黎钦线常见病害产生原因及防治方法研究

1、黎钦线常见病害产生原因及防治方法研究摘要:广西沿海铁路黎钦线地处广西西南部,为大西南重要出海通道,现日通过列车17对。黎钦线建于1998年,当时修建标准按地铁一级,国家二级,建立标准较低,由于逐年来运量不断增加,该线已难于适应运量的不断增加,尤其是路基问题突出,路基面宽度缺乏、高路堤下沉、路基边坡溜塌等病害大量存在,难以适应目前运行的要求,也给行车平安埋下了隐患。近年来,为了改善线路状况,不断修改采取课题,并大量投入使用具有一定科技含量的新设备,使线路状况有所改善,获得了明显的效果,对保证黎钦线的线路质量平衡稳定发挥了积极的作用,为铁路运输平安畅通做出了应有的奉献。关键词:铁路;路基病害;产生

2、原因;防治方法1铁道路路概况黎钦线从南宁铁路局沙江站接口(K0+000)到马皇站(K107+994),全长107.910公里。由于黎钦线地处广西西南站,沿途山峦叠嶂,铁路盘山绕行,自然环境恶劣;该段线路共架设桥梁38座,延长4370,穿越隧道2座,延长617,设置涵渠455座,延长9430;线路铺设普通二级道碴,线路铺设钢轨为P43再用轨普通钢轨;铺设轨枕为混凝土轨枕;黎钦正线上共有曲线81个,31666延长公里,占正线全长的29.3%,其中半径小于600米的曲线有17个,7.665延长公里,占正线全长的7.1%,最小曲线半径为R=599;线路最大坡度达6。黎钦线路条件由于先天的缺乏,线路从开

3、通运营已来,虽然经过屡次整治,但线路状况没能从根本上得到该善,严重的危及着行车平安,这就给我们的养护维修增加了很大的困难。2地质地貌概况黎钦线地理位置处于广西西南山区,正处于溶岩过渡的地貌斜坡地带,地形起伏剧烈,群山延绵不断,形成了地质构造复杂,地表覆盖层坡积、残积或岩堆的特殊性,加上广西西南受沿海暖湿气流影响,降雨量丰富;岩层大都属于沉积岩类的石灰岩、泥灰岩和炭质页岩等;且断层、褶皱、节理发育、岩层倾斜和整体性差;岩石主要为炭酸岩(各种类型的石灰岩、白云岩等),亦有页岩等少量其它岩层,属于化学岩及生物化学岩的软质岩,强度较低遇水易软化,也容易风化,碳酸岩分布广、厚度大、岩性纯、岩落现象很强烈

4、,化学风化作用甚剧;由于碳酸岩受水的强烈溶蚀,随水流途径形成溶纹,久后扩展成溶隙,溶纹的延伸最终将基岩分割成不相连之岩块;溶隙的开展最终形成溶洞,经过长期风化侵蚀形成了独特的喀斯特地形地貌。3常见病害类型、产生的原因及防治方法3.1危岩落石3.1.1形成及产生崩坍落石病害的主要原因黎钦线线路大部份修筑于群山间,或于山脚,或于山腰,地质地形条件复杂,铁道路路沿途群山环绕,全区段共穿越大小山体121座,大部分地质构造复杂,覆盖层坡积、残积或岩堆,岩层大都属于沉积岩类的石灰岩、泥灰岩和炭质页岩,且断层、褶皱、节理发育、岩层倾斜和整体性差,危岩不但沿线路连绵不断,且立面上重重叠叠、坡面破碎,可谓线长、

5、面广、落石源厚,危害严重。为认真做好崩坍落石病害的整治,以求获得最正确整治效果,我们根据近几年来黎钦线我段管内线路落石频繁的地段,制定调查表(见表1),分成三个小组对沿线山体进展了全面调查,理解和分析该地段的地理地貌及落石成因。表1黎钦线危岩落石整治工程调查表根据实地调查或有关资料统计分析,黎钦线地形起伏剧烈,发育幼年期峰丛。岩石主要是炭酸岩(各种类型的石灰岩、白云岩等),亦有页岩等少量其它岩层。碳酸岩分布广、厚度大、岩性纯、岩落现象很强烈,化学风化作用甚剧。由于碳酸岩受水的强烈溶蚀,随水流途径形成溶纹,久后扩展成溶隙。溶隙的开展,溶纹的延伸最终将基岩分割成不相连之岩块。一是它们的底座面是一个

