摘要：由于黄土独特的物理、水理和力学特征，导致黄土地区的铁路路基存在许多病害。本文归纳总结了黄土铁路路基的病害类型，深入分析了各种路基病害形成的原因，并提出了整治各种病害的方法和措施。
关键词：黄土；路基；病害；原因；措施
前言
黄土是第四世纪干旱、半干旱气候条件下，陆相沉积的一种特殊土，其主要特征为：颜色以黄色为主，为淡黄、灰黄、棕黄或棕红色；具有多孔性，有肉眼能看到的大孔隙，孔隙比一般为0.7~1.1；颗粒成分以粉粒为主，一般不含粗大颗粒；富含碳酸钙及其结核，并含有少量中溶盐和易溶盐；一般无明显层理，有堆积间断的剥蚀面和埋藏的古土壤层；具垂直节理，天然状态下含水率低，遇水易崩解、剥蚀；表层多具湿陷性，易产生潜蚀形成陷穴等。
1 黄土地区既有铁路路基病害类型及成因分析
黄土地区既有铁路路基病害类型及成因如下。
1.1基床病害及成因分析
1.1.1基床病害的类型
既有铁路基床都不同程度地存在着下列各种病害。
1.路基面排水不畅
因路基下沉变形较大，原先设计的路拱基本上消失，造成路基面排水不畅，降雨中雨水不能及时排走，下渗到路基中。
2.基床表层承载力不足，水稳定性很低
雨水下渗浸入基床表层，造成基床表层土体软化，承载力大幅度降低。
3.路基本体及基床变形量较大。
黄土路堤普遍存在着下沉变形，特别是高路堤，这种现象在几乎所有的黄土地区的铁路路基中都可见到。
4.道碴陷槽、道碴囊现象严重，线路几何尺寸难以保证。
雨水下渗浸入基床表层，造成基床表层土体软化，在行车荷载作用下，道碴逐渐陷入基床表层中，形成较大道碴槽、道碴箱、道碴囊、道碴袋，破坏基床表层原有结构，影响线路的几何尺寸。严重的道碴陷槽还继续向深处和边坡发展，雨季时可鼓破边坡，大量泄水致使边坡连同路基坍滑，威胁行车安全。
5．翻浆冒泥、道床板结，线路的结构稳定受到影响
在列车荷载的长期作用下，道碴互相研磨产生岩石粉末，岩石粉末和道碴中的土颗粒，在下渗的地表水作用下造成道床板结，弹性降低，影响线路结构稳定及行车安全；山区铁路因地下水影响或每年深秋季节降雨入渗雨水未蒸发、疏干，被冻结在基床表层土体中，而在春季冻土融化，表层土体软化，形成春融，导致翻浆冒泥现象。
1.1.2 基床病害的成因
分析以上病害产生的原因如下。
1.基床填料不良
在既有铁路黄土路基中，基床表层基本上都用新黄土填筑，属于C组填料，个别地方有老黄土填筑，属D组填料。
由于黄土的水稳定性很差。尤其是在密实度较低的情况时很突出。既使在压实度达到设计要求的数值，填土遇水作用时，强度也会大幅度降低。因此，在雨季，遭受大到暴雨袭击后，路基肯定会发生不同程度变形，产生本体下沉及各种基床病害。
2．黄土填料的压实度未达到标准
从施工质量上看，既有铁路路基基床以及其下本体实际压实度有相当部分未达到设计标准。这些压实黄土绝大多数是属于中等压缩性土，少数还有高压缩性土。因此，这些填土在行车荷载作用下，尤其受到雨水浸湿时，必然会发生较大的变形，因而会引起线路结构不稳，几何尺寸难以保证。
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3．既有铁路的排水系统不完整
许多地段，因路基变形、黄土的湿陷性或排水设备（天沟、侧沟、排水沟等）没有进行浆砌，排水设备经雨水长久浸泡及水流冲击后，几何尺寸常发生变形，泥土溜入沟内，堵塞或淤积沟底，流水不畅，当进入雨季后，积水无法及时排走，使得基床被雨水浸泡，基床的含水量提高，强度降低，从而引发许多病害现象。
4．随着铁路运输业的发展，近几年列车速度不断加快，行车密度不断加大，也是出现较多路基病害的原因之一。
1.2边坡病害及其成因
黄土路堤边坡的变形包括坡面冲蚀及滑坍。路堤边坡本身很难压实，压实度较小，土体比较松散，如果坡面防护再做的不好，在雨水冲刷下，易形成沟槽，或因浸水崩解发生滑塌。
根据破坏形态，黄土路堑边坡变形分为堑坡坡面破坏和堑坡坡体破坏两类。堑坡坡面破坏包括剥落、冲刷和流泥；堑坡坡体破坏分为滑塌和崩塌两种。黄土因其大孔隙和垂直裂隙等特殊结构，其垂直方向渗透性较水平方向大，且原状黄土垂直方向的抗剪强度较小，再加上地表水以及地下水的作用，黄土地区的路堑边坡很容易发生剥落、冲刷、坍塌和滑坡等病害。
