蟻穴鼠穴對既有鐵路路基影響分析研究

張立偉　白恒恒　葉　鵬

(鐵道第三勘察設計院集團有限公司，天津　300251)

Study on Effect of Ant-Nest and Mole Burrow for the Subgrade of Existing Railway

ZHANG Li-wei　BAI Heng-heng　YE peng

蟻穴鼠穴對既有鐵路路基影響分析研究

張立偉白恒恒葉鵬

(鐵道第三勘察設計院集團有限公司，天津300251)

Study on Effect of Ant-Nest and Mole Burrow for the Subgrade of Existing Railway

ZHANG Li-weiBAI Heng-hengYE peng

摘要非洲某既有鐵路沿線路基本體及路基影響范圍內蟻穴、鼠穴發(fā)育，根據(jù)沿線蟻穴、鼠穴的地面形態(tài)發(fā)育特點和地下洞穴發(fā)育狀態(tài)對其進行分類，分析不同類型蟻穴、鼠穴對路基穩(wěn)定性的影響及采取的處理措施。

研究表明：(1)分布在不同位置的蟻堆對路基本體影響不同，應采取不同的處理措施，防止其發(fā)展和壯大，對線路路基造成影響。(2)鼠洞對路基本體影響較小，但經(jīng)日積月累的雨水沖刷，會造成土體流失，影響路基本體穩(wěn)定，應及早采取措施進行加固處理。(3)在鼠穴、蟻穴發(fā)育地段應加強巡視、監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)問題及時進行防護和處理。(4)蟻穴、鼠穴也是一種不良地質，在鐵路勘測中應加強調查、測試和分析。

關鍵詞非洲 蟻穴 鼠穴 既有鐵路 路基

1概述

蟻山(蟻堆)是非洲高原中部特有景觀，其高度低者10～30 cm，高者達4～5 m，為白蟻巢穴地上標識，由白蟻通過搬運地下及附近地表土體堆積形成，其下一定范圍內形成洞穴；鼠穴是當?shù)匾环N鼠科類動物在地下掘土形成的洞穴。非洲某鐵路穿越非洲高原中部，沿線蟻穴、鼠穴發(fā)育，在路基本體及路基影響范圍內土體形成多處空洞，從而形成蟻害、鼠害，對路肩、坡面、基底穩(wěn)定造成影響，若未及時夯補處理，會對列車產(chǎn)生安全運行隱患。

蟻穴系螞蟻從地面以下(蟻堆下方)搬運土顆粒與螞蟻的分泌物膠結筑起的巢穴及在其下部形成的空洞，在地面以上形成蟻堆。螞蟻以白蟻為主，白蟻類別分為木棲性白蟻、土棲性白蟻及土木兩棲性白蟻。

鼠穴為當?shù)厝朔Q作INFUKO，英文名稱為mole的類似鼠類動物沿水平方向在垂直深度約20～40 cm打的洞穴及其在地表形成的條帶狀堆積物。

根據(jù)調查、分析，寬度以路基本體及兩側影響范圍為界，制定蟻穴及鼠穴發(fā)育程度標準如下。

偶爾：0～20個/100 m (大小不限，以數(shù)量控制)；

零星分布：20～50個/100 m；

發(fā)育：大于50個/100 m。

2蟻害鼠害段特性及地質條件

2.1　蟻害、鼠害特性

(1)蟻穴

蟻穴系螞蟻從地面以下(蟻堆下方)搬運土顆粒與螞蟻的分泌物膠結筑起的巢穴及其在下部形成的空穴，普遍較堅硬，一般蟻穴成長周期約3～5年。按發(fā)育狀態(tài)分為退化型、發(fā)育型兩大類。其中發(fā)育型按地面形態(tài)分為圓錐形、拱圓形、柱形、饅頭形、裸洞形五大類。按地下洞穴形態(tài)分為洞穴形、蜂巢形兩大類。退化型按地面形態(tài)分為圓錐形、拱圓形兩大類，其地下均為洞穴。

退化型蟻穴(堆)呈圓錐狀、拱圓形，高3～5 m，直徑5～10 m，上長滿樹木和雜草，未見白蟻活動，根據(jù)調查和訪問，在體積較大蟻堆下方形成一個或多個直徑為0.5～1.5 m的空洞，洞深一般小于2.5 m，如圖1。

