既有鐵路路基路基基床病害類型、成因及整治方法

1、鐵路路基病害主要類型、成因分析及整治方法鐵路路基是為滿足軌道鋪設(shè)和運營條件而修筑的土工構(gòu)筑物 ，與橋梁、隧道、涵的作用、自然營力的侵襲和各種不良地質(zhì)條件以及人為因素的影響下，降低或破壞了原有的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，出現(xiàn)了非正常的變形狀態(tài)甚至導(dǎo)致其使用功能的喪失，鐵路路基不可避免會發(fā)生程度不同的變形與病害，且在不間斷運營的條件下，路基病害的出現(xiàn)往往是多種類型并存，并相互引發(fā)。病害的發(fā)生與發(fā)展必然以不同的形式削弱路基原有的強(qiáng)度并直接影響路基的穩(wěn)定性，從而不同程度地威脅著鐵路的行車安全。1.1 鐵路路基病害主要類型既有鐵路路基病害多種多樣、病害程度輕重不一，為了較客觀地認(rèn)識各種病害的成因與規(guī)律，更好地采取相應(yīng)的

2、積極防治措施，通過對既有鐵路產(chǎn)生路基病害的現(xiàn)場調(diào)查分析，對鐵路路基病害仍沿用鐵路系統(tǒng)的習(xí)慣分類，即按鐵路路基結(jié)構(gòu)的基本部位分為路基基床及本體、路橋（涵、隧）過渡段、路基邊坡、路基基底及路基排水設(shè)施等五大類，按其病害特征可細(xì)分為 18 種類型。（1）基床下沉外擠：基床土被水浸濕軟化，基床面下沉形成道砟囊，并越來越深，或軟弱層發(fā)生剪切滑動，致使道床下沉、路肩隆起、邊坡或側(cè)溝外擠等現(xiàn)象。（2）基床翻漿冒泥：基床土體或風(fēng)化巖被水浸蝕軟化，在列車動力作用下液化成泥漿擠壓冒出的現(xiàn)象。（3）路基過渡段病害：在既有線路基連接處路堤與橋臺、路堤與橫向結(jié)構(gòu)物（路要求，因結(jié)構(gòu)的特殊性引發(fā)的病害造成連接部位兩端的剛度

3、突變，與沉降不一致，導(dǎo)致軌面不平順，影響線路結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。（4長期陰雨或暴雨后，雨水沿裂隙下滲，使表層飽和，失去穩(wěn)定造成溜坍；或傾斜及基巖面上有黏土質(zhì)覆蓋層，受地表水下滲或地下水影響，造成覆蓋層沿基巖面溜坍。（5）邊坡坍塌：一般發(fā)生在路塹中的某一部分，節(jié)理較發(fā)育，巖層較破碎，風(fēng)化較嚴(yán)重，穩(wěn)定性較差，路塹邊坡坡度陡于其天然休止角，稍有外界影響（如與水等）就發(fā)生坍塌，坍塌前頂部先發(fā)生裂縫，當(dāng)邊坡坡度與天然休止角相適應(yīng)時，可以穩(wěn)定。（6）風(fēng)化剝落：整個邊坡基本穩(wěn)定，但由于巖層本身易受風(fēng)化（如綠泥生巖、頁1巖、千枚巖、云母生巖、滑石片等）作用時，風(fēng)化碎屑向下滾落的現(xiàn)象。（7）坡面沖刷：較高的土質(zhì)邊坡或嚴(yán)

4、重風(fēng)化的軟質(zhì)巖邊坡，坡面由于地表徑流的沖蝕、沖刷作用，坡沖成雞爪溝或沖坑等。（8）河岸沖刷：指在河灘或岸邊的鐵路路基，由于河流流向的天然演變，河岸和河床都經(jīng)常地或周期性地受到水流沖刷作用，已危及或造成路基喪失穩(wěn)定的現(xiàn)象。（9）水浸路基：指在濱河、河灘、海灘和水庫、湖泊、水塘或洼地路段修建的鐵路路基，因一側(cè)或兩側(cè)邊坡長年或季節(jié)性受水浸潤，受到水位變化（包括浮力、滲透動水壓力）的影響和水流、波浪的沖擊作用下而威脅到路基的穩(wěn)定性現(xiàn)象。（10）沙害：指風(fēng)沙流的堆積、吹蝕(掏蝕)作用對鐵路線路設(shè)備的破壞或流沙上道影響行車的現(xiàn)象。（）雪害：指因降雪或積雪被風(fēng)吹移至路基上堆積、埋沒線路的現(xiàn)象稱為雪害。（12

