铁路路基病害产生机理及处理技术研究

朱雷

上海铁路局工务处 上海市 200071

摘要：铁路路基是铁路运输的关键工程，对于提高铁路线路的运力，保证铁路运输的安全都起到关键性的作用。本文基于这种背景，分析了当前铁路路基存在的病害类型，并简析了其产生的机理，据此提出了几点处理与预防的建议。

关键词：铁路路基病害；病害机理；处理技术

铁路路基在施工的过程中，因为受到了自然环境、施工条件以及技术水平等限制，致使施工的质量往往难以保证，使得铁路路基的病害逐渐成为了一种分布广、治理难以及多发性强的病害，严重影响着铁路运输功能的发挥，这就为铁路病害的类型、机理、检测以及防治的方法研究提供了现实的必要。

一、铁路路基病害的机理及其因素分析

（一）铁路路基的常见病害

总体来讲，铁路路基的病害类型可以分为九类，分别为翻浆冒泥、下沉、变形、边坡塌陷、边坡冲刷、陷穴、滑坡、水浸以及冻害这几大类。铁路路基发生病害的原因比较复杂，并且每一种病害类型都有着自己特殊的病理，需要根据实际情况采取恰当的措施。

（二）铁路路基病害的机理分析

1.地质环境因素的影响

对已有的列车运行线路来说，铁路路基的地质条件是客观存在的、不可改变的，虽然长时间内地质条件会发生一定的变化，但是在短期内地质条件可以视为一个常量，具有比较高的稳定性，所以如果没有特殊的条件，铁路路基对于病害产生的影响作用是比较小的，也就是说铁路路基的病害在很大程度上是因为气象水文的条件在长期的铁路运输过程中受到了列车振动荷载的影响而发生了变化，进而使得铁路路基的情况发生了改变。

2.列车振动荷载的影响

通过对铁路路基的长期观测，我们可以看出在列车轮轴荷载的重复作用下，路基逐渐出现了过大的塑性变形，这种变形的积累达到了一定程度的时候将会使得铁路的路基出现塑性流动，进而发生铁路路基的病害。

在列车振动荷载的长期作用下，路基土的抗剪性强度发生了变化，而路基土的抗剪性强度与路基土壤的饱和程度有着密切的关系，随着路基土饱和强度的增加，路基土的抗剪性强度将会逐渐的减弱，路基土经过了若干次的循环加载后稳定状态下的最大偏应力将会显著的降低，此时处于轨道下方的路基土在经过了反复的挤压以及固结之后会产生过大的累积塑性变形，进而形成道碴坑以及积水坑，尤其是在雨季，基床的填土容易出现含水量饱和的状态，此时的强度也就会显著的降低，进而使得道床的工作性能显著的下降，甚至出现线路严重不平顺的情况，进而影响铁路线路功能与作用的发挥，影响铁路行车的安全性。

3.基床土质的影响

砂粘土、粉质的粘土以及风化比较严重的石基床是比较容易发生基床病害的机床类型，尤其是粘粒的含量在30%以上、粉粒的含量在40%以上的土质；同时基土的矿物含量也是造成路基病害的主要原因，尤其是在基土中含有了蒙脱石以及伊利石的路基土；最后便是基床土的可塑性，研究表明可塑性较高的土质发生路基病害的几率较高，所以我国规定基床用土必须加以选择或改良。

二、铁路路基病害的处理技術

铁路路基是铁路运输的关键基础，一旦发生病害就需要及时的采取措施进行解决，进而保证铁路运输的正常进行，为此需要明确处理的基本原则，并且能够针对不同的病害情况采取不同的处理措施。

（一）路基病害的处理原则

1.快速修复。这一原则的基本出发点是为了尽量减少路基病害对行车造成的干扰，减少经济损失，在较短的时间内恢复铁路的运输能力，进而实现铁路的正常运输。所以，在对病害处理的过程中使用的都是一些成型的材料和快速的技术措施，进而提高处理的效率。

2.最小扰动。这一原则强调的是整修工作对原有铁路线路状态的改动与影响能够保持在最小水平，减少对既有线路设备的扰动，这就需要对病害的情况进行具体的分析，对病害的结果进行分级处理，进而在第一时间采取适当的解决方案，加快病害的解决速度。

