【京滬鐵路路基病害類型與預(yù)防措施探究12000字（論文）】

京滬鐵路路基病害類型與預(yù)防措施研究目錄TOC\o"1-2"\h\u11509京滬鐵路路基病害類型與預(yù)防措施研究 118883摘要 215046關(guān)鍵詞：鐵路路基；路基凍害；病害防治1緒論 240701.1研究背景 2237391.2研究意義 39131.3研究現(xiàn)狀 3208001.4主要研究?jī)?nèi)容 489752鐵路路基病害相關(guān)概念 5145292.1鐵路路基病害類型 5254072.1.1鐵路路基下沉 5149012.1.2鐵路路基翻漿冒泥 698372.1.3鐵路路基邊坡塌方 8289712.1.4鐵路路基基床外擠 9314092.2路基病害治理的典型方法 1064132.2.1更換或改善路基土 10257562.2.2排水措施 11183602.2.3改變列車荷載在路基中的應(yīng)力分布 12245712.3病害治理的評(píng)估方法 12229392.3.1路基力學(xué)性能指標(biāo) 12204662.3.2動(dòng)力觸探 1310142.3.3無(wú)損檢測(cè) 1383892.3.4長(zhǎng)期沉降監(jiān)測(cè) 14260993京滬鐵路路基病害分類及成因分析 15125483.1填方路基下沉 15306423.2挖方路基地基下沉 151268(1)設(shè)計(jì)原因 1528284(2)施工原因 1677883.3挖方路基基床外擠 17101631)京滬鐵路全線所在區(qū)域存在凍結(jié)的氣候條件。 17257353)病害路段的基床土為強(qiáng)凍脹性土。 18307904京滬鐵路路基病害整治技術(shù) 1886504.1灰土擠密樁 1827816(1)相關(guān)參數(shù) 185310(2)成孔和孔內(nèi)回填夯實(shí)的技術(shù)要求 1996294.2疏干排水孔 1911785(2)疏干排水孔直徑 2082864.3安放高強(qiáng)度透水軟管 20124184.4碎石樁 22278704.5多功能排水溝 23191725結(jié)論 2411062參考文獻(xiàn) 2516385致謝 27摘要鐵路基床病害成為一種分布廣、治理難、多發(fā)性強(qiáng)的病害，加之近年來(lái)隨著重載及提速列車的大量運(yùn)行。路基內(nèi)應(yīng)力水平、分布狀態(tài)和作用方式顯著改變。由于既有鐵路線路基設(shè)計(jì)承載力偏小，在列車提速后荷載引起的動(dòng)應(yīng)力之下，導(dǎo)致各種病害的產(chǎn)生，或使已存在的病害更加嚴(yán)重而嚴(yán)重影響著列車的安全運(yùn)行。據(jù)此本文對(duì)鐵路路基病害防治技術(shù)進(jìn)行研究，研究過(guò)程中主要是先分析鐵路路基相關(guān)的概念及理論，其次針對(duì)鐵路路基常見(jiàn)的病害問(wèn)題進(jìn)行分析，然后提出相應(yīng)的解決對(duì)策。關(guān)鍵詞：鐵路路基；路基凍害；病害防治

1緒論1.1研究背景自中國(guó)鐵路建成通車以來(lái)，擴(kuò)能改造后運(yùn)營(yíng)了萬(wàn)噸列車，運(yùn)輸能力顯著提高。由于許多鐵路設(shè)計(jì)采用的技術(shù)水平較低，路基沉降、泥漿泵送、泥漿培養(yǎng)等地面破壞越來(lái)越明顯，在某些地區(qū)，底板排水不良。路基強(qiáng)度和穩(wěn)定性影響列車的安全性和穩(wěn)定性。雖然有許多路基處理方法可以處理路基病害，如路基下沉、道砟陷槽、翻漿冒泥等，但處理方案嚴(yán)重影響了線路的運(yùn)輸能力，中斷了線路運(yùn)行，危及列車運(yùn)行安全。因此，尋求一種適用于現(xiàn)有線路基病害綜合治理的有效方法非常重要。1.2研究意義盡管目前已有很多路基處理方法可對(duì)路基下沉、道砟陷槽、翻漿冒泥等路基病害進(jìn)行整治，但治理工程會(huì)嚴(yán)重影響線路的運(yùn)力，中斷線路運(yùn)營(yíng)，甚至危及列車的運(yùn)行安全。因此，尋求一種適合既有線路基病害綜合治理的有效方法，既要保證工期短、盡量不占線，又要確保線路正常運(yùn)營(yíng)和行車安全，有著十分重要的意義。論文通過(guò)查閱國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)，在了解國(guó)內(nèi)外鐵路路基病害綜合整治技術(shù)的現(xiàn)狀和存在問(wèn)題的基礎(chǔ)上，根據(jù)京滬線的路基土質(zhì)特點(diǎn)及地下水埋藏情況，對(duì)鐵路路基凍害機(jī)理進(jìn)行了研究。通過(guò)理論分析及病害整治現(xiàn)場(chǎng)對(duì)比試驗(yàn)，制定出了京滬線的路基病害綜合治理方案。這對(duì)既有線路基病害的治理工作有一定的指導(dǎo)作用，并對(duì)今后的營(yíng)業(yè)線鐵路維護(hù)也有一定的借鑒意義。1.3研究現(xiàn)狀通過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)鐵路路基病害防治的研究?jī)?nèi)容比較多，由于國(guó)外鐵路規(guī)范和國(guó)內(nèi)可能不同，因此，本部分研究綜述主要總結(jié)國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀。楊曠世（2017）認(rèn)為，由于原鐵路路基的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)較低，在施工過(guò)程中沒(méi)有相對(duì)嚴(yán)格的限制，導(dǎo)致軌道運(yùn)輸能力差，車輛儲(chǔ)運(yùn)能力小。隨著時(shí)代的進(jìn)步和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，鐵路運(yùn)輸越來(lái)越普遍，鐵路網(wǎng)絡(luò)在全國(guó)各地密集分布，原有的鐵路路基技術(shù)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足目前的鐵路運(yùn)輸。因此，需要加強(qiáng)路基病害的治理，采用科學(xué)有效的鐵路路基治理方法，進(jìn)一步提高鐵路運(yùn)輸能力。張東（2018）認(rèn)為，鐵路路基是鐵路系統(tǒng)中非常重要的組成部分。然而，目前大多數(shù)的路基設(shè)計(jì)和施工標(biāo)準(zhǔn)在中國(guó)不是很成熟、謹(jǐn)慎，不給予足夠的關(guān)注，在路基工程質(zhì)量監(jiān)控，這將導(dǎo)致巨大的潛力在鐵路列車的運(yùn)行安全風(fēng)險(xiǎn)，如果我們考慮路基隱患的影響，必須了解其病害原因、病害原理和治理方法，這對(duì)預(yù)防和控制鐵路路基病害具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。李金偉（2019）簡(jiǎn)要分析了現(xiàn)有鐵路路基最重要的病害，并針對(duì)鐵路路基病害提出了相應(yīng)的治理措施。通過(guò)對(duì)隴海鐵路商丘站路基塌方處理實(shí)例的分析，對(duì)病害產(chǎn)生的原因、病害的分區(qū)處理、施工中的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了檢查和評(píng)估，并提出了相應(yīng)的預(yù)防措施。成晨（2020）認(rèn)為，鐵路路基中存在著多種非常具有威脅性的病害。論述了鐵路路基類常見(jiàn)病害，分析了各種問(wèn)題產(chǎn)生的原因和表現(xiàn)，提出了一些預(yù)防措施，以降低鐵路路基病害帶來(lái)的各種風(fēng)險(xiǎn)，提高鐵路安全。1.4主要研究?jī)?nèi)容本文主要是研究鐵路路基病害防治技術(shù)，研究過(guò)程中主要是先分析鐵路路基相關(guān)的概念及理論，其次針對(duì)鐵路路基常見(jiàn)的病害問(wèn)題進(jìn)行分析，然后提出相應(yīng)的解決對(duì)策。2鐵路路基病害相關(guān)概念2.1鐵路路基病害類型2.1.1鐵路路基下沉鐵路路基下沉是指在鐵路的某一段線路上，路基海拔低于該區(qū)域路基原來(lái)規(guī)劃的海拔高度，路基下沉對(duì)于下沉區(qū)域與正常區(qū)域連接處會(huì)造成巨大的危害，并使得該區(qū)域容易成為事故多發(fā)地。路基下沉意味著鐵路出現(xiàn)豎直方向的距離差，在這種情況下，鐵路受力會(huì)產(chǎn)生突變，導(dǎo)致鐵路更加易毀。形成路基下沉病害的主要原因有：(1)路基填土的壓實(shí)度不均勻在路基填筑碾壓過(guò)程中，因施工工藝、設(shè)備、質(zhì)量或者氣候方面原因，造成路基壓實(shí)度不均勻，在路基中會(huì)形成不同的呈點(diǎn)狀或帶狀分布的“軟”、“硬”帶。在列車荷載作用下，較“軟”地帶因其承載力不夠，抵抗變形能力差，會(huì)發(fā)生較大的塑性變形，從而使路基的頂面產(chǎn)生局部下沉。(2)道床厚度不足列車在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的動(dòng)應(yīng)力較大且分布不均勻，在機(jī)床橫斷面上呈馬鞍形分布，鋼軌正下方截面處的應(yīng)力最大。而道砟厚度不足或薄厚不均勻會(huì)加劇列車動(dòng)應(yīng)力產(chǎn)生不均勻分布，從而使基床產(chǎn)生不均勻的沉降變形。列車的振動(dòng)經(jīng)道床由基面往下傳播，因道床的結(jié)構(gòu)較疏松，且彈性好、吸收衰減作用良好，當(dāng)?shù)理暮穸炔蛔愕臅r(shí)候，此作用會(huì)急劇減小，而基面振動(dòng)幅值會(huì)大幅提高，基床的動(dòng)應(yīng)力也大幅提高，從而基床的沉降變形亦大幅增加，這種沉降及不均勻沉降的不斷積累即造成路基下沉。(3)路基剛度的差異如果路基剛度差異大，在相同外力的作用下，路基橫向或者縱向剛度的差異會(huì)產(chǎn)生差異沉降量。屬于此類情況的主要有：填挖交接處，橋頭（涵洞）與路基的過(guò)渡段，填土厚度明顯變化之處及路基的性質(zhì)差別較大之處。(4)地表水或者地下水作用大多路基病害的產(chǎn)生均與地下水的作用密不可分，在道砟陷槽的形成過(guò)程中，水起到了很重要的作用。主要體現(xiàn)在以下兩方面：①因大氣降水、路基兩側(cè)排水溝積水等原因造成地表水的入滲，使機(jī)床侵潤(rùn)軟化，局部地帶產(chǎn)生塑性變形，引起道砟陷槽。②道砟陷槽的形成及路基中各種砂墊層等強(qiáng)透水體的存在，為地表水或者地下水提供了良好了的滲流通道。