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填料、风化石质作基床,降雨量大的路堤和路堑地段为病害多发地段一定条件的含粘粒、粉粒的基床表层土在和列车反复振动的作用下,发生软化或触变、液化,形成泥浆。列车通过时轨枕上下起伏使泥浆受挤压抽吸而通过道床孔隙向上翻冒,造成道碴脏污、板结进而使道床降低或丧失弹性。轨道几何尺寸变化.危及行车安全。翻浆冒泥分为土质基床翻浆、风化石质基床翻浆和裂隙泉眼翻浆。
二、路基下沉
路基下沉主要是路基填筑密度不够和强度不足所致,表现形式有路基下沉、道砟囊或道砟袋。填方路基下沉导致断面尺寸改变的病害现象,为路堤沉陷。由于路基土密实度不足或地基松软。在水、荷重、自重及振动作用下发生局部或较大面积的竖向变形。一般经过列车运行一段时间后。下沉会趋于缓解。但有时冈荷重增加或水的作用使沉降速率加大。局部下沉也会造成陷槽使线路不平顺。下沉分为基床下沉、堤体下沉和基底下沉。
三、挤出变形
表现形式有路肩隆起、侧沟被挤,路肩外挤和边缘外膨。主要是由于土体强度不足而产生的剪切破坏或塑性流动,基床内的土经常处于软塑状态,在基床内的影响深度较大,在列车荷载的作用下,基床上发生剪切破坏,发乍外挤变形。外挤是因为基床强度不足引起,。外挤分为路肩隆起、。
四、边坡坍方
坍方的表现形式有剥落、碎落、滑坍和崩坍。剥落、碎落、滑坍主要发生在路堑边坡。剥落是指边坡表层土壤,岩石风化成零碎薄片,从坡面上脱落下来的现象,剥落碎屑的堆积。会堵塞边沟,影响路基稳定。
碎落是岩石碎块的一种剥落现象.落石产生的冲击力可使路基、路面遭到破坏,威胁行人及车辆的安全。崩坍是大量土石脱离坡面翻滚于边坡下部形成倒石堆或岩堆的现象。
崩坍的土石方往往造成交通中断,也是危害最大的路基病害。崩坍的发生主要是路堑的开挖使原有自然坡面失去平衡所致。滑塌是指边坡上的大量土石沿着一定滑动面整体向下滑移的现象。
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五、边坡冲刷
边坡冲刷指较高大的土质路堑、路堤边坡、岸坡(滨河、河滩、海滩和水库(塘)的路堤边坡)或严重风化的软质岩石边坡受到水流的冲蚀、冲刷作边坡冲刷用向形成冲沟或冲坑为边坡冲剧。边坡冲刷分为边坡淘刷和边坡冲沟。
六、陷穴
陷穴指路基下及其附近存在洞穴,其坍塌可引起基床和道床突然沉落.轨道悬宅,中断行车,甚事造成列车颠覆。陷穴病害分为黄土陷穴、岩溶洞穴、盐蚀溶洞和墓穴兽洞等。
七、滑坡
滑坡指影响路基稳定的土(岩)体滑动。分为边坡的深层滑动、路基滑移及山体滑坡。
八、水浸路基
水浸路基指实际浸水超过设计水位的路基.被水浸或淹没,引起一定的沉降或局部坍塌,当路堤缺乏足够的防护和加固设备时,导致路基稳定性受到影响或破坏。
第二节 路基病害原因
路基病害的原因是多种多样的,但是每一种病害都有着发病的原因和机理,总结起来主要有两个方面。首先病害的产生是由于路基所处地段的地质状况造成的;其次病害的产生与铁路所在的地区气候有着很大的关系。地质状况是路基病害产生的内因,气候变化以及列车的振动式导致病害的外因。对一条具体的铁路线路来说,由于地质状况的客观性,即使它也在发生着不断的变化,但从宏观角度讲仍然是较为稳定的状态。所以,在很大程度上决定铁路路基病害的是气候条件和列车行驶时产生的振动荷载。
