【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 關(guān)。主要是路基填料、水、列車(chē)荷載和溫度變化等各項(xiàng)因素綜合作用的結(jié)果 ,各種因素之間又相互關(guān)聯(lián)。觀測(cè)表明 ,在列車(chē)輪軸荷載的重復(fù)作用下 ,路基的 漸進(jìn)破壞主 要表現(xiàn)為過(guò)大的塑性變形 ,這種塑性變形的累積到一定程度將會(huì)使路基填土產(chǎn)生塑性流動(dòng) ,并產(chǎn)生路基病害。研究表明 :產(chǎn)生這些病害 (破壞 ) 的原因在很大程度上取決于路基土在循環(huán)荷載作用下的抗剪強(qiáng)度特性 ,而后者與土的飽和度密切相關(guān)。隨著飽和度的增大 ,土的動(dòng)強(qiáng)度 (即經(jīng)過(guò)若干次循環(huán)加載后仍處于穩(wěn)定狀態(tài)的最大偏應(yīng)力比 ) 將顯著降低。處于軌道下方的路基土因反復(fù)受到擠壓和固結(jié)而產(chǎn)生過(guò)大的累積塑性變形 ,從而形成所謂的道砟坑以及枕木下方的積水坑。尤其是在雨季 ,基床填土含水量達(dá)到飽和狀態(tài) ,動(dòng)強(qiáng)度顯著減小 ,從而使道床工作性能急劇下降 ,甚至 會(huì)導(dǎo)致線路產(chǎn)生嚴(yán)重的不平順而影響行車(chē)安全。 第三章 病害的預(yù)防與整治 路基病害的預(yù)防和整治 ,應(yīng)貫徹“預(yù)防為主、綜合治理”的原則 ,首先弄清發(fā)生病害的原因 ,經(jīng)過(guò)綜合分析 ,因地制宜地采取整治的措施。 11 病害預(yù)防包括以下內(nèi)容 : ①資料收集包括線路的設(shè)計(jì)、施工資料及線路區(qū)域的氣候、水文、工程地質(zhì)等情況 ,并了解其變化規(guī)律 ,為防治病害提供第一手資料 。 ②根據(jù)線路當(dāng)前的狀態(tài)及運(yùn)營(yíng)情況 ,應(yīng)每 3～ 5 年進(jìn)行一次線路的普查 ,評(píng)估線路的安全狀態(tài) ,提前發(fā)現(xiàn)病害趨勢(shì)并進(jìn)行相應(yīng)的處置。調(diào)查的方法 除了傳統(tǒng)的人工調(diào)查、軌檢車(chē)檢測(cè)外 ,鐵道部目前正在推廣鐵路路基快速物探檢測(cè)系統(tǒng) ,檢測(cè)深度達(dá)軌面下 215m, 檢測(cè)速度可達(dá) 80kmPh。 ③防止水滲入路基和路基積水 ,保持路基面排水坡度。 路基病害的整治應(yīng)從路基填料 (改變其填料類(lèi)型、改變填料的成分 ) 、防止水侵入 (改善路基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ) 、提高路基強(qiáng)度和剛度 (改善路基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ) 入手 ,路基的整治流程見(jiàn)圖 1。 圖 基的整治流程 處理路基病害基本按以下步驟進(jìn)行。①需要檢測(cè)路基病害 ,判斷路基病害的類(lèi)型、發(fā)生的部位及規(guī)模大小、嚴(yán)重程度 。 ②對(duì)產(chǎn)生 病害的主要原因進(jìn)行分析 :一般為填料、水分侵入、強(qiáng)度不足等方面的問(wèn)題 。 ③擬采取的措施 :應(yīng)采用技術(shù)上可行 (控制病害產(chǎn)生原因 ) 、經(jīng)濟(jì)上合理的治理方法。 