畢業(yè)設(shè)計鐵路路基病害防治與檢測

摘要鐵路是線狀工程，決定了要通過各種地質(zhì)條件及氣候環(huán)境不同的地區(qū)，而不少地區(qū)都存在膨脹土、紅粘土、軟巖風(fēng)化殘積土等各種工程性質(zhì)不良土，并且受到地理和氣候環(huán)境常年變化和影響，加之由于技術(shù)水平、經(jīng)濟條件以及施工機械設(shè)備方面的原因，我國的鐵路路基設(shè)計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)性強的病害，嚴(yán)重影響了列車的安全運行。研究鐵路路基病害的類型及其發(fā)生機理，并能對其進行實用的檢測，對路基的防治和治理是非常重要的。鐵路路基病害類型特性主要有翻漿、冒泥、下沉、擠壓變形、邊坡溜坍、邊坡沖刷、陷穴、滑坡、水浸路基凍害九類。盡管路基病害表現(xiàn)形式多樣，但是產(chǎn)生路基病害的主要原因則是土質(zhì)不良、壓實密度不足和排水不暢等原因造成。針對地基病害的形式類別，對既有線路的特點，對既有路基測試應(yīng)遵循原位（動力觸探）和區(qū)段測試（地質(zhì)雷達、瞬態(tài)面波法）相結(jié)合的測試方法，這樣可對既有路基狀況做出一個綜合評價，為路基病害的處理提供基礎(chǔ)資料。鐵路路基病害的發(fā)生是其特定的地質(zhì)環(huán)境與相應(yīng)的環(huán)境變化共同作用的結(jié)果，搞清楚各路基病害的類型及發(fā)生機理，并進行準(zhǔn)確的檢測，是預(yù)防鐵路路基病害并進行有效整治的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：既有鐵路；路基病害；檢測；整治目錄摘要 I前言 11鐵路路基病害類型 2１．１鐵路路基病害類型及原因分析 2１．１．１翻漿冒泥 2１．１．２路基下沉 2１．１．３擠出變形 2１．１．４邊坡坍方 3１．１．４邊坡沖刷 3１．１．５陷穴 3１．１．6滑坡 3１．１．7水浸路基 3１．１．8凍害 3１．１．9沙害 4２鐵路路基病害產(chǎn)生的機理 42.1病害的發(fā)生取決于特定的地質(zhì)環(huán)境； 42.2病害的發(fā)生與相應(yīng)的氣候變化和列車振動荷載息息相關(guān)。 4３鐵路路基病害檢測 43.1典型地段開挖橫溝，了解路基的幾何特性。 53.2采用探地雷達法和瞬態(tài)面波法對試驗區(qū)段內(nèi)的路基進行大面積的掃描檢測。 53.3對路基強度、剛度等參數(shù)方面的分析 54病害的預(yù)防與整治 54．１病害的預(yù)防 64．２病害的整治 64.2.1.路基滑坡的防治 64.2.2路基崩塌落石的防治 84.2.3基床翻漿冒泥、下沉外擠的防治 94.2.4.路基陷穴的防治 104.2.5.路基沖刷的防治 114.2.6.路基凍害的防治 134.2.7.路基雪害的防治 144.2.8路基沙害的防治 15結(jié)論 16致謝 17參考文獻 18前言中國鐵路始建于1876年，鐵路運輸線是我國國民經(jīng)濟的大動脈，在我國交通運輸體系中居于主導(dǎo)的骨干地位，它在國家的建設(shè)中占有重要地位。隨著我國改革開放的深入，我國在修新線鐵路時采用了國內(nèi)外先進科技成果，與此同時，對既有鐵路進行補強和改造，并加強了對線路的養(yǎng)護和維修。較大的改善了鐵路的運營狀況，提高了鐵路抵抗自然災(zāi)害的能力，豐富了預(yù)防和整治鐵路線路病害的理論與實踐，對發(fā)展國民經(jīng)濟，促進工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，改善人民生活，改變邊遠地區(qū)交通閉塞和文化技術(shù)落后面貌，鞏固國防，溝通國際交往，起到了國民經(jīng)濟大動脈的重要作用。在當(dāng)今社會經(jīng)濟高速發(fā)展的情形下，對鐵路運輸?shù)男枨罅吭谥饾u增大，鐵路運輸?shù)陌l(fā)展將偏向高速和重載運輸。這樣就會加重鐵路線路的承載能力，造成鐵路線路損害，嚴(yán)重影響鐵路運輸。為了保證鐵路能夠很好的完成運輸任務(wù)，全面了解和掌握鐵路線路常見病害分析及預(yù)防整治技術(shù)非常的重要。

