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病害可以分為土質邊坡裂縫、風化剝落、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可以按照等級評分值B 劃分為Ⅰ級(嚴重病害),出現該病害時應立即進行整治;Ⅱ級(中等嚴重病害),出現中等病害時需要安排計劃近期進行大修整治;Ⅲ級(輕微病害),出現輕微病害時應當加強檢查進行分析,并進行預防性整治,以為了防止病害進一步發展,從而加大整治難度。
鐵路基床的病害等級評分值B 是由其基本特征指標和相應的輔助特征指標進行綜合評判得到。其中鐵路基床基本特征指標主要反應的是病害對行車安全的影響程度,比如:翻漿冒泥取翻漿到達的位置作為病害的基本特征指標,當翻漿到達的位置越高,就說明翻漿越厲害,表現為列車通過時的軌道變形就更大,從而對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據,從而計算出的特征指標的最大值,該值作為其基本特征指標。相應的路基病害輔助特征指標是通過反映病害整治難易程度以及其發展趨勢。比如:翻漿冒泥,鐵路路肩外擠,剪切縫等相應的病害,從而采取病害的延展長度作為其輔助特征指標。病害的延長大小,一方面可以反映病害的整治難易程度,同時,也反映病害發展速度以及趨勢。鐵路基床病害的基本特征指標和輔助特征指標的數量,數值范圍及數學表達式也是因病害類型而異的[1]。
基床病害產生的成因及其機理主要表現為:內因和外因是基床病害的兩個主要原因,其中,基床的土質問題是內因;另外,列車的動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果。
按照合理選擇整治方案、強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、其他措施。
1、翻漿冒泥處置措施:按照“以防為主,防治結合”的原則,對有翻漿冒泥的趨勢的鐵路路基,應對臟污的道床及時安排清篩,并嚴格控制道床清篩的質量,可采用不破底挖翻漿;排水溝需進行通長清理,保持其排水暢通;當路基坡腳低于外側路面的時候,應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,最后夯實路基。
翻漿冒泥的處理可以采用小型挖掘機開挖,較多的工程實際證明采用小型挖掘機開挖取得了較好的效果,并且能夠得到可靠的質量保證。采用小型挖掘機開挖的優點如下所示:
(1)采用挖掘機施工,開挖深度能夠得到可靠的保證,并且開挖深度需要一致,同時,不能存在人工開挖深度不一樣的問題。
(2)應該采用重型軌道車牽引風動石碴車來封鎖點內卸碴,從而達到徹底換床的目的,要求枕底的優質道碴含量>95%,同時,回填潔凈率要高,從而延長道床中修周期。
(3)為了提高施工進度,要求再180 分鐘的封鎖點內運用兩臺挖掘機清篩,保證日進度>150m,需要達到同等條件下的一臺大型清篩機日清篩進度。
(4)、減輕了勞動強度,降低了費用,提高經濟效益。
(5)、道床彈性增加,延長養護維修周期,減少養護維修工作量。
(6)、慢行點內不開挖枕底道床,提高施工安全系數
2、基床下沉處置措施
鐵路基床在水動力的作用將會發生局部甚至更大面積的下沉,最終使道碴壓入基床,從而產生出積水的現象,同時會使得線路平順性也產生較大的變化。鐵路路基基床下沉類型可以分為兩個亞類[2]:(1)基面的下沉、邊坡產生鼓坍。為了防止鐵路橋、鐵路涵過渡段的下沉產生較大病害,可以采取以下的整治措施來解決:在施工前,應先做好橋頭以及涵背的過渡段排水施工,避免雨季降雨對路基填土浸泡,產生沉降。在路橋、路涵的過渡段,應在路基端兩頭預留臺階,預留臺階的寬度宜為2-3m。為防止新、老路基基床不穩定而產生的下沉病害,可采取以下整治措施:①通常采用基床換填黃砂, 換填深度應符合下臥軟弱層的強度驗算,一般在砟囊下0.25 m 以上。經驗發現,當采用高度10 cm 的土工格室填砂組合體時,優于換填深度0.55 m 黃砂, 采用土工格室的方法對行車干擾較小, 降低勞動強度。②要求軌枕下道碴0.30 m, 黃砂0.30 m,高度10 cm 土工格室內填黃砂, 土工格室下黃砂0.10 m。路基面排水坡≮4%。必要時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鐵路基床的病害,基床路拱經運營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,進而基面泥化,在列車動力反復作用下形成泥漿并翻冒出來。
根據病害成因,結合現代材料工藝,利用施工“天窗”,設計采用基床換填、鋪設土工布加強排水、鋪土工格室提高承載力的方案進行綜合整治。
(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土工布,幅寬3.8m;布上填筑0.15m厚黃砂作保護層,道床清碴厚0.3m,恢復道床標準斷面。
(4)基床面做成2%的單向排水坡
(5)降低路肩面,平均標高低于軌面1.0m,鏟落外高內底,利用開挖棄土加寬路基。
(6)土工格室連接牢靠,沿線路方向應形成一整體;土工布鋪設平整,相鄰兩塊搭接寬度不少于0.3m。
(7)增設片石路肩及側溝 。
在整治既有鐵路路基基床病害時,應根據各地不同的土體結構和性質,詳細分析病害的成因,因地制宜,合理選擇不同的防治措施。通過采用新材料、新工藝、新技術,增加路基基床的穩定,加強軌道的基礎結構,提高基床的承載能力,有效的保證了鐵路快速、安全的運營,也減少了工務再次維修和整治的工作量。