由于铁路既有线路建设年代、技术标准及填筑材料不同,在列车运行速度、密度和单位荷载都不断提高的情况下,既有线路路基基床会发生各种病害,从而影响列车的正常运营,甚至危及列车安全。了解病害的类型及其发生机理,并对其进行实用的检测,对路基的防护和治理非常重要。
一、翻浆冒泥
1.翻浆冒泥为我国雨水充沛地带铁路线上最常发生的,实质上是由翻浆和冒泥两种不同性质的病害所组成。
(1)翻浆:列车运行时,线路以波浪式的运动起伏,对路基面产生真空抽吸作用,使泥浆通过道床孔隙向上翻冒,便形成路基面翻浆。翻浆的特征有:①翻浆由路基面开始,逐渐侵入道床,以至轨枕底部,严重的在轨枕面上也泛滥泥浆;②路基面存在不深的道碴槽,由于积水,其表层土便泡成稀泥薄浆或软塑状态的稠泥,整个路基面呈泥碴混合体;③翻浆初期,在道碴孔隙间可以清楚地看到泥浆上冒的途径痕迹,冒出泥浆的着色基本上与路基面土质相同,有时由于污染的原因,比路基面土的颜色稍深一些;④稠泥型泥浆的上冒,其根部有下泥盘,道床和轨枕面有上泥盘,上下泥盘之前有冒泥孔,列车经过基面受压时,下泥盘的泥浆就经冒泥孔道通道上冒,列车过后,大部分上冒的泥浆返回下泥盘,并逐渐加剧了翻浆的程度;⑤雨季开始,首先在钢轨接头处出现翻浆,随着雨季的延续,迅速蔓延到钢轨的其余部位,雨季过后逐渐减轻;⑥一般翻浆地段轨道并不沉落。
(2)冒泥:冒泥是翻浆的另一种表现形式,实质上就是翻土。它的特征有:①土的含量不一定需要达到饱和或过饱和程度,可塑的土都会发生冒泥。②所冒的泥土虽然比较松散,但它的连续性并未受到破坏,经常夹杂钢轨下路基面上的石屑、碎块或黄砂。③冒泥的结果,在轨枕头和道心内形成三条土垅,严重时轨枕匣内形成土梗。④冒泥的形成和发展的结果,道碴槽便演变成为大锅底型或马鞍型的道碴锅,轨道便出现剧烈的沉落变形。⑤随着冒泥病害的发展,轨面剧烈变化,需要经常添碴起道,添碴越多,冒泥越是加剧,成为恶性循环。冒泥病害深入发展形成道碴锅后,轨道沉落的症状反趋和缓。⑥经常发生在路基面松软的新建路堤上,运营已久的老路基和路堑内很少发生。
2.防治措施。防治措施应视病害性质、产生原因、地段长短及施工条件等情况,合理选择施工工艺,综合整治以求实效。(1)排水。适用于排水不良而导致的基床病害,如路堑和站场。疏通或修建防渗侧沟、天沟、排水沟等地表排水系统,修建堵截、导引、降低地下水位的盲沟、截水沟、侧沟下渗沟等排除地下水或降低地下水位系统,以消除或减小地表水和地下水对路基基床的侵害,使基床土经常保持疏干状态。(2)提高基床表层强度。适用于基床表层土承载力不足导致的基床病害,如裂土病害。防治措施一般采用换渗料土(二合土或三合土)及换砂。换填深度应以满足承载力要求为原则。(3)使基面应力降低或均匀分布。(4)土工膜(板)封闭层或无纺土工纤维渗滤层。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆这是近年来广泛应用的防治基床病害的新工艺,它有隔离地表水、过滤基面水和均布基面应力等多种效用,常与换砂、砂垫层配合使用。作为隔断排水层的材料,它能渗水,又能隔断粘土细粒,具有足够的强度,又有延伸性,是整治基床病害的好材料。但这种材料造价较高,使用寿命尚有待测试。
二、路基冻害
中国东北地区多为季节性冻土地区,在土、水、温度的共同影响下,路基面将发生不同程度的冻胀,春夏又发生融化下沉,使轨面高低、水平产生不均匀变形,严重地段往往伴生翻浆冒泥、道碴陷槽、基床外挤等病害。
冻害发生在寒冷地区,如路基土为透水性较差的细粒土,当含水量较高或路基面积水,在冻结过程中,土中水重新分布和聚集形成冰块,又引起不均匀的冻胀现象。冻胀是由于路基下部的水向上集聚并冻结成冰所致,过大的冻胀可使柔性路面鼓包、开裂,使刚性路面错缝、折断。冻胀是翻浆过程的一个阶段,同时也是一种单独的路基病害。冻结过程中土中水的迁移机理,是产生路基冻害的基本原因。
1.影响因素:(1)温度的影响。当土层温度处于负温相转换区,且冻结速率较低时,土水中迁移最活跃,以致形成较大的冻胀。(2)土质的影响。由粒径大于0.1mm的粗颗粒组成的土质,无冻胀或冻胀较小;由粒径小于0.1mm的细颗粒组成的土质,有较大的冻胀性,尤其是黏粒含量大于15%、密度较小的粉粒土冻胀最强烈。(3)水分的影响。土的天然含水量越大,冻胀性也越大;特别是有地下水补给时,会发生强烈的冻胀。
2.预防措施:(1)保持道床清洁,防止泥土混入,及时清除土垅,以利排水。(2)路肩和边坡保持平整,无坑洼、裂缝,防止积水下渗。(3)侧沟、天沟等地表排水设施及渗沟、暗沟等地下排水设施应保持工况完好,畅通无阻,防止或减少水对路基的补给。
3.整治措施。冻害发生后,首先应认真进行调查,分析冻胀产生的原因和变化规律,然后提出相应的整治措施。常用的整治措施有:(1)修建减少路基基床含水量的排水设施。(2)挖除冻害地段的基床土,换填无冻胀或冻胀很小的碎石、河沙、砂类土等。(3)在基床表层铺设保温层,改善基床温度环境,使表层下的基床土不冻结或减小冻结深度。(4)人工盐化基床土。选择上述措施时,应注意总体效果,考虑相互配合,以期达到根除冻害的目的。
参考文献
[1]祝和权 杨殿文 铁路路基病害整治及化学加固材料研究进展[J].中国铁道科学。
[2]张雁 西北地区高速公路养护对策的研究[D].南京林业大学。
论文作者:李贵政
论文发表刊物:《教育学文摘》2019年45总第299期
论文发表时间:2019/4/19
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