铁路路基常见病害的防治与处理

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北京交通大学毕业设计（论文）题目：铁路路基常见病害的防治与治理姓名：袁赫洋专业：高速铁道技术工作单位：吉林铁道职业技术学院职务：学生准考证号：设计（论文）指导教师：赵纪平发题日期：2016年日完成日期：2016年月日 毕业设计（论文）评议意见书专业高速铁道技术姓名袁赫洋题目铁路路基常见病害的防治与治理指导老师评阅意见成绩评定：指导老师：年月日答辩组意见答辩组负责人：年月日备注 毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）题目：铁路路基常见病害的防治与治理一、毕业设计（论文）内容随着现代物流运输业的日益繁忙，对铁路承载压力日益增强。铁路对路基的要求也越来越严格.对路基病害的防护与处理也显的越来越重要。而铁路，作为一种线形带状的特殊人工建筑，不可避免地经过不同的地质地区。对于不同的地质地区铁路工程地基土的沉积条件是不同的，因此地基土的变化往往是极其复杂的。所以要根据不同地质情况分析各种铁路路基常见病害的防治与处理。二、基本要求1．根据工程的实际情况，围绕重点项目周密部署、合理安排、科学管理。2、熟悉设计文件，编制实施性施工方案；3、合理配备劳动力、施工机具；4、推行ISO9002质量保证标准体系，制订工程创优规划，编制项目质量计划，重点把好技术方案审查关、材料进场检验关、施工过程控制关，切实保证实现质量目标。三、重点研究的问题山区铁路路基病害的防治措施，黄土地区路基的病害防治与处理 四、主要技术指标满足《铁路工程技术标准》及《最新铁路工程路基路面设计施工技术规范与工程质量检验评定标准汇编》要求。五、其他需要说明的问题下达任务日期：2016年月日要求完成日期：2016年月日指导教师：赵纪平 中文摘要路基病害的防护处理是铁路设计，施工中很重要的一部分内容，它对铁路工程的质量造价，工期等有着直接的影响。随着我国高等级铁路建设的迅速发展，路基病害的防护处理的重要性越来越被人们所认识。路基病害大都带有地区特点，有各自的地域特性。可简要分为山区地区，黄土地区，沿海软土地区，西北盐渍土地区和西南及东北冻土地区。路路基的各种病害及破损都是由路基的强度和稳定性不足引起的，影响路基强度和稳定性的因素主要来自两方面，一方面是自然因素与地质条件，其中主要的影响因素是温度和湿度；另外一方面是人为因素，包括设计、施工和养护。而路基建成后，其质量将主要取决于路基的养护水平。关键词：路基病害防治处理 目录第一章绪论1第二章山区铁路水毁浅析及防治措施22.1水毁的原因及浅析22.2水毁的防治措施32.3山区其他种类的病害42.4翻浆9第三章山区铁路路基病害的防治措施153.1坍塌、崩塌的防治：153.2滑动的防治：153.3泥石流的防治：163.4加强铁路养护，积极防止和逐渐减少或消灭铁路路基病害17第四章黄土地区路基的病害防治与处理194.1黄土的结构特性194.2黄土地区挖方路基病害调查与分析214.3黄土地区挖方路基处治措施23结束语27总结28参考文献29 铁路路基常见病害的防治与处理第一章绪论现代交通运输业是国民经济的重要组织部分，是保证整个国民经济顺利发展的先决条件。运输业的发展，对发展国民经济、加强国防和改善人民物质文化生活具有重要的意义。铁路受地形限制小、建设速度快、所需投资少，又是连接城市与农村、工厂与矿山、生产与消费的纽带。正因为它具有机动、灵活、直达、迅速、适应性强、服务面广的特点，所以对于巩固国防、发展经济、开发山区发挥着巨大的作用，并且具有良好的前景。随着我国高等级铁路建设的迅速发展,路基作为铁路设计和施工中很重要的一部分,路基病害的防护与处理的重要性也越来越被人们所认识.路基作为道路路面的基础。为使路线平顺，在自然地面低于路基设计标高处要填筑成路堤，在自然地面高于路基设计标高处要开挖成路堑。路基必须具有足够的强度和稳定性，即在其本身静力作用下地基不应发生过大沉陷；在车辆动力作用下不应发生过大的弹性和塑性变形；路基边坡应能长期稳定而不坍滑。为此，须在必要处修筑一些排水沟、护坡、挡土结构等路基附属构筑物。路基是一种线形结构物，具有路线长、与大自然接触面广的特点，其稳定性，在很大程度上由当地自然条件所决定。29 第二章山区铁路水毁浅析及防治措施随着铁路建设步伐的加快，山区铁路建设也正以前所未有的速度发展。这为山区人民脱贫致富，早日进入小康生活水平提供了良好的基础条件。但是，山区铁路易遭受水毁，每年雨季期间，山水汇流直接冲刷路面，轻则影响铁路的通行能力，重则将中断交通，危及铁路的行车安全，而且造成很大的经济损失。现就如何做好山区铁路的水毁防治措施，谈点粗浅的看法。2.1水毁的原因及浅析山区铁路地形复杂，坡陡弯急，防护工程设置较少。而山溪河流变化幅度较大，洪水来势凶猛，经常造成水淹路面。同时洪水中夹带大量的树枝及泥石，常常使边沟及涵洞进水口阻塞，导致排水不畅，山洪直冲路面，形成路基缺口，影响交通的安全畅通。