《高速鐵路路基施工與維護（第3版）》課件 任務10-1路基常見病害及防治

路基常見病害及維護

隨著鐵路的大提速和運量的不斷增加，滿足高速、重載是鐵路運輸對線路結構提出的要求，與此同時，許多線路病害對運輸的影響也日漸突出，主要表現在接頭吐碴、線路翻漿冒泥、道床板結和線路幾何形態變化大等。究其原因除了線路設備老化外，路基病害對線路幾何形態的影響是一個要的原因，而路基病害對線路形態的影響，往往又很難用一般的保養手段來解決。一旦出現路基病害，一般只有等待病害徹底整治，有的地段甚至不得不長期慢行，嚴重影響了運輸效率。存在病害的路基在地表水的進一步侵蝕及動力作用下，其病害的規模將進一步加劇與擴大，這些病害的進一步發展將直接導致路堤沉陷、邊坡坍塌與塌陷，嚴重危及行車安全。隨著列車運行速度的提高，對路基質量提出了更高的要求，因此，必須對路基病害進行徹底整治才能使鐵路正常運營。因此剖析路基病害的成因，有針對性地采取綜合的防范措施，從根本上堵住病害源頭，是鐵路路基病害防治工作的重中之重。項目概述路基常見病害及維護目標知識：熟悉路基病害的概念、類型、分布及其危害；掌握路基病害識別方法；掌握常用的路基病害整治措施和方法。技能：能夠分析路基病害成因；能夠根據觀察情況分析識別路基病害；能夠根據相關規范編制路基病害的整治方案。素質：具有拓展學習的能力；養成吃苦耐勞、嚴謹求實的工作作風；具備一定的協調、組織管理能力。12路基病害成因路基病害類型3路基病害整治內因地質環境外因氣候變化與列車荷載一、路基病害成因一、路基病害成因內因：客觀存在，雖然它也在不斷地發生變化，但在使用期內基本上是一種較為穩定的量，病害產生的次要因素。外因：使用期內變化迅速，決定病害的發生頻率和程度，病害產生的主要因素。（一）翻漿冒泥：路基強度因含水過多而急劇下降，在行車作用下發生裂縫、鼓包、冒泥等現象。列車通過時軌枕上下起伏使泥漿受擠壓抽吸而通過道床孔隙向上翻冒，造成道碴臟污、板結進而使道床降低或喪失彈性。軌道幾何尺寸變化，危及行車安全。二、路基病害的類型（二）路基下沉：由于路基填筑密實度不足和強度不足，部分地區也有因基床土被水侵蝕軟化引起。在水、荷重、自重及振動作用下發生局部或較大面積的豎向變形。導致斷面尺寸改變，使線路不平順。二、路基病害的類型（二）路基下沉：填方路基下沉導致斷面尺寸改變的病害現象，為路堤沉陷。由于路基土密實度不足或地基松軟，在水、荷重、自重及振動作用下發生局部或較大面積的豎向變形。一般經過列車運行一段時間后，下沉會趨于緩解，但有時因載重增加或水的作用使沉降速率加大，局部下沉也會造成陷槽使線路不平順。二、路基病害的類型（三）邊坡塌方：邊坡坍方的表現形式有剝落、碎落、滑坍和崩坍。剝落、碎落、滑坍主要發生在路塹邊坡。1.剝落是指邊坡表層土壤、巖石風化成的零碎薄片，從坡面上脫落下來的現象。剝落碎屑的堆積，會堵塞邊溝，影響路基穩定。二、路基病害的類型（三）邊坡塌方：2.碎落是巖石碎塊的一種剝落現象。落石產生的沖擊力可使路基、路面遭到破壞，威脅行人及車輛的安全。3.崩坍是大量土石脫離坡面翻滾于邊坡下部形成倒石堆或巖堆的現象。崩坍的土石方往往造成交通中斷，是危害最大的路基病害之一。4.滑塌是指邊坡上的大量土石沿著一定滑動面整體向下滑移的現象二、路基病害的類型（四）擠出變形：由于土體強度不足而產生的剪切破壞或塑性流動，基床內的土經常處于軟塑狀態，在基床內的影響深度較大，在列車荷載的作用下，基床上發生剪切破壞，出現外擠變形。外擠是因為基床強度不足引起。破壞基床，影響邊坡穩定，嚴重時造成坍塌。二、路基病害的類型（五）邊坡沖刷：指較高大的土質路塹、路堤邊坡、岸坡（濱河、河灘、海灘、水庫水塘的路堤邊坡）或嚴重風化的軟質巖石邊坡受到水流的沖蝕、沖刷作用，沿邊坡方向形成沖溝或沖坑的現象。二、路基病害的類型(六）陷穴：指路基下部及其附近存在隱蔽的洞穴，其坍塌可引起基床和道床突然沉落，軌道懸空，中斷行車，嚴重時甚至造成列車顛覆。陷穴病害分為黃土陷穴、巖溶洞穴、鹽蝕溶洞、墓穴和獸洞等。二、路基病害的類型(七）滑坡：滑坡指影響路基穩定的土（巖）體滑動。可分為邊坡的深層滑動、路基滑移及山體滑坡。二、路基病害的類型(八）水浸路基：水浸路基指實際浸水水位超過設計水位的路基。被水浸或淹沒，引起路基一定的沉降或局部坍塌，當路堤缺乏足夠的防護和加固設備時，導致路基穩定性受到影響或破壞。二、路基病害的類型(九）凍害：凍害發生在寒冷地區，如路基土為透水性較差的細粒土，當含水量較高或基面積水，在凍結過程中，土中水重新分布和聚集形成冰塊，又引起不均勻的凍脹現象。凍害造成線路高低不平，影響行車平穩及安全。造成凍害的直接原因是路基排水不良。夏天路基或道床內積水，在冬天結凍時，水分從土壤中分離出來，結冰后體積脹大，使路基或道床凍起。二、路基病害的類型(十）沙害：在我國北方地區，由于水土流失或者地理、氣候條件原因，經常出現風沙掩埋鐵路的現象。二、路基病害的類型(一）翻漿冒泥的防治：1.排水。適用于排水不良而導致的基床病害，如路塹和站場。疏通或修建防滲側溝、天

