1、路基安全分级
基于水环境的影响，如何划分路基安全等级，参照我国路基防洪标准和铁路路基大维修规则，按路基使用状态及其对列车安全运营的影响可划分为:Ⅰ级:存在威胁列车安全运营的异常状态，需要立即采取维修措施，才能保证安全;Ⅱ+级:存在发展中的影响列车安全运营的异常状态，路基的结构性能逐渐降低;或因降雨、洪水、地震等突发情况，路基的结构性能降低，需要养护维修才能保证列车运营安全;Ⅱ－级:存在异常情况，将可能演变成其功能降低;Ⅲ级:存在可能转化为Ⅱ级情况。
2、路堤
2.1表面龟裂
通常在路基边坡出现线状开裂，在水环境和气象环境的作用下发展为龟裂。经反复浸水、失水后的浸泡、收缩变形循环后，表面龟裂逐渐发育，路基边坡土体抗剪强度降低，雨季时雨水会沿龟裂裂隙浸入，并逐步形成冲沟，最后导致坡面防护骨架悬空，防护体塌落，严重的会诱发路基边坡滑坍，影响路基安全稳定。此类问题常见于未防护边坡或骨架护坡内植物防护体内，通常可定为Ⅲ级，若防护不当则可演变成Ⅱ级。
2.2坡面侧鼓
坡面侧鼓是坡面破坏的另一现象，它与路基填料、基床结构、电缆沟槽等渗水相关。渗水将使坡面产生较大的孔隙水压力，当该压力大于坡面覆土约束力时，就造成坡面侧鼓;当坡面土体已产生龟裂后，两者相互作用，就导致坡面土体滑塌。此类问题常发生于有砟轨道路基。当坡面土体为弱透水性的粘土坡面时，易发生坡面鼓胀;当坡面土体为粉细砂时，则易造成坡面溜坍，如图1。
该类问题可定为Ⅱ+级或Ⅱ－级，连续降雨可导致演变为影响行车安全的Ⅰ级异常状态。降雨期间和降雨后应加强巡视、巡查，局部地段应设立警示标志。
2.3坡面冲沟
坡面冲沟常发生在路基填料为砂类土或碎石类土的A，B组填料路基中。尽管路基填筑压实质量较高，但沿坡面形成的局部径流冲刷坡面潜在的虚填面，造成坡面冲刷成沟，该类型冲沟往往出现在路基局部洼地处，呈鸡爪型，严重的会导致路基坡面冲刷后形成虚空构面，或导致防护骨架悬空、或导致坡面护体塌落，造成坡面骨架溃塌。该类问题可定为Ⅲ级，经维修后能满足行车安全要求。
2.4坡脚掏空
坡脚掏空常发生在临近河川的路基，遭洪水侵袭后路基坡脚受到冲蚀影响，河水冲蚀坡脚，坡脚受到掏空，抗剪强度降低，路基沿坡脚产生拉裂变形，进而导致路基产生滑裂破坏。该类问题可定义为Ⅱ+级，但易演变为影响行车安全的Ⅰ级异常状态。
2.5防护结构失稳、倾斜、错位、裂缝
如挡土墙等结构的基底为软弱地基，设计、施工时没有引起重视或施工中没有进行地质核查，护脚墙施工完成后，墙后回填不密实或没有做好排水滤水层，造成护脚墙附近积水浸泡路基坡脚或基底，造成地基承载力降低，局部变形加大;常见的现象为护脚挡土墙雨中或雨季后出现局部下沉或倾斜、开裂、错位、裂缝等，之后沿坡面汇流的雨水反复浸泡路基坡脚或护脚墙基础，造成路基破坏。该类问题常见于干旱地区或路基坡脚基底为松软土或湿陷性黄土地区，属Ⅱ+级或Ⅱ－级，严重的会演变为影响行车安全的Ⅰ级异常状态。
2.6穿越山谷的路堤变形
穿越山谷的路堤常为高路堤，其凹地处一般设置过水涵洞，旱季时无水过流，路基安全稳定;雨季暴雨时汇流集中，涵洞过水流量不足，造成涵洞两侧路基处于积水状态，直接浸泡路基坡脚和路基基底，造成抗剪强度降低，导致路堤局部失稳破坏;另外，积水浸泡路基基底后，导致路基基底泡软，其承载力和变形模量降低，使路基产生压缩变形，且随着浸泡时间的增加造成路基出现较大的沉降变形;当上述两种情况同时出现时，路基将发生局部沉降过大或局部溜坍，影响列车的安全运营。该类问题在干旱、严重干旱和戈壁地区或膨胀土、湿陷性黄土地区表现得更为明显。该类问题属Ⅱ+级或Ⅱ－级，严重的可划为影响行车安全的Ⅰ级异常状态。
2.7路基变坡凹地径流
路基处于变坡凹地处，两侧高地来不及排出的雨水会集于低洼地段，形成流向坡面的集中径流，当超过设计的防护径流时，过量雨水冲刷路基边坡，局部形成冲沟，造成防护骨架悬空或塌陷，影响边坡的稳定性。该类问题通常属Ⅲ级，易发展为Ⅱ－级或Ⅱ+级，严重的会发展成Ⅰ级，影响列车安全运营。
2.8电缆沟槽、声屏障基础等附属设施向路肩和边坡渗水