6、斜面,常是倾角很大,形成滚落的几何条件。二是土随水渗入溶隙,减少了摩擦系数。三是石岩树根的伸长。一方面大大加速溶纹、溶隙的开展,另一方面那么产生推动岩块滚落的另一主动力,三者的组合造成岩块的滚落。3.1.2危岩落石病害危害线路的情况黎钦线从开通至今,逐年来岩石风化加重,节理发育,岩层倾斜和整体性差,植被根系常被破坏。致使铁道路路沿途两侧危石林立摇摇欲坠,危岩落石砸坏线路设备或侵入限界被列车撞上的事故时有发生。据我段的统计,在雨季平均每年有1-2次危岩落石下山,不同程度的打坏线路。3.1.3采取的整治方法通过调查分析,黎钦线的崩坍落石主要有三种类型:一类是陡壁落石,落石能量较大;二类是斜坡落石;

7、三类是开凿坡面落石。根据黎钦线我段管内线路崩坍落石病害多,影响线路长,对行车平安威胁很大的实际情况,我们积极贯彻“以守为主,整治结合的防治崩坍落石病害的工作原那么,在整治工作中,采劝因地制宜、就地取材、土洋结合、综合整治的原那么。黎钦线崩坍落石病害整治的方法中,除了巡守戒备外,在当前本钱紧缺、段资金金额减少得情况下,使用“钢轨栏栅方法较为经济可行,但“钢轨栏栅方法没能彻底铲除崩坍落石病害的危害,迫使我们只能采劝因地制宜、就地取材、土洋结合、综合整治的原那么,在重点地段按实际采取各种措施方法对危岩落石病害进展整治。(1)根治情况。我段危石根治的方法是设置一个危石整治班,对危石进展检查清理,采取多

8、种灵敏的方法,一是支顶、支撑,对于上部探头、下部悬空的危岩而危岩又较坚硬完好、节理较少时,采用钢轨或钢筋混凝土柱支顶、支撑;二是嵌补把危石与山体连成一体就地稳定;三是砌拦石挡墙挡护;四是爆破彻底去除。(2)明峒情况。明峒是整治崩坍落石措施中最有力的一种,由于条件有限,为了节省投资,在开凿隧道时,都是在没有方法时才开凿隧道,又是晚进洞早出洞,往往是在开挖了很深的路堑时才进洞,这样又容易遭到危岩落石的损害;在黎钦线我段管内隧道中不同程度地增加了延长洞门。(3)“钢轨栏栅的施工整治情况。为防止落石堕落后越出钢轨栏栅,我们在预计施工处,一是选点前进展屡次抛物试验,且施工点间隔 落石点的坡度不应陡于60

9、度到65度;二是设置钢轨栏栅处在线路与陡坡有一定间隔 ,以减少因钢轨栏栅损坏后造成线路的二次破坏。为进步钢轨栏栅的承载才能及拦截才能,我们一是在进展钢轨栏栅设计中增加立柱的掩埋深度,并用水泥沙浆浇注,进步立柱的结实性;二是增加横轨密度及钢轨栏栅立柱支撑轨,以进步钢轨栏栅的抗冲击力;三是对轨排的连接的螺拴孔,严格控制螺拴孔径,并增加焊接的强度。经过屡次的施行,在“钢轨栏栅的整治崩坍落石上,获得了一定的成绩,但同时也暴露出一些缺点:一是承载才能较低,特别是在工艺上还有缺陷,不耐冲击;二是钢轨栏栅被冲击坏时,落石冲击力较少,直接侵入线路;三是单排轨栅抗击力低,难以抵御落石能量力大的危岩坍落。为进步整