1鐵路路基病害類型１．１鐵路路基病害類型及原因分析鐵路路基病害按表現(xiàn)形式可分為翻漿冒泥、路基下沉、擠出變形、邊坡坍方、邊坡沖刷、陷穴、滑坡、水侵路基、凍害等。１．１．１翻漿冒泥路基強度因含水過多而急劇下降，在行車作用下發(fā)生裂縫、鼓包、冒泥等現(xiàn)象，稱之為翻漿。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)地段一定條件的含粘粒、粉粒的基床表層土在和列車反復(fù)振動的作用下，發(fā)生軟化或觸變、液化，形成泥漿。列車通過時軌枕上下起伏使泥漿受擠壓抽吸而通過道床孔隙向上翻冒，造成道碴臟污、板結(jié)進而使道床降低或喪失彈性。軌道幾何尺寸變化．危及行車安全。翻漿冒泥分為土質(zhì)基床翻漿、風(fēng)化石質(zhì)基床翻漿和裂隙泉眼翻漿。１．１．２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(xiàn)形式有路基下沉、道砟囊或道砟袋。填方路基下沉導(dǎo)致斷面尺寸改變的病害現(xiàn)象，為路堤沉陷。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?。但有時岡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。１．１．３擠出變形表現(xiàn)形式有路肩隆起、側(cè)溝被擠，路肩外擠和邊緣外膨。主要是由于土體強度不足而產(chǎn)生的剪切破壞或塑性流動，基床內(nèi)的土經(jīng)常處于軟塑狀態(tài)，在基床內(nèi)的影響深度較大，在列車荷載的作用下，基床上發(fā)生剪切破壞，發(fā)乍外擠變形。外擠是因為基床強度不足引起，。外擠分為路肩隆起、。１．１．４邊坡坍方坍方的表現(xiàn)形式有剝落、碎落、滑坍和崩坍。剝落、碎落、滑坍主要發(fā)生在路塹邊坡。剝落是指邊坡表層土壤，巖石風(fēng)化成零碎薄片，從坡面上脫落下來的現(xiàn)象，剝落碎屑的堆積。會堵塞邊溝，影響路基穩(wěn)定。碎落是巖石碎塊的一種剝落現(xiàn)象．落石產(chǎn)生的沖擊力可使路基、路面遭到破壞，威脅行人及車輛的安全。崩坍是大量土石脫離坡面翻滾于邊坡下部形成倒石堆或巖堆的現(xiàn)象。崩坍的土石方往往造成交通中斷，也是危害最大的路基病害。崩坍的發(fā)生主要是路塹的開挖使原有自然坡面失去平衡所致?；侵高吰律系拇罅客潦刂欢ɑ瑒用嬲w向下滑移的現(xiàn)象。１．１．４邊坡沖刷邊坡沖刷指較高大的土質(zhì)路塹、路堤邊坡、岸坡（濱河、河灘、海灘和水庫（塘）的路堤邊坡）或嚴(yán)重風(fēng)化的軟質(zhì)巖石邊坡受到水流的沖蝕、沖刷作邊坡沖刷用向形成沖溝或沖坑為邊坡沖劇。邊坡沖刷分為邊坡淘刷和邊坡沖溝。１．１．５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．軌道懸宅，中斷行車，甚事造成列車顛覆。陷穴病害分為黃土陷穴、巖溶洞穴、鹽蝕溶洞和墓穴獸洞等。１．１．6滑坡滑坡指影響路基穩(wěn)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。１．１．7水浸路基水浸路基指實際浸水超過設(shè)計水位的路基．被水浸或淹沒，引起一定的沉降或局部坍塌，當(dāng)路堤缺乏足夠的防護和加固設(shè)備時，導(dǎo)致路基穩(wěn)定性受到影響或破壞。１．１．8凍害凍害發(fā)生在寒冷地區(qū)，如路基土為透水性較差的細粒土，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。１．１．9沙害在我國北方地區(qū)，由于地理條件原因，經(jīng)常出現(xiàn)風(fēng)沙經(jīng)常掩埋鐵路。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，壓實密度不足和排水不暢等。２鐵路路基病害產(chǎn)生的機理路基病害的產(chǎn)生和發(fā)展與路基填料的工程性質(zhì)、地表水與地下水、列車振動荷載、土的動力強度特性和溫度及其變化有關(guān)。主要是路基填料、水、列車荷載和溫度變化等各項因素綜合作用的結(jié)果，各種因素之問又相互關(guān)聯(lián)，鐵路路基病害發(fā)生的原因非常復(fù)雜，并且每一種病害都有自己特殊的病理。但歸納起來主要有兩個方面：2.1病害的發(fā)生取決于特定的地質(zhì)環(huán)境；2.2病害的發(fā)生與相應(yīng)的氣候變化和列車振動荷載息息相關(guān)。前者是病害發(fā)生的內(nèi)因。后者是病害發(fā)生的外因。對某一具體的線路來講，其地質(zhì)條件是客觀存在，雖然它也在不斷地發(fā)生變化，但基本上是一種較為穩(wěn)定的量，因此，在一定程度上路基病害的發(fā)生頻率和程度將取決于氣象水文條件和列車長期重復(fù)振動荷載的影響，路基病害的產(chǎn)生和發(fā)展是各項因素綜合作用的結(jié)果。觀測表明，在列車輪軸荷載的重復(fù)作用下，路基的漸進破壞主要表現(xiàn)為過大的塑性變形，這種塑性變形累積到一定程度將會使路基填土產(chǎn)生塑性流動，并產(chǎn)生路基病害。研究表明：產(chǎn)生這些病害（破壞）的原因在很大程度上依賴于路基土在循環(huán)荷載作用下的抗剪強度特性，而后者與土的飽和度密切相關(guān)。