铁路路基施工与维护 课件 6-3路基基床病害防治

铁路路基施工与维护6-3一般路基病害整治一、路基基床病害及其防治措施路基的病害主要分为两大类，即路基基床病害和路基边坡病害。这节课我们主要学习路基基床病害及其防治措施。通常，路基基床在各种因素影响下，产生各种类型的永久变形,称为基床病害。基床病害概念根据基床病害的发生机理和性质，按其典型的表现特征,结合病害发生的部位，可将基床病害分为基面翻浆冒泥和基床下沉外挤两大基本类型。基床病害类型一、路基基床病害及其防治措施基面翻浆冒泥是我国铁路常见的基床病害之一。北方多发生在春融期间，南方在雨季十分频繁,特别是山区尤为普遍。基面翻浆冒泥一、路基基床病害及其防治措施基面翻浆冒泥一般分为：土质基面翻浆冒泥、风化岩质基面翻浆冒泥、裂隙泉眼翻浆冒泥。基面翻浆冒泥表现形式一、路基基床病害及其防治措施土质基面翻浆冒泥，多发生在裂隙黏土和一般黏性土的土质条件。它们受水的影响大，强度随含水率的增大而大幅度下降。土质基面翻浆冒泥一、路基基床病害及其防治措施风化岩质基面翻浆冒泥主要发生在风化物为泥质的岩石基床,其成因及一般表现特征与土质基面翻浆冒泥相同。风化岩质基面翻浆冒泥一、路基基床病害及其防治措施裂隙泉眼翻浆是指裂隙水或泉水在列车动力作用下，冲蚀软化基床土而形成的翻浆。裂隙泉眼翻浆主要发生在山区和丘陵地区，其主要原因是基床排水不畅，裂隙或泉水聚集基床所致。裂隙泉眼翻浆一、路基基床病害及其防治措施基床下沉外挤病害一般分为基床下沉和基床外挤两种表现形态。病害或呈单一性表现，或呈合二为一的综合表现。基床下沉外挤一、路基基床病害及其防治措施基床下沉病害的表现形态常分为沉落、道砟囊、道砟陷槽，多发生在基床土为中、高塑性的黏性土、淤泥、泥炭风化残积土或基床填筑密度不足或运营条件改变时。基床下沉包括基面下沉和边坡臌坍两种类型。基床下沉一、路基基床病害及其防治措施基床内的土经常处于软塑状态在列车荷载的作用下，发生剪切破坏，使得路肩单侧或双侧沿滑动面向外或向上变形形成外挤。基床外挤可分为路肩隆起和路肩外挤两类。基床外挤一、路基基床病害及其防治措施针对路基出现的病害，必须采取有针对性的措施，方可保证铁路线路的正常使用、铁路列车的正常运行。基床病害的整治措施一、路基基床病害及其防治措施既有铁路路基基面翻浆管泥病害的整治原则大致有两方面。第一，因病害是由基床土、水、动荷载共同作用而产生的，而其中水是重要的诱发因素，故应采取综合整治的方法，且首选消除水影响的措施。第二，风化岩质基面、裂腺泉眼的翻浆冒泥形成的道砟囊较浅，一般小于50cm，故处理的部位可限于基床表层或基床面。整治原则除了消除水的影响外，还应考虑采取改善基床上部荷载的影响，改变基床土质以提高承载力，减少变形的综合措施。基床病害的整治原则一、路基基床病害及其防治措施经过以往数十年的实践,某些措施(例如浆砌片石、沥青土、三合土等刚性或半刚性封闭层，基床表层换填片石,道床横向圬工渗沟等)被证明整治机理不明确或污染环境、有效期较短、效果欠佳，一般已不宜再用。目前现场多采用整治效果较彻底、对行车干扰较少的方案,实际应用时应因地制宜、合理选用。基床病害常用的整治方法一、路基基床病害及其防治措施抬道施工简单快捷，在有条件改变线路纵断面的地段,采用线路抬道的方法可使既有基床面降低一个相当于抬道量的厚度，使上部传来的荷载继续扩散,应力进一步衰减，削弱了对强度不足基床的影响，减少了基床的变形。该方法可用于程度较轻的基床翻浆冒浆、基床下沉外挤病害的整治。