【正文】 面道床厚度不升反降，這樣造成有碴橋面枕下石碴越來越薄加大了列車對(duì)橋梁的沖擊力，影響了設(shè)備安全。 路基施工時(shí)采用就地 取土 方式 ,填料為黃河多年沖積形成的粉黏土夾粉土和粉砂土 ,屬 C組填料 。 1 鐵路 路基 病害整治方案設(shè)計(jì) 第 1章 緒論 第 1節(jié) 概述 京九線為國(guó)家Ⅰ級(jí)復(fù)線鐵路 、 繁忙干線 。 由于該類土特殊的工程地質(zhì)特性 ,導(dǎo)致 該段 路基產(chǎn)生多種病害 ，嚴(yán)重威脅行車安全 。這種病害在聊城段管內(nèi) K372+777~K494+500 范圍間，僅 2020年共發(fā)生線路路基下沉 186 處，下沉在 以上的累計(jì)達(dá) 。此種病害在聊城工務(wù)段管內(nèi)從 1996 年至今共發(fā)生 1367處，累計(jì)延長(zhǎng)達(dá) 。此類病害最有典型代表意義的當(dāng)數(shù)九八年孫口黃河特大橋橋北端下行 K488+890~K489+104 路肩縱向開裂病害，全長(zhǎng) 214m 貫穿整個(gè)橋間路基，裂紋寬度最大接近 200mm 左右，內(nèi)外高差最大相 錯(cuò)約 100mm，一旦繼續(xù)發(fā)展京九線該段線路將面臨斷道的危險(xiǎn)。此類病害自京九線開通以來至今共累計(jì)發(fā)生了 891 處，最有代表性的實(shí)例為 1998 年 8月份發(fā)生在上行 K479+600 的一處暗洞病害，造成道床沉陷長(zhǎng) 22 米，沉陷深度 米，軌枕懸空 25 根，造成線路封鎖 3 小時(shí)。 （ 6） 路基翻漿冒泥病害 因含有過多的水分，使得路基急劇下降，在連續(xù)經(jīng)過的列車的作用下，產(chǎn)生裂縫、冒泥或者鼓包等現(xiàn)象，我們稱這些現(xiàn)象為翻漿。 （ 8） 橋頭護(hù)錐沖空或坍塌病害 此種病害發(fā)生原因是路基在修筑過程中橋頭和涵洞兩側(cè)軋實(shí)度不夠。橋涵兩側(cè)路基在線路開通運(yùn)營(yíng)后在列車荷載作用下出現(xiàn)較大沉降量，使線路軌道出現(xiàn)涵頂高兩側(cè)凹的線路病害。 2 課題的 選擇 近幾年來， 京九線聊城工務(wù)段管內(nèi)路基 翻漿冒泥病害尤其突出，而且經(jīng)清篩整道 4 后很快又重新出現(xiàn) 。 工務(wù)部門雖然采取了多種常規(guī)治理形式對(duì)路基病害進(jìn)行整治 ,但由于路基填料不良 ,密實(shí)度差等諸多原因 ,路基發(fā)生病害依舊嚴(yán)重、頻繁。 因此 ,積極 采用新技術(shù) 、新工藝 對(duì)路基 翻漿冒泥 病害進(jìn)行 徹底 整治 是 工務(wù)部門 當(dāng)前 一項(xiàng)緊迫 而艱巨 的 任務(wù) 。 ； （ 9） 滲透系數(shù)： 104～ 104cm/s； （ 10） 重塑土的完全崩解時(shí)間： 180～ 300s。 6 根據(jù) 圖 13可知 ： 該種填土的 不 均 勻 系 數(shù)Cu=d60/d10=；曲率系數(shù)（ 或稱級(jí)配系數(shù)） Cc=（ d30） 2/（ d10 d60） =（ ）2/（ ） =8。 該土粉粒含量高 ， 粘粒含量少 ， 顆粒間 連接力小 。 從 表 4數(shù)據(jù)可以看出：降雨量少、路基土含水量較低（ 平均含水量 %）時(shí)，路基基床表層填土承載力平均為 163 kPa。 