隨著飽和度的增大，土的動強度（即經(jīng)過若干次循環(huán)加載后仍處于穩(wěn)定狀態(tài)的最大偏應(yīng)力比）將顯著降低。處于軌道下方的路基土因反復(fù)受到擠壓和固結(jié)而產(chǎn)生過大的累積塑性變形，從而形成所謂的道碴坑以及枕木下方的積水坑。尤其是在雨季，基床填土含水量達到飽和狀態(tài)，動強度顯著減小，從而使道床工作性能急劇下降，甚至?xí)?dǎo)致線路產(chǎn)生嚴(yán)重的不平順而影響行車安全。３鐵路路基病害檢測為了對路基病害進行合理整治，必須準(zhǔn)確檢測病害狀況，分析病害成因。根據(jù)鐵路既有線的特點，路基檢測應(yīng)不干擾行車或少干擾行車，為此需采用的檢測手段應(yīng)力求準(zhǔn)確、可靠、快速，從而為將來的整治工作提供準(zhǔn)確可靠的信息?？刹捎幂p型動力觸探、地質(zhì)雷達、瞬態(tài)面波法和取土試驗等多種手段對線路進行試驗檢測，具體步驟和方法如下：3.1典型地段開挖橫溝，了解路基的幾何特性。3.2采用探地雷達法和瞬態(tài)面波法對試驗區(qū)段內(nèi)的路基進行大面積的掃描檢測。探地雷達法具有直觀反映道床幾何形態(tài)、表層分辨率高的優(yōu)點，可以探明路基結(jié)構(gòu)的分層；探測路基病害類型、程度和具體位置，用于分析道床、路基各個土層的地質(zhì)情況；探地雷達測出的結(jié)果是基床的電性參數(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的限制不能精確的反映，探地雷達方法可彌補瞬態(tài)面波法的不足。瞬態(tài)面波方法對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，測試的深度也比較深，也正好彌補了探地雷達方法不能反映路基土的力學(xué)參數(shù)和測試深度淺的不足。在路基病害測試中，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)勢互補，正好能夠達到路基的測試目的。3.3對路基強度、剛度等參數(shù)方面的分析重型動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，強度也越高，可以從不同深度位置來測試出不同深度下土的力學(xué)性能以分析路基狀況。輕型動力觸探與重型動力觸探原理相似，只是后者以擊數(shù)×10cm-1來反映路基各個位置的力學(xué)性能指標(biāo)。針對既有線路的特點，對既有路基測試應(yīng)遵循原位（動力觸探）和區(qū)段測試（地質(zhì)雷達、瞬態(tài)面波法）相結(jié)合的測試方法，這樣可對既有路基的狀況做出一個綜合的評價，為路基病害的處理提供基礎(chǔ)資料。4病害的預(yù)防與整治路基病害的預(yù)防和整治，應(yīng)貫徹“預(yù)防為主、綜合治理”的原則，首先弄清發(fā)生病害的原因，經(jīng)過綜合分析。因地制宜地采取整治的措施。4．１病害的預(yù)防病害預(yù)防包括以下內(nèi)容：①資料收集包括線路的設(shè)計、施工資料及線路區(qū)域的氣候、水文、工程地質(zhì)等情況，并了解其變化規(guī)律,為防治病害提供第一手資料；②根據(jù)線路當(dāng)前的狀態(tài)及運營情況，應(yīng)每3--5行一次線路的普查，評估線路的安全狀態(tài)，提前發(fā)現(xiàn)病害趨勢并進行相應(yīng)的處置。調(diào)查的方法除了傳統(tǒng)的人工調(diào)查、軌檢車檢測外，鐵道部目前正在推廣鐵路路基快速物探檢測系統(tǒng)，檢測深度達軌面下2.5m度可達80km/h入路基和路基積水，保持路基面排水坡度。4．２病害的整治路基病害的整治應(yīng)從路基填料（改變其填料類型、改變填料的成分）防止水侵入（改善路基結(jié)構(gòu)設(shè)計）、提高路基強度和剛度（改善路基結(jié)構(gòu)設(shè)計）入手，路基的整治流程見圖前期準(zhǔn)備→總體方案→檢測路基→細化方案→治理施工→效果評價路基的整治流程圖處理路基病害基本按以下步驟進行。①需要檢測路基病害，判斷路基病害的類型、發(fā)生的部位及規(guī)模大小、嚴(yán)重程度；②對產(chǎn)生病害的主要原因進行分析：一般為填料、水分侵入、強度不足等方面的問題；③擬采取的措施：應(yīng)采用技術(shù)上可行（控制病害產(chǎn)生原因）、經(jīng)濟上合理的治理方法。4.2.1.路基滑坡的防治對滑坡這一常見的路基病害的預(yù)防及治理。中國鐵路有些區(qū)段滑坡病害較為密集，平均每百公里分布高達20～30處，多為山區(qū)鐵路。發(fā)生滑坡常常中斷行車，甚至使列車顛覆，給運輸安全帶來嚴(yán)重危害。