1) 典型地段開(kāi)挖橫溝 ,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(lèi)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(wú)法給出路基的力學(xué)特性。而瞬態(tài) 面波法表層狀況由于道砟的散射和高頻信號(hào)的限制不能精確地反映真實(shí)土層狀況 ,探地雷達(dá)方法可彌補(bǔ)瞬態(tài)面波法的不足。瞬態(tài)面波方法對(duì)在土中頻散曲線比較平滑 ,能夠準(zhǔn)確反映路基土的力學(xué)參數(shù)隨深度的變化 ,測(cè)試的深度也比較深 ,也正好彌補(bǔ)了探地雷達(dá)方法不能反映路基土的力學(xué)參數(shù)和測(cè)試深度淺 12 的不足。 在路基病害測(cè)試中 ,最主要的是路基表層 (有無(wú)陷槽、砟囊 ) 和其下路基土的承載能力 ,所以?xún)煞N方法結(jié)合 ,優(yōu)勢(shì)互補(bǔ) ,正好能夠達(dá)到路基的測(cè)試目的。 3) 對(duì)路基強(qiáng)度、剛度等參數(shù)方面的分析。輕型動(dòng)力觸探主要反映路基土的力學(xué)性能 ,是以擊數(shù) (10cm )來(lái)反映路基各個(gè)位置的力學(xué)性能指標(biāo) ,擊數(shù)越高說(shuō)明土質(zhì)性能越好 ,強(qiáng)度也越高 ,可以從不同深度位置來(lái)測(cè)試出不同深度下土的力學(xué)性能以分析路基狀況。針對(duì)既有線路的特點(diǎn) ,對(duì)既有路基測(cè)試應(yīng)遵循原位 (動(dòng)力觸探 ) 和區(qū)段測(cè)試 (地質(zhì)雷達(dá)、瞬態(tài)面波法 ) 相結(jié)的測(cè)試方法 ,這樣可對(duì)既有路基的狀況做出一個(gè)綜合的評(píng)價(jià) ,為路基病害的處理提供基礎(chǔ)資料。 路基病害的治理辦法有很多 ,不同鐵路線路、同一線路的不同區(qū)段的路基填料不盡相同 ,產(chǎn)生路基病害的部位、原因不同 ,必須針對(duì)各種病害的特點(diǎn) ,采用切實(shí)可行的措施。根據(jù)路基 病害成因及特點(diǎn) ,防止路基病害的原則是 :改土、減壓、防水、綜合治理。 1) 換填。換填路基 ,對(duì)于容易發(fā)生下沉外擠或深陷槽病害的軟弱基床 ,可采用基床表層換填的整治方案。換填厚度視軟弱層厚度而定 ,一般為 50～ 60cm 。病害一般地段換填料可為級(jí)配良好的碎石土或中粗砂 ,或在原基床土中摻入改良土壤工程性質(zhì)的材料后形成的改性土。換填效果好 ,但是對(duì)行車(chē)的影響很大 ,在目前運(yùn)力繁忙的情況下盡量少采用。 2) 改土。通過(guò)改良現(xiàn)有路基的力學(xué)特性達(dá)到整治的目的。常用的有壓力灌漿法和水泥土擠密樁加固法兩種。 3) 減壓。就是降低列車(chē) 荷載對(duì)路基的作用 ,主要是通過(guò)改變路基和軌道的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn) ,方法主要有 :加長(zhǎng)軌枕長(zhǎng)度和縮小軌枕的間距、使用重型鋼軌、加厚道床和設(shè)置墊層等。 4) 充分注意路基排水。治水是整治路基病害的關(guān)鍵。除了上述提到的防水措施外 ,還可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的情況采用增設(shè)橫向排水或設(shè)置集水井等方式。 5) 綜合治理。采用綜合方法 ,徹底根治病害。路基病害往往是多方面不利因素造成的 ,治理時(shí)要對(duì)癥下藥 ,不同的治理方法綜合使用 ,對(duì)病害徹底治理。 