第 2章 路基翻漿冒泥 病害 機(jī)理分析 第 1節(jié) 翻漿冒泥病害的影響因素 由于鐵路路基易受降雨和地下水的影響 ， 一旦地表水或地下水滲入地基土中 ， 在活載的作用下 ， 孔隙水壓力不斷變化 ， 會(huì)產(chǎn)生翻漿冒泥和道 砟 陷入等整體軟化的現(xiàn)象 。例如京九線 聊城 — 菏澤段的粉性土具有極強(qiáng)的凍脹性 ， 最容易形成路基翻漿冒泥 病害 ；粘性土的毛細(xì)水上升雖高 ， 但速度慢 ， 只有在水源供給充足且凍結(jié)速度緩慢的情況下才能形成比較嚴(yán)重的路基翻漿冒泥；粘性土和粉圖 21 基床土顆粒分類圖 8 性土含有較多腐植質(zhì)和易溶鹽時(shí) ， 則更易形成路基的翻漿冒泥；粗粒土在一般情況下不易引起路基翻漿冒泥 ， 但當(dāng)粗粒土中粉粘粒含量超過一定量以后 ， 凍脹性明顯增加 ，也能形成路基翻漿冒泥 。 2 氣溫和水是構(gòu)成翻漿冒泥的必要條件 京九線聊城工務(wù)段管轄范圍內(nèi)地處溫暖帶半濕潤(rùn)季風(fēng)性氣候區(qū)域，所經(jīng)之地地表水和地下水源豐富，全年降雨量主要集中在 6~9月份，約占全年降雨量的百分之八十多，汛期年平均降雨量在 600mm~655mm。 由于水的作用 ， 才會(huì)使土中易軟化的物質(zhì)加劇 。 而在同樣凍結(jié)深度或冰凍指數(shù)的條件下凍結(jié)速度和負(fù)氣溫作用的特點(diǎn)對(duì)路基翻漿冒泥的形成有很大影響 。 聊城管段內(nèi)京九線 自九六年開通運(yùn)營(yíng)以來歷經(jīng) 6 次鐵路大提速，至今客貨運(yùn)量比剛開通時(shí)翻了 3翻還多。 列車的重復(fù)動(dòng)載對(duì)道床和路基反復(fù)沖擊和吸附 ， 使吸水飽和的淤泥穿過道床翻上線路 。 （ 4） 路基土體土質(zhì)不良 。 ② 巖質(zhì)基面翻漿 —— 基床由泥質(zhì)軟巖構(gòu)成 ， 在雨水 、 活載和道床研磨作用下翻漿 ， 泥漿主要來自基面 ， 軟化層較薄 ， 僅能形成淺 砟 囊 ， 下部巖層仍很堅(jiān)硬 。翻漿常年不斷 ， 雨季更為嚴(yán)重 。 2 根據(jù)水源 情況 分類 ① 地下水類 —— 受地下水的影響 ， 土基經(jīng)常潮濕導(dǎo)致翻漿 。地面水主要指季 節(jié)性積水 ， 也包括路基、路面排水不良而造成的路旁積水和路面滲水。 雖然 路基 翻漿冒泥病害表現(xiàn)形式不同 、類型有別 ， 但其構(gòu)成的條件和形成后對(duì)線路的危害情況 卻 大致相同。但隨著運(yùn) 營(yíng) 時(shí)間的延長(zhǎng) ， 由于基床鋪有親水性粘性土或存在易風(fēng)化親水的軟質(zhì)巖 ， 在列車 動(dòng)荷載反復(fù)作用下 ， 使基床面產(chǎn)生不均勻沉降 。當(dāng)沒有水源補(bǔ)給時(shí) ， 過一段時(shí) 11 間 ， 道床中的泥位便停止上升并干枯凝結(jié) ， 道床形成板結(jié)層 。這兩種力的成因是由于泥化道 砟 層形成一個(gè)相對(duì)密閉的板結(jié)層 ，板結(jié)層對(duì)封閉的泥漿加壓 ， 使孔隙泥漿水壓力加大 ， 受壓的泥漿便沿道 砟 中某些膠結(jié)弱的孔洞冒到原膠結(jié)層之上。 