《高速铁路路基施工与维护（第3版）》课件 任务10-1路基常见病害及防治

路基常见病害及维护

随着铁路的大提速和运量的不断增加，满足高速、重载是铁路运输对线路结构提出的要求，与此同时，许多线路病害对运输的影响也日渐突出，主要表现在接头吐碴、线路翻浆冒泥、道床板结和线路几何形态变化大等。究其原因除了线路设备老化外，路基病害对线路几何形态的影响是一个要的原因，而路基病害对线路形态的影响，往往又很难用一般的保养手段来解决。一旦出现路基病害，一般只有等待病害彻底整治，有的地段甚至不得不长期慢行，严重影响了运输效率。存在病害的路基在地表水的进一步侵蚀及动力作用下，其病害的规模将进一步加剧与扩大，这些病害的进一步发展将直接导致路堤沉陷、边坡坍塌与塌陷，严重危及行车安全。随着列车运行速度的提高，对路基质量提出了更高的要求，因此，必须对路基病害进行彻底整治才能使铁路正常运营。因此剖析路基病害的成因，有针对性地采取综合的防范措施，从根本上堵住病害源头，是铁路路基病害防治工作的重中之重。项目概述路基常见病害及维护目标知识：熟悉路基病害的概念、类型、分布及其危害；掌握路基病害识别方法；掌握常用的路基病害整治措施和方法。技能：能够分析路基病害成因；能够根据观察情况分析识别路基病害；能够根据相关规范编制路基病害的整治方案。素质：具有拓展学习的能力；养成吃苦耐劳、严谨求实的工作作风；具备一定的协调、组织管理能力。12路基病害成因路基病害类型3路基病害整治内因地质环境外因气候变化与列车荷载一、路基病害成因一、路基病害成因内因：客观存在，虽然它也在不断地发生变化，但在使用期内基本上是一种较为稳定的量，病害产生的次要因素。外因：使用期内变化迅速，决定病害的发生频率和程度，病害产生的主要因素。（一）翻浆冒泥：路基强度因含水过多而急剧下降，在行车作用下发生裂缝、鼓包、冒泥等现象。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。二、路基病害的类型（二）路基下沉：由于路基填筑密实度不足和强度不足，部分地区也有因基床土被水侵蚀软化引起。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。导致断面尺寸改变，使线路不平顺。二、路基病害的类型（二）路基下沉：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，但有时因载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。二、路基病害的类型（三）边坡塌方：边坡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。1.剥落是指边坡表层土壤、岩石风化成的零碎薄片，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。二、路基病害的类型（三）边坡塌方：2.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。3.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，是危害最大的路基病害之一。4.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二、路基病害的类型（四）挤出变形：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，出现外挤变形。外挤是因为基床强度不足引起。破坏基床，影响边坡稳定，严重时造成坍塌。二、路基病害的类型（五）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、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，沿边坡方向形成冲沟或冲坑的现象。二、路基病害的类型(六）陷穴：指路基下部及其附近存在隐蔽的洞穴，其坍塌可引起基床和道床突然沉落，轨道悬空，中断行车，严重时甚至造成列车颠覆。陷穴病害分为黄土陷穴、岩溶洞穴、盐蚀溶洞、墓穴和兽洞等。二、路基病害的类型(七）滑坡：滑坡指影响路基稳定的土（岩）体滑动。可分为边坡的深层滑动、路基滑移及山体滑坡。二、路基病害的类型(八）水浸路基：水浸路基指实际浸水水位超过设计水位的路基。被水浸或淹没，引起路基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。二、路基病害的类型(九）冻害：冻害发生在寒冷地区，如路基土为透水性较差的细粒土，当含水量较高或基面积水，在冻结过程中，土中水重新分布和聚集形成冰块，又引起不均匀的冻胀现象。冻害造成线路高低不平，影响行车平稳及安全。造成冻害的直接原因是路基排水不良。夏天路基或道床内积水，在冬天结冻时，水分从土壤中分离出来，结冰后体积胀大，使路基或道床冻起。二、路基病害的类型(十）沙害：在我国北方地区，由于水土流失或者地理、气候条件原因，经常出现风沙掩埋铁路的现象。二、路基病害的类型(一）翻浆冒泥的防治：1.排水。适用于排水不良而导致的基床病害，如路堑和站场。疏通或修建防渗侧沟、天