线路抬道一、路基基床病害及其防治措施在已发生基床翻浆冒泥的地段，或基床土质不良而强度足够,具备产生生翻浆冒泥病害条件的地段，可在基床表面铺设土工合成材料封闭层。相比基床换填渗水料的方法，铺设土工合成材料封闭层设计简单，投资较低，效果良好。该方法适用于各种土质、风化岩质基床的基面翻浆冒泥病害的整治,但基床土强度不足时不宜采用。基床面封闭一、路基基床病害及其防治措施在基床表层内铺设土工网、土工格栅、土工格室均可起到提高基床承载力与稳定性的补强作用。其中，以土工格室的整治效果最理想。铺设土工格室整治基床下沉外挤病害的后期效果好，可有效地减少线路维修养护工作量。基床表层补强一、路基基床病害及其防治措施对于容易发生下沉外挤或深陷槽病害的软弱基床。可采用换填的整治方案提高基床表层强度。换填厚度视软弱层厚度而定，一般为50～60cm。换填料可为级配良好的碎石土或中粗砂，也可为在原基床土中掺入改良土壤工程性质的材料后形成的改性土。该方法还可用于防治基床翻浆冒泥病害。基床表层换填是比较彻底的方法,但由于换填基床表层土的施工需采取封锁线路、揭盖施工或架空轨道、限速行车的方案,且施工进度较慢,若地段较长时,对行车干扰较大。基床表层换填一、路基基床病害及其防治措施加固桩体一般设在两轨枕间隔中的基床部位，纵向排距即轨枕间距；每排横向至少设4个桩（桩位约距钢轨中心30～35cm）或5个桩(线路中心加1个桩，各桩间距约50cm)；桩长视基床需加固深度而定；桩径一般不小于20cm。采用桩体加固基床不影响线路的纵断面状态，工作量远远小于基床换填方法；在行车密度不大的运营线上，利用列车间隔时间灵活施工，有一定的优越性。基床桩体加固一、路基基床病害及其防治措施二、路基边坡病害防治路基边坡病害主要分为坡面病害、坡脚病害和边坡地质病害三大类。路基边坡病害类型二、路基边坡病害防治路基边坡坡面病害主要有边坡溜坍、风化剥落、风沙病害、积雪病害四种类型。①边坡溜坍边坡溜坍是一般黏性土质(如粉质黏土、黏土、粉土等)边坡的常见病害,在路堤路堑路段均可发生。②风化剥落风化剥落病害常发生在易受风化的岩质边坡(如绿泥石片岩、页岩、干枚岩、云母片岩、滑石片岩等)或软硬相间的松软层。路基边坡坡面病害二、路基边坡病害防治③风沙病害风沙病害多发生在我国沙漠铁路所分布的西北风沙地区，气候条件表现为干旱少雨，蒸发量大,风力强劲、频繁；地貌形态呈现出各式各样的沙丘。④积雪病害在我国北方地区修建的铁路容易受到积雪的侵害。这些地区属于寒温带大陆性季风气候,全年降雪日数近200天，积雪月份为5～6个月，积雪深度达200～1000mm,同时年平均风速4.4m/s,最大风速40m/s。每逢冬季大量的降雪或积雪常被风吹刮到铁路线上堆积形成高大雪峰，导致埋没线路及通信设备，甚至填平路堑的现象，严重影响行车。路基边坡坡面病害二、路基边坡病害防治路基边坡坡脚病害主要有河岸冲刷、水浸路基和人工侵挖三大类。①河岸冲刷河岸冲刷病害一般系指修建在河滩、岸边的铁路路基干扰了原有水流性质，导致河流流向的天然演变，使其不可避免，或多或少地遭受到水流、波浪以及严寒(寒冷)地区冰的影响和破坏的现象，同时也应包括邻近铁路的河、海、湖、库、塘等自然岸坡所受到的来自流速或波浪的侵害，因自然岸坡受冲刷程度连续发展时会危及到岸边或台地的铁路路基。路基边坡坡脚病害二、路基边坡病害防治②水浸路基水浸路基病害一般系指在滨河、河滩、海滩和水库、湖泊、水塘或洼地路段修建的铁路路堤一侧或两侧浸水后(称浸水路堤)遭受到水位(包括浮力、渗透动水压力)变化和水流、波浪的冲击以及管涌、软弱基底的破坏，威胁到路堤稳定性的现象，个别情况下路堑段遇山洪暴发、侧沟排水不畅时亦会发生水淹线路及路堑坡脚的情况。