5、）滑坡：一般系指山體滑坡，指在一定地形地質(zhì)條件下，由于多年自然或人為因素的影響，引起山體內(nèi)部平衡力的破壞，局部不穩(wěn)定巖（土）體沿著山體內(nèi)部某一軟弱面或軟弱帶發(fā)生整體、緩慢或急速滑動的變形現(xiàn)象。對于路堤段，當(dāng)坡體發(fā)生較深層滑動或沿傾斜基底滑動時，由于其成因和特性和山體滑坡有某些相似之處，也可列入本類。（13）崩塌落石：在地勢陡峻、地質(zhì)條件復(fù)雜的山坡上，因長期受風(fēng)化浸蝕或其它翻滾和跳躍等現(xiàn)象，稱為崩塌；落石系指個別巖塊從懸崖陡坡上突然墜落的現(xiàn)象。（14）泥石流：泥石流是由于降水、融雪、冰川運動而形成的含有大量泥、砂、石塊的固體物質(zhì)的來勢兇猛和破壞性大的特殊洪流。（15）陷穴：指路基或附近地面突然塌

6、陷成洞穴或凹陷的現(xiàn)象，如巖溶塌陷、黃土塌陷，礦區(qū)采空、古墓、古窖、窖洞、蟻穴以及由大氣降水、過量抽取地下水誘發(fā)的路基突然塌陷、沉落。（16）凍害：指路基內(nèi)的水在凍結(jié)或融沉?xí)r造成路基不均衡的凍脹或承載力不足的現(xiàn)象。（17）排水不良：指因地表或地下水系統(tǒng)的設(shè)備狀態(tài)（如排水設(shè)備不足或損壞、堵塞等）不能滿足過水需要的現(xiàn)象。（18）地基變形：主要包括以下三個方面：地基承載力不足：即在上部荷載的作用下地基承載力不能滿足要求時，地基產(chǎn)生2變形，建（構(gòu)）筑物產(chǎn)生的水平位移及沉降超過相應(yīng)的允許值。其中以不均勻沉降的危害性較大。流量或水力比降超過允許值時，會發(fā)生潛蝕、管涌，使地基失穩(wěn)，路基整體下沉。軟弱地基：除了

7、承載力不足之外，還由于地下水位下降引起軟弱地基固結(jié)，造成路基沉降。上述統(tǒng)計的路基病害分類基本涵蓋了目前既有鐵路路基的病害類型，但尚有一些發(fā)生頻率較低或?qū)β坊Y(jié)構(gòu)危害較輕的病害，如路基面寬度不足、路肩局部破損或未硬化等。由于鐵路路基病害類型種類繁多，產(chǎn)生病害的成因、機(jī)理復(fù)雜多樣，其中路基基床基床病害發(fā)生的成因、機(jī)理、表現(xiàn)形式、區(qū)域特點以及整治處理措施的設(shè)計方法、施工工藝、質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)等。1.2 路基基床常見病害成因分析與治理路基基床常見的病害有基床下沉外擠、基床翻漿冒泥。1.2.1 基床下沉外擠基床下沉病害表現(xiàn)形態(tài)為沉落、道砟囊、道砟陷槽，多發(fā)生基床土中存在中、高塑下水位較高，基床土處于經(jīng)常飽和

8、狀態(tài)時，往往會導(dǎo)致基床土極度軟化（Kv110 cm/sq 0.1MPa-5u基床沉落、沉陷變形等病害。基床外擠病害一般的表現(xiàn)形態(tài)分為隆起和擠出，在上述土質(zhì)基床中，當(dāng)軟臥層厚度約 0.41.5m或道砟囊（道砟陷槽）積水使軟臥層處于飽和狀態(tài)時，在列車動荷載作用下，即會在剛臥層上形成剪切滑動或塑性流動面，基床向一側(cè)擠出并隆起的現(xiàn)象。當(dāng)軟弱層很薄（厚度小于 0.5m 1.5m軌道會出現(xiàn)較嚴(yán)重的連續(xù)下沉或急劇下沉，幾何狀態(tài)難以保持；側(cè)溝呈濕潤狀態(tài)或明顯3見地下水從溝邊或溝底滲出，嚴(yán)重時為泥漿冒出。對于容易發(fā)生下沉外擠的軟弱基床，常采用線路抬道、基床表層補(bǔ)強(qiáng)、基床表層換填、基床樁體加固與注漿等處理方法。1