沟、排水沟等地表排水系统；修建堵截、导引、降低地下水位的盲沟、截水沟、侧沟下渗沟等排除地下水或降低地下水位系统。以消除或减小地表水和地下水对路基基床的侵害，使基床填料经常保持疏干状态。2.提高基床表层刚度和强度。适用于基床表层填料承载力不足导致的基床病害，如裂土

病害。防治措施一般采用换填级配砂砾石或者碎石。换填厚度应以满足承载力要求为原则。3.使基面应力降低或均匀分布。4.土工膜（板）封闭层或无纺土工纤维渗滤层。这是近年广泛应用的防治基床病害的新

工艺，它有隔离地表水、过滤基面水和均布基面应力等多种效用，常与换砂、砂垫层配合使用。作为隔断排水层的材料，它能渗水，又能隔断黏土细粒，具有足够的强度，又有延伸性，是整治基床病害的好材料，但这种材料造价较高，使用寿命尚有待测试。三、路基病害的防治(二）崩塌落石的防治：1.拦截类适用于小规模、小块体的崩塌落石。拦截构造有落石平台、落石坑、落石沟、拦石墙、钢轨栅栏及柔性拦石网等。2.遮拦类应用于规模较大的崩塌落石，遮拦建筑有各种明洞和棚洞。修建明洞、棚洞，既可遮挡崩塌落石，又可对边坡下部起稳定和支撑作用。3.支挡加固类适用于不宜或难于消除的大危岩或不稳定的大孤石。支挡建筑有支顶墙、支护墙、明洞式支墙、支柱、支撑等。4.护坡、护墙适用于易风化剥落的边坡。边坡陡者用护墙，边坡缓者用护坡。5.上述措施不能奏效时，应考虑改线绕避。三、路基病害的防治(二）崩塌落石的养护维修要点：1.崩塌落石地段应进行定期检查、经常检查和雨季汛期检查。所谓定期检查是指春检和秋检，对崩塌落石地段及其防护建筑物进行全面地检查。春检时发现隐患，采取防范措施安全渡汛：秋检是检查汛期过后崩塌落石处所的变化情况及防护建筑物的破损情况，分轻重缓急，安排路基大修、维修计划。巡山工和重点病害看守工对所管责任地段或处所，应经常巡视检查，监视危岩落石的发展动向，防患于未然。雨季汛期应加强检查力度，执行雨前、雨中、雨后检查制度，是防止崩塌落石事故的有效措施。2.及时清理被拦截的崩塌坠落土石方，修理被破坏的建筑物及排水设备。3.对范围大、数量多、危石分散、清除整治困难的崩塌落石地段，应设置报警装置，以防发生事故。