斜坡上的巖土沿坡內(nèi)的軟弱帶或軟弱面向前和向下發(fā)生整體移動的現(xiàn)象，稱為滑坡。發(fā)生滑坡的軟弱帶又稱滑動帶?；瑒訋г谥亓ψ饔孟拢蛟谄渌饬ψ饔孟率蛊浼羟袘?yīng)力大于強度，或因震動液化、溶蝕潛蝕、自燃、人為開采等因素的作用下，使其結(jié)構(gòu)破壞和巖土性質(zhì)改變而喪失強度，就會引起滑動帶上覆巖體或土體發(fā)生滑動?；乱话銖牡乇砩铣尸F(xiàn)的裂縫等跡象的變化可大致劃分出蠕動、擠壓、微動、滑動、大動和滑帶固結(jié)六個階段。在發(fā)生滑坡的地方，常出現(xiàn)環(huán)狀后緣、月牙形凹地、滑坡臺階和垅狀前垣等獨特的地貌景觀。但巖體滑坡由于其界面的生成多依附于巖體內(nèi)既有的構(gòu)造裂面，因此其后緣和分塊裂縫一般呈直線或折線狀?；掳雌涮攸c可進行各種不同的分類。中國鐵路按滑體的物質(zhì)組成及其成因，把滑坡分為粘性土滑坡、黃土滑坡、堆填土滑坡、堆積土滑坡、破碎巖石滑坡和巖體滑坡等六類。產(chǎn)生滑坡的原因有內(nèi)在因素，也有外在因素。內(nèi)在因素是形成滑坡的先決條件，它包括巖土性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造、地形地貌等。外因通過內(nèi)因?qū)缕鹬龠M作用，它包括水的作用、地震和人為因素等。所以，滑坡是內(nèi)外各因素綜合作用的結(jié)果。防治滑坡的原則①預(yù)防。對有可能新生滑坡的地段或可能復(fù)活的古滑坡，應(yīng)采取必要的工程措施，以防止產(chǎn)生新的滑坡或古滑坡的復(fù)活。②治早。滑坡的發(fā)生與發(fā)展，是有一個過程的，早期整治，能收到事半功倍的效果。③一次根治與分期整治相結(jié)合?；乱话銘?yīng)一次徹底根治，不留后患。但對規(guī)模較大、性質(zhì)復(fù)雜、變形緩慢，一時尚不致造成重大災(zāi)害的滑坡，也可在全面規(guī)劃下，分期整治。同時注意觀測每期工程效果，為確定下期工程提供依據(jù)。防治滑坡的措施應(yīng)在弄清滑坡成因的基礎(chǔ)上，對誘發(fā)滑坡的各種因素，分清主次，采取相應(yīng)的工程措施。常用的防治對策有排水、減重、支擋、改善土體物理力學(xué)性質(zhì)等。（1）排水措施滑坡的發(fā)生和發(fā)展都與水的作用有關(guān)，排水是防治各類滑坡之本。但應(yīng)根據(jù)具體情況，采用切合實際的排水方式。對滑坡體以外的地表水，應(yīng)加以攔截和引出，在滑坡可能發(fā)展的邊界5m以外修建一條或多條環(huán)形截水溝；對滑坡體以外的地下水，應(yīng)修建截水盲溝；對滑坡體內(nèi)的地下水，應(yīng)疏干和引出，淺層地下水采用支撐盲溝，深層地下水采用泄水隧洞，亦可采用垂直孔群或仰斜孔群排水；對滑體范圍內(nèi)的地表水，應(yīng)盡快匯集引出以防下滲，在充分利用天然溝谷的基礎(chǔ)上，修建排水系統(tǒng)。（2）減重措施當(dāng)滑動面不深，且滑體呈上陡下緩狀，滑坡范圍外有穩(wěn)定的山坡，滑坡不可能向上發(fā)展時，在滑坡上部減重，以減小滑坡的下滑力，是一種操作簡單、經(jīng)濟實惠的防治措施。將減重的土體堆在坡腳反壓，以增加抗滑力，效果更好。（3）支擋措施根據(jù)滑體推力的大小，可以選用適當(dāng)?shù)闹踅Y(jié)構(gòu)防滑。①抗滑擋墻。它是廣泛應(yīng)用的一種防治滑坡措施。它施工方便，穩(wěn)定滑坡收效快?？够瑩鯄Χ酁橹亓κ剑?，也有用混凝土或鋼筋混凝土的。②抗滑樁。它是利用樁在穩(wěn)定巖土中的嵌固力支擋滑體的建筑物。它具有對滑體擾動少，操作簡便，工期短，收效快，對行車干擾小，安全可靠等優(yōu)點?？够瑯抖酁橥诳谆蜚@孔放入鋼筋骨架灌筑混凝土而成?？够瑯对诨瑒用嬉韵碌腻^固深度，應(yīng)根據(jù)滑體作用在樁上的主動土壓力、樁前的被動土壓力、巖土性質(zhì)等來確定。③錨桿擋墻。是一種新型支擋結(jié)構(gòu)，由錨桿、肋柱和擋板三部分組成，用于薄層塊狀滑坡或基巖埋深較淺、滑體橫長滑面較陡的滑坡。具結(jié)構(gòu)輕盈，節(jié)約材料，適宜機械化施工，提高生產(chǎn)效率等優(yōu)點。④抗滑明洞。若滑動面的下緣處在邊坡上的較高位置，可視地基情況設(shè)置坑滑明洞，洞頂回填土石支撐滑體，或滑體越過洞頂落在線路之外。但這一措施對行車干擾大，施工困難，造價昂貴，只有在其他措施難以奏效時采用。（4）改善滑坡土體的物理力學(xué)性質(zhì)用物理化學(xué)方法，加固和穩(wěn)定滑坡。方法很多，如焙燒、成漿、加灰土樁、硅化、電滲、離子交換等。這些方法，由于工序復(fù)雜，成本較高，目前中國鐵路僅小規(guī)模試用，尚未廣泛采用。（5）改線繞避上述整治措施難以奏效時，在經(jīng)濟技術(shù)合理情況下，可以考慮改線繞避。