由于山水汇流，河流水易涨易退，水流急湍，弯曲较多，与河流并行的铁路路基边坡经常遭到严重冲刷，导致边坡坍塌，形成路基缺口，危及行车安全。虽然有些路段设置了防护工程，但大部分防护工程的基础埋置深度不够，常被冲刷得基础外露。雨季时间较长，经常连降暴雨，致使山上植被覆盖层全部处于饱和状态，增加了覆盖层的下滑重量。由于雨水渗入，使覆盖层与山体岩层的粘结面摩擦力减小，而部分覆盖层失去了平衡的稳定，致使深挖路段边坡滑塌，而少部分路段的塌方是因为路基改造过程中，由于大爆破时的震动，使岩石的岩层发生裂缝，而又未采取任何的防护措施，当雨水涉入岩层裂缝中，失去平衡稳定的情况产生塌方。有时因人为的开挖取土不当，在雨水较多的情况下，大量雨水渗入土体，破坏了颗粒间的粘聚力，增加土体重量而塌方。29 由于地下水较丰富，使土基及基层强度下降，在雨季期间，常常造成路基发软下沉，造成行车不畅。在铁路改建或改建（增建）涵洞时，涵洞的设置与实际不相符的涵洞位置和类型，对雨季铁路的正常养护造成很大的水毁隐患。虽然铁路改建对当地经济发展起到了积极的推动作用，但当地的居民爱路护路意识不强，经常在铁路边坡上开山取石，在路肩上堆放杂物，造成边坡或路基坍塌，更有甚者因房屋建在铁路边坡下，为了阻止路面水的排泄，在铁路路肩上用泥土筑起一道屏障，导致雨季期间常常水淹路面，危及行车安全。2.2水毁的防治措施与河流并行的铁路设置的防护工程，其基础尽可能地适当加深，确保工程质量，防止洪水冲刷。对于经常滑坡的深挖路段应在边坡顶端上设置截水沟，边坡应分段设置不同的坡度。对于高填方路段，除设置防护工程外，还可植树种草，特别是高填方及土质深挖路段，可种植香根草，香根草根系发达，根深可达1-2米，既可保护边坡的整体稳定性，又可美化铁路，改善生态环境。对土基和基层强度不足，极易出现路基发软下沉的路段设置暗沟或渗沟，使地下水能排到路基以外。要牢固树立治路必先治水的观念，山区铁路因受地形的限制，路面窄小，应因地制宜地对纵向排水沟加深加宽，涵洞进水口的沉砂应适当加深，在铁路的纵向和横向排水方面加大力度，把涵洞的养护列入日常养护中，要坚持雨天巡路制度，及时消除水沟和涵洞杂物，经常保持排水设施处于良好状态。在日常养护工作中，不断完善排水设施，同时根据当地气候特点及地理条件，因地制宜地制订一些具体的防治措施，从检查水毁的苗子入手，从思想上重视防毁，从行动上加强防毁。29 加大《铁路法》的宣传力度，提高铁路沿线居民的爱路护路意识，保持铁路及铁路防护构造物的完整性。2.3山区其他种类的病害山区铁路路基其他病害分为坍塌、滑波、泥石流备战种类型，现将各类型病害的特征、成因和危害分述如下：2.3.1坍塌29 山坡堆积物在自重作用，沿边坡产生不同规模的坍塌现象。发生坍塌时的运动速度较快，土石有流动现象，土体扰动且相互位置改变，在运动结束后，坍塌体基本稳定，无滑动面，亦无明显的软弱面。坍塌发生前，有时边坡顶部出现大小不等的裂缝。出现坍塌的原因，主要是由于开挖路堑边坡较徒，使边坡的支持力量减弱，或堆积物受到地表水的及地下水的影响，使土壤的抗剪强度降低，此外土壤受到冻结融化的反复作用，使边坡土体的稳定性降低或受到风化作用、地震作用、气温的变化等，使边坡的稳定性受到影响。坍塌对路基的危害程序视其规模大小而异，由于坍塌发生时具有冲击力，经常引起建筑物的变形，破坏路基，阻止交通，给养护工作带来不少工作量。2.3.2崩塌巨大的岩体失去与基层的联系，在重力作用下，瞬时突然剧烈地从边坡陡崖上倒塌到坡脚下堆积起来，岩块常被撞很破碎。发生崩塌时速度极快，岩块在运动中有滚动跳跃现象。运动结束后，崩塌体基本稳定，岩层无滑动面，但有软弱面或构成软弱面的条件。当崩塌发生前，有时发现碉层有新的裂缝或其它的变形特征。崩塌的造成是由于开挖路堑加陡了边坡的坡度，使岩体失去了平衡或者由于地表水深入岩体裂缝或地下水在岩体裂缝中流动，使岩体自重增加，此外由于风化作用及冰冻作用结果，加快了岩体裂缝的发展，使岩体的坚固性降低，其它如大爆破、地震、植物根系在岩石裂缝中生长以及降雨量、蒸发量、气温等变化对岩体的性质亦有影响。崩塌是山区铁路最常见的一种地质现象，由于其规模大，同时发生时，冲击力大，常使建筑物遭到严重的破坏，经常断绝交通，给行车带来很大的威胁2.3.3错落及其防治29 岩土山坡的底层是由一个向外缓倾斜的、松散破碎岩土所组成的软层为底层，在久雨或暴雨的雨水作用下，软层上覆荷载增大，或底层岩土的强度降低，致使软层产生压缩为主的变形，并进而引起上覆岩土沿后缘向外陡立的裂面整体下挫，这种现象称错落。发生错落现象的软层又称错动带，一般依附于断层破碎带生成。每当软层上覆岩土后缘与稳定山体之间的下错裂缝贯通和错壁呈现后,即完成一次错落（图2[错落断面示意图]）。错落一般不像崩塌那样突然发生，但错落可发展为崩塌和滑坡。松散的错落体也可能在连续大雨中发展成为泥石流。错落防治主要是：在可能产生大型错落的地段，线路选线时应尽可能绕避；在基础稳定的地段，线路可修支挡明洞通过，必要时将洞顶及外边墙全部用土石掩埋，作为山体的一部以支撑山坡。但是，防治错落的有效措施是在错落体后部采取减重措施和在前部修筑支挡建筑物。