浅谈铁路路基病害防治

摘要：路基是铁路线路的重要组成部分，它承受铁路轨道的重量以及通过轨道传来的机车车辆动力荷载。路基修建的质量关系到行车速度与安全，因此要求路基应坚实、稳定、耐久；具有良好的排水设施；有利于机械养护与维修;修建费用低。

关键词：铁路；路基；病害

中图分类号：TD352+.3 文献标识码：A

基床病害是困绕我国铁路工务部门的主要难题之一。基床病害危害大，它不仅可能引起轨道不均匀下沉，造成轨面状态严重不良，增加线路维修工作量，影响列车的正常运行，而且严重时还可能危及到列车运行安全。基床病害成因可简单归纳为三个字:土、力、水，基床病害是三者综合影响的结果。土指基床土，它受列车荷载的重复作用。力指列车荷载，列车荷载对基床作用的大小反映为基床动应力的大小和重复作用次数、它们与列车轴重、运行速度及运量(或过轴次数)等有关。水指大气降雨和地下水。路基是条带状结构工程，沿线经过的地质条件差别较大，并且受到地理和气候环境常年变化影响，加之由于技术水平、经济条件以及施工机械设备方面的原因,施工质量往往要求不严，从而导致各种铁路基床病害成为一种分布广、治理难、多发性强的病害。所以了解病害的类型及其发生机理，并对其进行实用的检测,对路基的防护和治理是非常重要。

1 铁路路基病害产生的机理

路基病害的产生和发展与路基填料的工程性质、地表水与地下水、列车振动荷载、土的动力强度特性和温度及其变化有关。主要是路基填料、水、列车荷载和温度变化等各项因素综合作用的结果，各种因素之问又相互关联，铁路路基病害发生的原因非常复杂，并且每一种病害都有自己特殊的病理。但归纳起来主要有两个方面：病害的发生取决于特定的地质环境；病害的发生与相应的气候变化和列车振动荷载息息相关。前者是病害发生的内因。后者是病害发生的外因。对某一具体的线路来讲，其地质条件是客观存在，虽然它也在不断地发生变化，但基本上是一种较为稳定的量，因此，在一定程度上路基病害的发生频率和程度将取决于气象水文条件和列车长期重复振动荷载的影响，路基病害的产生和发展是各项因素综合作用的结果。观测表明，在列车轮轴荷载的重复作用下，路基的渐进破坏主要表现为过大的塑性变形，这种塑性变形累积到一定程度将会使路基填土产生塑性流动，并产生路基病害。研究表明：产生这些病害（破坏）的原因在很大程度上依赖于路基土在循环荷载作用下的抗剪强度特性，而后者与土的饱和度密切相关。随着饱和度的增大，土的动强度（即经过若干次循环加载后仍处于稳定状态的最大偏应力比）将显着降低。处于轨道下方的路基土因反复受到挤压和固结而产生过大的累积塑性变形，从而形成所谓的道碴坑以及枕木下方的积水坑。尤其是在雨季，基床填土含水量达到饱和状态，动强度显着减小，从而使道床工作性能急剧下降，甚至会导致线路产生严重的不平顺而影响行车安全。

2 基床病害防治的设计原则

根据基床病害成因及特点，防治基床病害的基本原则是改土、减载、防水，综合防治。

改土就是改善基床填土，在基床填料和基床结构上下功夫，提高目前路基设计标准特别是填料标准。新线建设时。严格选择基床填料，对一些缺乏基床填料的地区，应考虑长距离运输合格填料，或采取一定措施如土质改良或铺设土工合成材料。虽然一次性投资相对较大，但消除了基床病害的隐患。若计算运营后基床病害影响的运营收入和整治的费用，这样投资的回报是合算的，这已经成为共识。对于既有线出现病害的路段，应使用较为彻底的方案治理病害，不留后患。采用的措施有:换填、水泥(石灰)桩加固、铺设土工合成材料等。