由于水的滲透、軟化、濕化、集聚及抽吸作用，導(dǎo)致道砟陷槽在廣度及深度上不斷擴(kuò)大，加劇道砟陷槽的形成及發(fā)展，路基下沉進(jìn)一步加速。2.1.2鐵路路基翻漿冒泥鐵路路基翻漿冒泥則是又一個(gè)較為常見(jiàn)的路基問(wèn)題，這個(gè)問(wèn)題主要是由于勘探漏洞造成的。路基大部分處于地底，受地下環(huán)境影響較為明顯，路基翻漿冒泥則是由于地下環(huán)境較為濕潤(rùn)造成的，這種病害常發(fā)生于地下水較多的區(qū)域，一旦勘探時(shí)，勘探過(guò)淺沒(méi)有探測(cè)出鐵路路段中存在的地下水，完成路基施工后，路基材料從地下水中自動(dòng)汲取水分較多，當(dāng)通車后，在質(zhì)量較大的列車高速通行的壓力作用下，路基會(huì)鼓包、冒泥甚至出現(xiàn)裂縫，導(dǎo)致鐵路結(jié)構(gòu)受到明顯影響。除了由于勘探問(wèn)題忽略了地下水的影響會(huì)造成路基翻漿冒泥之外，在一些降雨量較高的地區(qū)這種路基病害也是隨處可見(jiàn)的。翻漿冒泥常常發(fā)生于基床土質(zhì)不滿足工程要求的區(qū)位，而降雨量大的路塹和路堤地段為病害多發(fā)地段。特別是當(dāng)該區(qū)位是以細(xì)粒土作路基填料，以風(fēng)化石質(zhì)作基床時(shí)，該病害尤為明顯。一定條件的含粉粒、黏粒的基床表層土在列車反復(fù)振動(dòng)的作用下，發(fā)生觸變或軟化、液化，形成泥漿。列車通過(guò)時(shí)軌枕上下起伏使泥漿受擠壓抽吸而使道床孔隙向上翻冒，造成道砟板結(jié)、臟污進(jìn)入而使道床降低或喪失彈性，這些都會(huì)使軌道幾何尺寸變化，危及行車安全。翻漿冒泥是由路基土質(zhì)、水、列車荷載等多種因素綜合作用而引起的一種普遍路基病害。(1)路基填土大量實(shí)踐表明，翻漿冒泥的產(chǎn)生與路基填料的性質(zhì)密不可分。易發(fā)生翻漿冒泥地段，土質(zhì)基面的滲透系數(shù)范圍為1.05×10-5~9.5×10-7cm/s，石質(zhì)基面的滲透系數(shù)為4.8×10-5~6.1×10-7cm/s。其礦物成分多以蒙脫石、伊利石成分為主，具有親水性強(qiáng)、透水性差、顆粒細(xì)小、脫水收縮龜裂、遇水軟化膨脹等特性。例如，黏性土的毛細(xì)水上升雖高，但速度慢，只在水源供給充足且凍結(jié)速度緩慢的情況下，才能形成比較嚴(yán)重的翻漿冒泥。粉性土具有極強(qiáng)的凍脹性，最容易形成翻漿冒泥。當(dāng)粉性土和黏性土含有較多易溶鹽和腐植質(zhì)時(shí)，則更易形成路基的翻漿冒泥。粗粒土在一般情況下不易引起路基翻漿冒泥，但當(dāng)粗粒土中粉黏粒含量超過(guò)一定量以后，凍脹性明顯增加，也可以形成路基翻漿冒泥。(2)水水是路基翻漿冒泥病害產(chǎn)生的必要因素。水在路基中發(fā)生的一系列遷移、相變過(guò)程，就是翻漿冒泥產(chǎn)生的過(guò)程。由于地表水的入滲軟化或地下水的侵潤(rùn)作用，土體中易軟化的物質(zhì)劇增，導(dǎo)致土體抗剪強(qiáng)度降低，土體軟化膨脹，道砟下陷，并在列車荷載和其它外力作用下，泥漿將被吸入或擠出道床。(3)列車荷載列車荷載及外部荷載是加劇路基翻漿冒泥的重要條件。列車在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生很大的動(dòng)應(yīng)力，而且該應(yīng)力在平行路基和垂直路基方向分布不均，垂直方向基本呈馬鞍形分布。荷載分布的不均會(huì)導(dǎo)致軟化膨脹的土體產(chǎn)生塑性變形，這種變形達(dá)到一定程度，必然會(huì)產(chǎn)生路基翻漿冒泥。實(shí)踐表明，在重復(fù)荷載下，不斷積累的路基土的塑性變形最終造成了基床變形和破壞，列車所產(chǎn)生的高速重載會(huì)加速這種塑性破壞。而且在其它條件相同時(shí)，路基翻漿現(xiàn)象會(huì)隨著交通量的增加而越發(fā)嚴(yán)重。2.1.3鐵路路基邊坡塌方路基邊坡是指在部分地區(qū)鐵路所處軌道道路高于或低于周圍地區(qū)，兩者之間具有坡度的部位即邊坡。根據(jù)具體高度情況，具體存在兩種情況的塌方，一種是地基高于周圍地面，地基周圍有土壤與其相連，外部土壤長(zhǎng)期處于與外界環(huán)境接觸的情況，漸漸在風(fēng)里作用下會(huì)出現(xiàn)表面被剝蝕的現(xiàn)象，外部土壤逐漸被侵蝕后，土質(zhì)會(huì)漸漸疏松，最終發(fā)生塌方，由于其與路基直接接觸，會(huì)連帶著路基一同坍塌。另一種情況是路基相對(duì)于周圍地面較低，路基邊坡相對(duì)較高，當(dāng)出現(xiàn)邊坡塌方時(shí)，會(huì)直接對(duì)路基造成沖擊，導(dǎo)致路基結(jié)構(gòu)被破壞。路基邊坡塌方最主要的原因是在施工過(guò)程中沒(méi)有對(duì)邊坡做好有效的防范措施，采用的施工技術(shù)甚至可能會(huì)對(duì)路基周圍的邊坡產(chǎn)生沖擊，導(dǎo)致邊坡緊密性下降，出現(xiàn)邊坡塌方的可能性更大。下列原因之一或其組合都會(huì)導(dǎo)致道砟陷槽的發(fā)生：(1)由于基床填土采用黏性土，易發(fā)生塑性變形和軟化；(2)由于基面壓實(shí)不夠，使基面強(qiáng)度降低；(3)由于道床厚度不足，基床承受荷載超過(guò)其承載能力；(4)軌枕在路基面上壓成易于積水的凹坑；(5)由于基床土冬季產(chǎn)生凍脹，在氣溫多變的早春季節(jié)多次發(fā)生解凍或再凍，造成基床土凍脹、疏松。