铁路路基基床病害及其防治研究

铁路路基基床病害及其防治研究摘要铁路路基基床作为轨道结构的直接承载体，其工作性能直接关系到列车运行的安全与平稳。本文针对铁路路基基床常见的病害类型，如翻浆冒泥、下沉变形、挤出变形及冻害等，系统分析了各类病害的成因机理、影响因素及主要特征。在此基础上，结合工程实践经验，从设计、施工、养护等多个环节探讨了基床病害的综合防治技术与措施，包括填料改良、排水系统优化、结构强化、病害整治等方面，并对不同防治方法的适用性与关键技术要点进行了阐述，旨在为铁路路基基床的设计优化、施工质量控制及运营维护提供理论参考与技术支持，以提升铁路线路的耐久性和安全性。关键词铁路路基；基床病害；成因分析；防治技术；翻浆冒泥；沉降变形引言铁路路基是轨道的基础，承受着轨道结构的重量以及列车运行时产生的动荷载。基床作为路基的关键组成部分，位于路基上部，直接承受列车荷载的反复作用，并与大气环境直接接触，受水文、气候等自然因素影响显著。在长期复杂的荷载与环境作用下，基床极易产生各种病害，这些病害不仅会导致线路平顺性恶化，增加养护维修工作量和成本，严重时甚至会引发列车脱轨等重大安全事故。因此，深入研究铁路路基基床病害的发生机理，制定科学有效的防治措施，对于保障铁路运输安全、提高线路使用寿命具有至关重要的现实意义和工程价值。一、铁路路基基床主要病害类型及成因分析（一）基床表层病害基床表层直接承受列车荷载的冲击和振动，同时也是地表水入渗和大气影响的主要作用区，因此病害表现形式多样。1.翻浆冒泥翻浆冒泥是基床表层最常见、危害最严重的病害之一，多发生在雨季或春融季节。其主要特征是路基面出现弹簧、鼓包，雨后泥浆从道床孔隙中挤出，道床脏污板结，轨道几何尺寸严重变形。成因分析：核心在于水的作用。当基床表层土排水不良，或土的级配不良、黏粒含量过高时，在列车荷载反复作用下，土颗粒间的水分不能及时排出，导致土体饱和、强度急剧降低。此时，车轮的动荷载使饱水软黏土产生液化或触变现象，形成泥浆，在列车振动下通过道床缝隙向上翻冒。基床表面排水不畅、路基填土压实度不足、道床脏污导致排水受阻等，均为诱发翻浆冒泥的重要因素。2.下沉与凹陷表现为路基面局部或大面积的竖向变形，导致轨面下沉，线路出现坑洼。成因分析：主要与基床表层填料的压实质量、承载能力以及荷载作用有关。填料选择不当（如采用软弱土、有机质土等）、压实度未达到设计要求，在列车长期荷载作用下易发生压密下沉；或因基床表层土在水的作用下强度降低，承载力不足，产生剪切破坏而导致局部凹陷。3.道砟陷槽指道砟嵌入基床表层土中，形成局部下凹的槽状变形。成因分析：通常是由于基床表层土强度过低，或在水的软化作用下，抵抗道砟刺入的能力不足，在列车荷载作用下，道砟颗粒逐渐压入基床土中形成陷槽。道砟陷槽会进一步加剧道床的不平整和基床的扰动。（二）基床底层病害基床底层位于表层之下，主要起承托表层和扩散荷载的作用，其病害往往具有隐蔽性强、整治难度大的特点。1.挤出变形表现为基床底层土体在列车侧向推力和自重作用下，向路基两侧或路肩部位挤出，导致路肩隆起、侧沟被挤压变形。成因分析：主要是由于基床底层土的抗剪强度不足，或在水的作用下土体软化，在列车动荷载产生的侧向力和竖向力共同作用下，土体发生剪切破坏，产生塑性流动变形。路基边坡坡率过陡也可能加剧此类病害。2.基床内部水囊与软化基床底层局部区域因排水不畅，积聚水分形成水囊，导致该区域土体软化，承载力下降。成因分析：多因地表水或地下水通过基床表层裂缝、层面等通道渗入底层，而底层土体渗透性差，排水困难，长期积水导致土体软化。这种病害初期不易察觉，但会逐渐诱发或加剧路基的沉降和变形。（三）特殊地质与气候条件下的基床病害1.冻害在寒冷地区，基床土中的水分在冬季冻结，体积膨胀，导致路基隆起；春季融化时，土体强度急剧降低，产生融沉，形成不均匀沉降。成因分析：主要与基床土的含水量、冻结深度以及土的冻胀性有关。粉土、粉质黏土等细粒土具有较强的冻胀性，若基床排水不良，含水量较高，在负温作用下极易发生冻胀融沉病害。2.