减载就是降低列车荷载对基床的作用，主要通过改变道床和轨道结构来实现，包括:①加长轨枕的长度和缩少间距。研究表明，轨枕长度从2.4m增加到2.6m，可降低基床动应力约6%，增加到2.8m可降低约11%。轨枕距离由65cm减少至60cm可降低基床动应力约6%。②使用重型钢轨。使用60型钢轨代替50型钢轨可降低基床动应力约12%。综合采取①②措施，可降低基床动应力达22%以上。③加厚道床和设置垫层。④合理设置机车车辆轴距，可降低基床动应力达7%～13%(两轴转向架)。①②③项在我国已普通应用，④尚没有引起重视。

防水是就是防止水浸化基床和基床积水，保持基面排水坡度。主要是铺设不透水土工纤维截留地表水，使用盲沟(纵横)或加深侧沟疏导地下水，维持基床结构良好的排水性能。

综合整治就是采用综合方法。基床病害往往是由多方面不利因素造成的，应根据成因对症下药，彻底根治，切不可头痛医头，脚痛医脚。如土工纤维治理翻浆冒泥时，如果路肩面或侧沟内墙顶面高于土纤维铺设的标高，可能在土与土工纤维交界处积水，软化基床土，使基床下沉，基床面成凹形，土工纤维因受过大拉力而撕裂，整治可能失效，这时，应适当布置横向和纵向盲沟等排水系统降低基床水位。

3 治理路基病害措施

3.1 土质改良加固基床

土质改良指使用掺加物与粘性土拌合，以达到改善土的物理力学性质、提高土的强度的目的，这类掺加物有水泥类(普通硅酸盐水泥、石膏)、石灰类(生石灰、消石灰)、沥青类(沥青、沥青乳剂等)、化学材料类(水玻璃、氯化钙、尿素树脂等)。目前在基床加固和整治病害使用较多的掺加物是水泥、石灰。水泥与粘土拌合的土称水泥土，石灰与粘土拌合的土称石灰土(或灰土)。

水泥土、石灰良加固效果同许多因素有关。第一是土的矿物成分。如含有高岭石、蒙脱石等的粘性土用水泥改良加固效果较好，而含有伊里石、氯化物、水铝石英和有机质的粘性土用水泥改良加固效果则较差。第二是土粒的大小。一般地，土粒越细，其表面积愈大，与水泥或石灰的相互作用愈充分，加固效果越好。第三是掺加物的含量。不论是水泥还是石灰，从经济效益和技术上讲，都有一个最佳的掺入量。例如，若石灰用量不足，只能部分改善土的塑性和膨胀性，强度变化小;若石灰量过多，则石灰与粘土的反应不充分，多余的石灰沉积下来，而石灰本身的强度并不高，因此，土体强度改变也不大。再如，水泥土强度随水泥用量增加而提高，但用量超过某一限值，水泥土的强度很高，易呈脆性破坏。此外，其它影响因素有龄期、干湿循环等等。因此，在使用水泥、石灰进行土质改良加固前，应进行一些必要的试验研究工作，包括:掺加物的最佳用量、改良土的物理力学性质的变化、改良土的无侧限强度及其影响因素。在一些地区，根据当地具体情况，可以加入适当的其它掺加物如粉煤灰、石膏、氯化钙作为固化剂等。

3.2 土工合成材料的应用

土工合成材料在岩土工程中的应用始于上世纪50年代，由于其原料丰富、质轻、强度高、耐腐蚀等优点可以弥补土质的许多缺陷，提高土的强度和增加土的稳定，因而，得到十分广泛的应用目前，路基基床加固和病害防治应用的土工合成材料主要有土工纤维(土工膜)、土工网格、土工格室和EPS等。

结束语

实践经验表明，基床病害整治的成败很大程度上取决于整治方案，几种病害同时存在时尤其突出，而合理方案的诞生来源于对病害路段全面系统的调查研究。因此，在确定基床病害整治方案前，应收集病害地区的地质、水文资料，考察病害区段的排水系统，调查了解病害的发生发展过程，并选取代表性土质进行物理力学性质试验，最后根据成因确定相应的整治方案。

参考文献

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