鐵路路基的病害整治工程 13 京廣線 K924 段位于河南省信陽(yáng)市境內(nèi) , 其中 K924+650 ～ K925+650 屬于雙線路塹段。由于該段內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間雨水較大 ,導(dǎo)致路基底部部分地段出現(xiàn)泥化現(xiàn)象 ,進(jìn)而引起路基下沉 ,導(dǎo)致現(xiàn)在列車(chē)經(jīng)過(guò)時(shí)振幅很大 ,嚴(yán)重影響了正常的列車(chē)行駛。 路基檢測(cè) 采用地質(zhì)雷達(dá)、電法儀等物探手段 ,查明路基的充泥充水、泥化程度等狀況 。為制訂整治方案提供依據(jù)。首先通過(guò)地質(zhì)物探方法對(duì)病害段路基進(jìn)行一次全面檢測(cè) ,探明病害的確切位置及程度 ,2020 年 8 月對(duì)可能存在病害的路段進(jìn)行了物探檢測(cè)。根據(jù)物探檢測(cè)結(jié)果顯示 :K924+650 ～ K925+650, 其中 350m 路基段出現(xiàn)病害 ,該段病害路基 強(qiáng)度普遍很低 ,大部分為強(qiáng)度 60kPa 的軟弱土層 ,小部分路基的軟弱土層甚至低于 20kPa, 且在病害段 350m 的長(zhǎng)度范圍內(nèi)軟弱土層的厚度及埋深均變化較大。該兩層軟弱土層的存在是該段路基產(chǎn)生翻漿冒泥病害的主要原因。根據(jù)物探的結(jié)果將該試驗(yàn)段共劃分為 6 個(gè)不同的整治區(qū)域 ,每個(gè)區(qū)域分別確定具有針對(duì)性的注漿參數(shù)。 病害治理方法 1) 對(duì)路基土吸水膨脹、液化 ,以致發(fā)生路基下沉 ,翻漿冒泥等病害路段 ,路基上部壓注 TCM土壤改良劑 ,改良軟弱的不良泥化路基 ,通過(guò)灌漿料的凝結(jié)反應(yīng) ,消耗掉黏土中的水份 ,使土體恢復(fù)自 身的承載力。下層的軟弱基礎(chǔ)通過(guò)低壓灌注TGRM特種灌漿料填充孔隙 ,使其凝固成具有較高穩(wěn)定性的整體 ,提高路基土體的力學(xué)性能。 TGRM特種灌漿料是專(zhuān)為鐵路設(shè)計(jì)的灌漿材料 ,初終凝時(shí)間控制在 2min 內(nèi) ,不會(huì)因列車(chē)通過(guò)振動(dòng)而造成無(wú)法凝固。 2) 對(duì)因換填厚度不足造成路基承載力低 ,進(jìn)而形成路基下沉地段 ,采用灌注TGRM特種水泥灌漿料 ,固結(jié)松軟的土體 ,形成強(qiáng)度較高的結(jié)石體 ,提高路基的整體承載能力 ,防止路基的繼續(xù)沉降。 3) 加強(qiáng)排水 :根據(jù)鐵道部《鐵路路基大修維修規(guī)則》關(guān)于路基維修工作需本著“綜合整治、排水第一”的原則 ,在路基含水量較豐富的地點(diǎn)需布置路基水平排水盲管。根據(jù)物探顯示含水層深度 ,以改善路基土體的排水能力 ,防止土體的再次泥化。同時(shí)在線路路肩 鋪設(shè)防滲土工布 ,防止大氣降水進(jìn)入路基。根據(jù)上述方案中病害的產(chǎn)生機(jī)理和病害整治原 14 則 ,結(jié)合物探檢測(cè)結(jié)果 ,確定路基下方的極軟弱土層 (承載力 20MPa ) 和次軟弱土層 (承載力 60MPa ) ,分別采用 TCM土壤改良劑和 TGRM特種灌漿料進(jìn)行分層注漿施工 ,同時(shí)針對(duì)每個(gè)注漿區(qū)域分別確定注漿參數(shù) ,具有針對(duì)性的對(duì)地層進(jìn)行改良。 效果檢查和注漿方案調(diào)整 結(jié)束注漿后 ,每間隔 10m 鉆機(jī)取芯 ,觀察注漿效果 。