鐵路路基病害類型及防治探討

蘇振軍

（西安鐵路局 西安工務(wù)段，陜西 西安 710005）

一 發(fā)生機(jī)理

鐵路路基質(zhì)量病害的發(fā)生與否與以下五個(gè)因素有關(guān)：鐵路路基材料、地下水與地表水的分布、列車動(dòng)力荷載、基床土質(zhì)的動(dòng)力強(qiáng)度特性、氣溫的變化，這五項(xiàng)因素之間的相互聯(lián)系與綜合作用就形成了鐵路路基質(zhì)量病害發(fā)生的主要原因。由于各種因素之間這種錯(cuò)綜復(fù)雜的關(guān)系，使得鐵路路基質(zhì)量病害復(fù)雜多變，不同的病害都有不同于其他病害的特殊病理。特別是在鐵路線路長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)的情況下，由于自然環(huán)境對(duì)路基的長(zhǎng)期侵蝕和維修保養(yǎng)的不及時(shí)，使得病害類型、病害分布和病害發(fā)育具有明顯的非線性和隨機(jī)性。我們可以將病害發(fā)生的機(jī)理概括為內(nèi)因和外因兩個(gè)方面：內(nèi)因是指可能導(dǎo)致病害發(fā)生的地質(zhì)條件；外因是指可能導(dǎo)致病害發(fā)生的氣候變化和列車動(dòng)力荷載。

無(wú)論選擇任何一條實(shí)際線路來(lái)進(jìn)行分析，該線路的地質(zhì)條件都是客觀存在的，其特質(zhì)受外界因素的影響較小且變化緩慢，具有足夠的穩(wěn)定度。所以鐵路路基質(zhì)量病害的發(fā)生在很大程度上取決于前文所提的外因，特別是病害發(fā)生的頻繁度和嚴(yán)重度與氣候和動(dòng)力荷載的長(zhǎng)期重復(fù)影響息息相關(guān)。對(duì)記錄下來(lái)的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，在外因的作用下，路基的塑性變形過(guò)大是路基漸進(jìn)性破壞的主要特征。如果讓塑性變形的累加超過(guò)一定的范圍，路基填土就會(huì)發(fā)生塑性流動(dòng)，進(jìn)而導(dǎo)致路基病害的發(fā)生。這一類病害的發(fā)生與基床土質(zhì)的飽和密度有直接的聯(lián)系，土的動(dòng)強(qiáng)度將隨著飽和度的不斷降低得到明顯的加強(qiáng)。當(dāng)軌道的路基土的塑性變形的累加超過(guò)一定程度，就會(huì)在枕木下方形成積水坑和道碴坑。若是在多雨季節(jié)，基床填土的含水量處于飽和態(tài)后使得動(dòng)強(qiáng)度明顯下降，這就會(huì)讓道床的工作性能得到破壞并使得線路產(chǎn)生嚴(yán)重的不平順，極大地威脅到了行車的安全。

二 病害類型

鐵路路基質(zhì)量病害有多種分類方法：若按路基面形狀進(jìn)行分類，可將其分為路堤病害和路塹病害；若按病害發(fā)生的部位進(jìn)行分類，可將其分為基床病害、路基本體病害和地基病害；若按病害的表現(xiàn)形式分類，可將其分為路基下沉、翻漿冒泥、外擠和邊坡危害。路基下沉是最常見(jiàn)的一種路基病害，這種病害一般是由于機(jī)床土長(zhǎng)期被水浸泡，發(fā)生軟化而引起。路基下沉在路堤、路塹和過(guò)渡地段都有可能發(fā)生，路基下沉病害發(fā)生的同時(shí)一般不伴隨著翻泥冒漿的發(fā)生。相較于旱季，在雨季時(shí)其下沉速度相對(duì)較快，伴隨著這種下沉，將會(huì)使道碴囊變得越來(lái)越深，若軟臥層較薄且道碴囊較淺，路基下沉就有可能進(jìn)一步演變?yōu)閿D出。如果路基填筑密度過(guò)低并且強(qiáng)度也達(dá)不到要求，路基在列車動(dòng)力荷載和自重的作用下就會(huì)發(fā)生較大面積的豎向變形，這種變形產(chǎn)生的原因是路基填料及壓實(shí)沒(méi)有達(dá)到必要的要求。翻漿冒泥是近年來(lái)我國(guó)鐵路線路最經(jīng)常發(fā)生的鐵路路基質(zhì)量病害的一種，一般將翻漿冒泥分為兩種：基床性翻漿冒泥和道床性翻漿冒泥。前者的成因是基床土質(zhì)惡化后會(huì)在列車荷載的反復(fù)作用下發(fā)生液化變成泥漿，再由于頻繁的列車荷載對(duì)泥漿產(chǎn)生抽吸力，泥漿在受到擠壓后會(huì)向上翻冒。形成這一類病害一般要經(jīng)歷道心積水、冒砂、局部翻漿冒泥和區(qū)段翻漿冒泥幾個(gè)階段。后者又可進(jìn)一步分為兩種：土質(zhì)基面翻漿冒泥和風(fēng)化石質(zhì)基面翻漿冒泥。道床性翻漿冒泥的主要成因包括：荷載的大小和分布、氣溫和濕度對(duì)機(jī)床的作用程度、鐵路道碴的品質(zhì)。