發(fā)育型蟻穴體積較退化型小，蟻堆表面均膠結致密，質地堅硬，無植物生長，剝開后白蟻成群，如圖2。

圖片1　退化型蟻堆

圖片2　錐形蟻穴

發(fā)育型蟻穴一部分外形高大，發(fā)育在樹林中，呈柱狀、圓錐狀，高1～3 m，直徑0.5～2.0 m；一部分外形低矮，發(fā)育在地勢低洼的溝谷岸邊，呈小圓錐狀、拱圓形或饅頭狀，高0.2～0.5 m，直徑0.1～0.5 m；還有一部分是為裸洞形，垂直發(fā)育，洞口直徑一般為10～40 m，深度為1～2.5 m，洞形大部呈圓洞狀，少部分為不規(guī)則狀?，F(xiàn)場調查、訪問和簡易勘探揭示，呈柱狀、圓錐狀的蟻堆下方形成5～30 cm的空洞，洞形呈圓洞狀，深度一般小于1.2 m；呈小圓錐、饅頭、小拱圓狀的蟻堆下方20～50 cm范圍內形成蜂巢型空洞，空洞一般在0.2～1.5 cm，最大為2.0 cm。

(2)鼠穴

鼠穴的“鼠”當?shù)厝朔Q作INFUKO，英文名稱為mole，體形特征較大，長約15～25 cm，粗約5～10 cm；在深度約20～40 cm水平向打洞，延伸長度幾十米至幾百米，最長可達1 km，洞形呈圓洞狀，直徑約3～10 cm；在地面上呈現(xiàn)條帶狀的土堆，為松散狀，土堆高5～10 cm。

2.2　蟻害、鼠害發(fā)育的地質條件

根據(jù)調查、訪問和分析總結，線路及兩側附近白蟻類別多為土棲性白蟻和土木兩棲性白蟻。土棲性白蟻多在地勢低洼的沼澤、水草地或溝谷兩岸筑巢，并以樹木、樹葉和菌類等為食；土木兩棲性白蟻多在地勢較高、樹木生長發(fā)育的地區(qū)筑巢，以干枯的植物、木材為食。

鼠害一般發(fā)育在地勢較高、地形較平坦、相對干燥的地方。

蟻害及鼠害段落大多位于黏性土、粉土、粉砂分布地段，巖基和粗顆粒土地段幾乎沒有發(fā)現(xiàn)蟻穴和鼠穴。

3蟻害鼠害影響分析

為查明蟻害、鼠害對既有鐵路的影響，通過釬探、挖探、物探等綜合勘探手段，選取沿線50個蟻穴、鼠穴發(fā)育段落進行代表性勘探，主要從蟻穴和鼠穴的分類、大小、分布和發(fā)育程度等方面對既有鐵路影響進行綜合評價。

釬探測試結果統(tǒng)計表明，大多數(shù)段落路基本體2 m范圍內30 cm釬探擊數(shù)一般都大于30擊，在旱季，路基本體黏性土土質堅硬，膠結性好，蟻穴膠結物不受破壞情況下，路基土體承載力較高。

代表性挖探揭示了不同形態(tài)蟻穴結構形態(tài)、物質成分及發(fā)生和發(fā)展的基本規(guī)律等。

物探手段采用地質雷達方法對蟻穴段落探測，可以查明路基本體內蟻穴、鼠洞動發(fā)育位置及影響范圍，路基沉降程度。其中K1487+188～K1487+208、K1487+325～K1487+345段，35～45 ns位置(大約對應2.0 m深度)雷達圖像反射同相軸呈現(xiàn)扭曲錯亂、振幅變化。結合現(xiàn)場調查情況，根據(jù)物探測試結果推斷，路基本體中蟻穴結構破壞，附近土體塌陷，產(chǎn)生路基沉降。