水浸路基病害在我国既有铁路中占有较大的比重，极易发生严重的冲毁断道事故。路基边坡坡脚病害二、路基边坡病害防治③人工侵挖将人工侵挖单列为一种病害，旨在区分自然营力与人为破坏两种不同性质的病因。由于铁路的修建带动了社会的经济开发与发展，在邻近既有铁路沿线许多路段的周边相继出现了新建的工厂企业、城镇乡村,因而也带来了更多生产与生活方面的人为活动。路基边坡坡脚病害二、路基边坡病害防治路基边坡地质病害主要有山体滑坡、崩塌落石和泥石流等三大类。①山体滑坡山体滑坡是指在一定的地形地质条件下，山坡上的不稳定岩(土)体因各种外界因素破坏其力学平衡后，在重力作用下沿着山坡内部某一软弱面或软弱带发生整体的、缓慢的、间歌性滑动的变形现象。滑坡的特点是水平移动分量一般大于垂直移动分量。路基边坡地质病害二、路基边坡病害防治②崩塌落石崩塌系指陡峻斜坡上的岩士体在重力和其他外力作用下脱高母体，突然发生急剧地向下倾倒、崩落、翻滚、跳跃以及因此而引起脆性破坏的斜坡变形现象。崩塌落石发生的原因和条件与地形、地貌、岩性地质构造、气候、水文以及人为活动等因素有关。崩塌落石是既有山区铁路常见的路基病害。崩塌规模小的为坍塌,规模极大的为山崩,大型的崩塌是灾害性的，能摧毁铁路、桥梁、房屋甚至堵塞河流,毁坏农田和村庄；零星落石发生时虽然山体本身基本上是稳定的,但也常造成砸伤运营线的设备、列车脱线或颠覆的严重后果。路基边坡地质病害二、路基边坡病害防治③泥石流泥石流是由于降水(融雪等)而发生在山区的一种挟带大量泥沙、石块等松散固体物质的特殊洪流。泥石流主要活跃于山区与山前地区,暴发突然、历时短暂、来势凶猛,固体物质粒度与流体密度变化范围大，惯性力(具有直进性和爬高能力)和冲淤能力大，具有巨大的破坏能力。路基边坡地质病害二、路基边坡病害防治既有铁路路基边坡病害的整治工程通常分为坡面防护、冲刷防护以及支挡加固等工程措施,其共同的原则与目的均为保护与提高路基边坡的安全性。边坡病害的整治措施二、路基边坡病害防治坡面防护主要是解决裸露的路基边坡和影响路基安全的山体边坡的稳定问题。凡容易风化的或易受雨水冲刷的松软黏性土、膨胀土、松散碎石类土、砂类土、黄土、盐渍土、软质黏土岩或泥岩、严重破碎的岩石边坡，均应及时加以防护；软硬岩相间的路堑边坡应根据岩层情况采取全部或局部防护。加强坡面防护二、路基边坡病害防治既有铁路的冲刷防护工程主要用于河岸冲刷病害的治理，是为了保证河、海、湖、库、塘等自然岸坡和修建在滨河、河滩、海滩和水库、湖泊、水塘岸边的既有路基边坡的坡脚部位(即应力和应变集中部位)和坡体的稳定性，防止其遭受冲刷与水浸的破坏。加强冲刷防护二、路基边坡病害防治在既有铁路，对于前述的由于地质病害造成路基边坡失稳的处所，均需采用支挡加固工程加固既有路基边坡体或自然山坡体，防止其变形引发对铁路运输安全造成更大的危害。加强支档加固工程二、路基边坡病害防治支挡加固设备是承受侧向土压力和各种外加荷载的建筑结构物，按照规范要求，凡属于下列情况的，均应修筑支挡结构。①在为减少路堑边坡薄层开挖、路堤边坡薄层填方的地段，在为避免大量挖方、降低边坡高度的路堑地段②在为加强本体稳定的陡坡路基地段③在不良地质条件下需加固地基、边坡、山体、危岩或拦挡落石的路段④在受水流冲刷影响边坡稳定的沿河、滨海路堤地段⑤在为节约用地、少占农田或为保护重要的既有建筑物地段⑥为保护生态环境和其他特殊条件需要的地段修筑支挡结构铁路防汛抗洪工作是保证铁路运输安全必不可少的工作。