養(yǎng)護維修要點①滑坡區(qū)的地表排水設(shè)備，如截水溝、排水溝、吊溝等應(yīng)做到無淤積、無漏水、無沖刷、排水暢通、溝涵相通。對失效損壞處所，應(yīng)及時修補，確保狀態(tài)良好。③滑坡區(qū)的地下排水設(shè)備，如支承滲溝、暗溝、隧洞、滲井、滲管等，應(yīng)定期檢查，及時清理和疏通。對失效或損壞處所，應(yīng)及時修補或整治。地下排水設(shè)施，一般每年在春融之后和冰凍之前，在雨季開始之前和暴雨之后，必須仔細觀測其流量，掌握其變化規(guī)律和排水效果，發(fā)現(xiàn)異常及時處理。③滑坡區(qū)的防護和加固建筑物，應(yīng)保持完整無損，如有開裂、滑移，必須認真查明原因，采取治理措施，不可麻痹大意，要防患于未然。④對規(guī)模大，情況復(fù)雜的大滑坡，雖經(jīng)模治仍在緩慢變形或間歇變形，應(yīng)對其認真觀測，實行動態(tài)監(jiān)控，掌握變化規(guī)律和發(fā)展趨勢，以便及時采取有效措施。⑤保護好山坡植被，搞好水土保持，也是滑坡區(qū)養(yǎng)護維修的重要任務(wù)。4.2.2路基崩塌落石的防治崩塌落石是塹坡或其上山坡的巖塊土石發(fā)生崩塌或墜落造成危害的地質(zhì)現(xiàn)象。具有突然、快速和較難預(yù)測的特點，是地形、地質(zhì)比較復(fù)雜的山區(qū)鐵路十分常見的路基病害，對鐵路行車安全危害甚大，經(jīng)常導(dǎo)致中斷行車，甚至列車顛覆。形成崩塌的原因①陡峭高峻的邊坡或山體斜坡，坡度大于45°、高度大于30m，特別是坡度在55°～75°的斜坡，是崩塌多發(fā)地段。②由風(fēng)化的堅硬巖層組成的又高又陡的斜坡，如互層砂巖，穩(wěn)定性更差，容易形成崩塌。③受地質(zhì)構(gòu)造影響嚴(yán)重，有很多結(jié)構(gòu)面將巖體切割成不連續(xù)體的斜坡，特別是有兩組結(jié)構(gòu)面傾向線路，其中一組傾角較緩時，容易向線路崩塌。④水的作用是產(chǎn)生崩塌的重要因素。絕大多數(shù)的崩塌發(fā)生在雨季或暴雨之后，因為水的滲入，對巖石產(chǎn)生軟化、潤滑和動水壓力作用，使巖體強度降低，內(nèi)摩擦力減小，促使崩塌發(fā)生。⑤其他如地震、爆破、人工開挖斜坡及列車震動等，都是誘發(fā)崩塌的因素。防治原則以預(yù)防為主，制早治小，一次根治，不留后患為原則。①新建鐵路應(yīng)加強工程地質(zhì)工作，對崩塌落石地段，嚴(yán)重者應(yīng)予以繞避，不能繞避時，應(yīng)修建必要的預(yù)防性工程，防患于未然。②養(yǎng)護維修應(yīng)對可能發(fā)生崩塌落石地段，加強檢查巡視，發(fā)現(xiàn)變形失穩(wěn)征兆，應(yīng)及時采取措施，治早治小，防止因病害擴大而導(dǎo)致災(zāi)害的發(fā)生。③病害發(fā)生后，整治工作要堅持一次根治、不留后患。否則，往往會招致大的災(zāi)害。防治措施應(yīng)根據(jù)病害性質(zhì)、規(guī)模及所處地形、地質(zhì)情況，因地制宜地選擇。常用的防治措施有如下類型。①攔截類適用于小規(guī)模、小塊體的崩塌落石。攔截構(gòu)造有落石平臺、落石坑、落石溝、攔石墻、鋼軌柵欄及柔性攔石網(wǎng)等。②遮欄類應(yīng)用于規(guī)模較大的崩塌落石，遮欄建筑有各種明洞和棚洞。修建明洞、棚洞，既可遮擋崩塌落石，又可對邊坡下部起穩(wěn)定和支撐作用。③支擋加固類適用于不宜或難于消除的大危巖或不穩(wěn)定的大孤石。支擋建筑有支頂墻、支護墻、明洞式支墻、支柱、支撐等。④護坡、護墻適用于易風(fēng)化剝落的邊坡。邊坡陡者用護墻，邊坡緩者用護坡。⑤改線繞避上述措施不能奏效時，應(yīng)考慮改線繞避。養(yǎng)護維修要點①崩塌落石地段應(yīng)進行定期檢查、經(jīng)常檢查和雨季汛期檢查。所謂定期檢查是指春檢和秋檢，對崩塌落石地段及其防護建筑物進行全面地檢查。春檢時發(fā)現(xiàn)隱患，采取防范措施安全渡汛；秋檢時是檢查汛期過后崩塌落石處所的變化情況及防護建筑物的破損情況，分輕重緩急，安排路基大、維修計劃。巡山工和重點病害看守工對所管責(zé)任地段或處所，應(yīng)經(jīng)常巡視檢查，監(jiān)視危巖落石的發(fā)展動向，防患于未然。雨季汛期應(yīng)加強檢查力度，執(zhí)行雨前、雨中、雨后檢查制度，是防止崩塌落石事故的有效措施。②及時清理被攔截的崩塌墜落土石，修理被破壞的建筑物及排水設(shè)備。③對范圍大、數(shù)最多、危石分散、清除整治困難的崩塌落石地段，應(yīng)設(shè)置報警裝置，以防發(fā)生事故。4.2.3基床翻漿冒泥、下沉外擠的防治基床翻漿冒泥、下沉外擠是路基本體變形而引起的病害。一般發(fā)生在基床為黏土類的路基地段，排水不良的路塹和站場比較多見。