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京九线K718+300-K748+300线路段路基病害治理分析

许谔
  
安家(建筑与工程)
2022年28期
中铁三局集团第三工程有限公司 030006

摘要:本文依托京九线K718+300-K748+300线路段铁路路基工程,通过现场调查与综合分析,针对其路基病害特征与综合整治方法进行研究,得到主要结果如下:京九线K718+300-K748+300线路路基病害成因,主要表现为:一是坡面冲刷,主要是以粉质粘土为主的路基中因粉粒含量多,粘粒含量很少,在吸水后出现抗剪强度降低。二是侵蚀破坏,主要是指在雨水汇集时,高水压作用增加了砌体坡面下沉等问题出现的可能性。边坡病害,可以采用级配碎石覆盖、香根草种植以及封闭基床和混凝土封堵等多种方法综合治理。基床陷穴病害,可以采用封闭基床和混凝土封堵相结合的方式进行处理。

关键词:铁路;路基;病害特征;整治方法

1.本段路基病害类型

京九线为国家Ⅰ级复线铁路、繁忙干线。在社会经济高速发展的背景下,京九线多次提速。设计最高列车速度120km/h,现提速至140km/h,部分地段提高到160km/h。该段线路全部位于鲁西平原黄泛区,地势西南高、东北低,地面坡度1/5000至1/10000;地貌主要分为河滩高地、缓平坡地、碟形洼地、背河槽状洼地、沙质河槽地、决口扇形地、浅平洼地。路基施工时采用就地取土方式,填料为黄河多年冲积形成的粉黏土夹粉土和粉砂土,属C组填料。由于该类土特殊的工程地质特性,导致该段路基产生多种病害,严重威胁行车安全。

2.路基病害特征

京九线K718+300-K748+300线路路基病害以粉土路基病害为主,具体表现为边坡溜塌、边坡冲刷以及基床陷穴等多种类型,且病害多在暴雨、汛期集中期间发生,且病害具有范围广、速度快、危害性高以及突发性强等方面的特征。

路基边坡经雨水冲刷,土体含水量达到饱和后,从路基边坡上部、路肩中部或道床坡脚处先沿路基纵向开裂,在含水量达到饱和极限后,与路基母体分裂开的部分土体会沿有一定曲率的滑动线下滑,严重时会造成道床石碴溜淌下滑,出现轨道外部轨枕头悬空,严重影响行车安全[1]。

京九线K718+300-K748+300线路路基病害具体表现为:一是紫穗槐地段,在雨水的冲刷侵蚀下,该地段出现了土颗粒悬浮与流失的现象,且坡面根部出现冲坑与冲沟,更甚者紫穗槐被连根带走;二是浆砌片石地段,该地段砌体表面变化不明显,但是,雨水会侵入护坡碎石垫层,土地会从被掏空的基础底部中流失;三是路基、桥涵结合地段,该地段易出现轨枕悬空的病害问题。

3.本段路基病害成因分析

京九线K718+300-K748+300线路路基病害成因,主要表现为:一是坡面冲刷,京九线K718+300-K748+300线路以粉质粘土为主。由于粉土中粉粒含量多,而粘粒含量很少,这就造成粉土表面总面积减小。由于粉土的比表面积较低,使得表征土的离子交换反应能力大小的指标一阳离子交换容量明显偏低。再者,根据土质学原理,粘土矿物对土的工程性质有着显著的影响,粘粒矿物成分决定了土的活性度的高低,由于粉土粘粒少、活性度低,与石灰、水泥或粉煤灰发生反应形成稳定结构的能力差,很难形成稳定土层,所以说用改性后的粉土做基床表层不理想,改性后的粉土做边坡防护也不理想[2-3]。粉土比其它填料的路基施工更易受到降雨的影响,易发生表层冲沟、路肩冲毁、边坡溜坍等水害,影响工程整体质量。

二是侵蚀破坏,主要是指在雨水汇集时,高水压作用增加了砌体坡面下沉等问题出现的可能性。该线开通后因降雨每年都要发生慢行、断道现象,水害特点是大雨必断,暴雨瘫痪,造成路基边坡严重溜坍、路肩裂缝、线路下沉。这些水害的发生,一方面说明了路基抗洪能力的严重不足,路基需要采取特别防护;另一方面也说明了利用路肩加宽整治粉土路基病害是行之有效的[4]。京九线经过多次水害,其路基结构已发生了一定变化,既有表观的破坏,又有内部结构的变化。

4.本段路基病害治理方案

4.1边坡病害

京九线K718+300-K748+300线路的边坡病害,可以采用级配碎石覆盖、香根草种植等多种方式进行治理。粉土路基处理的主要原则是抓住固土、排水两个关键性因素,既要保证地表降水顺利排走,又要保证土体不流失,因此反滤层的设置及边坡防护就很有必要,并通过渗入基床内的渗水盲沟排出浅层陷槽内的积水。

其中级配碎石覆盖能够有效治理边坡坍塌与边坡冲击等病害,但是,该方式更适用于路基高度在5米以下的路段。而香根草具有根系庞大且扎根深的特点,其高穿扎能力与剪切强度,能够成为土体的聚合物,再加之其耐寒与耐涝的优势,能够适应该地段中施工困难的部分。

4.2基床陷穴

京九线K718+300-K748+300线路的基床陷穴病害,可以采用封闭基床和混凝土封堵相结合的方式进行处理,具体流程包括:线路封锁,道床挖掘、空洞与空隙清理、混凝土灌注捣实,基床封闭,道碴回填,线路恢复。基床陷穴一般情况下可采用注浆处理,注浆范围要大于陷穴范围。注浆可对一部分陷穴起到整治效果,对另外一部分陷穴起到降低水害的严重程度。第一次注浆未达到整治目的的可实施第二次注浆,总之注浆即便未达到整治目的,也能对病害程度起到很大的缓解作用,也是一种应急措施,有利于行车安全。在混凝土灌注的过程中,应当以线路路基结构特点、自然环境以及施工工艺为出发点进行考量,并对灌注材料的配比进行严格把控,以保证灌注的密实性与均匀性。

5.结论

京九线路基病害原因包括内因与外因两个方面。内因主要表现为京九线路基构筑地的地质环境与气候环境,地质环境具有较高的客观性,随具有不稳定性。气候环境具有较高的特殊性、不可控性以及多变性,是铁路路基病害的主要影响因素之一。外因主要表现为京九线荷载能力与列车振动性等方面。在社会经济高速发展的影响下,列车的行使速度显著提升,为提升运输效率,列车荷载以有所增加,使得铁路路基面临较大的荷载压力,在一定程度上增加了京九线路基变形的可能性。

参考文献

[1]毛景新. 分析铁路路基病害原因及整治措施[J]. 科技创新与应用, 2018(2):115-116.

[2]李盛国. 探究铁路路基病害的成因与整治措施[J]. 科技风, 2018, No.335(03):236-236.

[3]林存龙. 既有线路路基常见病害分类及处理措施[J]. 四川水泥, 2019, No.276(08):358.

[4]本立平. 高速铁路路基沉降注浆加固施工技术研究[J]. 冶金丛刊, 2019, 004(001):26-27.

作者简介:许谔(1985-4-),男(汉),籍贯:山西省晋中市,职称:助理工程师,学历:本科,研究方向:铁道工程。

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