2.1.4鐵路路基基床外擠鐵路基床外擠，表現(xiàn)形式不同，原因也不同。主要的基床外擠表現(xiàn)形式有路肩隆起、路肩外擠以及側(cè)溝被擠和邊緣外膨。路肩寬度存在問(wèn)題是導(dǎo)致路基基床外擠的一大因素，在施工過(guò)程中如果路肩寬度不足，路基在受到各種外力的沖擊時(shí)，會(huì)出現(xiàn)路基變形的情況，而這種變形受到路肩寬度的限制，往往表現(xiàn)為側(cè)向變形，從外部觀察則表現(xiàn)為路肩外擠，如果路肩外擠程度較大，受力方向也將從水平方向轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂胸Q直方向分量的力，這種情況下，基床外擠表現(xiàn)為路肩隆起，除了表現(xiàn)在路肩方面，基床外擠還表現(xiàn)在側(cè)溝以及路基邊緣方面，這些方面發(fā)生形變之后，土地承受力和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性都會(huì)受到較為明顯的影響，承載力的下降使得鐵路具有更高的風(fēng)險(xiǎn)，如果列車以及所載物質(zhì)量較大，可能直接對(duì)鐵軌造成損害，出現(xiàn)嚴(yán)重的交通事故。外擠多出現(xiàn)在上部為軟臥層，下部為剛臥層，軟臥層與剛臥層接觸面受地下水影響，當(dāng)?shù)理哪曳e水使軟臥層處于飽和狀態(tài)，導(dǎo)致承載力降低時(shí)，將會(huì)發(fā)生剪切滑動(dòng)或塑性流動(dòng)。通常，外擠產(chǎn)生的條件包括：(1)基床土為中塑性或高塑性黏土、淤泥、泥炭風(fēng)化殘積土、粉土質(zhì)黏土、黏土等，且經(jīng)常處于飽和狀態(tài)，無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度小于0.1MPa，滲透系數(shù)小于1×10-5cm/s；(2)由上述土質(zhì)組成的軟臥層厚度一般為0.4m~1.5m，其下為剛臥層或緊密土層；(3)地下水位較高，地表水滲入道砟囊；(4)列車荷載的作用。2.2路基病害治理的典型方法由于鐵路線路既有基礎(chǔ)病害的特點(diǎn)不同，主要可分為翻漿冒泥、下沉、外擠和道砟陷槽。這些病害的發(fā)生與土壤、水和動(dòng)荷載的性質(zhì)密切相關(guān)。從路基病害產(chǎn)生的原因可以看出，路基病害的治理應(yīng)從改善土質(zhì)、對(duì)路基排水、降低路基拉荷載引起的動(dòng)荷載入手。結(jié)合《鐵路路基技術(shù)處理規(guī)范》(tb10106-2010)，對(duì)常用的路基線處理方法作如下簡(jiǎn)要介紹：2.2.1更換或改善路基土（1）換填砂墊層：主要是為了預(yù)防和控制地基翻漿冒泥，方法是將一個(gè)墊砂與特定的底部礫石板，中粒砂是最好的砂對(duì)砂墊，緊隨其后的是粗砂具有良好的級(jí)配。純石英砂是質(zhì)量最好的砂。沙物質(zhì)很容易風(fēng)化泥不能使用，沙子和污泥含量不得超過(guò)3~5%，它的功能是隔離的碎石基礎(chǔ)，強(qiáng)調(diào)基本均勻，水平的根據(jù)地，為了防止泥漿通過(guò)積水而造成翻漿冒泥地。對(duì)于地下水位較強(qiáng)的耕作區(qū)域，必須同時(shí)采取降低地下水位的措施。當(dāng)其他防治路基路基病害的措施如封堵、補(bǔ)土等受到影響時(shí)，最好同時(shí)放置沙枕。雖然置換法具有操作簡(jiǎn)單、材料消耗低、成本低等優(yōu)點(diǎn)，但在治理現(xiàn)有路線病害時(shí)，對(duì)交通影響較大，容易受到結(jié)構(gòu)條件的限制。（2）復(fù)合土工膜封閉法：在基礎(chǔ)的頂部放一層不透水的土工合成中間層作為密封層，這種方法的主要任務(wù)是隔離地表水，使其不滲透到基礎(chǔ)下面，降低了地基的含水率，提高了地基區(qū)域的承載能力；防止泥漿污染軌道床；軌道床與地下床分開(kāi)，避免混合；也可用于防止耕作引起的降水，適用于病源水主要為大氣降水的區(qū)段。（3）土工布反濾隔離法：在基層上鋪設(shè)一層土工布，與上下層砂土形成復(fù)合結(jié)構(gòu)，起到倒濾保溫作用，阻擋土工布下基床的土顆粒，使其不高于軌道床，并將基床與軌道床分離，防止相互混合。它主要用于灌漿和抽泥的基礎(chǔ)地下水，但不適合灌漿裂縫泉等。（4）擠密樁法：擠密樁法是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種比較小、簡(jiǎn)單的方法。該方法可以在軌道運(yùn)行的同時(shí)進(jìn)行路基病害處理和施工，具體過(guò)程是用機(jī)床在基礎(chǔ)上打洞，然后逐層填水或石灰石土，用橄欖錘逐層壓實(shí)。使樁與地基相互作用，形成復(fù)合地基，以改善地基，提高承載力。（5）注漿法：這是一個(gè)技術(shù)技術(shù)廣泛應(yīng)用和高實(shí)用性，方法在于注入流動(dòng)性的勻稱的泥漿和水泥產(chǎn)權(quán)形成蛀牙或骨折并鞏固它與原來(lái)的松散的土壤顆?