透，防止因基床土含水量的增加，在列車荷載反復(fù)作用而產(chǎn)生的翻漿冒泥現(xiàn)象。

4.2.2.2基床表面整修養(yǎng)護。表面整平補填時，如補填厚度小于10cm，將原壓實層翻挖至少10cm深，再補填壓實，使其外型、質(zhì)量達(dá)到設(shè)計要求。非滲水土路基面設(shè)路拱，形狀為三角形，高0.15m，底寬等于路基面寬度。曲線加寬時，仍保持三角形。同時于路拱下部自既有線路肩向外做4%的排水橫坡，橫坡以上部分（含路拱）填滲水土；當(dāng)?shù)诙€路肩低于既有路肩時，排水橫坡通過第二線路肩設(shè)置。滲水土和巖石路基面不設(shè)路拱。

5、鐵路路基基床的施工質(zhì)量控制方法

5.1路基填料的控制辦法

路基填料對鐵路路基施工質(zhì)量的好壞起決定因素。它主要是指土、石混合而成的。按照鐵路路基的設(shè)計規(guī)范，可以將路基填料分為優(yōu)質(zhì)填料、良好填料和一般填料。優(yōu)質(zhì)的填料主要包括硬實塊搭配品質(zhì)優(yōu)良的細(xì)粒土，其中所含的粗砂和碎石土都較少。良好的填料則比優(yōu)質(zhì)的填料略次一點，其中則包含較多的軟石塊和較少的細(xì)粒土，漂浮這更多的碎石土以及漂石土等。一般填料的品質(zhì)則更次于前兩者。在鐵路路基的建設(shè)中要嚴(yán)禁使用D類填料。土源的選擇應(yīng)該慎重選擇土源場地，在運輸之前要對此地區(qū)的地形、地貌等情況進行詳細(xì)的調(diào)查和分析，盡量選擇土質(zhì)較好、含水量適中的土源，在確定土源場地后要進行土樣實驗，確定該土源是否適合用于鐵路路基的建設(shè)。

5.2壓實度的控制

路基壓實度的控制，首先要控制填土的含水量，盡量使其保持在試驗段設(shè)計允許的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)，有效地控制壓實度。含水量若過大，應(yīng)在晾曬到一定程度時再進行碾壓。為了保證土的最佳含水量能維持在整個工程的施工過程中，施工的過程應(yīng)該實行連續(xù)作業(yè)，切勿使土暴曬甚至雨淋，以免土壤的含水量出現(xiàn)變化。其次要選擇合理的壓實工具。土壤在填實的過程中要進行分層鋪設(shè)，逐層進行壓實。壓實工具也應(yīng)該盡量選擇重型壓實機進行施工，并且要保證每層土的厚度不能超過規(guī)范要求。另外，控制土的含水量時要考慮到碾壓帶來的水量損失。路基基床的壓實系數(shù)檢測按表控制。

注：1、壓實系數(shù)為重型擊實試驗對應(yīng)的壓實系數(shù)；

2、K30為用30cm直徑荷載板試驗得出的地基系數(shù)。

5.3基床面平整度的控制

在每100m長路基上，用2.5m長直尺，垂直于線路中線，間距大致均勻地抽測10次，量得的最大凹凸差，土質(zhì)基面不超過1.5cm，石質(zhì)基面允許有2次超過5cm，但不大于10cm。

6、結(jié)束語

鐵路路基基床填筑質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到整個鐵路的質(zhì)量與安全，是關(guān)乎人們通行安全與否的關(guān)鍵所在，也能在一定程度上影響通行列車的舒適度。因此，必須要對鐵路路基基床施工的技術(shù)與質(zhì)量問題引起足夠的重視。在施工的過程中要采取科學(xué)合理的施工方案和施工技術(shù)路線，抓住施工的重點和難點，嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)的質(zhì)量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，保證施工的質(zhì)量。