因此 ， 泥漿在密閉的道碴板結(jié)層中 仍能沿某些孔洞上升 ， 直至使泥漿漫溢道床 、 掩蓋軌枕 ， 并使道床積水 、 雜草生長(zhǎng) ， 這就是翻漿冒泥形成階段。 圖 24 翻漿冒泥形成過程圖 12 （ 2） 大循環(huán)翻漿 所謂大循環(huán)翻漿 ， 是因?yàn)樵陂L(zhǎng)時(shí)間降雨過程中從板結(jié)道碴 底部翻 出的泥漿的現(xiàn)象稱大循環(huán)翻漿。在循環(huán)過程中 泥漿不斷抽出 ， 使道碴下陷形成道碴囊。 第 3章 翻漿冒泥病害探測(cè)與檢測(cè) 為了對(duì)路基 翻漿冒泥 病害進(jìn)行 徹底 整治 ， 必須準(zhǔn)確檢測(cè)病害狀況 ， 分析病害成因 。 具體步驟和方法如下： 1 典型地段開挖橫溝全面 了解路基的幾何特性 2 采用探地雷達(dá)法和瞬態(tài)面波法對(duì)試驗(yàn)區(qū)段內(nèi)的路基進(jìn)行 大面積的掃描檢測(cè) 探地雷達(dá)法具有直觀反映道床幾何形態(tài)、表層分辨率高的優(yōu)點(diǎn) ， 可以探明路基結(jié)構(gòu)的分層；探測(cè)路基病害類型、程度和具體位置用于分析道床、路基各個(gè)土層的地質(zhì)情況；探地雷達(dá)測(cè)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。 13 3 利用動(dòng)力觸探 對(duì)路基強(qiáng)度、剛度等參數(shù) 進(jìn)行 分析 動(dòng)力觸探分為 重型動(dòng)力觸探和輕型動(dòng)力觸探兩種。輕型動(dòng)力觸探與重型動(dòng)力觸探原理相似 ， 只是后者以擊數(shù) 30cm1來反映路基各個(gè)位置的力學(xué)性能指標(biāo)。 表 41 常用路基病害處理方法 原理 處理方法 改變路基填料 改 善 填料結(jié)構(gòu) 阻 止水分侵入 提高路基 強(qiáng)度和剛度 換填法 √ √ √ 封閉基床 √ 壓力 注 漿 √ √ 化 學(xué)加固 √ √ √ 土工合成材料 √ √ 注 :標(biāo)注√者代表具有此功能 。 否則 ,病害會(huì)重新出現(xiàn)或引發(fā)新的路基病害類型。如何 找到一種 更加簡(jiǎn)便、有效的病害整治方案就成為工程技術(shù)人員的一項(xiàng)新課題。 通過對(duì)病害現(xiàn)狀 詳細(xì)調(diào)查 ， 經(jīng)過 對(duì)多種整治方法 綜合對(duì)比分析 ， 最終 確定 以下整治方案，如表 42所示。 土工合成材料具有原料豐富、質(zhì)輕、強(qiáng)度高、抗變形模量大、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)。 土工防水膜具有以下性能和特點(diǎn)： （ 1）土工防水膜以高分子材料拉成纖維 ， 按不規(guī)則排列 ， 采用機(jī)械處理和化學(xué)粘結(jié) ， 在其上面敷設(shè)不透水的材料。 2 工程 技術(shù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及要求 （ 1）保持 路基面內(nèi)高外低 ， 以利于排水 ， 坡度為 4～ 5%， 路肩不得 存在 外高內(nèi)低阻水 現(xiàn)象 ， 必 要時(shí) 要 適當(dāng)降低路肩標(biāo)高 。 