同时，要修筑地表排水系统和安装必要的排水设备，必要时应有疏干错落体前部的措施。错落体后部减重措施是指在错落体自身的后部挖去一块岩土的工程，目的是减少错体的荷载。在错落体前部修筑支挡建筑物的基础应埋置于错动带以下，目的是平衡发生错落的推力。这种支挡建筑物一般采用刚性圬工墙。刚性圬工墙后应有足够厚度的软隔层，以减少错动时对圬工墙的应力。　29 2.3.4滑坡滑坡是堆积层或岩层在重力作用下整体地沿线着滑动面向下滑动的地质现象。这种滑动一般与地下水或地表水的活动有关，滑动速度较缓慢。每次滑动后，滑动体并不完全稳定，会出现新的变形。滑动体在运动中本身各部分的相互位置基本保持不变，当滑动体的速度极快，有部分土体翻转，则称为崩塌性滑坡，通常在滑动体以内与滑坡体附近可见羽状裂缝或环状裂缝。一个发育完全全的滑坡，通常由于坡体、滑动面、滑坡裂缝、滑坡壁、滑坡附地、滑波盆地、滑坡膨丘等组成。29 滑动的形成，条件及影响因素很多，从地质条件上讲，滑坡发生于可塑性的土质或软弱岩层上，在具备蓄水构造与聚水条件以及软弱面（能起隔水作用）以后，就有可能发生滑坡。从地质构造上讲，岩层的结构与构造，对山坡的稳定性、滑动面的形成以及滑坡的发展都有很大的影响，如堆积与岩层的接触面愈陡，则堆积层土地体的重力作用就愈大，极易发生滑坡。从水文条件上讲，地表水不少地下水作用，都会破坏土体的稳定，助长滑坡的活动。我们在修建铁路的过程中，在山坡脚开挖路堑，破坏土体平衡减低山坡的支撑力量，将会引起滑动。铁路上的滑动多发生在挖方地段，大部分为斜坡地带或沿河（溪）岩阶地堆积层上的滑坡、层上层滑坡。滑坡大部分在路基办侧的边坡上，少数流动动面穿过路基出露于外侧边坡上，其危害程度视其规模及其活动情况而定，对于变化缓慢的滑坡或规模不大的滑坡，先可采取临时性或筒单措施，维持通车，然后逐步整治，使用权其恢复原有的路线标准。2.3.5泥石流山岭地区，由于暴雨或大量的融雪水在沟浴中造成突然的短暂的间歇性水流，它挟带着大量的固体物质（如风化后产物和山坡上的土体上的土粒、碎石、块等，流动过程中还挟带砂砾石）而形成泥石流。29 泥石流的造成，主要是在瀑雨地区很短的时间的大量降水产生集中水流而形成山洪，而当集水落石出区内岩层风化具有大量的松散堆积物，当山坡坡面受到集中水落石出流及沟谷下切产生坍塌、崩塌、滑坡现象以后，成为泥石流固体的来源。泥石流是山区铁路常见的一种病害，泥石流发生时，常冲毁路基，破坏桥涵等建筑物，断绝交通。2.4翻浆是路基常见的病害之一，它是路基中的土受雨水或地下水浸泡饱和后，在车辆动载荷作用下，形成沿伸缩缝或裂缝的空隙向表面涌出水和泥浆。对路基翻浆进行技术处理和研究，对保证铁路建设的质量和车辆运行安全有着十分重要的意义。在高速铁路路基翻浆冒泥整治技术方面，国内外进行过大量的研究。自20世纪70年代以来，主要整治技术为铺设砂垫层后设置封闭层、换土等。设置封闭层主要采用沥青稀浆封层，在其他材料方面使用氯丁橡胶、聚氯乙烯软板、玻璃纤维塑料布、为尼龙涂塑布、土工格栅、木工布等，有些效果好，有些不尽如人意，而且在施工时，绝大多数需要封闭线路，严重影响铁路的正常运行和安全。从目前的进展情况看，高速铁路路基病害的处置，实践先于理论。业主与施工单位及有关科研院校对病害的成因、机理、处置工法、材料未进行过系统的研究，未形成一个材料、工法、管理上的技术规范，例如钻孔的工具、钻孔的深度、灌浆的压力、材料的特性、压力对基层土层的影响，灌浆材料对土层的匹配性，与混凝土垫具的相容性，灌浆材料的弹性模量，加固后固结体的抗压、抗折、抗渗的性能，检验方法等，都没有明确的要求和具体的参数，因此，结合实际总结一套适合高速铁路路基病害处理的整体技术，是摆在我们面前的—个重要课题。29 　目前高速铁路处置路基病害的方法主要有水泥加膨胀剂法、水泥水玻璃法、固化剂法等几种，经过在湖南几条高速铁路养护实践中的应用，证明静压化学灌浆是目前处置路基病害的有效途径之—。注浆在高速铁路及水利系统称灌浆，在岩上工程中称注浆，它是利用压力将能固化的浆液，通过钻孔注入岩上孔隙或构筑物的裂隙中，使其物理力学性能改善的一种方法。2.4.1灌浆的目的防渗：降低岩土的渗透性，消除或减少地下水的渗流量．降低工程场压力或孔隙水压力，提高岩土的抵抗渗透变形能力，如水电工程坝基坝肩和坝体的注浆防渗处理。堵水：截断水流，改善工程施工运行条件，如井壁等地下工程漏水的封堵。固结：改善岩土或结构的力学性能，恢复其整体性。防止滑坡：提高边坡岩土体的抗滑能力。　降低地表下沉：降低或均匀化岩土的压缩性，提高其变形模量，改善其不均匀性。提高地基承载力：提高岩土的力学强度。回填：充填岩土体或结构的孔洞、缝隙，防止塌陷，改善结构的力学条件。加固：恢复结构的整体性和力学性能。在高速铁路路基病害处置中一般通过不同的材料和工法，在浅层主要充填加固，深层防止板面下沉和抬升沉降。在工程实践中，注浆的目的并不是单一的，在达到某种目的的同时，往往收到其他几个方面的效果。