大秦铁路股份有限公司临汾综合段 山西省 临汾市 041000
摘要：铁路路基是铁路的基础，由于重载铁路轴重重量和速度的增加都会加重路基的病害，重载铁路路基病害对既有线的正常和安全运营形成了巨大威胁。铁路路基承受着铁路轨道和列车的荷载，随着铁路运量的增加，轴重的增大，运行速度的提高，列车动力荷载对路基的影响增大，导致路基出现的病害日趋增多。路基病害已经发展成为一种多发性、分布广、治理难的病害，严重影响了铁路运输能力，制约重载铁路的发展。为了确保重载铁路运输的高效和安全,防治铁路路基病害，必须要有针对性的实施相应的防治措施。如何有效的对重载铁路路基的病害进行分析和评估，从而确保铁路高效、安全、经济的运营是当前积急需解决的问题。本文着重分析重载铁路路基最常见的路基下沉病害及引发原因，并提出了重载铁路路基病害综合整治施工方案。
关键词：铁路；路基；病害
绪论
铁路的路基是保证铁路轨道正常运行的基础，路基不仅需要承载铁路轨道的重量，还需要承载机车车辆在运行过程中的运动载荷，此外，还要受到外界环境带来的侵袭以及其他的人为因素，这都在很大的程度上提高了铁路路基病害发生的概率。我国地大物博，在不同的地区对铁路路基的施工技术、技术等级都存在很大的差异，而这些因素使得不同的区域所产生的铁路地基的病害也有差异，一般来说，常见的铁路地基病害主要包括翻浆冒泥、路基下沉、挤出变形、边坡坍方、边坡冲刷等。而重载铁路多为山区铁路，其中又以路基下沉分布范围最广，病害最为突出。我国重载铁路起步晚，发展时间较短，但发展迅速。目前，国内重载铁路建设中对路基的建设重视不足，设计标准低，施工质量难以保证。为以后的安全、持续的运营埋下隐患，加大了铁路运营维护的工作量。如何提高铁路路基的设计标准，如何保证铁路路基的施工质量，如何保证我们既有铁路的路基设备质量能满足安全、运营的需要，这都是我们面临的新课题，本文主要针对山区重载铁路路基下沉病害提出整治意见。
1病害机理分析
铁路路基病害产生的原因有很多，与路基工程的填料、土的动力强度、地下水以及温度的变化都有关，而且不同的因素所引发的路基病害都有自己特殊的病理，但无论是哪种病理形式，其归纳起来都属于下面两个方面:第一，铁路路基病害的发生与气候的变化和列车的振动载荷有关；第二，病害的发生与路基施工环境的地质情况有关。第一种病害的引发主要是受到外界环境的影响，而第二种是路基内部本身的原因所引发的病害。无论是哪一条铁路路线，其地质条件是客观存在的，而且不会在短时间内发生变化，已经成为固定的因素，所以说，由于地质因素所引发的路基病害主要是因为气象水文条件以及列车的剧烈振动等综合因素所引发的。通过大量数据调查研究发现，由于列车轮轴长期的剧烈振动下，会逐渐使得铁路路基产生塑性变形，使得路基的填土发生塑性流动，从而无法确保列车的正常运行，同时引发路基的病害。发生上述病害的这主要原因是铁路路基的抗剪强度特性和土的饱和度无法承载过度的列车轮轴振动。一般来说，土的动强度会随着土的饱和度的增大而降低，铁路轨道下的土受到反反复复的挤压而产生了塑性变形，其动强度会发生明显的减少，特别是在下雨计阶，土的动强度无法支撑整个路基所承受的载荷，从而降低了路基和起道床的工作性能，甚至会导致列车运行出行不平稳的现象，引发列车运行的安全隐患。
2路基下沉形成原因
铁路路基出现下沉的主要原因是路基在施工过程中其填筑的土密度不够，导致路基的抗压强度达不到标准，而且目前大部分路基下沉都是出现在填方路堤，其主要原因包括下面几个方面：
（1）道床厚度不足
相比正常的载荷列车的振动荷载是非常复杂的，它与列车的运行速度、列车的重量以及轨道的施工技术等等都有着紧密的联系，此外，作用在基床上的动力值具有很强的随机性，而且相比正常的载荷，列车的振动载荷分布不均匀，其中在轨道的下截面处受到的载荷最大，而轨枕端头的所受的应力最小。而且如果道砟厚度的不足会在很大的程度上增大振动强度，从而使得基床出现一些不均匀的下沉和变形。通过调查发生，列车在运行过程中产生的振动加速度与四级地震的振动加速度相当，由此可见，该振动会对路基造成严重的损害。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆列车在运行过程中所产生的振动都是通过道床向下传播的，所以说为了避免其他结构受到振动影响，道床需要具备疏松的结构、且有很强的弹性，能够减缓振动效果，但是如果道床的厚度不足，不仅不会减缓振动效果，反而在一定的程度上加剧振动作用，从而使得基础的沉降变形加剧。
（2）路基填土的压实度不均匀
在路基施工的过程中，需要不断的对路基进行碾压，受到外界环境等因素的影响，时常会出现碾压实度不均匀等现象，从而使得不同路基段出现软、硬段。软的路基段所承受的载荷明显低于硬路基段，而且其抗变形强度差，很容易发生塑性变形，从而使得路基出现局部下沉和变形，影响路基的正常使用。