有關(guān) 試驗(yàn)結(jié)果表明 ： 道床應(yīng)力在枕底以下至 350mm處急劇減少 ， 而在此深度以下減少較緩。 根據(jù)土工合成 材料的鋪設(shè)深度 ,現(xiàn)場(chǎng)鋪設(shè) 寬度以 3. 8～ m為宜。 b 熱焊 。 焊縫搭接寬度不應(yīng)小于 100mm。 （ 5）土工防水膜在運(yùn)輸和存貯過程中不得 、拖拉、硬拽、 磕碰， 避免尖銳物刺傷和曝曬。消石灰必須用 6～ 10mm的篩子過篩 ， 粒徑不應(yīng)大于 5mm， 不得夾有未熟化的生石灰塊 ， 也不得含有過量的水分?，F(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)方法是用手緊握成團(tuán) ， 兩指輕捏即碎（ 亦 即手握成團(tuán) ， 落地開花）。夯填后灰土外露部分及時(shí)用草苫覆蓋， 3日內(nèi)不得受水浸泡并防止日曬雨淋。 將石砟、砂子、三七灰土裝袋運(yùn)至施工地點(diǎn)對(duì)應(yīng)的路肩上 碼放整齊。每隔 10m挖開一處道床找出原路拱 面， 確定路肩標(biāo)高。 ③ 壓實(shí)路基本體。頂層做好 4～ 5%排水坡 。 最后在土工膜上方鋪 設(shè) 100mm上層 砂墊料。近 2年 內(nèi)對(duì)線路進(jìn)行了多次檢測(cè) ， 路基狀態(tài)穩(wěn)定。最大限度地縮短了列車慢行時(shí)間并壓縮了施工封鎖次數(shù)和封鎖時(shí)間。 1 聚合筑路劑 的研制 京九線粉質(zhì)土路基 產(chǎn)生 病害一個(gè)主要的原因就是土體的黏粒含量低 ,顆粒間粘接力小 ,導(dǎo)致土體松散 ,水穩(wěn)定性差 。 2 料是一種新型的高分子土工聚合材料 ,液狀、可溶于水 、 無毒 、 反應(yīng)速度可控 ,由主劑、膠粘劑、促凝劑、引發(fā)劑、溶劑等組成 。 表 43 單體水溶液的性狀 聚合物凝膠的性狀 pH值 密度 / ( g/ cm3) 粘度 /厘泊 外觀 溶解性 穩(wěn)定 性堿 滲透系數(shù) / ( cm / s) 腐蝕性 水 有機(jī)溶劑 ～ 白色凝膠 不溶 不溶 穩(wěn)定 2 10 8 無毒、無腐 根據(jù) 有關(guān) 試驗(yàn) 數(shù)據(jù) ,利 用 形成的粉質(zhì)土 ,具 有以下優(yōu)點(diǎn)： (1)無側(cè)限抗壓強(qiáng)度高 15h后土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度由未改良的 53kPa提高到改良后的 420 kPa。 (5)抗老化性能好 室內(nèi)試件 3d紫外線照射 下 ,無側(cè) 限抗壓強(qiáng)度為 1164MPa； 現(xiàn)場(chǎng)取芯老化 3d， 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為 1176MPa。大揭蓋施工方法簡(jiǎn)單、工藝成熟、 質(zhì)量可靠、 安全有保障。 ② 砂子裝袋堆碼放在下行 線將要施工地段的坡腳下。 ② 施工慢行前作預(yù)備工作時(shí)，將 兩線間道床（靠施工地段側(cè)）道碴翻至鄰線枕木內(nèi)側(cè)端部或道心內(nèi)（以不防礙鄰線行車為準(zhǔn)），并在兩線中間用厚 5cm 、高 60cm、長(zhǎng) 4m木板擋住鄰線道床石碴。