2.4.2灌浆原理：29 在高速铁路路基处理中，灌浆工艺所依据的理论主要可归纳为下列三类：①渗入性灌浆，在灌浆压力作用下，浆液克服各种阻力而渗入孔隙和裂隙，压力越大，吸浆量及浆液扩散距离就越大。②劈裂灌浆。在灌浆压力作用下，浆液克服地层的初始应力和抗拉强度，引起岩石或土体结构的破坏和扰动，使地层中原有的孔隙或裂隙扩张，或形成新的裂缝或孔隙，从而使低透水性地层的可灌性和浆液扩散距离增大。③压密灌浆（挤密灌浆）。通过钻孔向土层中压入浓浆，随着压密的浆液的挤入，将在压浆点周围形成灯炮形空间，并因浆液的挤压作用而产生辐射状土抬力，从而引起地层局部隆起，在高速铁路路基处理中，如桥头跳车、高坡回填沉降，正是利用这一原理纠正路面不均匀沉降。2.4.3化学灌浆材料根据高速铁路路基特点，大的颗粒类浆液对密实的路基（高速铁路路基特点）渗透性较差，而高速铁路路基处理要求速凝、早强，结石体固体率高（≥100％），在酸性环境中能固化，具体要求：浆液的初始黏度要低，流动性好，可注性强，能渗透到细小的裂隙或孔隙内。凝胶时间可以在几秒～数小时范围内任意调整，并能准确控制。稳定性好，在常温、常压条件下较长时间存放不改变其基本性质，存放不受湿度、温度变化的影响。无毒、无臭、不污染环境，对人体无害，属非易燃非易爆品。浆液对注浆设备、管道、混凝土结构物等无腐蚀性，并容易清洗。结石体有一定的抗压、抗拉强度、抗渗性好、抗冲刷及耐老化性好。材料来源丰富，价格便宜。配制方便，操作性好。2.4.4二种适合高速铁路的化学灌浆材料　　29 从工程实践情况看，目前可使用于高速铁路浅层灌浆材料主要有两种：第一种是水泥基高分子聚合物灌浆材料。高分子化学灌浆是高分子应用化学的—个新领域，也是工程建设中的一项新技术。它是由单体低聚物加水泥等组成的浆液灌入所需处理的部位，经聚合、交联等化学反应，生成高聚物，形成无机与有机的网状结构，使被处理的部位形成整体，达到防渗、堵漏和加固的目的。水泥基高分子化学灌浆的特点是：水溶液黏度低，可灌性好，渗透力强；有较高的粘结强度；固化时间可任意调节；充填密实，防水性能好，固结强度高。　　第二种是高水速凝灌浆材料。高水速凝灌浆材料是选用铝矾土、石灰和石膏为主要原料，配以多种无机原料和附加剂，经磨细、均化等工艺，配制成甲、乙两种粉料的水硬性胶结材料。该材料是“八五”国家重点科技成果，是一种具有独特性能的新型材料，其主要技术特征如下：①具有高含水性，其水和固体粉料体积比高达6.7:1.O一9.0:1.0，重量水固化（即水灰比）为2.2:1一2.57一l。②具有可注性。甲乙两种固体粉料与水搅拌制成的甲、乙二两种浆液，单独放置可达24小时以上不凝固、不结底，流动性好，可以远距离输送。③具有速凝性，甲乙两种浆液混合后30分钟之内即可结成固体。④强度性能。甲乙两种材料浆液混合后开始凝固，1h抗压强度可达0.5—1Mpa，2h强度可达2Mpa，—天可达4Mpa，7天以后可达5Mpa以上。⑤无毒、无害、无腐蚀。⑥酸碱性：甲料的PH为9一10，为弱碱性：乙料的PH为11一12，为碱性。⑦高水材料所形成的结石体早期破坏后还具有重结晶恢复强度的性。高水速凝材料的硬化体抗压强度与原料的种类、质量、配比和施工条件等因素有关，不同龄期的抗压强度如表所示，由于它形成的硬化体含有80％一90％的水分，且还有—定的强度，这是一般材料所不能相比的。 水灰比抗压强度（Mpa）29 W/C2h24h3d7d28d2.25—2.5:1≥1—1.5≥3—3.5≥3.5—4≥4—4.5≥4.5—5　　　高水速凝材料不同龄期的强度　　高水速凝材料的凝结时间受原料种类、甲乙料配比、附加剂、温度和水灰比等因素影响，初凝时间一般在3min～20min内，材料成分之间的合理配比是一个重要影响因素。　　由于高水速凝材料具有高水、速凝、可注性等特殊性能，因此，高水速凝材料不仅在采矿工程中巷道支护、采空区充填、壁后充填支护、锚喷支护等工程中广泛使用，而且在地下工程、地基加固、注浆堵漏及建筑、水利、铁路等工程领域也有广泛的应用前景。2.4.5灌浆设计与施工混凝土路面与基层之间存在空隙，使混凝土路面板块无法均匀受力，从原设计的受压构件变成受弯构件，这就可能造成混凝土板块破裂直至沉陷，影响正常使用，因此应采用化学灌浆技术对基层空隙进行补强加固，使得路面混凝土板均匀受压，满足高速铁路面的设计要求。　　高速铁路化学灌浆是以加固地基为目的。该类注浆施工的特点是“围、挤、压”，就是先将注浆区围住，再在中间插孔注浆挤密，最后逐序压实，这样易于保证质量。所以，注浆的施工次序必须遵循逐渐加密的原则。　　布孔：根据浆液扩散的有效半径，每块混凝土板布灌浆孔5个，在满足灌浆要求的情况下，尽量少布孔。布孔时，根据雷达检测指导尽量将孔位布置在混凝土板块中央，灌完中央后，根据雷达检测的灌浆效果，若还有不密实处再布第2、3个孔灌浆，直至灌浆达到密实要求为止。　　钻孔：钻孔直径在42cm～36cm，孔深以钻穿混凝土板为标准，具体的讲，钻穿混凝土板与水稳层，进入填土层10cm～20cm，这样灌浆时可在填土层中形成脉状网络，通过挤密可处理空洞，加固地层。