鐵路路基病害治理探討

摘要：鐵路運(yùn)輸在我國(guó)整個(gè)交通運(yùn)輸系統(tǒng)中超著無(wú)可取代的作用，為我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。但隨著鐵路運(yùn)行時(shí)間的增長(zhǎng)，其消耗磨損度也會(huì)日益加大，而且期間會(huì)伴隨各種路基病害，影響路基的使用壽命。文章以鐵路路基病害的常見(jiàn)類(lèi)型為著手點(diǎn)，分析了其相關(guān)的誘發(fā)因素，并分別從六個(gè)角度對(duì)鐵路路基的治理措施進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：鐵路路基；病害治理；自然因素；鐵路運(yùn)輸；交通運(yùn)輸系統(tǒng) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類(lèi)號(hào)：U213 文章編號(hào)：1009-2374（2017）02-0088-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.02.042

鐵路作為我國(guó)交通運(yùn)輸?shù)拿}，不僅是大宗貨物運(yùn)行的主要途徑，而且也是大眾出行的慣用方式，其對(duì)整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展而言都具有舉足輕重的作用。面對(duì)日益嚴(yán)重的鐵路病害，加強(qiáng)對(duì)其病害的治理，已成為鐵路工務(wù)段的工作人員的工作重點(diǎn)。

1 鐵路路基病害的常見(jiàn)類(lèi)型

1.1 水浸路基

水浸路基是指在路堤缺乏足夠防護(hù)和加固設(shè)備時(shí)，因常年或季節(jié)性浸水，而使路基受水的浸潤(rùn)、水位變化、水流波浪等沖擊進(jìn)而導(dǎo)致路基不穩(wěn)，從而影響鐵路的正常運(yùn)行。在我國(guó)，此種情況多發(fā)生于雨水集中的夏季。

1.2 擠出變形

鐵路路基的填充物大多為巖土，巖土的密度不夠堅(jiān)固，在強(qiáng)壓力的沖擊下，極易扭曲變形。因而在持續(xù)不斷的高質(zhì)量列車(chē)的碾壓下，鐵路路基難以堪受重荷而導(dǎo)致基床被擠出，裸露于地表出現(xiàn)隆起外化變形現(xiàn)象。

1.3 邊坡沖刷

通常情況下，高大的岸坡、隆起的邊坡以及風(fēng)化的巖石，在長(zhǎng)年累月的水流侵蝕作用下，不是被沖刷為沖溝就是被沖刷為沖坑。無(wú)論是沖溝還是沖坑對(duì)于鐵路路基的穩(wěn)定性都具有一定的破壞力，是一種較為嚴(yán)重的鐵路路基病害。

1.4 邊坡溜坍

由于地表水的不斷滲透以及地下水的溶蝕性，使得鐵路路基附近的土質(zhì)也在悄然間發(fā)生了質(zhì)變，土質(zhì)的密度越來(lái)越稀薄，土層也越來(lái)越脆弱，在流水的腐蝕中與自然的風(fēng)化下，路基四周邊坡上的巖土?xí)饾u向下滑溜，從而造成邊坡溜坍，威脅鐵路運(yùn)行安全。

1.5 下沉

下沉是指在鐵路建好之初，鐵路路基受限于密度與強(qiáng)度的大小，在列車(chē)行駛過(guò)程中，路基不堪重負(fù)而出現(xiàn)的一種向下塌陷的現(xiàn)象。正常情況下，列車(chē)的大幅度振動(dòng)以及水的侵蝕作用也會(huì)導(dǎo)致路基斷裂或局部下沉。

1.6 陷穴

陷穴是指由地面表層水在地表的斷裂縫隙處匯集，并經(jīng)過(guò)水流的侵蝕腐化作用而形成的洞穴，導(dǎo)致鐵路路基陷穴的原因是極為復(fù)雜的，有人為因素也有自然因素。通常而言，鐵路路基施工失誤以及工程在巡回檢查階段沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)鐵路路基洞穴的存在等人為因素是誘發(fā)鐵路路基陷穴的主要原因。一旦忽略了洞穴的存在，當(dāng)列車(chē)行至于此時(shí)，路基坍塌降落鐵軌斷裂，勢(shì)必會(huì)造成重大損失。

1.7 滑坡

滑坡是一種常見(jiàn)的地質(zhì)災(zāi)害，是斜坡上的巖土在河流沖刷、雨水浸泡以及地震危害等因素的影響下，而出現(xiàn)的山體向下滑移現(xiàn)象。倘若其滑移范圍牽涉鐵路路基，那么則意味著鐵路路基也會(huì)出現(xiàn)不同程度的滑動(dòng)位移，對(duì)鐵路路基的穩(wěn)固性造成不良影響，甚至威脅鐵軌的正常通行狀況。