翻漿冒泥和基床下沉外擠病害，是基床變形不同階段的表征，翻漿冒泥導(dǎo)致陷槽或碴囊基床下沉，陷槽或碴囊的發(fā)展使基床抗剪強度下降，導(dǎo)致路肩隆起或邊坡外擠。基床翻漿冒泥引起的軌道不平順，惡化了列車運行條件，但變形發(fā)展緩慢，對行車安全影響不大。而基床下沉外擠，則可能造成行車中斷甚至列車顛覆，嚴(yán)重危及行車安全。病害成因基床排水不良承載力不足或受水浸承載力進一步下降的土質(zhì)基床在列車荷載反復(fù)作用下，將逐漸形成基床翻漿冒泥下沉外擠的病害。水若源于降雨，翻漿冒泥表現(xiàn)為季節(jié)性，即雨季發(fā)生，旱季不發(fā)生；水若源于地下水，則翻漿冒泥表現(xiàn)為常年性，但雨季比較嚴(yán)重?；餐劣鏊休d力下降，原因比較復(fù)雜，如基床土為膨脹土未更換或改良；排水系統(tǒng)不完善；基床未作砂墊層或厚度不足；填土密實度未按規(guī)定控制；軌道狀態(tài)不良；速度、軸重增加而軌道與之不相匹配等，都將使基床強度與行車條件不相匹配，以致產(chǎn)生基床病害。防治原則“預(yù)防為主，治早治小”。應(yīng)在基床變形的初始階段及早整治，不要到碴囊形成甚至下沉外擠再整治，這樣做可事半功倍。防治措施應(yīng)視病害性質(zhì)，產(chǎn)生原因，地段長短及施工條件等情況，合理選擇施工工藝，綜合整治以求實效。①排水。適用于排水不良而導(dǎo)致的基床病害，如路塹和站場。疏通或修建防滲側(cè)溝、天溝、排水溝等地表排水系統(tǒng)；修建堵截、導(dǎo)引、降低地下水位的盲溝、截水溝、側(cè)溝下滲溝等排除地下水或降低地下水位系統(tǒng)。以消除或減小地表水和地下水對路基基床的侵害，使基床土經(jīng)常保持疏干狀態(tài)。②提高基床表層強度。適用于基床表層土承載力不足導(dǎo)致的基床病害，如裂土病害。防治措施一般采用換滲料土（二合土或三合土）及換砂。換填深度應(yīng)以滿足承載力要求為原則。③使基面應(yīng)力降低或均勻分布。④土工膜（板）封閉層或無紡?fù)凉だw維滲濾層。這是近年廣泛應(yīng)用的防治基床病害的新工藝，它有隔離地表水、過濾基面水和均布基面應(yīng)力等多種效用，常與換砂、砂墊層配合使用。作為隔斷排水層的材料，它能滲水，又能隔斷粘土細粒，具有足夠的強度，又有延伸性，是整治基床病害的好材料，但這種材料造價較高，使用壽命尚有待測試。4.2.4.路基陷穴的防治路基陷穴是路基下面隱伏的洞穴頂部塌陷引起的一種路基病害。塌陷有時能使軌道懸空，給行車安全帶來嚴(yán)重后果，這些洞穴有三類，一是石灰?guī)r地區(qū)的巖溶洞穴；二是黃土地區(qū)的黃土陷穴；三是人工遺留的洞穴，如古墓、古窖、古井、遺棄的坑道等。有些洞穴，修建鐵路時未發(fā)現(xiàn)，或發(fā)現(xiàn)未作處理，有些黃土陷穴是在鐵路建成后，因路基排水不良，水流集中潛蝕而成。石灰?guī)r溶洞主要分布在中國南方廣西、貴州和云南東部，湖南、湖北西部及廣東的西部和北部也很發(fā)育，北方主要分布在山西與河北的太行山、太岳山、呂梁山和燕山一帶。黃土陷穴主要分布在西北和華北地區(qū)，尤其是黃河中游地區(qū)。形成原因：造成洞穴頂部塌陷的主要因素是水的作用和列車荷載作用。洞穴在水的侵蝕、潛蝕作用下和列車動荷載的反復(fù)作用下，洞頂?shù)膸r土結(jié)構(gòu)逐漸遭到破壞，承載力也逐漸喪失，最終突然塌陷。預(yù)防措施：預(yù)防洞頂塌陷，必須預(yù)先弄清楚影響路基穩(wěn)定范圍內(nèi)，隱伏洞穴的分布情況、形狀大小、埋藏深度、頂部厚度、洞穴處工程地質(zhì)和水文地質(zhì)情況，以及洞穴的發(fā)展趨勢等，而后采取工程措施，預(yù)防洞穴塌陷。但要做到這一點，只有在新線勘測設(shè)計或施工階段才有可能。通車后在運營條件下，很難做到。黃土路基，只要做好路基排水，就能預(yù)防新生陷穴的發(fā)生。整治措施：陷穴發(fā)生后，首先應(yīng)根據(jù)陷穴發(fā)生的部位、規(guī)模、對路基穩(wěn)定性或行車安全的危害程度，進行評估，確定是否緊急處理。發(fā)生在軌道下面的陷穴，對行車安全危害較大，應(yīng)采取緊急措施，如填實陷坑，整修線路，扣軌慢行，派人看守,情況危急時，應(yīng)封鎖線路。其次應(yīng)做細致調(diào)查，查清塌陷洞穴的成因，形狀大小，平面位置，埋藏深度，工程地質(zhì)和水文地質(zhì)特征及可能的發(fā)展趨勢，為徹底整治提供依據(jù)。常用措施有：①開挖回填。如暫不危及行車安全，此措施應(yīng)作為首選，它能確保質(zhì)量，不留后患。③塌陷洞穴在軌道下方，無法開挖，可鉆孔灌砂、灌注泥漿、砂漿或混凝土漿。④規(guī)模較大或與暗河相通的溶洞塌陷，可采用網(wǎng)格梁、地基梁、框架梁跨越，或其他類梁跨越等。