此类问题在目前所有的线路中均有体现:在一般线路中常表现为沿接触网支柱基础集中的雨水浸泡路基(图2)。在连续降雨状态下，受雨水浸润影响，路基土体含水量逐渐增多，路基抗剪强度减小，压缩模量降低，在土体自重和外部荷载的作用下发生压缩变形，产生竖向的沉降变形和坡面侧扩变形，严重的会导致路肩部分滑塌。该类型问题归为Ⅱ+级或Ⅱ－级。连续降雨时可能会影响行车安全。
2.9路基塌陷
(1)路基坡面侧滑变形，导致路基结构破坏。常因路基坡面龟裂，诱发路基坡面侧扩或滑塌破坏，并使路基结构产生较大的变形，导致路基塌陷。 (2)排水导致路基基底产生较大的压缩变形。路基基底抽排水，导致其附加应力增加，在路基荷载和附加应力的组合作用下，使路基基底产生较大的压缩变形，当变形较大时，会导致路基结构塌陷破坏。(3)路基基底分布有粉细砂地层，在抽排水的作用下，粉细砂粒随抽排水而流出，地基土层结构受到破坏，在上覆荷载、抽排水引发的附加应力和地基承载能力降低的情况下，导致路基塌陷。(4)软土路基主要靠原地基结构力和处理后形成的地基结构承载。由于软土具有触变性、流变性、一经扰动，其强度将被削弱、降低，易产生侧向滑动、沉降。当软土路基坡脚处挖基坑、抽降水，均会破坏软土路基的应力状态和稳定性，导致路基结构产生塌陷破坏，如图3。
上述问题属Ⅱ+级或Ⅰ级状态。运营过程中需加强巡视、安全防护并加强运营期间的沉降变形观测工作。
3、路堑
3.1坡面溜坍
问题主要出现在土质边坡路堑地带，特别以膨胀土路堑、粘土路堑为甚。该类路堑坡面常因干湿循环作用坡面土体因收缩变形等原因出现张拉开裂，在反复张拉作用下，坡面土体出现龟裂，在雨水浸润、浸湿、浸蚀的反复作用下，路基坡面往往出现开裂、下滑，或导致局部溜坍破坏。该类问题可划为Ⅱ－级或Ⅱ+级，严重的会发展为Ⅰ级。
3.2半堤半堑稳定性
问题主要表现为上部路堑坡体汇集的雨水沿坡面汇集在上游路堑侧沟，若汇水量较大或排水不及时，则易浸润路堤，部分会沿堤堑交界面下渗。在坡面和堤堑交界处的地下水共同作用下，容易造成交界处路基抗剪强度降低，局部在堤堑交界面处出现溜坍现象，路基的边坡稳定性和变形稳定性受到影响，尤其是路基的横向变形稳定性会受到很大的影响，影响列车的安全运营。此类问题划为Ⅱ+级或Ⅱ－级，雨季时必须加强巡查，降雨后应列为重点巡查对象。
3.3堤堑纵向交界处滑裂
该类问题产生的主因在于:路堑会集的地下水沿堤堑交界面纵向排出，沿横向交界面纵向渗逸;路堑汇流过大溢出时会冲刷堤堑交界面路基，造成局部地带出现冲沟或薄弱面。另外，沿纵向堤堑交界处渗逸的地下水也易浸湿路基基底，严重时会造成局部变形量加大，路基刚度不均匀性增加。导致列车运营的舒适度降低，严重的会降低列车运营的安全性。在特殊地带，尤其是斜坡软土地带，无论是纵向的堤堑交界处还是横向的半堤半堑路基，均可能因降雨、地下防排水设施的不合理设置和地基处理的不合理性导致路基出现纵横向的刚度不均、变形不均问题，严重的会导致路基出现滑裂破坏(图4)，影响列车安全运营。
在湿陷性黄土地区，则易因堤堑交界处冲蚀形成的陷穴作用，导致堤堑交界处的路基出现滑塌破坏等，影响行车安全。湿陷性黄土地区、膨胀土地区，此类问题应列为Ⅰ级或Ⅱ+级，一般土质地基路基可划分为Ⅱ－级。雨季期间应加强巡视、巡查，特别是湿陷性黄土、膨胀土地区。
3.4帮宽路基变形不均
帮宽路基问题主要出现在帮宽路基与既有路基交界面，常出现刚度和变形不均的问题。与防排水相关的主要问题在于:新旧路基交界面处常伴有裂缝出现，在雨水的浸润作用下，交界面处路基的强度降低和刚度降低，在上覆荷载作用下变形量增加，导致路基横向出现不均匀变形，路基沿交界面处的横向变形和刚度不均匀性，均会影响行车舒适度和安全性。该类型路基列为Ⅱ－级。湿陷性黄土、膨胀土地基路基初年可列为Ⅱ+级，运营过程中应加强观测和巡查。
3.5典型案例