9、.2.2 基床翻漿冒泥既有鐵路基床翻漿冒泥按基床土性可分為：土質(zhì)基床翻漿冒泥、風(fēng)化巖質(zhì)基床翻漿冒泥和裂隙泉眼翻漿冒泥。多發(fā)生在基床排水不良或地下水發(fā)育地段，且基床土質(zhì)為較密實的黏性土或風(fēng)化嚴(yán)重的軟質(zhì)巖地段，病害的特征為軟化層較薄，下臥層強(qiáng)度較高?；卜瓭{冒泥必須同時具備有一定特征的基床土、水、動荷載等三個主要因素。其中基床土質(zhì)不良是翻漿冒泥病害的主要內(nèi)因；水（包括地表水和地下水）是重要誘發(fā)因素，尤其在降雨量大的南方地區(qū)；列車的動荷載的作用是主要外因。對于最易發(fā)生翻漿冒泥的土質(zhì)基床均為新生代細(xì)粒（小于0.075mm 的顆粒質(zhì)量達(dá) 50%以上）的沉積土層，礦物成分以伊利石、蒙脫石為主，干縮濕漲、親

10、水性強(qiáng)；對于巖質(zhì)基床中多為沉積巖中理發(fā)育，多含泥質(zhì)礦物，故風(fēng)化嚴(yán)重。由于地表排水不良或地下水發(fā)育，土質(zhì)基床面濕化后其原有的物理力學(xué)性質(zhì)將被破壞，基面土質(zhì)軟化或液化成泥漿，在通過列車的反復(fù)沖擊、擠壓作用下循環(huán)產(chǎn)生正、負(fù)彎矩，導(dǎo)致基床面強(qiáng)度降低和基面翻漿體擠入道床甚至翻出軌枕面；或軟質(zhì)巖石基床的裂隙（泉眼）在列車活載作用下沿巖層中的縫隙滲至基面，與基面風(fēng)化物混合成泥漿。此外，基床的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、施工質(zhì)量、養(yǎng)修方法等也是不可忽視的影響因素。基床翻漿冒泥常用的加固方法有：線路抬道、基床面封閉、基床設(shè)置排水砂溝、基床表層換填、基床表層補(bǔ)強(qiáng)、基床樁體加固及注漿等方法。1.3 路基過渡段常見病害成因分析與治理路

11、基過渡段主要包括路堤與橋臺、路堤與橫向結(jié)構(gòu)物、路堤與路塹以及路塹與隧道的連接地段。既有鐵路受以往建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)較低基本未設(shè)過渡段，但因其所處結(jié)構(gòu)部位的特殊性，一方面由于連接部位兩端的剛度差別大而引起軌道剛度的突變，另一方面由于兩端的沉降不一致，導(dǎo)致軌面不平順，影響線路結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。在路堤與橋臺的連接處，由于路堤填料和混凝土橋臺的彈性模量與力學(xué)指標(biāo)差別較大，且兩者的地基基礎(chǔ)沉降量亦不相同，動力特征的急劇變化容易導(dǎo)致橋臺后路堤部位與橋梁部位的軌道出現(xiàn)不均勻沉降；若臺后路堤遇軟弱地基，則會在較長時間內(nèi)持續(xù)緩慢的工后沉降，或出現(xiàn)路基深層滑動的破壞現(xiàn)象。4路堤與橫向結(jié)構(gòu)物的連接處，由于鐵路修建時橫向結(jié)構(gòu)物一般先于路基施工，故該部位的地基沉降先于路基部位地基的沉降完成；另橫向結(jié)構(gòu)物為剛性結(jié)構(gòu)，上覆填土薄于路堤本體部位，故二者的剛度亦有差異，造成軟硬不均。路堤與路塹的連接處，路堤端填料性質(zhì)、規(guī)格及其壓實標(biāo)準(zhǔn)、填土高度以及填筑施工質(zhì)量等決定著其剛度與強(qiáng)度；路塹端系