溝、排水溝等地表排水系統；修建堵截、導引、降低地下水位的盲溝、截水溝、側溝下滲溝等排除地下水或降低地下水位系統。以消除或減小地表水和地下水對路基基床的侵害，使基床填料經常保持疏干狀態。2.提高基床表層剛度和強度。適用于基床表層填料承載力不足導致的基床病害，如裂土

病害。防治措施一般采用換填級配砂礫石或者碎石。換填厚度應以滿足承載力要求為原則。3.使基面應力降低或均勻分布。4.土工膜（板）封閉層或無紡土工纖維滲濾層。這是近年廣泛應用的防治基床病害的新

工藝，它有隔離地表水、過濾基面水和均布基面應力等多種效用，常與換砂、砂墊層配合使用。作為隔斷排水層的材料，它能滲水，又能隔斷黏土細粒，具有足夠的強度，又有延伸性，是整治基床病害的好材料，但這種材料造價較高，使用壽命尚有待測試。三、路基病害的防治(二）崩塌落石的防治：1.攔截類適用于小規模、小塊體的崩塌落石。攔截構造有落石平臺、落石坑、落石溝、攔石墻、鋼軌柵欄及柔性攔石網等。2.遮攔類應用于規模較大的崩塌落石，遮攔建筑有各種明洞和棚洞。修建明洞、棚洞，既可遮擋崩塌落石，又可對邊坡下部起穩定和支撐作用。3.支擋加固類適用于不宜或難于消除的大危巖或不穩定的大孤石。支擋建筑有支頂墻、支護墻、明洞式支墻、支柱、支撐等。4.護坡、護墻適用于易風化剝落的邊坡。邊坡陡者用護墻，邊坡緩者用護坡。5.上述措施不能奏效時，應考慮改線繞避。三、路基病害的防治(二）崩塌落石的養護維修要點：1.崩塌落石地段應進行定期檢查、經常檢查和雨季汛期檢查。所謂定期檢查是指春檢和秋檢，對崩塌落石地段及其防護建筑物進行全面地檢查。春檢時發現隱患，采取防范措施安全渡汛：秋檢是檢查汛期過后崩塌落石處所的變化情況及防護建筑物的破損情況，分輕重緩急，安排路基大修、維修計劃。巡山工和重點病害看守工對所管責任地段或處所，應經常巡視檢查，監視危巖落石的發展動向，防患于未然。雨季汛期應加強檢查力度，執行雨前、雨中、雨后檢查制度，是防止崩塌落石事故的有效措施。2.及時清理被攔截的崩塌墜落土石方，修理被破壞的建筑物及排水設備。3.對范圍大、數量多、危石分散、清除整治困難的崩塌落石地段，應設置報警裝置，以防發生事故。