1.8 凍害

凍害作為一種常見(jiàn)的氣象災(zāi)害，其通常發(fā)生于寒冷之地。一般而言，在嚴(yán)寒地區(qū)，低溫下鐵路路基內(nèi)部的水土?xí)隼浣Y(jié)冰，冰狀固體也會(huì)隨之膨脹，在路基表層形成不均勻的冰塊腫脹，導(dǎo)致鐵路路基被凍裂破壞鐵軌的原始結(jié)構(gòu)。

2 鐵路路基病害的誘發(fā)因素

鐵路路基病害的誘發(fā)因素復(fù)雜多樣，有自然因素也有人為因素，而且每一病害的產(chǎn)生原因也不盡相同。但是無(wú)論哪一種病害因素，對(duì)于鐵路路基而言都可能帶來(lái)致命的殺傷力，對(duì)整個(gè)鐵路系統(tǒng)的運(yùn)行造成潛在威脅。

2.1 自然因素

自然因素是引發(fā)鐵路路基病害的根本原因，風(fēng)化作用、水流侵蝕、氣候變化以及地質(zhì)變動(dòng)等各種因素對(duì)于完全置身于大自然中的鐵路路基來(lái)說(shuō)，都會(huì)有牽一發(fā)而動(dòng)全身的影響。眾所周知，鐵路路基病害大多發(fā)生于特殊的地質(zhì)環(huán)境之中，若路基巖土受風(fēng)化作用較大、被水流侵蝕嚴(yán)重，那么巖土構(gòu)造則會(huì)漸漸發(fā)生變化，密度變小強(qiáng)度變?nèi)酰缓笳T發(fā)下沉、滑坡以及陷穴等病害。此外，氣候變化對(duì)于鐵路路基病害來(lái)說(shuō)也是一種不容忽視的誘因。在地質(zhì)環(huán)境相對(duì)較為穩(wěn)定的狀態(tài)下，路基病害的發(fā)生頻率與當(dāng)?shù)氐臍夂蜃兓⑾⑾嚓P(guān)。例如，在持續(xù)的高強(qiáng)度降雨中，鐵路路基會(huì)被大水所浸沒(méi)，然后，路基內(nèi)部的巖土?xí)蛴鏊尸F(xiàn)出一種飽和狀態(tài)，巖土的動(dòng)強(qiáng)度也會(huì)隨之減小，進(jìn)而影響基床的工作性能，使鐵路路基呈現(xiàn)出凹凸不平狀，給列車(chē)的安全通行埋下安全隱患。

2.2 列車(chē)自身荷重

路基病害是各種因素綜合作用的結(jié)果，其中列車(chē)自身的載荷也是病害的重要誘導(dǎo)因素。一方面，列車(chē)自身的負(fù)重就很大，其在行駛過(guò)程中對(duì)于路基會(huì)表現(xiàn)出一種漸進(jìn)的破壞力。簡(jiǎn)而言之，過(guò)大的質(zhì)量會(huì)使路基巖土的塑性被改變，形成流動(dòng)性巖土，破壞路基內(nèi)部整體的穩(wěn)定性；另一方面，列車(chē)在前行時(shí)會(huì)產(chǎn)生巨大的振幅效應(yīng)，列車(chē)與鐵軌間的大幅度振動(dòng)會(huì)使其循環(huán)荷載能力降低，從而誘發(fā)不同程度的路基病害。

2.3 人為因素

在鐵路路基病害的形成過(guò)程中，人為因素是最為次要的因素，但是其對(duì)鐵路病害的影響卻是不容小覷。從鐵路施工到驗(yàn)收，再到運(yùn)行整個(gè)階段，都要不斷地對(duì)鐵路路基概況進(jìn)行反復(fù)巡檢。任何勘驗(yàn)失誤與檢查疏忽都會(huì)造成不可估量的后果，類(lèi)似于陷穴的形成以及下沉的產(chǎn)生源于人為因素。

3 鐵路路基病害的治理措施

3.1 做好信息的搜集匯總工作

面對(duì)復(fù)雜多變的鐵路路基病害，可以從信息的采集方面著手，全面搜集路基病害的信息資料，隨時(shí)隨地反饋巡檢結(jié)果。從鐵路工程的啟動(dòng)之初，就做好整條線路的規(guī)劃設(shè)計(jì)資料搜集整理工作，以土層巖石的密度勘探為著手點(diǎn)，對(duì)鐵路沿線的巖土資料進(jìn)行廣泛搜集。而后，做好鐵路路基的氣候變化資料的搜集工作并做好即時(shí)匯總工作，根據(jù)相關(guān)資料對(duì)鐵路路基可能出現(xiàn)的潛在病害做出預(yù)測(cè)，并據(jù)此做好隨時(shí)啟動(dòng)應(yīng)急方案的準(zhǔn)備。