圖3　蟻穴探測示意圖

3.1　蟻穴評價結果

(1)退化型蟻穴

退化型蟻穴大都遠離既有線路，對既有線路穩(wěn)定性無影響。

(2)發(fā)育型蟻穴

分布在路肩、坡面及坡腳附近的小圓錐，小拱圓，饅頭形蟻穴：

蟻堆直徑小于20 cm蟻穴對路基穩(wěn)定性影響很?。恢睆酱笥?0 cm且偶爾和零星分布下部呈蜂巢狀蟻穴對路基穩(wěn)定性影響很?。恢睆酱笥?0 cm且發(fā)育分布的下部洞穴呈蜂巢狀蟻穴對路基穩(wěn)定性影響較?。恢睆酱笥?0 cm且偶爾分布的下部呈洞穴狀蟻穴對路基穩(wěn)定性影響較??；直徑大于20 cm且零星和發(fā)育分布下部呈洞穴狀蟻穴對路基穩(wěn)定性有一定影響。

分布在路肩、坡面及坡腳的柱形，圓錐形蟻穴：

下部洞穴呈蜂巢狀的蟻穴對路基基床穩(wěn)定性有一定影響，下部洞穴呈洞穴狀的蟻穴對路基穩(wěn)定性影響較大，蟻堆越大則影響越大，有可能造成路基邊坡坍塌、路基下沉，影響行車安全。

分布在路肩、坡面及坡腳的裸洞形對路基基床穩(wěn)定性影響較大，蟻洞越大則影響越大，可能造成路基邊坡坍塌、路基下沉，影響行車安全。

分布在坡腳、塹頂以外(路基影響范圍之外)的各種發(fā)育形蟻穴對路基穩(wěn)定性無影響，但應控制向線路方向發(fā)展。

3.2　鼠穴評價結果

路肩、邊坡鼠穴發(fā)育，容易造成路基邊坡坡面土質疏松，在雨季雨水沖刷導致坡體土體流失；坡腳鼠洞發(fā)育，造成坡腳土體缺失，形成土坑，造成邊坡坍塌，影響邊坡穩(wěn)定性。

4工程措施建議

4.1　蟻害處理措施

(1)退化型蟻堆

遠離路基基床無需處理，在改線設計時應考慮其影響。

(2)發(fā)育型蟻堆

分布在路肩、坡面及坡腳的小圓錐，拱圓形，饅頭形蟻穴：

蟻堆直徑小于20 cm蟻穴鏟除后填土夯實；直徑大于20 cm鏟除蜂巢狀的蟻穴填土夯實；直徑大于20 cm地下呈洞穴狀的先鏟除蟻堆，在蟻洞內澆灌化學鹽處理后灌水泥漿或填土夯實。

分布在路肩、坡面及坡腳的柱形和圓錐形蟻穴：

下部洞穴呈蜂巢狀的蟻穴，鏟除蟻穴，澆灌化學鹽，填土夯實；下部呈洞穴狀的蟻穴，鏟除蟻穴，澆灌化學鹽后灌水泥漿或填土夯實。

分布在路肩、坡面及坡腳的裸洞型形蟻穴：

先鏟除蟻穴，在蟻洞內澆灌化學鹽處理后灌水泥漿或填土夯實。

分布在坡腳、塹頂以外(路基影響范圍之外)的各種蟻穴：均不作處理，但應控制向線路方向發(fā)展。

4.2　鼠害處理措施

在線路影響范圍內所有鼠洞均采取鏟除、回填、夯實等措施。

4.3　工程措施建議

偶爾及零星分布段落，以工務部門日常養(yǎng)護處理為主，防止其繼續(xù)發(fā)展。發(fā)育段落，宜由工務部門進行專門性整治工作，以免對線路正常運行造成影響。

參考文獻

[1]鐵道第三勘察設計院集團有限公司.××鐵路蟻害、鼠害勘察報告[R].天津：鐵道第三勘察設計院集團有限公司，2012

[2]鐵道第三勘察設計院集團有限公司. ××鐵路基床評價物探成果報告[R].天津：鐵道第三勘察設計院集團有限公司，2012

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[4]TB10013—2010鐵路工程物理勘探規(guī)范

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[6]孫寶忠，施紅藝.新建鐵路荊岳線公安長江大橋工程地質條件研究[J].鐵道勘察，2013(5)

中圖分類號：U213.1+5

文獻標識碼：B

文章編號：1672-7479(2015)01-0057-03

作者簡介：第一張立偉(1979—)，男，2009年畢業(yè)于西南交通大學土木工程學院地質工程專業(yè)，工學碩士，工程師。

收稿日期：2014-12-01