铁路路基病害类型及防治探讨

2013-04-10苏振军

河南科技 2013年5期

苏振军

（西安铁路局西安工务段，陕西西安 710005）

一发生机理

铁路路基质量病害的发生与否与以下五个因素有关：铁路路基材料、地下水与地表水的分布、列车动力荷载、基床土质的动力强度特性、气温的变化，这五项因素之间的相互联系与综合作用就形成了铁路路基质量病害发生的主要原因。由于各种因素之间这种错综复杂的关系，使得铁路路基质量病害复杂多变，不同的病害都有不同于其他病害的特殊病理。特别是在铁路线路长期运营的情况下，由于自然环境对路基的长期侵蚀和维修保养的不及时，使得病害类型、病害分布和病害发育具有明显的非线性和随机性。我们可以将病害发生的机理概括为内因和外因两个方面：内因是指可能导致病害发生的地质条件；外因是指可能导致病害发生的气候变化和列车动力荷载。

无论选择任何一条实际线路来进行分析，该线路的地质条件都是客观存在的，其特质受外界因素的影响较小且变化缓慢，具有足够的稳定度。所以铁路路基质量病害的发生在很大程度上取决于前文所提的外因，特别是病害发生的频繁度和严重度与气候和动力荷载的长期重复影响息息相关。对记录下来的历史数据进行分析可以发现，在外因的作用下，路基的塑性变形过大是路基渐进性破坏的主要特征。如果让塑性变形的累加超过一定的范围，路基填土就会发生塑性流动，进而导致路基病害的发生。这一类病害的发生与基床土质的饱和密度有直接的联系，土的动强度将随着饱和度的不断降低得到明显的加强。当轨道的路基土的塑性变形的累加超过一定程度，就会在枕木下方形成积水坑和道碴坑。若是在多雨季节，基床填土的含水量处于饱和态后使得动强度明显下降，这就会让道床的工作性能得到破坏并使得线路产生严重的不平顺，极大地威胁到了行车的安全。

二病害类型

铁路路基质量病害有多种分类方法：若按路基面形状进行分类，可将其分为路堤病害和路堑病害；若按病害发生的部位进行分类，可将其分为基床病害、路基本体病害和地基病害；若按病害的表现形式分类，可将其分为路基下沉、翻浆冒泥、外挤和边坡危害。路基下沉是最常见的一种路基病害，这种病害一般是由于机床土长期被水浸泡，发生软化而引起。路基下沉在路堤、路堑和过渡地段都有可能发生，路基下沉病害发生的同时一般不伴随着翻泥冒浆的发生。相较于旱季，在雨季时其下沉速度相对较快，伴随着这种下沉，将会使道碴囊变得越来越深，若软卧层较薄且道碴囊较浅，路基下沉就有可能进一步演变为挤出。如果路基填筑密度过低并且强度也达不到要求，路基在列车动力荷载和自重的作用下就会发生较大面积的竖向变形，这种变形产生的原因是路基填料及压实没有达到必要的要求。翻浆冒泥是近年来我国铁路线路最经常发生的铁路路基质量病害的一种，一般将翻浆冒泥分为两种：基床性翻浆冒泥和道床性翻浆冒泥。前者的成因是基床土质恶化后会在列车荷载的反复作用下发生液化变成泥浆，再由于频繁的列车荷载对泥浆产生抽吸力，泥浆在受到挤压后会向上翻冒。形成这一类病害一般要经历道心积水、冒砂、局部翻浆冒泥和区段翻浆冒泥几个阶段。后者又可进一步分为两种：土质基面翻浆冒泥和风化石质基面翻浆冒泥。道床性翻浆冒泥的主要成因包括：荷载的大小和分布、气温和湿度对机床的作用程度、铁路道碴的品质。

三防治方法

铁路路基质量病害防治最重要的就是要勤于测量和检测，及时发现问题才能及时解决问题，要在问题还没有变得复杂和庞大之前及时整治，而不能等到问题扩大化之后。根据前文论述的铁路路基质量病害的发生机理和不同类型，铁路路基质量病害防治的具体手段包括：防水与排水、土质改良、减少列车动力荷载和综合防治。

排水和防水的目的是防止水浸化路基和排除路基积水，保持基面排水坡度，适用于由排水不良引发的路基病害。排水和防水并不仅仅指简单的把水引出，而是要做到防排结合。排水和防水的主要手段是通过铺设不透水的土工纤维来截留地表水，利用盲沟和侧沟疏导地下水，始终保持基床的排水性能处于良好状态。找到水的来源后，要对来水进行截水，切断水的来源，之后要分别针对地面水和地下水进行排水。对于地面水，可以利用单侧或双侧排水沟进行排水，也可以利用取土坑来进行排水。天沟、侧沟及各类防排水沟设施，都必须满足将积水引导至路基以外的基本要求。对于地下水，要分两种情况进行处理：若地下水只是浅埋或无固定含水层，可以利用明沟、排水槽、支撑渗沟等排水设施；若地下水深埋或有固定含水层，就要利用渗水隧洞、渗井或斜仰式钻孔等排水设施进行排水。

土质改良就是改善基床填土，通过改良基床的填料和结构来提高路基设计标准，特别是基床填料的标准。在铁路路基建设初期，就要对基床填料进行严格地筛选，若缺乏合适的基床填料，就应该采取铺设土工合成材料的措施来对土质进行改良。若已经铺设好的线路在使用中出现了病害路段，必须采用彻底的方案来对病害进行治理才能不留后患。具体的措施有：水泥桩加固、铺设土工合成材料和土质换填等。

减少列车动力荷载就是减轻列车荷载对基床的作用效果，一般要改变道床和轨道结构。具体的措施包括：加长轨枕长度并缩少间距；换重型钢轨；加厚道床并铺设垫层；改造机车车辆轴距。在合理的范围内，若轨枕长度增加8%，则可以降低基床动应力6%；若轨枕长度增加16%，则可降低11%。若60型钢轨替换50型钢轨，则可降低基床动应力12%。这些措施若综合使用，改善效果可能增加一倍。铁路路基质量病害是由多种因素引发的，若要彻底根治，就必须将上述防治方法综合运用，如此方能让铁路运输安全得到充分的保障。