研究表明,路基在列车轮轴荷载的长期作用之下,铁路路基的渐进性损坏,主要表现在过大的塑性变形,长期的塑性变形将会导致铁路路基土的塑性流动,最终导致路基病害的发生。相关的研究证明,以上这些病害的产生,很大程度上是因为铁路荷载条件下的抗剪强度的特性。随着土质饱和度的加大,土的动强度将呈现明显降低的趋势。位于轨道下面的路基土,由于受到了多次的反复挤压以及土的固结,而形成了较大的累积塑性形变。特别是在雨季的时候,路基基床填土的含水量达到最饱和,动强度明显减小,致使道床的稳定性下降,影响了铁路的正常使用。
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一、路基下沉
(一)路基基床土质不良。产生路基基床病害的地段路基土多数为低强度的土质,如母岩风化后形成的粘土。
(二) 排水不畅。由于地表、地下排水设施不足,道床污染严重,特别近几年来工务部门为了增加路基宽度便于养护维修,在路肩两侧作了浆砌或干砌条石路肩,增大了路基基床压应力,堵塞了路基面的排水通道,使路基基床产生浆冒泥与道渣陷槽而酿成基床土的承载能力不足则发生下沉和从基床两侧隆起。
(三)基底软弱。修建复线时,路堤基底和老路基边坡未作任何处理。原地表土质松软,强度不足,路堤稳定性差,承载力低。
(五)列车动荷载的影响。路基基床是轨道结构的基础,不但承受着线路上部建筑的静载而且承受着列车循环作用的动载,翻浆冒泥等浅层病害和下沉挤出变形等较深层的病害,均与路基基床动应力有关。当基面动载超过基床土体的承载能力时,随着列车荷载的作用,道床会不断地“切入”基床土体内,导致线路持续下沉。
二、挤出变形
具体表现为路肩隆起、侧沟被挤等,是由土体强度不足而产生的剪切破坏或塑性流动引起的。由于路基基床里面的土长期处于软塑状态,在行驶列车荷载的影响下,路基基床发生了剪切性的路基破坏,造成了路基的外挤变形。导致外挤变形的原因是由于路基基床的强度不够造成的,发生在基床内部的影响深度常常比较大。
三、翻浆冒泥
路基翻浆冒泥是土质、水、温度、路基面与行车荷载等多种因素综合作用的结果。其中土质、水和温度是形成路基翻浆冒泥的几个基本条件,而行车荷载是形成路基基床翻浆冒泥的外部因素。 (一) 路基填料
路基填料的性质决定了路基施工质量和难易程度。路基填料性质好、级配合理,路基施工容易,路基填筑质量也容易控制和保证;路基填料性质不良,级配不合理,在路基施工过程中,需要通过各种改良措施来满足规范要求。路基填料按其渗水性可分为渗水土和非渗水土。大量实践经验表明,容易发生翻浆冒泥地段, 土质基面的渗透系数范围为1.05×10?5~9.5×10?7cm/s;石质基面的渗透系数范围为4.8×10?5~6.1×
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10?7cm/s;其矿物成分主要以伊利石、蒙脱石或以其中之一为主。因此,在新建路基或
者路基维修加固处理时,采用换填路基材料,需慎重使用。 (二) 水
水是路基病害产生的主要因素。路基翻浆冒泥的实质,就是水在路基中的迁移、相变的过程。路基中的水包括地表水和地下水。地表水渗入路基土体中会降低土的抗剪强度,引起路基产生各种病害;地下水使粘性土和泥质岩石中的路基土体含水量增加, 抗剪强度降低, 在列车荷载和其他外力作用下, 会产生较为严重的基床翻浆冒泥等病害。 (三) 温度
温度是路基翻浆冒泥产生的原因之一。温度对路基的影响主要体现在冻害方面。没有一定的冻结深度或冰冻指数就难以形成冻胀和路基的翻浆冒泥,在同样冻结深度或冰冻指数的条件下,冻结速度和0℃以下气温作用的特点对路基翻浆冒泥的形成有很大影响。如初冬时,气温冷暖交替变化,温度在0℃到(-3~-5)℃之间长时间波动,就会使大量水分聚流到距路面很近的地方,形成严重的路基翻浆冒泥。如果冬季一开始就很冷,冻结线下降很快,水分来不及向上迁移,土基上部聚冰少 路基翻浆冒泥就较轻或不出现。此外,春融期间的气温变化及化冻速度对路基翻浆冒泥也有影响。如春季开始化冻时,天气骤暖,土基急剧融化,则会加重路基翻浆冒泥。温度的变化主要是引起路基中水的迁移和相变,从而引起路基可能产生翻浆冒泥。相对于水,温度是一个间接因素。因此,在优选路基填料和确保路基施工质量的条件下,只要做好路基的排水设施,基本上可以避免因温度的变化而带来的对路基的不利影响。 (四) 列车荷载