29 　　埋灌浆管：在钻好孔内插入灌浆管，用止浆塞封闭孔口进行压力灌浆灌浆方式：灌浆采用双液灌浆系统，外管走水泥浆或A组份高水速凝浆，内管走化学浆或B组份高水速凝浆，用两台灌浆泵压进，灌浆压力为0.2Mpa～1Mpa，要求略抬动路面混凝土板块，抬板0.5cm～1cm（对错台而言），使整个路面混凝土板块底部充满浆液，达到均匀加固的目的，灌浆完成后混凝土路面与基层之间的脱空层完全灌密实，整块板底均有密实的固结体。29 第三章山区铁路路基病害的防治措施　　对路基病害的整治，在勘测、设计、施工、养护的各种阶段均予以重视。对已建成的铁路应经常检查路基边坡的坚固性与稳定性，及早发现病害隐患，可采取有效的防治措施：3.1坍塌、崩塌的防治：　　防止坍塌和崩塌的办法，要根据坍塌的形成的原因，结合具体条件，因地制宜地进行，常用的办法有：（1）引起表面水流：该法主要有修建起围护作用的截水沟，把塌方以上斜坡处流下的水落石出截断，引导到别处去，在塌方体表面上修建排水系统，把水汇集到塌方体以外；调整或改变塌方地区以内人工灌溉设施。（2）地下水流：为了降低地下水位，减少塌方体的重量渗透压力，采取设置支撑盲沟的办法把水截断，使塌方体干燥、聚集和排出斜缝中的地下水。（3）设置支撑构造物：设置挡土墙建筑物可增加边坡的支撑力量，以维持土体的平衡，防止土体塌落下来，同时使路基内侧（挖方）坡脚变陡，减少边坡挖方数量，加强坡脚土体的稳定性。挡土墙结构的选择，断面设计按有关的规范进行验算设计。（4）刷方减载：刷方减载通常在防止塌方中采用，其数量需根据土石的物理力学性质进行验算，并考虑边坡的地质条件。（5）改道绕线：当塌方规模较大时，难以根治而路线不可能绕避时，可考虑改线，但应作经济技术方案的比较后才能确定。3.2滑动的防治：防止滑动的措施可以从两个方面考虑，即消灭或减少水的危害与增加滑坡的平衡条件。29 (1)减少水的危害：排除地表水，可从四个方面着手，即切断滑坡体以外的地表水，不使水流入滑坡体内：防止滑坡本身范围内的地表水渗入滑坡体内，应结合滑坡体内的地形及水量情况，在滑坡区内设置树枝状的排水系统；填平山坡滑动地，整平夯实山坡面，填实裂缝，防止积水下渗；在山坡种植草皮，以吸取地表水分，又可借根系增加地表土体的稳定性。排除地下水，可采用支撑盲沟、截水盲沟和泄水洞的办法，所有盲沟与泄水洞，应该根据土壤与流量情况，设置倒滤层，避免潜蚀作用引起陷穴，并防止泥沙流入，淤塞排水孔道。(2)增设滑坡体的重平衡条件：可采取减重和修建支撑构造物的办法。值得注意的是，修建支撑构造物的基础应埋置于滑动面以下的硬层或基岩上，以保证建筑物基础的稳定。设置时应通过滑动验算，以保证支撑建筑物的稳定。3.3泥石流的防治：3.3.1预防措施：水土保持是根治泥石流的一种有效办法，它可使地表草层不被破坏，可以防止山坡水流的冲刷，缓减岩层的风化，植物根系还可以吸收水分，使土层干燥。另一方面是整理地表水流或在山坡上修建各种挡墙，阻拦泥石流，使陡坡成阶梯状，坡度变缓。3.3.2控制泥石流的措施：可考虑修建泄泥石流建筑和修建泥石流拦挡建筑物。各种路基病害的防治方法是多种多样的，大体可归纳为以下几种：①对流泥、流石的边坡来说，在春秋两季，应进行大量的植树造林、铺植草皮。②在泥石流形成区的上侧修筑截水沟、排水沟，把水引出去，以减少或消除洪水的影响。29 ③在泥石流的形成区，采用平整的山坡、填实勾缝、修筑梯阶、土埂和支撑挡墙、加固沟头和沟底等方法，控制水土流失，防止滑坡发展。④对于小量的泥石流而言，可在路肩外缘修建拦渣挡墙，并在每次雨后及时清除淤积的泥石，勿使挡墙失去作用。⑤泥石流可采用排洪道、急流槽、导流堤等措施使泥石流顺利排走，以防止掩埋道路、堵塞桥涵。⑥滞流措施是在泥石流沟中修筑一系列低矮的拦挡坝，其作用是：拦截部分泥沙、石块等固体物质，减弱泥石流的规模；固定泥石流河床、防止沟床下切和谷坡坍塌，减缓河床纵坡降低流速，防止或减轻泥石流对路基及其附属构造物的破坏。常用的滞流建筑物是谷防坝。⑦泥石流严重的地点，养护部门应做到：加强检查和观察，尽力采取防治措施，发生泥石流后，要尽快清除堆积物。根据掌握的资料，提出整治措施。3.4加强铁路养护，积极防止和逐渐减少或消灭铁路路基病害铁路养护是一项经常性的工作，为防止和减少路基病害的发生，要注意做好以下几项工作：（1）对有可能发生铁路路基病害的地段，经常进行检查和观察，以便根据病害现象和原因，拟定防治措施，根据判断可能发生的铁路路基病害：①新开挖的边坡坡脚有水冲刷；②有平行于斜坡的裂缝，斜坡上有不规则的鼓起；③坡脚周围有破裂和损坏现象，并有倾倒的树木；④在地面上有地下水流的地方，构成山坡岩石的层时甚薄并有裂缝或滑动或滑层的走向与路线垂直等；29 ⑤由于设计或施工不良，造成开劈石不彻底或坡度过陡，又受开山炸药震动，石坡裂缝，故经过风化或雨水冲刷而出现大小不等的塌方。路基病害开始时，以上现象不明显，有时很难发现，顺此在雨季要很好的检查容易造成病害的地段，新建铁路的头二、三年，更应加强经常检查和观察工作。（2）对路基边沟、截水沟也要经常检查，如发现堵塞或冲坏，须及时清理、修补，使排水良好。