無論采用何種措施，都要做好排水，尤其是黃土陷穴，排水設(shè)施有效、完善與否是整治成敗的的關(guān)鍵。4.2.5.路基沖刷的防治位于河流岸邊、河灘或水庫岸邊的路基，因常年或季節(jié)性水流沖刷、波浪和滲流的作用，往往造成路基沖空、邊坡滑坍等病害。防治這類病害，必須掌握水流性質(zhì)、變化規(guī)律及可能對岸邊或路基造成危害的性質(zhì)和嚴(yán)重程度，使防治措施準(zhǔn)確到位。為此，應(yīng)細致地調(diào)查勘測、精心分析，提出符合實際的科學(xué)結(jié)論。防護工程分直接防護和間接防護兩類。直接防護是對路基本體加固，以抵御水流的沖刷；間接防護是借導(dǎo)流或挑流工程，改變水流性質(zhì)，間接達到避免或減輕水流對路基沖刷的目的。直接防護方式①干砌石護坡。適用于不受主流沖刷的路堤邊坡。②漿砌片護坡。適用于主流沖刷及波浪作用強烈的路堤邊坡。③拋石。適用于水流方向平順，無嚴(yán)重局部沖刷，已被水浸的路堤邊坡。④石籠。適用于既受洪水沖刷又缺少大石料的區(qū)段。⑤擋水墻。適用于峽谷急流和水流沖刷嚴(yán)重地段。直接防護與鋪草皮護坡、拋石護坡、片石護坡、石籠護坡。但每一種方式都有自己的局限性，有的造價太高，有的年限較短，采用直接防護要因地制宜，對經(jīng)濟和質(zhì)量優(yōu)化，間接防護①挑水壩。適用于河床較寬，沖刷和淤積大致平衡。水流性質(zhì)較易改變的河段，有的地主可以順河勢布置向?qū)Я鹘ㄖ铩７雷o地段較長，更宜采用。②順壩。適置橫向?qū)Я鹘ㄖ铩７雷o地段較長，更宜采用。③潛壩。適用于河不太寬，洪水時流速較大河水深較的河段，侵占河槽較少又能減輕對路堤的沖刷，但宜和加固路堤邊坡配合使用。④防水林帶。適用于路基外側(cè)河灘季節(jié)性洪水沖刷地段。但導(dǎo)流建筑物的修建是一項技術(shù)復(fù)雜、工程浩大的措施。間接防護成敗的關(guān)鍵是導(dǎo)流建筑物的正確選擇和布置，因此應(yīng)切實依據(jù)天然河道的特性確定導(dǎo)治線、導(dǎo)治水位和選擇導(dǎo)流建筑物的類型。上述防護工程措施，既可單獨使用，也可綜合使用，應(yīng)根據(jù)河流形態(tài)，地質(zhì)情況和水流特性合理選用。如山區(qū)河流，由于河道窄、縱坡陡，防護工程應(yīng)盡量順乎自然，宜選用直接防護措施，若以挑水壩等導(dǎo)流措施防護，往往失敗的多，收獲的少。防護設(shè)施養(yǎng)護要點①經(jīng)常檢查，特別是洪水期間和洪水過后，應(yīng)進行全面檢查，范圍不大的損毀，應(yīng)及時修補；范圍較大的損毀，應(yīng)充分調(diào)查，分析原因，而后制定整治措施。②調(diào)查重點應(yīng)放在水下部位。特別是直接防護工程的水下部位，基礎(chǔ)沖空往往是導(dǎo)致路堤突然坍滑的主要原因。③水毀設(shè)施的修復(fù)，應(yīng)充分考慮原設(shè)計意圖，以防新增設(shè)施造成新的不良后果。④損毀情況然及行車安全時，應(yīng)采取緊急措施，護住坡腳，通常拋石或拋石籠緊急防護。所以我們在新建線路時，線路選線時應(yīng)盡可能避免與河流爭地。為了防止河岸路基遭受沖刷，可修各種路基擋土墻和圬工護坡，并將基礎(chǔ)埋置于淘刷線以下?；A(chǔ)埋深不足時應(yīng)按不同河床堆積物的情況在腳墻外修較寬的沉排、石籠，或堆壘大量漂礫或混凝土塊體，或砌筑圬工護墻；也可用改河和導(dǎo)流的辦法避免路基直接受激流沖刷。4.2.6.路基凍害的防治中國東北地區(qū)及西北高原地區(qū)，多為季節(jié)性凍土地區(qū)，地表土層一般冬季凍結(jié)，春季開始融化，夏季除永凍層外將全部融化。這類地區(qū)的路基，在土、水、溫度的共同影響下，路基面將發(fā)生不同程度的凍脹，春夏又發(fā)生融化下沉，使軌面高低、水平產(chǎn)生不均勻變形，嚴(yán)重地段往往伴生翻漿冒泥，道碴陷槽，基床外擠等病害。凍害發(fā)生在寒冷地區(qū)，如路基土為透水性較差的細粒土，當(dāng)含水量較高或路基面積水，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。凍脹是由于路基下部的水向上集聚并凍結(jié)成冰所致，過大的凍脹可使柔性路面鼓包，開裂，使剛性路面錯縫、折斷，凍脹是翻漿過程的一個階段同時也是一種單獨的路基病害。凍脹原因及影響因素由于土中的水在凍結(jié)過程中有向凍結(jié)鋒面遷移的特征，并不斷析出冰層，且體積增大9%這一物理力學(xué)現(xiàn)象造成。所以，凍結(jié)過程中土中水的遷移機理，是產(chǎn)生路基凍害的基本原因。影響因素：①溫度的影響。當(dāng)土層溫度處于負溫相轉(zhuǎn)換區(qū)，且凍結(jié)速率較低時，土水中遷移最活躍，以致形成較大的凍脹。②土質(zhì)的影響。