防洪工作以“全员防洪”为指导思想，实行“预防为主、安全第一、全力抢修、当年复旧”的方针。但当遇到水害危及行车安全时，需立即采取措施拦停列车、临险抢护和水害抢修。路基防洪与抢修三、路基防洪与抢修三、路基防洪与抢修防洪检查主要包括汛前防洪大检查和降暴雨时的冒雨检查两项内容。防洪检查汛前防洪大检查的目的是及时发现路基设备的病害和不良状态，以便采取加固或防护措施,确保汛期行车安全。汛前防洪大检查三、路基防洪与抢修a.各种排水设备有无被冲刷、断裂、渗漏、堵塞或淤积现象，排水设备的数量、断面和长度是否满足排洪的要求。b.靠近江河、湖泊、水库、鱼塘的路堤边坡,其河岸及防护建筑物有无被冲刷，破坏或坍塌，堤坝是否安全可靠。c.路基边坡及自然山坡上有无溜坍、裂纹、错动、外鼓或沉陷现象,其防护加固建筑物有无断裂或位移。d.滑坡地段应检查整个滑坡范围有无裂纹,水沟有无断裂,各种建筑物有无变形,树木有无歪斜，地下水出露变化等，结合观测资料分析滑坡状态。e.堑顶以上山坡及斜坡路堤上有无积水、坑洼，路基范围内的农用水渠有无断裂、渗漏、堵塞和缺口等。主要检查内容三、路基防洪与抢修重点地段一般为高堤深堑、高陡边坡、岩层破碎或孤石裸露的山坡、水库堤坝、不良地质构造和特殊土质(如裂土、软土等)、水利设施影响地段以及严重路基病害地段。全面又有重点三、路基防洪与抢修

由于路基水害一般发生在连续降雨成降暴雨时，所以当降雨强度(10min或10h降雨量)或长时间连续降雨的降雨量较大时应冒雨出巡，及时发现水害并采取有效防护措施,保证列车安全。冒雨检查三、路基防洪与抢修检查方式一般为在线路上来回巡查，以便及时发现影响行车的水害。一旦水害发生，应立即进行防护、限速行车封锁线路，并向上级报告。检查形式三、路基防洪与抢修在养护维修、大修、复旧、改建等各项工作中，均应有计划地提高设备的抗洪能力。在路基方面，应着重做好以下工作:①清理整修和完善排水系统。②对可能危及路基的河沟，进行改移或增设冲刷防护工程。③整修坡面。夯填裂纹、洼地、冲沟，清除危岩。提高设备的抗洪能力三、路基防洪与抢修当遇到水害危及行车安全时，必须采取相应措施让列车停止运行，进行比必要的临险抢护了。临险抢护三、路基防洪与抢修雨季时由于内涝、滞洪等各种原因,路基被水浸泡。表土松软，如再受到风浪的冲击淘刷,就有坍塌的危险。这种现象在无防护或防护不良的坡面上最易发生。因此，必须采取一些防止风浪侵袭的措施。防止风浪侵袭三、路基防洪与抢修防止风浪的措施有永久性的和临时性的两种1.永久性的有加固坡面、营造防浪林等。2.临时性的主要有草袋(编织袋)装石砟(砂)护坡、抛片石护坡、防浪排、系绳投石固定柴草、系绳投石固定柴草、挂草把或柳枝。防止风浪措施三、路基防洪与抢修路堤一侧浸水、堤身土质不良、在水压力作用下背水坡下部发生渗漏，会产生脱坡、堤身沉陷甚至溃决，应进行抢护。抢护的原则是“临河隔水、背河导渗”即临河一侧用不透水或透水性差的材料封堵，背河一侧用透水性好的材料作反滤层，稳定堤身。路堤渗漏的抢护三、路基防洪与抢修抢护的原则是“临河隔水、背河导渗”即临河一侧用不透水或透水性差的材料封堵，背河一侧用透水性好的材料作反滤层，稳定堤身。路堤渗漏抢护的措施主要有迎水面帮土、铺砌反滤层护道、抢堵漏洞、抢护脱坡。原则措施三、路基防洪与抢修水漫路基主要有两种类型:一是洪水来势汹涌，水位上涨迅猛，破坏性强，持续时间短,受害范围较小，如山洪暴发成附近水库溃决时的情形；二是水位上涨缓慢，但持续时间长，受害范围较大，路基由于长期浸水容易松软坍陷，如江湖漫溢，江河或水库堤坝溃决，滞洪范围较大时的情形。水漫路基的抢护三、路