林存龍
(大秦鐵路股份有限公司, 山西 大同 037005)
既有鐵路線路路基常見(jiàn)病害可以分為土質(zhì)邊坡裂縫、風(fēng)化剝落、陷穴、河岸沖刷、沙害、凍害、泥石流、滑坡、邊坡溜坍、水浸路基、崩塌落石、基床下沉外擠、地面排水不良、翻漿冒泥等14 種。
鐵路基床的病害等級(jí)可以按照等級(jí)評(píng)分值B 劃分為Ⅰ級(jí)(嚴(yán)重病害),出現(xiàn)該病害時(shí)應(yīng)立即進(jìn)行整治;Ⅱ級(jí)(中等嚴(yán)重病害),出現(xiàn)中等病害時(shí)需要安排計(jì)劃近期進(jìn)行大修整治;Ⅲ級(jí)(輕微病害),出現(xiàn)輕微病害時(shí)應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)檢查進(jìn)行分析,并進(jìn)行預(yù)防性整治,以為了防止病害進(jìn)一步發(fā)展,從而加大整治難度。
鐵路基床的病害等級(jí)評(píng)分值B 是由其基本特征指標(biāo)和相應(yīng)的輔助特征指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)判得到。其中鐵路基床基本特征指標(biāo)主要反應(yīng)的是病害對(duì)行車安全的影響程度,比如:翻漿冒泥取翻漿到達(dá)的位置作為病害的基本特征指標(biāo),當(dāng)翻漿到達(dá)的位置越高,就說(shuō)明翻漿越厲害,表現(xiàn)為列車通過(guò)時(shí)的軌道變形就更大,從而對(duì)行車安全的影響也就更大;又如:基床下沉取鐵路軌道年下沉量和日下沉量數(shù)據(jù),從而計(jì)算出的特征指標(biāo)的最大值,該值作為其基本特征指標(biāo)。相應(yīng)的路基病害輔助特征指標(biāo)是通過(guò)反映病害整治難易程度以及其發(fā)展趨勢(shì)。比如:翻漿冒泥,鐵路路肩外擠,剪切縫等相應(yīng)的病害,從而采取病害的延展長(zhǎng)度作為其輔助特征指標(biāo)。病害的延長(zhǎng)大小,一方面可以反映病害的整治難易程度,同時(shí),也反映病害發(fā)展速度以及趨勢(shì)。鐵路基床病害的基本特征指標(biāo)和輔助特征指標(biāo)的數(shù)量,數(shù)值范圍及數(shù)學(xué)表達(dá)式也是因病害類型而異的[1]。
基床病害產(chǎn)生的成因及其機(jī)理主要表現(xiàn)為:內(nèi)因和外因是基床病害的兩個(gè)主要原因,其中,基床的土質(zhì)問(wèn)題是內(nèi)因;另外,列車的動(dòng)荷載以及水的作用等原因是主要的外界因素,鐵路基床的病害是其三者的綜合作用結(jié)果。
按照合理選擇整治方案、強(qiáng)化基床表層處理及排水功能的整治原則,基床病害整治的方法有:砂墊床、抬道、基床換填、鋪設(shè)土工膜封閉層、提供格室或土工格柵加固基床、擠密樁、路基排水與邊坡防護(hù)、其他措施。
1、翻漿冒泥處置措施:按照“以防為主,防治結(jié)合”的原則,對(duì)有翻漿冒泥的趨勢(shì)的鐵路路基,應(yīng)對(duì)臟污的道床及時(shí)安排清篩,并嚴(yán)格控制道床清篩的質(zhì)量,可采用不破底挖翻漿;排水溝需進(jìn)行通長(zhǎng)清理,保持其排水暢通;當(dāng)路基坡腳低于外側(cè)路面的時(shí)候,應(yīng)在路基坡腳到排水溝邊緣之間的位置做成不小于2%的坡度,最后夯實(shí)路基。
翻漿冒泥的處理可以采用小型挖掘機(jī)開(kāi)挖,較多的工程實(shí)際證明采用小型挖掘機(jī)開(kāi)挖取得了較好的效果,并且能夠得到可靠的質(zhì)量保證。采用小型挖掘機(jī)開(kāi)挖的優(yōu)點(diǎn)如下所示:
(1)采用挖掘機(jī)施工,開(kāi)挖深度能夠得到可靠的保證,并且開(kāi)挖深度需要一致,同時(shí),不能存在人工開(kāi)挖深度不一樣的問(wèn)題。
(2)應(yīng)該采用重型軌道車牽引風(fēng)動(dòng)石碴車來(lái)封鎖點(diǎn)內(nèi)卸碴,從而達(dá)到徹底換床的目的,要求枕底的優(yōu)質(zhì)道碴含量>95%,同時(shí),回填潔凈率要高,從而延長(zhǎng)道床中修周期。