；蛩槭^形成一塊石頭的身體強(qiáng)度高、防水性能好，化學(xué)穩(wěn)定性高。根據(jù)不同的打擊壓力和打擊配方，有機(jī)肥可形成不同的作用機(jī)理和遷移方式，起到加固層或防滲的作用。目前，壓漿技術(shù)已經(jīng)取得了良好的處理效果。已廣泛應(yīng)用于七家溝隧道、包東線蟠龍鎮(zhèn)站I道等既有線病害的治理中。2.2.2排水措施為了保持路基處于相對(duì)干燥狀態(tài)，防止路基翻漿冒泥、凍脹等病害，必須采取有效措施，及時(shí)將孔隙水排入路基。常用的排水措施有：在坑內(nèi)鋪設(shè)排水管道，兩側(cè)開(kāi)挖排水，用一次性溝割排水凹陷處的積水，設(shè)置橫向盲溝。水是路基病害的根本原因之一。因此，處理翻漿冒泥、路基下沉的關(guān)鍵在于路基水的處理。2.2.3改變列車荷載在路基中的應(yīng)力分布一般情況下，最大動(dòng)荷載分布在軌枕或軌道正下方表面，兩側(cè)動(dòng)荷載相對(duì)較小。它通常沿橫向呈鞍狀分布。如果在地下室中放置合適的巖土材料，可以改變地下床的張拉狀態(tài)，使列車動(dòng)荷載在地下床內(nèi)均勻分布。同時(shí)可以提高整個(gè)地下床的承載能力，避免路基病害，如在通讓線（通遼到大慶讓胡路）采用土工布鋪設(shè)法處理路基病害，效果良好。上述各種病害治理方法已應(yīng)用于工程實(shí)踐，解決了相應(yīng)鐵路沿線路基病害，取得了良好的效果。由于不同鐵路線路的施工條件不同，處理方法和施工技術(shù)必須根據(jù)不同的工程實(shí)踐進(jìn)行調(diào)整。2.3病害治理的評(píng)估方法需要對(duì)病害治理的有效性進(jìn)行評(píng)估。根據(jù)不同的評(píng)價(jià)方法和評(píng)價(jià)指標(biāo)，主要有以下幾種方法：2.3.1路基力學(xué)性能指標(biāo)這些力學(xué)指標(biāo)包括基礎(chǔ)系數(shù)K30、二次變形模量Ev2、動(dòng)態(tài)變形模量Evd、加州承載比（CBR）和彎沉。K30是淺層壓力作用下土體表面的壓縮性，一般采用直徑300mm的剛性承載板的靜態(tài)壓縮板塑性試驗(yàn)來(lái)測(cè)量。Ev2為平板靜載試驗(yàn)中經(jīng)過(guò)一次加卸載后計(jì)算的變形模塊，稱為二次變形模塊。測(cè)量方法仍然是對(duì)直徑300mm的剛性承載板進(jìn)行載荷試驗(yàn)。Evd指的是土壤參數(shù)變形阻力的作用下一定數(shù)量的垂直沖擊力和沖擊，并決定使用動(dòng)態(tài)變形調(diào)制器，這個(gè)指數(shù)反映了路基的性能在高速運(yùn)行的火車。加州承載比CBR是加州提出的一種評(píng)價(jià)基材承載能力的試驗(yàn)方法。承載能力的特點(diǎn)是材料對(duì)局部變形的抗力。作為標(biāo)準(zhǔn)，采用標(biāo)準(zhǔn)碎石的承載力，CBR值以相對(duì)值的百分比表示。該方法隨后用于評(píng)估土體強(qiáng)度，即2.5mm貫入時(shí)標(biāo)準(zhǔn)樣所承受的試驗(yàn)荷載與相同貫入時(shí)傳統(tǒng)礫石材料施加的荷載之比，用百分?jǐn)?shù)表示。由于雷火試驗(yàn)方法簡(jiǎn)單，設(shè)備成本低，在許多國(guó)家得到了廣泛的應(yīng)用。彎沉通常是指在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)車輛荷載作用下，地鐵或路面的輪隙位置所產(chǎn)生的垂直變形（總彎沉）或垂直回彈變形（回彈彎沉）的值。在撓度測(cè)量技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中，彎沉測(cè)量裝置一直是研究的重點(diǎn)。2.3.2動(dòng)力觸探動(dòng)力觸探試驗(yàn)是一種測(cè)試方法，它使用某種質(zhì)量錘和某些自由落體距離穿透錐形探測(cè)一定深度的某些規(guī)范和記錄的數(shù)量，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)際測(cè)試，精度高、小對(duì)駕駛的影響。2.3.3無(wú)損檢測(cè)評(píng)價(jià)病害治理效果的另一種方法是路基無(wú)損檢測(cè)和路基狀況評(píng)價(jià)，特別是地質(zhì)雷達(dá)、瑞利地表探測(cè)、高密度電法等。地質(zhì)雷達(dá)是利用電磁波性質(zhì)的高分辨率探測(cè)技術(shù)。它是淺層地球物理勘探的重要手段。自20世紀(jì)末開(kāi)始應(yīng)用于道路路基和路面的檢測(cè)，可以檢測(cè)路基的結(jié)構(gòu)、壓實(shí)度、含水量和病害。它是一種無(wú)損檢測(cè)技術(shù)。它具有功能強(qiáng)、效率高的特點(diǎn)。瑞雷波探測(cè)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新的地震勘探方法。它主要利用了瑞利波的兩個(gè)特性：一是在層狀介質(zhì)中傳播時(shí)的色散特性；二是傳播速度與介質(zhì)的物理力學(xué)性質(zhì)密切相關(guān)；該方法可在不影響正常行車的前提下，在既有線路上安全、無(wú)損、現(xiàn)場(chǎng)、快速地檢測(cè)堆積路基。