10、治效果,我们在原有根底上进展改造。一是对落石量较大的坡段,且条件答应的情况下,建立双排或多排钢轨栏栅,逐步减少落石的冲击力,使之到达拦截的目的;二是增加钢轨栏栅立柱的密度,并在每根立柱轨上增加支撑轨,进步钢轨栏栅整体的抗击力。三是对原修建的单排轨栅进展整体整修加固或增加双排及多排钢轨栏栅,以进步危岩落石的拦截力,确保列车运行平安。经过对黎钦线崩坍落石病害整治方案研究中,施行“拦截、“戒备等综合方案获得了一定的成效。经过前一阶段的工作使我们感到:黎钦线的崩坍落石病害整治,主要应在危险地段巡守及“拦截等轻型措施上。从每年安排的施工资金看,要使我段管内线路地段对抗落石的平安概率到达100%,这至少在

11、多年内是不可能的,应进一步加快整治步伐,以求大范围内有一个较高的平安概率。另外,我们将在前一阶段的根底上,加强信息反应,注意轨栅的栏截情况及双排、多排轨栅的抗击力,针对实际,制定对策,改良方法,进步拦截才能。同时,我们将修订和完善轨栅的施工质量标准,以进步施工质量,将“拦截与其它防治形成综合配套使用,为运输平安作出新的奉献。(4)运营铁路危石防护柔性网的设置情况。黎钦线横州飞龙区间k14+200+325地段,线路左侧为高路堤,右侧为路堑,堑顶以上是上陡下缓的自然山坡,缓坡带坡度为40度,坡面有0.21的覆盖层,植被非常发育,后侧坡度在70度左右的陡崖,高出路基80150左右,坡面主要为裸露的灰

12、岩,岩体呈现强风化状态,加上受构造影响,节理裂隙非常发育,纵横交织,规律性较差,裂缝间距为0.11.2左右,该段坡崖崩塌落石较多,其中1.02.4吨重落石较常见,严重危险行车平安。使用瑞士布鲁克(成都)工程设计的Rx-050型SNS柔性被动防护网(后简称“防护网),是简便快捷的一种整治山坡落石问题的方法。(5)系统设计。根据该段边坡地形地质条件和落石特征,选用“防护网,其防护能级为500Kpa,系统高度为4,总长度为150,布置在中部缓坡带下侧高离路基平面20左右位置处。为了便于当地放牧牧民和畜牧的通行,系统按70和80两段布置,两段沿走向方向在中部重叠5,顺坡向程度间距10左右。(6)“防护

13、网系统施工方法及程序。测量定位:按照设计并结合现场地形对钢柱和锚杆根底进展测量定位,设计标准间距10,现场可在8-12之间调整,现场放线长度比设计系统长度减少3-8%,对地形起伏较大,系统布置难同一等高线布置时取上限8%,对地形较平规那么,系统布置能根本上同一等高线沿直线布置时取下限3%为宜。基坑开挖:当开挖至基岩未到达设计深度时,那么在基坑内的锚孔位置钻凿杆孔,待锚杆插入基岩并注浆后蔡灌注上部根底混凝土。预埋锚杆并灌注根底混凝土。对岩石根底应为钻凿锚杆孔和锚杆安装,对混凝土根底亦可在灌注后钻孔安装锚杆,安装完毕将孔灌入水泥砂浆。基座安装。将基座套入地脚螺拴并用螺帽拧紧。钢柱及上侧拉锚绳安装。

14、将钢柱顺坡向上放置并使钢柱底部位于基座上,将上拉绳的挂环挂于钢柱顶端挂座上,将拉锚绳的另一端与对应的上拉锚杆环套连接并用绳卡暂时固定(设置中间加固和下拉锚绳时,同上拉锚绳一起安装或待上拉绳安装好后再安装均可);将钢柱缓慢抬起并对准基座,将钢柱底部插入基座中,最后插入连接螺杆并拧紧;通过上拉锚绳来按设计方位调整好钢柱的方位,拉紧上拉锚绳并用绳卡固定。侧拉锚杆的安装。安装方法同上拉锚绳方法,但必须再上拉锚绳安装好前方可进展。格棚安装。格棚铺挂再钢绳网的内侧,并应叠盖钢绳网上缘并折到网的外侧15,用扎丝固定到网上,格棚底部应沿斜坡向上敷设0.5左右,为使下支撑绳与地面间不留缝隙,用一些石块将格棚底部