（3）路基刚度的差异显著
路基的横向刚度和纵向刚度是不同的，在受到相同外力的作用下，其横向的沉降量与纵向的沉降量处有很大的差异，这就在一定的程度上形成道砟陷槽。而产生这一病害的情况主要包括：填挖交接处，桥头（涵洞）与路基的过渡段。
（4）随着列车速度越来越快，其动载荷也会明显提高，路基受到的应力方式等都会发生变化，这就破坏了原有的动态平衡，需要找到新的平衡点。而在这个过程中延长了振动的时间和频率，并降低了基床的强度，使得基床的变形更加严重。
（5）地表水或者地下水作用。水在道砟陷槽的形成中有很大的影响，影响主要体现在下面两个方面：第一，大量地表水长时间对基床的侵润，使得基床软化，基面的变形越来越大，从而产生了深陷的道砟陷槽。此外， 有很多基床的病害都是由于地表水的侵泡所产生的。第二，部分道砟陷槽的出现破坏了道床的结构，为一些地表水和地下水提供了由上到下的通道，使得路基中的水分含量越来越多，降低了路基的强度，从而引发路基的沉降。
3路基下沉的整治方法
为了避免路基出现下沉，需要采取有效的预防措施，尤其是在一些路基土质松软的区域，可以利用下面方式进行处理。
（1）置换法
置换法有很多置换方式，在不同的地质情况下需要根据实际情况选择相对应的植户方式，一般来说常见的置换方法有：①换土垫层法，将较为软弱土开挖到一定的深度，然后将另外一种高强度的土质填入，有效的提高土质的强度。②挤游置换法，在原有的土质中加入一些碎石来提高土的强度，并实现对地基的加固。除了上述两种常见的置换方式，还有砂石置换法、石灰桩法、振冲置换法等都是常用的置换方式。
（2）排水固结法
①加载预压法，在原有的地基上填筑路堤，并且在地基设置竖向的排水通道，加速地基的沉降凝固，然后计算出列车所产生的振动载荷及轨道的重量载荷，将其与之相对应额载荷加到路堤上，判断其是否具备承受相应载荷的能力，通过后进行轨道结构的铺设。②真空预压法，即在饱和的软粘土地基中进行竖向的排水通道（塑料排水板或者砂井等）以及砂垫层的设置，并在其上部覆盖不透气的密封膜。通过埋设在砂垫层的抽水管的长时间不断抽气和抽水，使砂井中和砂垫层气压变成负的，使软粘土层得到排水固结，负气压所形成的当量预压荷载一般可以达到85kPa，另外还有堆载联合作用法、真空预压和超载预压法等。
（3）灌入固化物
通过在路基中灌入固化物，增强路基的各项力学性能，从而提高其载荷的承受能力。在路基中灌入固化物的方式有很多种，包括深层搅拌法、渗入性灌浆法等等，不同的灌入方式有着各自的特点和优势，在实际使用的过程中需要根据实际情况选择合适的灌入方式。深层搅拌法主要是将石灰石与地基用搅拌机充分的搅拌混合，从而形成圆柱状或者其他形状的水泥增强体，从而提高路基的载荷能力，减少路基沉降现象的发生。而渗入灌浆法主要是将浆液灌入到疏松的地质中，从而改善地基的物力性能，从而实现力学性能的改善。在瓦日线（太原铁路局管段）静态验收阶段发现路基下沉处所100余处，尤其以路桥、路涵、堑堤过渡段路基下沉严重，建议施工单位在30m范围过渡段渗入灌注水泥浆，通过一年时间的观测，发现整治效果良好。
（4）振密挤密法
①强夯法，利用一定重量的夯锤在设定的高度做自由落体，对路基进行挤压和密实，有效的提高路基的载荷承载能力。②振冲密实法，即一方面依靠振冲器的强力振动使饱和砂层发生液化，砂颗粒重新排列孔隙减小，另一方面依靠振冲器的水平振动力，加回填料使砂层挤密，提高地基承载力，沉降得到减少，地基土体抗液化能力得到提高。还有表层原位压实法、爆破挤密法等。
4结论
铁路路基病害对重载铁路正常和安全运营形成了巨大威胁，制约重载铁路的发展，减少重载铁路路基病害的发生至关重要。首先，应该提高新建铁路路基的设计标准，为提高路基设备的质量提供依据。其次，要加强路基的施工质量，保证按设计施工，采用具有优质性能的填料，按标准压实，切实建造出优质的路基设备。最后，路基设备维护单位要加强路基设备的检养修工作，遵循“预防为主，检修并重，综合整治，排水第一”的原则，通过采用先进的检测设备提高对路基病害的检测效果，综合分析后确定路基病害，对症下药，运用有效的整治方法，对路基病害进行处理，提高路基设备质量，保证路基设备能够满足重载列车安全的运营。
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论文作者:李岳泉
论文发表刊物:《防护工程》2018年第36期
论文发表时间:2019/4/16
标签：路基论文; 病害论文; 铁路论文; 载荷论文; 列车论文; 地基论文; 强度论文; 《防护工程》2018年第36期论文;