盐渍土基床病害在盐渍土分布区，基床土中的易溶盐在水分迁移过程中发生结晶与溶解，可能导致土体松胀、溶陷或强度降低。成因分析：与盐渍土的类型（如氯盐渍土、硫酸盐渍土等）、含盐量以及水文条件密切相关。例如，硫酸盐渍土具有强烈的松胀性，会导致路基体积不稳定。二、铁路路基基床病害的防治技术与措施基床病害的防治应贯彻“预防为主，防治结合，综合治理”的原则，从设计、施工、养护等各个环节入手，采取针对性的技术措施。（一）设计阶段的预防措施1.合理选择填料基床填料的选择是预防病害的基础。应优先选用级配良好、强度高、透水性好、水稳性强的粗粒土（如碎石土、砾石土等）作为基床填料。对于不符合要求的土料，应进行改良处理，如掺入石灰、水泥等稳定剂，改善其物理力学性能。严禁使用淤泥、泥炭、有机质土及塑性指数过高的细粒土直接作为基床填料。2.优化基床结构设计根据线路等级、运营条件、地质水文状况，合理确定基床的厚度、压实标准及结构形式。对于地质条件复杂或存在潜在病害风险的地段，可考虑采用加强型基床结构，如设置基床表层沥青混凝土防水层、土工合成材料加筋层等，以提高基床的整体刚度和抗变形能力。3.完善排水系统设计排水是防治基床水害的关键。设计中应充分考虑地表水、地下水的排除。设置完善的路拱、侧沟、天沟、截水沟等地表排水设施，确保地表径流迅速排出路基范围。对于地下水发育地段，应采取渗沟、渗井、盲沟等地下排水措施，降低地下水位，截断含水层，防止水分侵入基床。（二）施工阶段的质量控制1.严格控制填料质量与压实度施工过程中，必须对进场填料进行严格的检验，确保符合设计要求。采用合适的压实机械和压实工艺，分层填筑、分层碾压，严格控制每层的填筑厚度、含水量和压实度，确保基床土体达到设计的密实度和强度。2.确保排水设施的施工质量排水设施的施工质量直接影响其使用效果。应严格按照设计图纸施工，确保排水坡度、断面尺寸符合要求，沟体平顺，接口严密，防止出现渗漏、堵塞等问题。3.加强施工过程监测与检验在基床施工过程中，应加强对填筑厚度、压实度、含水量、地基承载力等指标的监测与检验，及时发现和纠正施工中存在的问题，确保基床施工质量。（三）运营阶段的养护与病害整治1.日常检查与监测建立健全铁路路基的日常检查、定期检查和专项检查制度，及时发现基床病害的早期迹象。利用轨道检查车、沉降观测、地质雷达等技术手段，对基床的变形、状态进行长期监测，掌握病害的发展规律。2.针对性的病害整治技术针对不同类型的基床病害，应采取相应的整治措施：*翻浆冒泥、下沉、道砟陷槽整治：常用的方法有换填法（挖除病害土体，换填合格填料并压实）、注浆加固法（通过向基床土体中注入水泥浆、水泥砂浆等浆液，改善土体性质，提高强度）、土工合成材料加筋法（铺设土工格栅、土工格室等，增强基床土体的整体性和承载能力）。对于表层病害，也可采用沥青混凝土封层或薄层罩面等方法进行处治。*挤出变形整治：首先应分析变形原因，若因土体强度不足，可采用换填、注浆加固等方法提高土体抗剪强度；若因侧向约束不足，可采用坡脚增设挡墙、抗滑桩等措施。*冻害整治：主要措施包括做好排水，降低基床含水量；换填非冻胀性填料；设置保温层，减少冻深；在适当位置设置隔断层等。*排水系统修复与完善：及时清理排水设施内的淤积物，修复损坏的排水结构，确保排水畅通。对于运营中发现的排水不畅问题，应及时增设或改良排水设施。3.强化道床养护保持道床的清洁、饱满和良好的弹性，及时进行清筛、补砟、捣固等作业，避免道床板结、脏污，提高道床的排水性能和承载能力，减少对基床表层的扰动。三、结论与展望铁路路基基床病害是影响铁路运输安全与经济性的关键问题，其成因复杂，类型多样。有效防治基床病害，需要从设计、施工、养护全过程进行系统管理和科学决策。通过合理选择填料、优化结构设计、完善排水系统、严格施工质量控制以及加强运营期的监测与养护，可以显著提高基床的稳定性和耐久性，减少病害的发生。展望未来，随着铁路向高速、重载方向发展，对路基基床的性能要求将越来越高。应进一步加强对基床病害机理的深入研究，特别是列车动荷载、