三、路基病害的防治(三）路基陷穴的防治：陷穴发生后，首先应根据陷穴发生的部位、规模，对路基稳定性或行车安全的危害程度进行评估，确定是否紧急处理，发生在轨道下面的陷穴，对行车安全危害较大，应采取紧急措施，如填实陷坑，整修线路，扣轨慢行，派人看守，情况危急时，应封锁线路。其次应做细致调查，查清塌陷洞穴的成因，形状大小，平面位置，埋藏深度，工程地质和水文地质特征及可能的发展趋势，为彻底根治提供依据。常用措施如下。1.开挖回填。如暂不危及行车安全，此措施应作为首选，它能确保质量，杜绝后患。2.塌陷洞穴在轨道下方，无法开挖，可钻孔灌砂、灌注泥浆、砂浆或混凝土浆液。3.规模较大或与暗河相通的溶洞塌陷，可采用网格梁、地基梁、框架梁跨越，或其他类似桥梁跨越等。无论采用何种措施，都要做好排水，尤其是黄土陷穴，排水设施是否有效、完善与否是整治成败的关键所在。三、路基病害的防治(四）冻害的预防措施：1.保持道床清洁，防止泥土混入，及时清除土垅，以利排水。2.路肩和边坡保持平整，无坑洼、裂缝，防止积水下渗。3.侧沟、天沟等地表排水设施及渗沟、暗沟等地下排水设施应保持工况完好，排水畅通，防止或减少水对路基的渗入（补给）。三、路基病害的防治(四）冻害的整治措施：一旦冻害发生后，首先应认真进行调查，识别冻胀发生部位、形状、高度、起落及发展过程，了解冻胀土层的性质、结构及水文地质条件，分析冻胀产生的原因和变化规律，然后提出相应的整治措施。常用的整治措施如下。1.修建能减少路基基床含水率的排水设施。如修建具有抗冻防渗能力的地表排水设施，以防治因地表水而引起的冻胀；修建渗沟、暗沟、截水沟等，截断、疏导地下水或降低地下水位，以防治因地下水渗入（补给）而引起的冻胀。2.换填冻害地段的基床填料，换填为无冻胀或冻胀很小的碎石、河沙、砂类土等。换土深度应在冻结层之下，换土深度应包括路肩在内的整断面更换。三、路基病害的防治(四）冻害的整治措施：3.在基床表层铺设保温层，改善基床温度环境，使表层下的基床填料不冻结或减小冻结深度。保温材料一般用炉渣，其导热系数小、成本低廉，也可用石棉、泡沫聚苯乙烯板等保温材料。国外经验表明，用泥炭或冷压泥炭砖作保温材料，效果良好，使用时间长。湿度大的泥炭在水分冻结时，会释放大量潜热，能防止泥炭进一步冻结。三、路基病害的防治(四）冻害的整治措施：4.避免路基温度上升，保护冻土不被融化，可以采用覆盖遮阳板、采用片石通风路基等措施。三、路基病害的防治(四）冻害的整治措施：4.人工盐化基床填料。用氯盐(NaCl)整治路基冻害，费工较多。效果虽明显，但有效时间短，一般只用于基床表层冻胀地段。三、路基病害的防治(五）路基雪害的防治：黑龙江、吉林、内蒙古等省份，属寒温带大陆性季风气候，全年降雪天数190~200d，积雪天数160~180d，最大积雪深度200~1000mm。年平均风速4.4m/s，最大风速40m/s。这些地区的铁路线路，冬季常被雪埋，严重影响行车安全。易于积雪地段由于铁路线路的地形、地貌及其与主风向的夹角各不相同，线路积雪的程度也不一样。经验表明，下列地段易于积雪：1.车站站场；2.路堑与路堤交界处；3.深2m以下的浅路堑；4.高1.2m以下的矮路堤；5.复线并行不等高的高差大于0.3m地段。三、路基病害的防治(五）路基雪害的防治：积雪掩埋线路危及行车安全。积雪融化后，增加路基含水率，降低中期承载能力，形成路基翻浆冒泥和陷槽等病害。易被雪地掩埋，不易发现，对于这种病害，最经济最有效且一劳永逸的防治措施是营造防护林带。它不仅可以防止雪害，还可以改造生态环境。防雪林带的布设位置、形式、树种，应根据地理、气候、土壤条件、风速、风向、积雪程度等情况选定。在无营造防雪林条件或防雪林尚未发挥作用之前，也可修建一些临时防雪设备，如安装防雪栅、防雪堤垣、导风挡板等。冬季有时会发生预计不到的暴风雪，即使平常不积雪地段，有时也会严重积雪而影响行车。为预防不测，应在适当区段，储备一些除雪机，以备急需。三、路基病害的防治(六）路基沙害的防治：通过沙漠（包括沙质荒漠、戈壁及沙地）地区的铁路，在风的作用下，移动沙流经常给铁路造成不同程度的危害，有时甚至掩埋线路，危及行车安全。就积沙危害的程度，一般可分为四级。1.特级沙害。积沙超过轨面，直接影响行车安全，必须立刻清除。2.一级沙害。积沙与轨面相平，一遇大风，就掩埋线路，对行车威胁很大，需要及时清理。3.二级沙害。积沙埋没枕木和扣件，对线路上部建筑毁损严重，直接影响行车，需整段治理。4.三级沙害。铁路积沙使道床不洁，但未埋没道床和扣件，易引起枕木腐朽及路线其他病害，需定时维修。三、路基病害的防治(六）路基沙害的防治：植物固沙以营造林带为本。林带采用植物混种、均匀透风类型。迎风林带先矮后高，即先灌木，后乔木；背风侧则先高后矮，有效防护宽度一般为树高的15~25倍。沙害严重地段，迎风侧可营造多条林带。防沙林应根据沙漠性质、水文地质条件、气候特征力求所选树种生长快、固沙防风能力强、不怕沙埋。常被选用的植物有沙枣、胡杨、小叶杨、文冠果、花棒、沙蒿、胡枝子、杨柴等十几种。三、路基病害的防治(六）路基沙害的防治：工程固沙一般用在没有植物生长条件的地段，或