(3)為了提高施工進(jìn)度,要求再180 分鐘的封鎖點(diǎn)內(nèi)運(yùn)用兩臺(tái)挖掘機(jī)清篩,保證日進(jìn)度>150m,需要達(dá)到同等條件下的一臺(tái)大型清篩機(jī)日清篩進(jìn)度。
(4)、減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度,降低了費(fèi)用,提高經(jīng)濟(jì)效益。
(5)、道床彈性增加,延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)維修周期,減少養(yǎng)護(hù)維修工作量。
(6)、慢行點(diǎn)內(nèi)不開(kāi)挖枕底道床,提高施工安全系數(shù)
2、基床下沉處置措施
鐵路基床在水動(dòng)力的作用將會(huì)發(fā)生局部甚至更大面積的下沉,最終使道碴壓入基床,從而產(chǎn)生出積水的現(xiàn)象,同時(shí)會(huì)使得線路平順性也產(chǎn)生較大的變化。鐵路路基基床下沉類型可以分為兩個(gè)亞類[2]:(1)基面的下沉、邊坡產(chǎn)生鼓坍。為了防止鐵路橋、鐵路涵過(guò)渡段的下沉產(chǎn)生較大病害,可以采取以下的整治措施來(lái)解決:在施工前,應(yīng)先做好橋頭以及涵背的過(guò)渡段排水施工,避免雨季降雨對(duì)路基填土浸泡,產(chǎn)生沉降。在路橋、路涵的過(guò)渡段,應(yīng)在路基端兩頭預(yù)留臺(tái)階,預(yù)留臺(tái)階的寬度宜為2-3m。為防止新、老路基基床不穩(wěn)定而產(chǎn)生的下沉病害,可采取以下整治措施:①通常采用基床換填黃砂, 換填深度應(yīng)符合下臥軟弱層的強(qiáng)度驗(yàn)算,一般在砟囊下0.25 m 以上。經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),當(dāng)采用高度10 cm 的土工格室填砂組合體時(shí),優(yōu)于換填深度0.55 m 黃砂, 采用土工格室的方法對(duì)行車干擾較小, 降低勞動(dòng)強(qiáng)度。②要求軌枕下道碴0.30 m, 黃砂0.30 m,高度10 cm 土工格室內(nèi)填黃砂, 土工格室下黃砂0.10 m。路基面排水坡≮4%。必要時(shí)科采用土工格室與土工合成材料混合使用,其效果更好。
3、路基面排水不暢的處置措施
路基面排水不暢常常引發(fā)鐵路基床的病害,基床路拱經(jīng)運(yùn)營(yíng)后被壓平或壓成凹凸不平,排水能力降低,如阜淮線k9+350~k10+405 段,土質(zhì)路基面呈“W”狀,鋼軌底至枕頭部位低洼而道心、路肩處所較高,路基面積水,進(jìn)而基面泥化,在列車動(dòng)力反復(fù)作用下形成泥漿并翻冒出來(lái)。
根據(jù)病害成因,結(jié)合現(xiàn)代材料工藝,利用施工“天窗”,設(shè)計(jì)采用基床換填、鋪設(shè)土工布加強(qiáng)排水、鋪土工格室提高承載力的方案進(jìn)行綜合整治。
(1)換填深度為軌枕底以下0.65m。沿線路中心自枕底向下0.65m范圍內(nèi)挖出全部泥碴及翻漿土,降低路基面,利用中粗砂換填基床。
(2)路基面鋪設(shè)土工格室一層,幅寬3.6m,高度(即厚度)0.1m;其下底砂厚0.05m,上頂面砂0.15m,其間由中粗砂填塞(厚度0.1m)。
(3)土工格室面砂上部鋪設(shè)土工布,幅寬3.8m;布上填筑0.15m厚黃砂作保護(hù)層,道床清碴厚0.3m,恢復(fù)道床標(biāo)準(zhǔn)斷面。
(4)基床面做成2%的單向排水坡
(5)降低路肩面,平均標(biāo)高低于軌面1.0m,鏟落外高內(nèi)底,利用開(kāi)挖棄土加寬路基。
(6)土工格室連接牢靠,沿線路方向應(yīng)形成一整體;土工布鋪設(shè)平整,相鄰兩塊搭接寬度不少于0.3m。
(7)增設(shè)片石路肩及側(cè)溝 。
在整治既有鐵路路基基床病害時(shí),應(yīng)根據(jù)各地不同的土體結(jié)構(gòu)和性質(zhì),詳細(xì)分析病害的成因,因地制宜,合理選擇不同的防治措施。通過(guò)采用新材料、新工藝、新技術(shù),增加路基基床的穩(wěn)定,加強(qiáng)軌道的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu),提高基床的承載能力,有效的保證了鐵路快速、安全的運(yùn)營(yíng),也減少了工務(wù)再次維修和整治的工作量。