由粒徑大于0.1mm的粗顆粗組成的土質(zhì)，無凍脹或凍脹較小，如砂、礫石、碎石等；由粒徑小于0.1mm細顆粒組成的土質(zhì)，如砂黏土、黏土等，有較大凍脹性，尤其是黏粒含量大于15%，密度較小的粉粒土凍脹最強烈。③水分的影響。土的天然含水量越大，凍脹性也越大，特別是有地下水補給時，會發(fā)生強烈的凍脹。凍害的表現(xiàn)形態(tài)：①從軌面前后高低變形看，分為凍峰（臌包）、凍谷（凹槽）、凍階（臺階）。②從軌面水平變形看，分為單股凍起、雙股凍起、交錯凍起。③從凍脹部位看，分為道床凍脹、基床表層凍脹、基床深層凍脹。④從凍起高度看，凍起高度小于25mm，為一般凍害，凍起高度25～50mm，為較大凍害，凍起高度大于50mm，稱為大凍害。預(yù)防措施：①保持道床清潔，防止泥土混入，及時清除土垅，以利排水。②路肩和邊坡保持平整，無坑洼、裂縫、防止積水下滲。③側(cè)溝、天溝等地表排水設(shè)施及滲溝、暗溝等地下排水設(shè)施應(yīng)保持工況完好，暢通無阻，防止或減少水對路基的補給。整治措施凍害發(fā)生后，首先應(yīng)認真進行調(diào)查，弄清凍脹發(fā)生部位、形狀、高度、起落及發(fā)展過程，弄清凍脹土層的性質(zhì)被、結(jié)構(gòu)及水文地質(zhì)條件，以便分析凍脹產(chǎn)生的原因和變化規(guī)律，然后提出相應(yīng)的整治措施。常用的整治措施有∶①修建減少路基基床含水量的排水設(shè)施。如修建具有抗凍防滲能力的地表排水設(shè)施，以防治因地表水節(jié)而引起的凍脹；修建滲溝、暗溝、截水溝等，截斷、疏導(dǎo)地下水或降低地下水位，以防治因地下水補給而引起凍脹。②挖除凍害地段的基床土，換填無凍脹或凍脹很小的碎石、河沙、砂類土等。換土深度應(yīng)主凍結(jié)試之下，換土寬度應(yīng)包括路肩在內(nèi)的整斷面更換。③在基床表層鋪設(shè)保溫層，改善基床溫度環(huán)境，使表層下的基床土不凍結(jié)或減小凍結(jié)深度。保溫材料一般用爐渣，其導(dǎo)熱系數(shù)小、，成本低廉，也可用石棉、泡沫聚苯乙烯板等保溫材料。國外經(jīng)驗表明，用泥炭或冷壓泥炭磚作保溫材料，效果良好，使用時間長。濕度大的泥炭在水分凍結(jié)時，會釋放大量潛熱，能防止泥炭進一步凍結(jié)。④人工鹽化基床土。用氯鹽（NaCl）整治路基凍害，費工較多。效果雖明顯，但有效時間短，一般只用于基床表層凍脹地段。選擇上述措施時，應(yīng)注意總體效果，考慮相互配合，以期達到根除凍害的目的。4.2.7.路基雪害的防治中國黑龍江、吉林、內(nèi)蒙古等省區(qū)，屬寒溫帶大陸性季風(fēng)氣候，全年降雪天數(shù)190～200d,積雪天數(shù)160～180d，最大積雪深度200～1000mm。年平均風(fēng)速4.4m/s，最大風(fēng)速40m/s。這些地區(qū)的鐵路線路，冬季常被雪埋，嚴(yán)重影響行車安全。易于積雪地段由于鐵路線路的地形、地貌及其與主風(fēng)向的夾角各不相同，線路積雪的程度也不一樣。經(jīng)驗表明，下列地段易于積雪：①車站站場；②路塹與路堤交界處；③深2m以下的淺路塹；④高1.2m以下的矮路堤；⑤復(fù)線并行不等高的高差大于0.3m地段。防治措施積雪掩埋線路危及行車安全。積雪融化后，增加路基含水量，降低中期承載能力，形成路基翻漿冒泥和陷槽等病害。易被雪地埋錢，必須那瓣治馳。最經(jīng)濟有效，且一勞永逸的防治措施是營造防護林帶（參見線路維修管理之鐵路沿線造林綠化）。它不僅可以防止雪害，而且還可以改造生態(tài)環(huán)境。防雪林帶的布設(shè)位置、型式、樹種，應(yīng)根據(jù)地理、氣候、土壤條件,風(fēng)速、風(fēng)向、積雪程度等情況選定。在無營造防雪林條件或防雪林尚未發(fā)揮作用之前，也可修建一些臨時防雪設(shè)備，如移防防雪柵、防雪堤垣、防雪堤垣、導(dǎo)風(fēng)擋板等。冬季有時會發(fā)生預(yù)計不到的暴風(fēng)雪，在不積雪地段，也會嚴(yán)重積雪而影響行車。為預(yù)防不設(shè)，應(yīng)在適當(dāng)區(qū)段，儲備一些除雪機，以備急需。4.2.8路基沙害的防治通過沙漠（包括沙質(zhì)荒漠、戈壁及沙地）地區(qū)的鐵路，如包蘭線、蘭新線、集二線、京通線、青藏線、南疆線、烏吉線及隴海線經(jīng)黃河故道地段等，在風(fēng)的作用下，移動沙流經(jīng)常給鐵路造成不同程度的危害，有時甚至掩埋線路，危及行車安全。沙害形態(tài)風(fēng)沙對線路的危害主要表現(xiàn)在流沙在線路上的堆積，以及流沙對路堤邊坡的吹蝕和對道床的掏空。線路上堆積的沙，掩埋枕面以上，以稱一級沙害，掩埋面以上至軌面以下，稱二級沙害；掩埋枕面以下，稱三級沙害。防治原則和措施沙害的防治原則是因害設(shè)防，因地制宜和就地取材。沙害防治措施，分為植物