3.2 積極引進(jìn)新型探測(cè)掃描技術(shù)與設(shè)備

在對(duì)鐵路路基的概況進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，可以將新技術(shù)新設(shè)備運(yùn)用到鐵路道床形態(tài)、路基結(jié)構(gòu)剖析以及病害類(lèi)型探測(cè)上來(lái)。在對(duì)鐵路路基進(jìn)行大范圍的掃描測(cè)試時(shí)，可以采用瞬態(tài)面波法和探地雷達(dá)法分析鐵路路基可能存在的病害。利用探地雷法探測(cè)出病害所處的具體位置，而后通過(guò)瞬態(tài)面波法計(jì)算出相關(guān)路基土的系列參數(shù)與其負(fù)重承受力。

3.3 以良好的粗砂作為路基填充物

粗砂密度較大抗壓能力較強(qiáng)，具有較好的透氣性。路基大多是以砂土混合而成，而其中的砂料大多為粉砂和細(xì)砂。粉砂和細(xì)砂的密度較小，透氣性也相對(duì)較差，其對(duì)于路基的保護(hù)作用有限。但是倘若以大面積的粗砂對(duì)路基進(jìn)行墊層設(shè)計(jì)，不僅提高了路基的抗壓能力，而且還能有效地排除路基內(nèi)部的積水，延長(zhǎng)鐵路路基的使用壽命。當(dāng)然，最重要的是采用此措施時(shí)，應(yīng)結(jié)合鐵路沿線的具體環(huán)境與路基實(shí)際情況，進(jìn)行選擇適當(dāng)性鋪設(shè)。

3.4 優(yōu)化隔離層設(shè)計(jì)

在建設(shè)鐵路路基時(shí)，應(yīng)該充分考慮路基的隔層設(shè)計(jì)的合理性。按透水性分，隔離層可以分為透水性與不透水性兩種；按密封性分，隔離層可以分為封閉式和不封閉式兩種。因此，對(duì)隔離層進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)路基基床的要求，采取分層分段的隔離式設(shè)計(jì)，以最優(yōu)化的隔離層設(shè)計(jì)最大限度地保護(hù)路基。此外，不同的隔離層所選擇適用的材料也不盡相同，但是對(duì)于隔離層材料的使用應(yīng)該以性能作為主要考慮因素，因而土木合成材料憑借較好的承重性成了隔離層材料的不二之選，為鐵路路基的穩(wěn)定性奠定了良好的基石。

3.5 加強(qiáng)填土的牢固度

面對(duì)地下水的滲漏導(dǎo)致的邊坡沖刷、下沉以及陷穴等病害，可以路基填土為切入點(diǎn)，對(duì)其實(shí)行人工干預(yù)。以提高填土的高度來(lái)促進(jìn)路基與地下水距離的擴(kuò)大，從而減少地下水對(duì)路基進(jìn)行邊緣化滲透，使得路基中的水分在無(wú)形中被過(guò)濾。那么在嚴(yán)寒的冬天，就可以避免路基因結(jié)冰而出現(xiàn)凍害，導(dǎo)致其內(nèi)部結(jié)構(gòu)因擠壓而變形，影響鐵路的正常運(yùn)行。

3.6 完善路基排水系統(tǒng)

連續(xù)性地強(qiáng)降雨容易導(dǎo)致鐵路路基浸水，影響鐵路的正常運(yùn)行，因此建立完善的鐵路路基排水系統(tǒng)已經(jīng)成為了解決路基浸水的關(guān)鍵。從整體上對(duì)鐵路全線的排水系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)范化設(shè)計(jì)，在路基的邊溝、側(cè)溝等處施放排水設(shè)備，使其與其他的地面排水設(shè)施相銜接，組成完善的排水系統(tǒng)。進(jìn)而在施工期間對(duì)影響路基穩(wěn)固排水系統(tǒng)建成的陷穴、地下水滲透以及水流侵蝕等因素進(jìn)行一一分化處理，以保證排水設(shè)備的快速建成與操作的便利性。

4 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)階段，我國(guó)鐵路路基面臨的病害問(wèn)題日趨嚴(yán)重，倘若置之不理放任自流，最后勢(shì)必會(huì)影響整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的良好勢(shì)頭，因而加強(qiáng)鐵路路基病害治理是極有必要的。在治理過(guò)程中，要以當(dāng)前鐵路路基的具體病害情況為著手點(diǎn)，對(duì)其進(jìn)行全面系統(tǒng)性診斷，據(jù)此采取相應(yīng)的配套解決措施，從源頭上對(duì)鐵路路基的病害進(jìn)行治理，拔掉威脅鐵路正常運(yùn)行的心頭刺。

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作者簡(jiǎn)介：李敏（1973-），男，四川三臺(tái)人，成都鐵路局成都工務(wù)段工程師，研究方向：鐵路橋路維修。

（責(zé)任編輯：小 燕）