15、压住,每张格棚间叠盖约10,用扎丝将格棚固定到网上,每平方米固定约4处。危石防护试验。“防护网拦截落石在黎钦线k14+200-+325地段进展试验,垂直程度高度45的山顶上选8块三向近似一样质量约500600kg的岩石,逐个用人工撬滚落,落石速度快、腾跃、弹跳及冲击不偏不斜,正好落在“防护网系统中。落石速度=15.7/s腾跃=14.18/s弹跳:h1=0.4h2=1.52h3=1.08试验结果说明,危石碰在SNS柔性防护网上反弹最大块径0.3313,重约8.3KN。设缓冲层容许量为17KN/3,内摩擦角为35度,落石冲击缓冲速度VR=15.7/s。石块单位容量为22KN/3,根据上述资料求出填

16、土缓冲层厚度B与落石冲击力P。求填土缓冲层厚度B:根据铁路工务技术手册?路基?(9-19)及(9-20)公式计算得:Z=0.6()平安系数一般取1.5。B=1.5Z=1.5*0.6=0.9求冲击力P:根据铁路工务技术手册?路基?(9-18)公式计算得:P=343kg由于设计的防护能级为500Ka343Kpa,因此符合要求并且平安可靠。采用“防护网拦截危石有以下优点:不影响列车运行;采用拼装式施工,工艺简单,施工便捷,工期短;造价低,安装150“防护网只需投资60万元,修建150得明洞需要投资150多万元,150得拦石墙需要投资100多万元,节约投资一般左右;设计年限长,节省维修养护费用。黎钦线

17、我段管内线路崩坍落石病害,经过多年我段的努力整治,虽然获得了一定的效果,但整治速度比不上风化产生的速度,这就注定整治崩坍落石是一项长期而艰巨的工作,这就要求我们不断地努力。3.2路堑边坡坍塌3.2.1造成路堑边坡坍塌的主要成因路堑边坡坍塌是在路堑边坡坡度陡于天然休止角(土体到达天然极限稳定平衡状态时,坡面与程度面的夹角叫做天然休止角或稳定安息角)时,由于其稳定性差,在坡面水或地下水作用下发生的一种变形形式,常发生于节理较发育、岩层较破碎、风化较严重的岩质路堑或土质路堑,这种病害在平常开展过程时间较长,开场时只是在路堑顶附近出现裂缝,并缓慢地逐渐扩大,扩大到一定程度时,在外界条件的影响下,突然顺

18、边坡坍塌下来,在大坍塌之前,常有部分坍塌伴生,并能听到岩石的错动声音,大变形之后,还常有小的部分坍塌发生,每次坍塌都不按固定的面挪动,但坍塌体下缘均位于临空面,一直坍塌到岩层或土层的稳定安息角为止;黎钦线大部份修筑于群山间,由于修建标准低,使我段管内线路部分路段处在高堤深堑中,这部份线路的高堤深堑主要由灰质页岩、泥灰岩的岩石掺粘松土等组成,路堑边坡坡度大多大于天然休止角,稳定性差;因此一旦遭遇大雨或暴雨来袭时,山洪来势凶猛,极易发生路堑护坡坍塌灾害,造成线路断道,威胁行车平安;加上桂西北山区位于北方冷空气与南方暖湿气流交汇处,降雨量丰富;另外云贵高原边缘过度段地形起伏大,暖湿气流易沿坡面上升如遇冷空气及易造成强降雨,这些不利的外界因数条件,极易引起路堑边坡坍塌。3.2.2历年来的水害发生路堑边坡坍塌情况路堑边坡坍塌,在黎钦线我段管内线路上较为常见,据我段的统计,在每年雨季平均每月都有因雨水而引发的路堑边坡坍塌水害,只是程度大小不同而已,有些小坍塌