三、路基病害的防治(三）路基陷穴的防治：陷穴發生后，首先應根據陷穴發生的部位、規模，對路基穩定性或行車安全的危害程度進行評估，確定是否緊急處理，發生在軌道下面的陷穴，對行車安全危害較大，應采取緊急措施，如填實陷坑，整修線路，扣軌慢行，派人看守，情況危急時，應封鎖線路。其次應做細致調查，查清塌陷洞穴的成因，形狀大小，平面位置，埋藏深度，工程地質和水文地質特征及可能的發展趨勢，為徹底根治提供依據。常用措施如下。1.開挖回填。如暫不危及行車安全，此措施應作為首選，它能確保質量，杜絕后患。2.塌陷洞穴在軌道下方，無法開挖，可鉆孔灌砂、灌注泥漿、砂漿或混凝土漿液。3.規模較大或與暗河相通的溶洞塌陷，可采用網格梁、地基梁、框架梁跨越，或其他類似橋梁跨越等。無論采用何種措施，都要做好排水，尤其是黃土陷穴，排水設施是否有效、完善與否是整治成敗的關鍵所在。三、路基病害的防治(四）凍害的預防措施：1.保持道床清潔，防止泥土混入，及時清除土垅，以利排水。2.路肩和邊坡保持平整，無坑洼、裂縫，防止積水下滲。3.側溝、天溝等地表排水設施及滲溝、暗溝等地下排水設施應保持工況完好，排水暢通，防止或減少水對路基的滲入（補給）。三、路基病害的防治(四）凍害的整治措施：一旦凍害發生后，首先應認真進行調查，識別凍脹發生部位、形狀、高度、起落及發展過程，了解凍脹土層的性質、結構及水文地質條件，分析凍脹產生的原因和變化規律，然后提出相應的整治措施。常用的整治措施如下。1.修建能減少路基基床含水率的排水設施。如修建具有抗凍防滲能力的地表排水設施，以防治因地表水而引起的凍脹；修建滲溝、暗溝、截水溝等，截斷、疏導地下水或降低地下水位，以防治因地下水滲入（補給）而引起的凍脹。2.換填凍害地段的基床填料，換填為無凍脹或凍脹很小的碎石、河沙、砂類土等。換土深度應在凍結層之下，換土深度應包括路肩在內的整斷面更換。三、路基病害的防治(四）凍害的整治措施：3.在基床表層鋪設保溫層，改善基床溫度環境，使表層下的基床填料不凍結或減小凍結深度。保溫材料一般用爐渣，其導熱系數小、成本低廉，也可用石棉、泡沫聚苯乙烯板等保溫材料。國外經驗表明，用泥炭或冷壓泥炭磚作保溫材料，效果良好，使用時間長。濕度大的泥炭在水分凍結時，會釋放大量潛熱，能防止泥炭進一步凍結。三、路基病害的防治(四）凍害的整治措施：4.避免路基溫度上升，保護凍土不被融化，可以采用覆蓋遮陽板、采用片石通風路基等措施。三、路基病害的防治(四）凍害的整治措施：4.人工鹽化基床填料。用氯鹽(NaCl)整治路基凍害，費工較多。效果雖明顯，但有效時間短，一般只用于基床表層凍脹地段。三、路基病害的防治(五）路基雪害的防治：黑龍江、吉林、內蒙古等省份，屬寒溫帶大陸性季風氣候，全年降雪天數190~200d，積雪天數160~180d，最大積雪深度200~1000mm。年平均風速4.4m/s，最大風速40m/s。這些地區的鐵路線路，冬季常被雪埋，嚴重影響行車安全。易于積雪地段由于鐵路線路的地形、地貌及其與主風向的夾角各不相同，線路積雪的程度也不一樣。經驗表明，下列地段易于積雪：1.車站站場；2.路塹與路堤交界處；3.深2m以下的淺路塹；4.高1.2m以下的矮路堤；5.復線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：積雪掩埋線路危及行車安全。積雪融化后，增加路基含水率，降低中期承載能力，形成路基翻漿冒泥和陷槽等病害。易被雪地掩埋，不易發現，對于這種病害，最經濟最有效且一勞永逸的防治措施是營造防護林帶。它不僅可以防止雪害，還可以改造生態環境。防雪林帶的布設位置、形式、樹種，應根據地理、氣候、土壤條件、風速、風向、積雪程度等情況選定。在無營造防雪林條件或防雪林尚未發揮作用之前，也可修建一些臨時防雪設備，如安裝防雪柵、防雪堤垣、導風擋板等。冬季有時會發生預計不到的暴風雪，即使平常不積雪地段，有時也會嚴重積雪而影響行車。為預防不測，應在適當區段，儲備一些除雪機，以備急需。三、路基病害的防治(六）路基沙害的防治：通過沙漠（包括沙質荒漠、戈壁及沙地）地區的鐵路，在風的作用下，移動沙流經常給鐵路造成不同程度的危害，有時甚至掩埋線路，危及行車安全。就積沙危害的程度，一般可分為四級。1.特級沙害。積沙超過軌面，直接影響行車安全，必須立刻清除。2.一級沙害。積沙與軌面相平，一遇大風，就掩埋線路，對行車威脅很大，需要及時清理。3.二級沙害。積沙埋沒枕木和扣件，對線路上部建筑毀損嚴重，直接影響行車，需整段治理。4.三級沙害。鐵路積沙使道床不潔，但未埋沒道床和扣件，易引起枕木腐朽及路線其他病害，需定時維修。三、路基病害的防治(六）路基沙害的防治：植物固沙以營造林帶為本。林帶采用植物混種、均勻透風類型。迎風林帶先矮后高，即先灌木，后喬木；背風側則先高后矮，有效防護寬度一般為樹高的15~25倍。沙害嚴重地段，迎風側可營造多條林帶。防沙林應根據沙漠性質、水文地質條件、氣候特征力求所選樹種生長快、固沙防風能力強、不怕沙埋。常被選用的植物有沙棗、胡楊、小葉楊、文冠果、花棒、沙蒿、胡枝子、楊柴等十幾種。三、路基病害的防治(六）路基沙害的防治：工程固沙一般用在沒有植物生長條件的地段，或