（3）构造物要很好地保护和及时维修，如发现破坯同象，应立即修理，对碎落到路基上的土石要随时清除，以免阻碍边沟排水和防碍交通。第四章黄土地区路基的病害防治与处理29 　　我国黄土分布很广泛.由于黄土具有特殊的湿陷性，黄土挖方地区时常发生铁路病害。黄土地区铁路病害与黄土的工程特性有重要关系，其中最典型的是黄土的湿陷性。　　黄土是一种特殊粘性土，粉粒含量高，多孔隙，孔隙率35-60%之间。土中含有碳酸钙等易溶盐类，遇水溶解形成冲蚀；黄土遇水膨胀形成崩解，黄土颗粒遇水侵润后因内部凝结力减少而形成滑移，产生一定的沉陷或位移——即湿陷。黄土透水性差，干燥时坚硬，浸湿后不易干燥，强度急剧下降，过干时具有很高的强度，过湿时易形成弹簧土，还会产生收缩开裂，不是填筑路基的理想材料。因为黄土不利于路基施工的工程特性都是因水的侵入而引起，所以黄土地区路基施工，应做好排除路基附近的地下水和地面水，并对排水结构做好必要的防护与加固。在雨季施工，更应注意使降水迅速排出至路基范围之外，不要积水。4.1黄土的结构特性4.1.1黄土的结构和构造（1）物质成分黄土的颗粒成分以粉粒为主，一般占总重55%以上，其中粗粉粒（0.05mm～0.1mm）含量又大于细粉粒（0.01mm～0.1mm）的含量。黄土中的粘粒，大部分被胶结成集粒或附在砂粒及粗粉粒的表面。黄土中的粉粒和集粒共同构成了支承结构的骨架。较大的砂粒则“浮”在结构体中，由于排列比较疏松，接触联接点较少，构成一定数量的架空孔隙，而在接触联接处没有或只有少量胶结物质。常见的胶结物质有聚集在联接点的粘粒，易溶盐与沉积在该处的碳酸钙、硫酸钙等。（2）多孔隙性①大孔隙，直径约0.5～1.0mm，肉眼就可辩识；②29 细孔隙，是架空结构中大颗粒的粒问孔隙，肉眼看不见，可在放大镜下观察到；③毛细孔隙，由大颗粒与附在其表面上的小颗粒所形成的粒间孔隙，肉眼更看不见。（3）节理新黄土中原生柱状垂直节理发育，未发现有构造节理。老黄土中普遍发育有斜节理，属构造节理。节理特别是构造节理，对路基边坡稳定带起控制作用，对黄土冲沟的发育和黄土暗穴的形成也常起控制作用。黄土的垂直节理极为发育，往往引起黄土沿垂直节理发生大规模崩塌和急溯源侵蚀，造成悬崖陡壁和“U”型沟谷，严重影响着铁路建设。4.1.2黄土的水理特性（1）渗水性　　因黄土具有胀缩性，多次反复形成裂缝，降水后，水从裂缝中下渗，渗入深度增加。由于黄土具有大孔隙及垂直节理等特殊构造，故其垂直方向的渗透性较水平方向大。新黄士的渗透性强，老黄土的渗透性差，所以新老黄土地层的接触带常为地下水出露的地带，其附近往往有不良地质现象发生。粒含量较多的黄土成为透水不良或不透水的土层（2）收缩和膨胀性　　黄土遇水体积膨胀，使其上面的路面隆起，干燥后体积收缩，并使其上面的路面下沉。如此反复路面形成裂缝及剥落，降低铁路使用寿命。遇水膨胀，干燥后又收缩，多次反复不仅易形成裂缝及剥落。由于黄土在堆积过程中，土的自重作用使粉粒在垂直方向的粒间距离变小，所以具有天然湿度的黄土在干燥后，水平方向的收缩量比垂直方向的收缩大，一般约大50%到100%。这种收缩与膨胀特性，易引起路基明显变形，边坡沟洞发展和稳定性下降。（3）崩解性29 　　各类黄土崩解性差异特大，新黄土孔隙较大，岩性疏松，浸入水中后，吸水湿化，很快就全部崩解；老黄土孔隙较小，岩性紧密，则需经一段时间才会全部崩解；而红色黄土孔隙很小，岩性紧密，浸水后基本不崩解。所以新黄土湿陷性明显，而土层越老，崩解性越小，湿陷性也越小（4）强度衰减性　　黄土的强度随含水量的增大而减小。在天然含水率的情况处于较坚硬的状态，具有一定的强度。但浸湿后不易干燥，强度急剧下降，过湿则形成弹簧土4.1.3黄土的力学性质（1）抗剪强度多孔裂隙性　　原状黄土的各向异性：由于垂直节理及大孔隙的存在，原状黄土的强度随方向而异，黄土水平方向的强度较大，45°方向强度居中，垂直方向强度最小。以垂直为主，上下贯通。（2）湿陷性黄土浸水后在外荷载或土自重的作用下发生的下沉现象，称为湿陷。湿陷性黄土按其受力来源不同又可划分为自重湿陷性黄土和非自重湿陷性黄土两大类。湿陷机理至今还未被完全揭示出来，多认为胶结盐类的溶解是黄土湿陷的原因.4.2黄土地区挖方路基病害调查与分析4.2.1后缘拉裂29 　　黄土中的天然应力场主要为自重应力，在开挖前，自重应力以垂直方向为主，由于人工迅速开挖，形成高陡临空面，其应力要进行调整，调整的结果是应力的偏转，即形成平行于坡面的最大主应力和与之垂直相交的最小主应力，两应力的交线成为剪应力轨迹，最大主应力的偏转程度与坡高和坡型有着直接的关系，边坡越高越陡，剪应力在坡脚越集中，同时在坡脚形成较高的压应力集中。4.2.2滑移破坏黄土中存在相对隔水层，其坡脚一些地段是相对隔水的泥岩、泥质砂岩及风化剥蚀面，相对黄土而言，这些层位其渗透系数较小，黄土的覆盖较厚，一般情况下，在降水过程中，不可能入渗到达下部相对隔水层，但是由于张裂隙及一些大的孔洞存在，在降水时地表水形成面流，会沿这些裂隙、孔洞直接灌入到达一定的深度，加之地下水的侧向补给就会在该处形成地下潜水或上层滞水，便黄土呈现流塑或软塑状态。