列车荷载是产生路基基床翻浆冒泥的外在因素。翻浆冒泥病害的产生与作用在基床土上的列车动荷载密不可分。列车荷载在基床中产生的动应力很大,而且在路基的前进方向和横断面方向分布都不均匀。列车荷载与机车车辆轴重、列车运行速度、轨道的技术条件和状态密切相关。反复的列车荷载作用对路基的影响非常大,一般认为 在一定的运量范围内,运量与路基的翻浆冒泥病害的产生几乎成直线的比例关系。
四、路基边坡滑塌
路基边坡是路基的重要组成部分, 对路基稳定起着重要的作用。路基边坡坍方根据其形成的条件及原因, 一般可分为:剥落、碎落、滑坡、和崩坍等形式。剥落: 边坡土石方表层或风化岩石表面, 在湿热、冻融等物理作用下, 表面发生胀缩现象,零碎薄层从边坡上脱落。碎落: 路基土石方碎块从边坡上剥落的现象。一般发生在挖方路基或半挖半
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填路基路堑边坡度较陡(大于45°) 处; 边坡上岩石破碎和风化严重引起块状碎屑沿坡面向下滚动。滑坡: 路基边坡土体或岩石, 沿一定滑动面向下滑动的现象。边坡在水的作用下土体软化、泥化、冲刷引起滑坡; 边坡施工时由于坡度较陡( 大于50°) , 边坡较高(大于10~20m)而土石方压实度低于施工标准而引起滑坡; 边坡挖方施工时内挖外堆, 外边坡变陡, 同时增加坡面荷载, 切削坡脚后路基边坡下缺少应有的支撑和加固而引起滑坡。崩坍: 路基边坡上的土体或岩层在重力作用下坍落下滚的现象。风化、冻融物理作用使得边坡上的岩石机械破碎而发生崩坍; 较陡、较高边坡工程施工时边坡下部或坡脚被掏空或挖空, 使得上部土石方失去支撑而形成崩坍; 爆破、地震、季节性雨、雪等也是边坡崩坍形成的因素。
五、边坡冲刷
边坡冲刷指的是在比较高的土质构成的路堑、铁路路基边坡等经常受到水流的冲刷、侵蚀作用,而产生的冲沟或者冲坑称之为边坡冲刷。铁路路基边坡冲刷的类型主要有:边坡冲沟以及边坡淘刷两种。较高大的土质路堑、路堤边坡、岸坡(滨河、河滩、海滩和水库、水塘的路堤边坡)或严重风化的软质岩石边坡受到水流的冲蚀、冲刷作用而形成冲沟或冲坑称为边坡冲刷。边坡冲刷分为边坡掏刷和边坡冲沟。
六、水浸路基
水浸路基指的是路基的实际浸水情况超过了设计水位的路基,路基被水淹没或者浸泡,造成一定程度的下沉或者局部的坍落,当路堤缺乏充足的加固时候,会破坏路基的稳定性。实际浸水超过设计水位的路基,被水浸或淹没,引起一定的沉降或局部坍塌,当路堤缺乏足够的防护和加固设备时,导致路基稳定性受到影响或破坏。
第三章 路基病害检测及整治措施
第一节 铁路路基病害的检测方法
为了有效的整治软土路基铁路路基的病害,首先要进行准确到位的病害检测,深入的分析路基病害的原因。按照铁路既有线路的特征,铁路路基的检测不能影响或者少影响列车的形式,因此需要采取的监测手段,要最大程度上实现快速、准确,减少因为病害检测造成的不便。检测时候可以采用轻型动力触探,地质雷达等先进的检测手段来完成,检测的具体手段和方法有:在病害多发地段进行开挖横沟,查明路基的几何特征。
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