軌道全部松動(dòng)軌枕 螺栓及鋼軌螺栓，并隔一拆一（兩股鋼軌位置相錯(cuò)）螺栓扣件，裝筐運(yùn)至鄰線路肩或未施工地段兩線間。其原有灰土路肩不拆除，抓松面后覆蓋山皮土。 ⑧ 采用流水作業(yè)法，當(dāng)一段 ，組織人員從坡腳下運(yùn)袋砂 23 至 ，均勻 5cm厚。 詳細(xì)施工作業(yè)程序見附件 3。 ④ 將配合好的 ，用帶齒的耙子 或 鐵鍬拌和均勻， 如圖 45所示 。 ⑧ 鋪設(shè)軌枕、聯(lián)接鋼軌，上齊軌道口件。如果既有道床底層石 砟 板結(jié)嚴(yán)重 ， ， 材料亦可圖 45 潑灑 高分子材料現(xiàn)場(chǎng)作業(yè) 圖 24 在板結(jié)層表面形成一層凝膠封水層 ， 防止雨水下滲。現(xiàn)場(chǎng)取土樣用手掰時(shí)感覺有一定的韌性。 25 第 5章 結(jié) 論 1 結(jié)論 京九線 聊城至 菏澤 區(qū) 段 路基病害主要 類型 為 翻漿冒泥 ， 每年雨季 尤為嚴(yán)重。 本 設(shè)計(jì) 重點(diǎn)介紹使用土工合成材料和高分子材料整治路基翻漿冒泥病害的方法、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和工藝流程；通過 對(duì) 應(yīng)用效果 進(jìn)行 評(píng)估、檢驗(yàn)， 表明 利用上述方案進(jìn)行翻漿冒泥病害整治方法簡(jiǎn)單、質(zhì)量可靠 、效果明顯，達(dá)到了預(yù)期目的。 土工合成材料 和高分子材料 作為一項(xiàng)新技術(shù)在我國(guó)應(yīng)用的歷史尚短 ， 與先進(jìn)國(guó)家相比 其應(yīng)用和發(fā)展水平還有一定差異。 （ 2）設(shè)駐站聯(lián)絡(luò)員 2名，工地聯(lián)絡(luò)員 2名，遠(yuǎn)方防護(hù) 2名，施工現(xiàn)場(chǎng)防護(hù)員 2名，看慢行人員 3名（應(yīng)設(shè)置測(cè)速儀），線路檢查 人員 1名，按《工務(wù)安全規(guī)則》、《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》設(shè)置防護(hù)，聯(lián)系封鎖事宜。 （ 6）開工之前應(yīng)專門對(duì)機(jī)械、電器設(shè)備進(jìn)行檢查，確保無誤，電器設(shè)備應(yīng)安設(shè)漏電保護(hù)器，在施工過程，電工、機(jī)械手應(yīng)經(jīng)常對(duì)其設(shè)備及附件進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)解決。開通前由施工負(fù)責(zé)人全面檢查一遍線路，確認(rèn)達(dá)到開通條件，開通后及時(shí)組織人員回檢。 （ 12）搬 運(yùn)料、機(jī)、具時(shí)，防止人身傷害，設(shè)好防護(hù)措施。在防治時(shí)要全面系統(tǒng)地研究可能發(fā)生病害的原因，掌握變化規(guī)律，把病害消滅在萌芽之中。在防治時(shí)要全面系統(tǒng)地研究可能發(fā)生病害的原因掌握變化規(guī)律把病害消滅在萌芽之中。 保證各種排水設(shè)施處于良好狀態(tài)排水設(shè)施不淤塞不積水排水暢通。 (7) 認(rèn)真做好線路的養(yǎng)護(hù)維修工作不斷 提高線路設(shè)備維修質(zhì)量。