某膨胀土路堑边坡，在修建过程中由于不注意防排水和边坡防护施工，造成雨季时出现边坡溜坍，后经清理、追加边坡防护和防排水措施，保证了路堑安全。路堑开挖后，原来处于约束状态的坡面土体处于开放状态，土体在大气环境作用下产生侧向膨胀变形，同时伴有龟裂等现象产生，坡面裂缝发育;路堑开挖后，地下水路径被破坏，原流经路堑的地下水变为沿坡面渗流的自由水，坡面渗水出逸点渗流破坏发育(图5)。渗水出逸点渗流量大小主要与降雨量和路堑周围汇雨量、积水量大小相关，伴随坡面渗水的渗逸，渗逸点周围的土体抗剪强度逐渐降低，周围渗沟逐渐出现。当路堑地带出现较大降雨时，在雨水冲蚀和坡面渗逸水的相互作用下，坡面防护设施往往因此会被掏空、悬浮，严重的会导致路堑坡面局部滑裂，牵引路堑坡面发生较大的滑裂破坏，严重的会影响运营安全。
4、桥路过渡段渗水
桥路过渡段的问题，主要发生在过渡段与桥涵结构物的交界处，汇集路面的雨水和桥涵结构的雨水往往会沿交界处形成的裂隙处下渗，导致在锥体护坡、桥路结合处出现渗水。此类问题造成锥体护坡护脚墙处集中渗水，护脚墙处局部侵润，坡脚强度降低，这在大多数路基中均出现。此外，当桥路过渡段路基与桥涵结构物间产生裂缝时，造成雨雪水浸入路基中，在冬季发生冻融破坏;在雨季则会在列车荷载的动力作用下产生反复的泵吸作用，软化路基。该类型问题一般列为Ⅱ级状态。
5、环境变化引发的路基沉降变形
铁路建设与环境保护是相辅相成的，需根据线路周围的环境制定绿色防护方案，根据防护方案实施坡面植被防护，以防止路基坡面受雨水冲刷影响。但路基完成后，又有周围环境被破坏的现象，例如路堑坡面防护上方的植被发生火灾或深林受到砍伐、垦荒种地，其环境被破坏后，原有的排水路径、渗流路径遭到破坏。在雨季时，会导致局部汇流量增加，使局部冲沟、冲蚀、冲刷现象增加，原坡面漫流会变成集中径流，冲刷、掏蚀路基防排水设施，造成坡面防排水设施悬空、坍塌等，严重的会导致路堑坡面滑裂，影响路基安全稳定运行;另外，环境变化后形成的高于原设计的集中径流会集中冲刷侧沟并漫过侧沟冲向路基，造成路基积水，影响路基安全运营。该类型问题应列为Ⅱ级，雨季时应加强巡视和防护。
6、路基防排水问题的应对措施
为保障防排水工程质量达到相关设计标准，在开始砌筑之前应当组织技术交底，施工人员必须切实重视防排水问题的重要性。在组织施工的过程中必须关注下面几点:首先，施工所需要的砌块，必须在使用之前对其施水，使其保持湿润，彻底清理其表面的水锈;砌筑的过程中需要清楚基底表面;如果属于土质，原来的基底可以直接组织砌筑，如果属于扰动基底，必须首先将其夯实，再进行砌筑;再次，分段分层砌筑，分段部位应当尽可能设在沉降缝处，分段高差应当保持一定的高度，分层的过程中水分砌缝应当保持在同一个水平面;其次，各个砌层需要首先进行外圈的砌筑，由此进行定位，进而在进行里层砌筑，在进行外层缝砌筑的过程中需要预留2cm的孔隙，用来建立勾缝。最后，各个砌层使用的砌块需要将其安防，砌块需要确保砂浆饱满，粘结牢固，切勿出现脱空或者直接靠贴的情况，禁止在石块下采用比砂浆砌缝高的石片进行支垫。水平以及竖向砌缝具有宽度必须符合设计规定。此外，为保障勾缝自身稳固路基以及构造物的作用的有效发挥，不仅需要保障其坚固的质量，同时还需要使其外表保持一定的美观，所以需要关注下列四方面:首先，勾缝使用的M10号以上砂浆。其次，勾缝使用的砂子必须进行过筛，含沙量需要达到一定的标准。水泥标号必须保持合理的高度，如果标号太高，砂浆非常容易发生收缩裂纹;其次，浆砌的过程中缝间砂浆应当凿至20mm的深度，使用清水进行冲洗，对旧砂浆以及石料进行湿润，保障砌体以及勾缝的砂浆连接良好，缝面必须保持平整的状态，得到凝结是开始对其进行整修;最后，全线工程所有的勾缝必须保持一致，其宽度、厚度、线条符合相关标准。
参考文献:
[1] TB10621－2009，J971－2009高速铁路设计规范(试行)[S]．北京:中国铁道出版社，2010．
[2] 铁路路基大维修规则[S]．北京:中国铁道出版社，2009．
论文作者:姚文平
论文发表刊物:《基层建设》2016年35期
论文发表时间:2017/3/24
标签：路基论文; 基底论文; 局部论文; 防护论文; 雨水论文; 结构论文; 状态论文; 《基层建设》2016年35期论文;