1.3路基基底病害及成因
1．黄土湿陷导致路堤下沉
黄土地基因湿陷产生的工后下沉，是路基特别是高路堤较普遍的严重病害。它常在地表形成平面为椭圆形或圆形的碟形湿陷坑，这种病害常见于自重湿陷性黄土分布的较平坦的塬、梁及高阶地上。湿陷范围内的道路、桥梁、挡墙及其他构筑物随之下沉、变形、开裂。
2．黄土陷穴
当大面积的雨水汇集，沿着黄土的垂直节理和大孔隙向路基内部渗透、潜流，溶解黄土中易溶盐，破坏黄土结构，土体不断崩解，水流带走黄土颗粒，形成大小不一的暗沟、暗洞、暗穴。因道路填土及车辆荷载的作用，洞壁坍塌，逐渐扩大成更大的陷穴，致使其上的路基、桥梁、挡墙等遭受破坏。
2 既有铁路黄土路基病害的整治措施
既有铁路黄土路基病害的整治措施，包括三类：补强措施、防水措施和结构措施。
2.1 补强措施
补强措施可分为基床补强措施和边坡补强措施。
1.基床补强。具体措施包括：（1）换填或掺入水稳定性较好的材料，形成强度及承载力高，变形小的垫层。如粗颗粒填料、各种改性土等。（2）阻挡雨水等侵入路基基床中，防止水使基床表层软化的作用。如在路基面铺设复合土工膜、氯丁橡胶板等防水材料。（3）加筋土方法。如使用土工格栅或土工格室等加筋材料，填料可以采用黄土、粗颗粒土、改性土等。对于路基碴囊严重、道碴陷槽较深地段，可以清除碴囊，使用加筋土恢复路基高度。（4）短桩加固方法。若黄土路基基床表层密实度较低，可以采用短灰桩或双灰桩加固方案，形成桩土复合地基，加固基床，提高基床承载性能及变形特性。（5）注浆法。利用液压、气压或电化学原理通过注浆管把浆掖均匀地注入地层中，形成一个结构新、强度大、防水防渗性能高的和化学稳定性良好的“结石体”，从而增加土体的不透水性，提高土体的承裁力，减少土体的沉降和不均匀沉降。尤其是劈裂注浆加固效果良好。
2.边坡补强。边坡补强的具体措施较多，可根据边坡的土质、岩性、水文地质条件、边坡坡度与高度等，选用适宜的防护措施，如沟缝、摸面、喷浆、坡面拍实、种草或灌木、三合土锤面、土护墙、边坡护拱、干（浆）砌片石骨架护坡、片石护坡、片石护墙等。
2.2 防水措施
水是黄土地区路基产生病害的主要外部条件，防水既要防地面水又要防地下水。
1.防排地面水。为使路基经常处于干燥、坚固稳定的状态，必须修建好地面水排水设施，包括：排水沟、侧沟、天沟、跌水、急流槽及缓流井等，使地面水迅速排离路基范围。防止地面水沿路基顶面下渗和沿边坡流动冲刷而降低路基的稳定性。良好的排水工程是保证黄土路基稳定的一项重要措施。
2.排除地下水。对路基有危害的地下水，应根据地下水类型、含水层埋藏深度、地层的渗透性等条件，选用适宜的排除地下水设备。如采用明沟、排水槽、渗水暗沟、边坡渗沟、支撑渗沟、渗水隧洞、渗井、渗管或仰斜式钻孔等。
2.3 结构措施
结构措施是前两项措施的补充手段。结构措施包括选择适宜的结构体系和基础形式，加强结构的整体性与空间刚度，以及考虑地基的下沉量，预留工后沉降及加宽值等。其常用方法如：在桥头设置搭板和枕梁；在过渡段路堤填土中埋设一定数量的拉筋材料（土工合成材料），形成加筋土路堤；在路桥过渡段的路基填方一侧填筑碎石类优质材料并按标准压实；采用提高轨排抗弯模量，逐渐提高道床厚度等方法来提高轨道刚度，使路桥间轨道刚度逐渐变化。
3 结论
造成黄土路基病害的原因很多，但其主要原因是地表水浸入路基，造成黄土的湿陷，导致建筑物路基出现不均匀下沉。工程实践证明，可以采用基床补强措施、防水措施和结构措施相结合的方法来治理黄土路基病害，保证行车安全。
参考文献
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[3] 张亚彩.黄土地区高等级公路路基病害处理措施浅析。华东公路。2015，5：97-99.
论文作者:赖天文
论文发表刊物:《防护工程》2017年第35期
论文发表时间:2018/4/11
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