輔以光動(dòng)力穿透參數(shù)N10，可將測(cè)試結(jié)果轉(zhuǎn)換為存儲(chǔ)容量。高密度電法是利用所測(cè)地下與周圍介質(zhì)的電差來(lái)調(diào)查相關(guān)地質(zhì)問(wèn)題的一種直流電勘探方法。高密度電測(cè)法原理成熟，應(yīng)用廣泛。該方法已成功應(yīng)用于路基泥炭、既有管道病害、巖溶等病害的檢測(cè)。2.3.4長(zhǎng)期沉降監(jiān)測(cè)長(zhǎng)期沉降監(jiān)測(cè)可用于評(píng)價(jià)病害治理的長(zhǎng)期應(yīng)用效果。基于長(zhǎng)期解的變化，該方法可以分析路基在列車荷載作用下的長(zhǎng)期性能。3京滬鐵路路基病害分類及成因分析根據(jù)對(duì)京滬鐵路10處較嚴(yán)重的病害路基段現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查特征的分析，可把京滬鐵路路基病害分為三類：(1)填方路基下沉(2)挖方路基基床外擠(3)挖方路基地基下沉3.1填方路基下沉如現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的K29+900~K30+960工點(diǎn)中的K29+900~K30+100段、K126+133~K126+186工點(diǎn)。此類病害路基的共同特征是路堤均是直接在天然地基上填筑，而天然地基的力學(xué)性質(zhì)較差，承載力低，在地下水的作用下易發(fā)生壓縮變形。如K29+900~K30+100段的天然地基為砂黏土，K126+133~K126+186工點(diǎn)的天然地基為新黃土。人工填筑土的質(zhì)量較差，而路堤填料為就地取用的黃土，其填料性質(zhì)差；受限于當(dāng)時(shí)的施工條件，路基的壓實(shí)度也較低。此類路基在重載列車長(zhǎng)期作用下易產(chǎn)生明顯的路基下沉。3.2挖方路基地基下沉如現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的DZK17+700~KZK17+750工點(diǎn)。此類病害段地基為新黃土，不適合作為地基，因此，設(shè)計(jì)時(shí)需要對(duì)表層的1m新黃土作換填處理，但若換填料及壓實(shí)度未滿足要求，會(huì)在列車重載及降水入滲的作用下導(dǎo)致地基產(chǎn)生較大的沉降變形。路基下沉成因可歸納為兩方面原因：設(shè)計(jì)原因和施工原因。(1)設(shè)計(jì)原因①京滬鐵路建成于二十世紀(jì)九十年代初，受限于當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)水平、施工工藝及投資等的影響。設(shè)計(jì)線路通過(guò)不良地質(zhì)路段較多，由于不良地質(zhì)段路基強(qiáng)度低、承載力低，而設(shè)計(jì)中并未著重考慮路基換填改良，從而導(dǎo)致路基易于產(chǎn)生壓縮沉降或擠壓移位，導(dǎo)致高填方路堤沉降變形。②路塹、填筑路基段等排水設(shè)計(jì)不合理，導(dǎo)致地表水、地下水滲透浸泡路基，使路基承載力下降而發(fā)生沉降變形。③高填方路段縱、橫向排水設(shè)計(jì)考慮不周，易造成路基兩側(cè)長(zhǎng)期積水而降低地基承載力，使路基沉降。④高邊坡路段只簡(jiǎn)單采取削坡和漿砌片石護(hù)坡，未對(duì)坡腳采取加固防護(hù)措施，加之邊坡排水功能失效，導(dǎo)致沿線多處坡腳失穩(wěn)滑塌，使路基發(fā)生擠壓變形。⑤路基排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)不完善，在路基范圍內(nèi)排水不良會(huì)引起路基填土含水量大、土質(zhì)松軟、強(qiáng)度降低、邊坡坍塌、堤身沉陷或滑動(dòng)以及產(chǎn)生凍害等。(2)施工原因①路基施工前未認(rèn)真做好臨時(shí)排水設(shè)施建設(shè)與永久性排水系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合，使得路基排水系統(tǒng)不暢通，長(zhǎng)期積水浸泡路基致使地基和路基土承載力降低，導(dǎo)致沉降發(fā)生。②不良地質(zhì)路段未予以處理或處理不當(dāng)而導(dǎo)致路基沉降變形。③在填筑路基段，未能按設(shè)計(jì)要求分層填筑碾壓夯實(shí)，致使路基壓實(shí)度不足或者不均勻而導(dǎo)致路基沉降變形[35]。④施工組織安排不當(dāng)，先施工低路堤，后施工高填方路基。往往高填方路堤施工完成后就立即鋪筑路面，路基沒(méi)有足夠的時(shí)間固結(jié)，而使路面使用不久就破壞。3.3挖方路基基床外擠如現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的K29+900~K30+960工點(diǎn)中的K30+100~K30+960段、K35+360~K35+540、K36+000~K36+510、K37+400~K37+640、K136+600~K136+938、K146+200~K146+360、K157+784~K157+839、K255+600~K255+977等工點(diǎn)，這些工段均存在基床外擠。