这样在坡体重力作用下就会沿着薄弱面产生滑动，使边坡破坏。据调查和统计，在黄土中产生滑动并不完全是一个圆弧面，而是前部为圆弧面，后部追踪张裂破坏的上陡下缓的“L”形状，在这方面，西安铁路研究所有着深入的研究，并根据实际情况总结出裂隙圆弧法汁算滑动土体的稳定性。4.2.3崩塌高边坡形成后暴露地表，受到各种外部应力的作用，使坡形产生改变，最终下部形成反坡，如有不利的裂隙切割组合成块体，最终产生崩塌破坏。根据对黄土边坡的调查，形成反坡的原因有如下几点：一是边坡坡脚附近为古土壤层。另外，地表水的冲刷、风化等也可使坡脚凹进，但由于有排水沟和护面墙，这种作用比较少。反坡形成后，下部失去支撑，坡体应力会进一步调整，加快变形，后缘裂隙张开，如果组合的块体一旦形成，将产生崩塌。4.2.4滑坡29 滑坡的产生原因，主要是由于黄土的强度下降引起土体稳定性平衡的破坏。大型滑坡常发生在松散结构或黄色湿陷性黄土层中，在新黄土中也会出现小型滑坡，滑坡多发生在老黄土和岩土间出现不整合倾斜接触面处，这里的黄土本身稳定性差，遇水作用或其它条件如地震、施工大爆破等作用下，极易产生土体滑移和崩坍。黄土地区滑坡极易产生，对铁路建设危害极大。4.2.5沙毁（1）为防治沙质路基风蚀，一般采用柴草、土石或无几、有机结合料进行固沙防护，以保证路基稳固和行车安全。（2）为防治路基沙埋，在路侧采用的措施可归纳为固沙、阻沙、输沙和导沙等四种类型。固沙措施可采用草方格网，或粘性土埂国方格沙障或直接利用卵石、砾石、粘性土、沥青乳液等，覆盖沙面进行加固。阻沙措施除高立式防沙栅栏外，还可采用挡沙沟堤等。挡沙沟堤时由当地的砂沙土或砂砾筑成。输沙措施是通过改变下垫面和加大风速的办法，使风沙流顺利通过路基而不致产生沙埋。导沙措施是用导沙堤改变气流方向，使风沙流离开路基。有条件的地区应优先采用植物固沙，并贯彻草、灌、乔相结合的原则，以达到最大的防风固沙效果。对已发生沙埋的铁路，需要将积沙清除到路基下风侧２０ｃｍ以外的地形开阔处，并予整平以免形成新的阻风积沙。4.3黄土地区挖方路基处治措施4.3.1换填法处治法当地基土的承载力和变形满足不了道路结构的要求，而软弱土层的厚度又不很大时，将基层底面下一定范围内的软弱土层挖去，然后分层换填砂、石、石灰、炉渣等建筑材料并夯实，这种地基处理方法称为换填法。在实际工程中，由于该方法材料来源广泛、经济，对施工机具要求不高，并且能够取得较好的效果而被广泛采用。4.3.2冲击压实法29 土体在压实过程中，压实机械所产生的应力使一定深度范围内的土体颗粒重新排列并挤密，土的密度和强度随之提高，土体渐渐由塑性状态变为弹塑性状态，直到弹性状态。很显然，加大作用于土体的冲击能量，可以增加影响深度，提高土体的密实度，从而更容易使土体达到弹性状态。4.3.3强夯法强夯法是在重锤夯实法的基础上演变而来的。重锤夯实法加固地基，可提高地基表层土的强度。对湿陷性黄土，可降低地表的湿陷性，对杂填土，可减少表层土的强度不均匀性。4.3.4土工格栅加筋处治法在黄土路基半填半挖路段，由于在填挖结合部沉降量不同，产生一定的沉降差值，由此导致道路产生纵向裂缝。这在前面的的病害调查中得到了充分的验证，因此，需采取有效的处治措施，以减少填挖结合部位的沉降差；同时加强填挖路基的衔接，并保证路基的填筑质量，用来减轻填挖路基性质差异所产生的危害。土工格栅加筋就是众多处治措施中比较有效的方法之一，并在实践中得到了广泛的运用。土工格栅具有较高的抗拉强度和张拉模量，因此能将荷载或应力均匀地扩散在较大的面积范围。对于软弱地基而言，可大大减少作用于软基础上的压力：对于沥青面层而言，可大大减少沥青结构层产生的徐变作用，最终达到防止沥青路面开裂的目的。土工格栅还可以凭借网面层的高摩阻力而产生的高抗拉强度增加结构层材料的剪切强度和整体性，组织不同路面材料相互掺杂或原地基与路基村料的相互掺杂。土工格栅的网状结构可使孔隙水压力更快的消散，这对于加固软粘土地基是非常重要的。29 同时，在分析时发现，格栅两端一旦固定，那么其加筋作用就比较明显。格栅通过两种方式起作用：一是格栅与填土之间的摩阻力及格栅横肋阻力来阻止土体侧向滑移；二是格栅自身在上覆压力作用下产生弯拉变形后能对上覆填土产生法向反力。当土工格栅两端固定后，这两种方式都能很好地起作用。而在实际工程中，加筋材料的两端是埋置于土中的，也即随着土体的变形而发生位移，因此其加筋效果就会降低。　　总之，因黄土本身所具有的特殊性质，黄土地基的处治显得尤为重要。铺设砂砾垫层和灰土垫层，一方面提高了地基的承载力，另一方面又控制了水对黄土地基的影响作用，垫层厚度以30～40cm为宜，一般应坚持因地制宣、就地取材的原则；冲击压实法处理湿陷性黄土地基的有效影响深度在80cm左右，冲压遍数以30～40遍为宜；强夯有效处理深度约为3.5cm左右，影响深度约为5.0cm左右，地基土经强夯处理后，施工期间略有沉降，填方完成后一年内基本无明显沉降；在路基填挖结合部设置土工格栅可以有效减小沉降差，加强填挖路基的衔接，土工格栅两端固定后效果更为显著。工程实例国道主干线天馋铁路是霍尔果斯至连云港的组成路段之一，也是国家“九五”重点建设项目之一。