如有注漿不飽滿(mǎn)段 ,再進(jìn)行二次補(bǔ)充注漿 ,直到達(dá)到設(shè)計(jì)要求。根據(jù)注漿施工的效果觀測(cè)和取芯檢查 ,分析和評(píng)價(jià)注漿加固的效果 ,由施工方的現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)負(fù)責(zé)人適時(shí)對(duì)注漿方案和注漿參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。 防排水系統(tǒng) 路基排水系統(tǒng)的完善和加強(qiáng)對(duì)控制路基因水而引起的病害至關(guān)重要 ,因此采取加強(qiáng)排水溝孔施工 ,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件適當(dāng)?shù)匿佋O(shè)土工防水布 ,以控制地表降水的直接滲入 ,實(shí)現(xiàn)對(duì)水的堵、排、防三種措施相結(jié)合。 以京廣線 K802 + 300 ～ K806 + 300 路基病害為例 ,對(duì)病害整治方案逐一進(jìn)行探討。 (1)處理措施 :設(shè)計(jì)對(duì)暗洞病害采用注漿處理 ,具體處理措施詳見(jiàn)圖 圖 2。 15 (2)注漿鉆孔的布置方式 :注漿的深度為路基面下 310m,寬度 6m,在道床坡腳處成孔 , 4排孔 ,既有道床坡腳為第一排孔 ,最外一排為直孔。每排孔中孔間距為 115 m,中間可插斜孔 ,最外排孔為直孔 ,保證床范圍內(nèi)的基床下部空洞穴全部加固?，F(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)若在路肩挖槽后成孔、注漿 ,漿完成后 ,路肩必須夯填實(shí) ,做好排水坡不得阻水 ,滿(mǎn)足道床排水要求。 (3)基床注漿的原則 : 注漿壓力控制在 015 MPa以?xún)?nèi) ,機(jī)械成孔 ,注漿面層距枕底 0170 m,要求注漿后基床不再進(jìn)行封閉處理 ,空洞穴內(nèi)充填密實(shí)。注漿材料為水泥、粉煤灰 ,水灰比 0190,水泥、粉煤灰質(zhì)量比 = 1 ∶ 4,要求利用“施工天窗點(diǎn)”進(jìn)行施工。 ． 5． 2 碴囊陷槽 道碴囊有淺碴囊和深碴囊之分 ,本次設(shè)計(jì)對(duì)小于 015m深的道碴囊稱(chēng)為淺碴囊 ,對(duì)于大于 015m深的道碴囊成為深碴囊。 (1)淺碴囊 ,整治措施為直接跳槽切肩并相應(yīng)換填成級(jí)配碎石 ,詳見(jiàn)圖 3。對(duì)既有路肩比較寬的地段 ,為了減少挖切換填工程量 ,路肩寬度大于 3 m的地段設(shè)計(jì)按設(shè)置縱、橫向盲溝處置 ,寬度均為 018 m,切肩深度按道碴囊深度控制 ,具體布置見(jiàn)圖 4。 16 (2)深碴囊地段分布及處理措施。對(duì)于深碴囊 , 1m以上為直接切肩換填級(jí)配碎石 ,換填面以下的碴囊采取注漿加固 ,把碴囊固結(jié)為不透水的整體 ,增加路基強(qiáng)度 ,詳見(jiàn)圖 圖 6。孔的布置方式 :注漿的深度為路基面下 215 m,寬度 6m,在道床坡腳處成孔 , 4排孔 ,既有道床坡腳為第一排孔 ,最外一排為直孔。每排孔中孔間距為 115 m,中間可插斜孔 ,最外排孔為直孔 ,保證道圍內(nèi)的基床下部道碴囊全部加固?；沧{的原則 :注漿壓力控制在 015MPa以?xún)?nèi) ,機(jī)械成孔 ,注漿面層高出切肩底面 0120 m,道碴囊內(nèi)充填密實(shí)。注漿材料為水泥、粉煤灰 ,水灰比 0190,水泥、粉煤灰質(zhì)量比