此類病害路基的共同特征包括：(1)均為挖方路段，路塹邊坡及上方匯水均需從路基兩側(cè)的排水溝排出。(2)路基均為上軟下硬，基床及淺層地基土質(zhì)較差，易產(chǎn)生變形和破壞，較深地基土的力學(xué)性質(zhì)好。如K30+100~K30+960、K35+360~K35+540、K36+000~K36+510、K37+400~K37+640、K255+600~K255+977等工點(diǎn)深層地基均為泥巖，而基床及淺層地基泥巖因風(fēng)化程度高，性質(zhì)類似于黏性土；K146+200~K146+360、K157+784~K157+839工點(diǎn)的基床及淺層地基為新黃土，其下為玄武巖。(3)病害段路基及基床的含水量均較高。探地雷達(dá)的檢測(cè)表明，上述病害路段多處路基和基床的含水量較大，說(shuō)明地表降水匯入路基后難以迅速有效地排出。(4)雖然此類路段均存在不同程度的路基下沉等病害，但更明顯的是基床外擠，多個(gè)病害路段路基兩側(cè)排水溝均發(fā)生明顯受擠外傾及破壞現(xiàn)象。(5)路基病害多發(fā)生在春融季節(jié)，此季節(jié)路基變得較松軟。根據(jù)上述的特征，可初步推斷此類病害為基床表層凍害。原因如下：1)京滬鐵路全線所在區(qū)域存在凍結(jié)的氣候條件。2)凍結(jié)前基床及淺層地基的含水量均較高。2011年12月中旬對(duì)橋梁基礎(chǔ)進(jìn)行重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)時(shí)，土層凍深已超過(guò)1m。3)病害路段的基床土為強(qiáng)凍脹性土。4京滬鐵路路基病害整治技術(shù)自2005年以來(lái)，京滬鐵路逐步認(rèn)識(shí)到路基病害對(duì)鐵路安全運(yùn)輸?shù)耐{，先后與中鐵東北研究院、煤炭科學(xué)研究院及東南交通大學(xué)等科研院所進(jìn)行合作。通過(guò)選取試驗(yàn)段進(jìn)行一系列的路基病害整治措施試驗(yàn)，力求尋找到適合京滬線乃至可推廣至全國(guó)既有運(yùn)營(yíng)線路的路基病害整治方案。本文通過(guò)對(duì)多個(gè)試驗(yàn)段整治措施的系統(tǒng)梳理及分析，歸納總結(jié)了一套適用于京滬鐵路路基病害綜合整治的有效方案。以下對(duì)其主要整治措施、相關(guān)參數(shù)及施工工藝進(jìn)行分別闡述。4.1灰土擠密樁灰土擠密樁的目的是通過(guò)生石灰的吸水膨脹擠密樁周土，繼而通過(guò)離子交換、凝膠反應(yīng)使基床填料中含水量降低，以改善路基填料的性質(zhì)，增強(qiáng)土的強(qiáng)度及承載力?；彝翑D密樁施工的主要工序?yàn)椋菏┕?zhǔn)備、擠密樁成孔、樁孔夯填、挖除樁頭、墊層施工等。當(dāng)石灰樁施工完成后，用含水量適當(dāng)?shù)恼承酝练饪?，封口材料必須夯?shí)，封口高程應(yīng)高于原地面，防止地面水在灰土樁植入期間滲入樁頂，從而造成樁身強(qiáng)度降低。(1)相關(guān)參數(shù)①灰土擠密樁樁位根據(jù)不同路段的具體情況，可采取梅花形布置、路基兩側(cè)交錯(cuò)布置或同一樁點(diǎn)上下樁布置，樁間距和排間距根據(jù)具體情況進(jìn)行設(shè)置。②灰土擠密樁孔內(nèi)填料為3:7灰土，填料時(shí)必須分層夯實(shí)，人工夯實(shí)時(shí)填料厚度不得大于400mm。③樁孔夯填完成后，樁間土擠密系數(shù)不得小于0.90，樁體的平均壓實(shí)系數(shù)不得小于0.96。(2)成孔和孔內(nèi)回填夯實(shí)的技術(shù)要求①根據(jù)不同路段的實(shí)際情況及灰土樁設(shè)計(jì)參數(shù)，應(yīng)采用相應(yīng)的成孔工藝及夯填設(shè)備；孔內(nèi)回填夯實(shí)的施工順序應(yīng)從外向里間隔2～3孔進(jìn)行。②回填3:7灰土前，孔底必須夯實(shí)，并根據(jù)樁的直徑、深度及角度確定分層夯填厚度。③保證灰土樁成孔角度。④保證樁孔中心點(diǎn)的偏差不超過(guò)樁距設(shè)計(jì)值的5%。⑤在對(duì)灰土進(jìn)行拌合前應(yīng)過(guò)篩，粒徑不應(yīng)超過(guò)15mm。⑥填料事前應(yīng)通過(guò)擊實(shí)試驗(yàn)求得其最大干密度和最優(yōu)含水量，并在施工中將填料含水量控制在最優(yōu)含水量Wop±3%的范圍內(nèi)。⑦雨季和冬季進(jìn)行灰土擠密樁施工，必須采取防雨或防凍措施，避免灰土和土料被雨水淋濕或凍結(jié)。4.2疏干排水孔排水孔在垂直方向的布設(shè)與路基土體凍脹沿凍深的分布有關(guān)，也就是跟當(dāng)?shù)貎鼋Y(jié)深度有關(guān)。京滬線最大凍結(jié)深度1.4-1.9m之間，則排水孔布置深度應(yīng)該為最大凍結(jié)深度的2/3，即排水孔從道心下1.0-1.5m的位置穿過(guò)比較合理。當(dāng)路基高度較高，土體含水量也高，含水層較厚時(shí)，為有效疏排路基土體內(nèi)水分，可在垂直方向設(shè)置兩排疏干排水孔群。按照京滬線實(shí)際情況，疏干排水孔深布置為穿越路基兩側(cè)排水溝，孔口距溝頂0.5m，水平間距2m，仰角為5°。排水孔孔徑為Φ110mm，內(nèi)置Φ100mm的高強(qiáng)透水軟管。