由于天馋铁路所处的特殊地理位置及地质特征，在施工建设过程中，天馋铁路对桥涵台背桥头跳车病害作了重点防治。现将天馋铁路桥涵台背不均匀沉陷的几种防治措施介绍如下。（1）主要概况及地质特征天馋铁路位于甘肃省境内，地质构造复杂，它地处陇西黄土高原梁峁及河流阶地地带。该区黄土覆盖较厚，且均为湿陷性黄土。新构造运动主要为地壳相对上升运动，形成发育的黄土沟壑系统。该区域年平均匀气温6.6℃，年平均降水量411.6mm，降雨集中在7-9月，占全年降水总量的58%左右，年平均蒸发量为1314.1mm，是降水量的3倍多，地表植被少而稀疏，覆盖率不足10%。（2）防治措施根据不同部位桥头跳车出现的几率及危害程度，天馋铁路主要分盖板明涵、盖板暗涵及桥梁三类分别按不同方案作了处理。盖板明涵防治措施盖板明涵处是铁路路面产生跳车的主要部位之一，天馋铁路当涵顶填土为0≤h≤1m时均按盖板明涵进行防治。29 具体防治措施为：①在台背填土中铺设土工格栅、涵顶填土中铺设土工筋带。台背填土底宽为2m，顶宽为台高加2m。台背土工格栅竖向间距每50cm一层，每层宽度与路基同宽；涵顶土工筋带竖向间距每25cm一层，水平间距为15cm，铺设宽度与路基同宽。②台背及涵顶填土每层厚度为25cm，同时，压实度按《规范》及设计要求提高2%。③台背及涵顶填土完成后，预留5个月沉降期之后，按75cm扩散半径设置梅花型压浆孔，进行台背压浆，台背压浆为纯水泥浆，压浆范围与路基同宽。盖板暗涵防治措施盖板暗涵一般对路面产生的变形不大，因而跳车现象不明显，如处治不当也会产生有害变形。天馋铁路对于涵顶填土高度大于3m的暗涵未作处理，填土高度1工程伸缩缝处的跳车也应引起重视，设计或施工中注意选用结构合理，能适应三维方向变形的伸缩装置。（3）处治效果评价天馋铁路自二OO一年五月开始分段通车以来，在近几年的运营过程中，根据现场调查、业主信息反馈，各行车路段道路平坦、行车舒适，路基无显著不均匀沉降及跳车现象发生，路基不均匀沉降防治起到了较好的效果。工程伸缩缝处的跳车也应引起重视，设计或施工中注意选用结构合理，能适应三维方向变形的伸缩装置。结束语29 随着现代物流运输业的日益繁忙，对铁路承载压力日益增强。铁路对路基的要求也越来越严格.对路基病害的防护与处理也显的越来越重要。而铁路，作为一种线形带状的特殊人工建筑，不可避免地经过不同的地质地区。对于不同的地质地区铁路工程地基土的沉积条件是不同的，因此地基土的变化往往是极其复杂的。以上仅对一些常见地区的典型地质条件如山区地区，黄土地区，软土地区做了详细介绍，并对其他一些特殊地区的地质条件如盐渍土地区，多年冻土地区做了简要论述。随着铁路工程的迅速发展对于不同的路基病害，借鉴以往成功的经验是很重要的。但是我们更应力求发展和创新为铁路工程建设做出更多的贡献。总结29 铁路养护是一项经常性的工作，为防止和减少路基病害的发生，要注意做好以下几项工作：路基养护工作的内容：(1)维修、加固路肩、边坡。(2)疏通、改善排水设施。(3)维护、修理各种防护构造物。(4)清除坍方、积雪，处理塌陷，检查险情，防治水毁。(5)观察和预防、处理翻浆、滑坡、泥石流等病害。(6)有计划、有针对性地对局部路基进行加宽、加高，改善急弯、陡坡和视距不良路段，使之逐步达到所要求的技术标准。路基养护工作的要求：(1)路基各部分经常保持完整，各部尺寸保持规定的标准要求，不损坏变形，经常处于完好状态。(2)路肩无车辙、坑洼、隆起、沉陷、缺口，横坡适度，边缘顺适，表面平整坚实、整洁，与路面接茬平顺。(3)边坡稳定、坚固，平顺无冲沟、松散，坡度符合规定。(4)边沟、排水沟、截水沟、跌水井、泄水槽(路肩水簸箕)等排水设施无淤塞、无高草，纵坡符合要求，排水畅通，进出口维护完好，保证路基、路面及边沟内不积水。(5)挡土墙、护坡及防雪、防沙等设施保持完好无损坏，泄水孔无堵塞。(6)做好翻浆、坍方、山体滑坡、泥石流等病害的预防、治理和抢修，尽力缩短阻车时间。参考文献29 ［1］王晓谋，袁怀宇.高等级铁路软土地基路堤设计与施工技术[M].北京：人民交通出版社，2001［2］冯仲仁，朱瑞赓.我国高速铁路软基处理研究的现状与展望[J].武汉理工大学学报,2002，24(1)：78～80［3］金建荣，华南山间谷地型软土的特性及处理方法[J].广西地质，2001，14(4)：71～74［4］马兴举.海漫铁路路基病害及防治措施[J].云南交通科技，2001，17（2）：20～23［5］龚晓南.地基处理新技术[M].西安：陕西科学技术出版社，2000.［6］钱鸿络，王继唐等.湿陷性黄土地基.北京.中国建筑工业出版社.1985［7］罗永忠，祝世强，张远明,等.内宜高速铁路Ｋ96+800～Ｋ99+380段路基病害成因及防治方法探讨[J]，水文地质工程地质，2000（3）：35～37［8］黄建书.浅谈渣巴山软土路基综合治理[J].云南交通科技，2000，16（4）：27～28［9］刘亚非.整治软土(裂土)路基病害的有效措施[J].铁道建筑，2000（12）：24～26　　29