三 防治方法

鐵路路基質(zhì)量病害防治最重要的就是要勤于測(cè)量和檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題才能及時(shí)解決問(wèn)題，要在問(wèn)題還沒(méi)有變得復(fù)雜和龐大之前及時(shí)整治，而不能等到問(wèn)題擴(kuò)大化之后。根據(jù)前文論述的鐵路路基質(zhì)量病害的發(fā)生機(jī)理和不同類型，鐵路路基質(zhì)量病害防治的具體手段包括：防水與排水、土質(zhì)改良、減少列車動(dòng)力荷載和綜合防治。

排水和防水的目的是防止水浸化路基和排除路基積水，保持基面排水坡度，適用于由排水不良引發(fā)的路基病害。排水和防水并不僅僅指簡(jiǎn)單的把水引出，而是要做到防排結(jié)合。排水和防水的主要手段是通過(guò)鋪設(shè)不透水的土工纖維來(lái)截留地表水，利用盲溝和側(cè)溝疏導(dǎo)地下水，始終保持基床的排水性能處于良好狀態(tài)。找到水的來(lái)源后，要對(duì)來(lái)水進(jìn)行截水，切斷水的來(lái)源，之后要分別針對(duì)地面水和地下水進(jìn)行排水。對(duì)于地面水，可以利用單側(cè)或雙側(cè)排水溝進(jìn)行排水，也可以利用取土坑來(lái)進(jìn)行排水。天溝、側(cè)溝及各類防排水溝設(shè)施，都必須滿足將積水引導(dǎo)至路基以外的基本要求。對(duì)于地下水，要分兩種情況進(jìn)行處理：若地下水只是淺埋或無(wú)固定含水層，可以利用明溝、排水槽、支撐滲溝等排水設(shè)施；若地下水深埋或有固定含水層，就要利用滲水隧洞、滲井或斜仰式鉆孔等排水設(shè)施進(jìn)行排水。

土質(zhì)改良就是改善基床填土，通過(guò)改良基床的填料和結(jié)構(gòu)來(lái)提高路基設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，特別是基床填料的標(biāo)準(zhǔn)。在鐵路路基建設(shè)初期，就要對(duì)基床填料進(jìn)行嚴(yán)格地篩選，若缺乏合適的基床填料，就應(yīng)該采取鋪設(shè)土工合成材料的措施來(lái)對(duì)土質(zhì)進(jìn)行改良。若已經(jīng)鋪設(shè)好的線路在使用中出現(xiàn)了病害路段，必須采用徹底的方案來(lái)對(duì)病害進(jìn)行治理才能不留后患。具體的措施有：水泥樁加固、鋪設(shè)土工合成材料和土質(zhì)換填等。

減少列車動(dòng)力荷載就是減輕列車荷載對(duì)基床的作用效果，一般要改變道床和軌道結(jié)構(gòu)。具體的措施包括：加長(zhǎng)軌枕長(zhǎng)度并縮少間距；換重型鋼軌；加厚道床并鋪設(shè)墊層；改造機(jī)車車輛軸距。在合理的范圍內(nèi)，若軌枕長(zhǎng)度增加8%，則可以降低基床動(dòng)應(yīng)力6%；若軌枕長(zhǎng)度增加16%，則可降低11%。若60型鋼軌替換50型鋼軌，則可降低基床動(dòng)應(yīng)力12%。這些措施若綜合使用，改善效果可能增加一倍。鐵路路基質(zhì)量病害是由多種因素引發(fā)的，若要徹底根治，就必須將上述防治方法綜合運(yùn)用，如此方能讓鐵路運(yùn)輸安全得到充分的保障。

四 結(jié)語(yǔ)

鐵路路基質(zhì)量病害對(duì)鐵路運(yùn)輸安全具有嚴(yán)重的威脅，為消除這類威脅應(yīng)該在熟悉每一種病害的基礎(chǔ)上進(jìn)行綜合防治。

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[2]鄭偉.關(guān)于鐵路施工慢行的探討[J].黑龍江生態(tài)工程職業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)2011年03期