開(kāi)孔后，需嚴(yán)格控制孔深，在潛孔鉆上套入專用纖維套，將錨桿與纖維套鏈接牢固，并在第一節(jié)錨桿的前端套入鉆頭，根據(jù)地質(zhì)情況確定錨桿長(zhǎng)度，以現(xiàn)場(chǎng)拼接錨桿。當(dāng)?shù)谝还?jié)錨桿鉆進(jìn)后，在前一節(jié)錨桿的尾部套入帶有人工涂抹潤(rùn)滑劑的連接套后再連接后一節(jié)錨桿，直至達(dá)到需要長(zhǎng)度。(1)疏干排水孔在坡面水平方向上的布設(shè)排水孔在坡面水平方向布設(shè)間距跟排水孔疏排地下水的有效半徑有關(guān)。水在土體內(nèi)的降落曲線平均坡度式中K為土的滲透系數(shù)），則欲使水位降低H高度的影響半徑為0LH/I，由L值可確定疏干排水孔在水平方向上的間距。(2)疏干排水孔直徑疏干排水孔的直徑R對(duì)水在土體內(nèi)的降落曲線平均坡度有一定影響，尤其在當(dāng)?shù)叵滤^豐富且有補(bǔ)給源時(shí)，其通過(guò)水的能力對(duì)地下水力坡降起著至關(guān)重要的作用，但對(duì)于路基凍害治理工程而言，疏排來(lái)源主要為路基土體內(nèi)的自由水，而自由水水量小且補(bǔ)給不充分，因此其直徑需要根據(jù)施工方面的要求而定。一般情況下選用鉆孔直徑為110mm，內(nèi)置100mm的軟式透水管。4.3安放高強(qiáng)度透水軟管通過(guò)布設(shè)透水軟管，可使路基中的水直接風(fēng)干或滲流排出，降低路基含水量，從而降低路基凍脹量。軟式疏干透水管既可以起到阻斷路基下部水分向上遷移的作用，又可以起到通風(fēng)的作用，還可帶走路基下部的一些水分；再者，它可早于路基其它部位先凍結(jié)，形成凍結(jié)鋒面，路基上部水分就可向此處遷移；而此處產(chǎn)生的凍脹是由于軟式疏干透水管本身具有的彈性而造成，這使得凍脹朝著橫向發(fā)展，但不會(huì)影響線路的平順。成孔后，立即安防軟式疏干透水管，透水軟管外徑為110mm，內(nèi)置直徑100mm。兩端設(shè)置保溫措施，疏干排水軟管在兩側(cè)多功能排水側(cè)溝開(kāi)挖后進(jìn)行施工，因而排水軟管在孔內(nèi)必須安放順直以保證排水通暢。由于透水軟管剛度小，安放時(shí)應(yīng)在其端部安裝導(dǎo)向帽，方法是將軟管端部外包于導(dǎo)向帽。安防排水軟管時(shí)需將軟管穿于導(dǎo)向鋼管上并將導(dǎo)向鋼筋插入鋼管內(nèi)，推動(dòng)軟管至孔底。路基兩側(cè)排水溝的路基側(cè)應(yīng)設(shè)置有通向排水溝的泄水孔，用來(lái)將路基內(nèi)的水體排泄出去。如圖4-1和4-2分別為軟式透水管構(gòu)造示意圖和軟式透水管剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖4-1軟式透水管構(gòu)造示意圖圖4-2軟式透水管剖面結(jié)構(gòu)示意圖4.4碎石樁碎石樁通過(guò)振動(dòng)、擠密、置換等方式使深層土達(dá)到密實(shí)，并在振動(dòng)擠密過(guò)程中回填碎石或礫石以形成碎石樁，與樁間土相結(jié)合而組成復(fù)合地基，從而提高地基承載力，減少沉降量，消除地基土的濕限性或液化性[40]。在路肩上緊靠道砟坡腳設(shè)置碎石密樁，根據(jù)路段實(shí)際情況，可對(duì)樁徑、樁間距和樁的傾角進(jìn)行靈活調(diào)整。碎石擠密樁不僅可有效提高路基承載力，同時(shí)又是一個(gè)良好的排水通道，有利于路基中孔隙水的消散，能有效地增強(qiáng)土體的抗液化能力。碎石樁技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：(1)填料應(yīng)使用未風(fēng)化的干凈礫石或碎石，粒徑宜為2~4cm，含泥量不應(yīng)大于10%，碎石樁開(kāi)始施工前需先進(jìn)行基底清表，以清除施工場(chǎng)地雜草、樹根及腐殖土等臟污，場(chǎng)地平整后，攤鋪少量的砂，以便樁孔定位和樁機(jī)定位。(2)碎石樁的施工一般是沿直線、隔行跳打的方式進(jìn)行，施工完畢后經(jīng)檢驗(yàn)合格后方可鋪設(shè)碎石土墊層，并用重型振動(dòng)壓路機(jī)壓實(shí)。(3)碎石樁施工完后，應(yīng)間隔4天左右對(duì)復(fù)合地基承載力進(jìn)行檢測(cè)，若檢測(cè)后的地基復(fù)合承載力滿足設(shè)計(jì)要求，則應(yīng)將松散樁頭壓實(shí)，隨后在樁頂上部地面鋪設(shè)碎石墊層或砂礫石墊層，以擴(kuò)散應(yīng)力和排水。4.5多功能排水溝在路基兩側(cè)設(shè)置排水溝，排水溝標(biāo)頂面高為下股道鋼軌頂面以下80cm，用來(lái)隔離路基與兩側(cè)坡體的供水關(guān)系。排水溝的路基一側(cè)設(shè)置有通向排水溝的軟式疏干排水管，用來(lái)將路基內(nèi)的水體排泄出去。排水溝的頂端應(yīng)設(shè)置蓋板，防止日常檢查維修人員跌入受傷，且排水溝深度應(yīng)大于路基凍結(jié)線的深度，保證排水溝內(nèi)積水不結(jié)凍，從而保證排水溝自身不被擠裂。5結(jié)論本文根據(jù)路基病害的表現(xiàn)形式，把既有鐵路路基本體的病害分為翻漿冒泥、道砟陷槽、路基下沉和基床外擠四種類型，并對(duì)各類病害的成因進(jìn)行了