3.提高效率。效率关系着整治的时间，所以这一原则强调的是整治工作的技术水平以及整治方案编订的科学性、合理性，进而减少整治作业的时间，经济有效快速的解决危害。

（二）路基病害的处理办法

1.开挖横沟，了解地质特性

横沟的开挖需要选择在那些比较典型的地段，这类地段的地质特征具有比较显著的代表性以及比较高的研究价值，能够为其他特殊地质类型的研究提供较丰富的经验以及较科学的研究方法，所以横沟的开挖一定要选择那些比较典型的地段。

同时也需要对开挖地段的地质特征做好记录，不仅是对当次作业的详细记录，方便作业结束后的检查与审核工作，也是为今后的挖掘与检查工作提供了详尽的数据与能够参考的材料，为今后的地段检修与病害的排查工作提供真实的数据与可信的参考。

2.地质探测，深入掌握病害情况

地质探测目前的常用技术为地质雷达探测法以及瞬态面波法，地质雷达探测法能够直观的反映出铁路路基的几何形态，同时也具有表层分辨率比较高的特点，进而对路基结构的分层进行探明，明确铁路路基的基本情况；同时对路基病害的类型、程度以及具体的位置信息进行探明，为下一步电性参数的分析提供基础，但是这种探测方法不能够给出地段路基的力学特征。

瞬态面波法的探测技术因为石碴对于高频的信号具有较高的散射性，所以信号的精度在探测的过程中会受到限制与影响而不能够精确的反映出路基的具体情况，但是雷达的探测方法能够对其不足之处进行弥补，进而提高探测的精度水平，同时因为瞬态面波法的测试方法在土中的频散曲线比较光滑，能够准确的反映出路基土的力学参数的变化趋势与深度变化之间的关系，不会因为深度增加而使得测试的精度受到负面的影响，这就对雷达探测法会受到深度影响的缺陷进行了弥补。

这两种方法的结合使用能够很好的实现探测路基情况的目的，完成对于路基表层以及路基下基土承载能力的测试与探查的任务，实现路基测试的基本目的，完成对于病害的检测。

3.对路基的强度以及刚度等参数进行分析

重型的动力触探方法反映的主要是路基土的力学性能，反映的是测试点位置的力学性能指标，测试的击数越高，则说明路基土的土质越好，也就表明路基土的强度越高。这种测试方法能够从不同的深度测试路基土的力学性能，进而对路基的状况进行分析与研究。轻型的动力触探方法与重型的动力触探方法具有相似的工作原理，只是轻型的动力触探方法的击数与重型的触探方法有所区别，这种方法也能够对触探地点的力学性能进行比较准确的反映。

4.根据病害情况，采取科学的处理措施

铁路路基的病害因为其产生的原因不同，所以在实际处理的过程中所应该采取的措施也不同，以下对每种病害的主要原因及相应的处理办法进行比较分析：

病害名称 病害

表现 病害成因 处理办法

翻浆冒泥 泥浆向上翻冒 1）路基填料的性质不良，级配不合理；2）水在路基中发生迁移、相变情况；3）温度的变化主要是引起路基中水的迁移和相变，从而引起路基可能产生翻浆冒泥；4）列车荷载是产生路基基床翻浆冒泥的外在因素 采取预防与整治相结合的原则，需要在设计中采用优质的填料，修筑斜坡，保持排水通畅；同时需要对出现翻浆冒泥的区域进行清理，铺设砂垫层、设置封闭层或者是使用土工纤维对病害区域进行整治。

下沉 路基土竖向变形 1）路基土压实度不足；2）路基填料不均匀，控制不当；3）地下水影响。 使用置换法，对路基的基层土进行置换，提高路基的坚固性；使用排水固结法，对病害的区域进行加载、超载以及真空的预压法；或者是使用灌入固化物对路基进行加固以及对路基土进行振冲挤密的处理。

挤出变形 路基土被挤出

发生变形 1）基床遭到破坏；2）列车荷载强度过大。 首先需要对路基进行排水处理，减少水流的流动对路基造成的侵害；提高基床的表层硬度，或者是降低基面的应力（如片石反压、桩基等）。

边坡溜坍 表层土滑溜

与坍塌 1）地表水渗透；2）地下水影响；3）表层荷载强度过高。 修缮排水设施，减少水流的侵蚀作用；同时也要加固边坡，提高其稳固性。

边坡冲刷 路堤边坡受 到冲刷 1）水流的冲刷破坏了风化基石的稳定性；2）未设临时急流槽和拦水埂；3）每次雨水冲刷后未及时修补路基。 对地表水进行引导，减少水流对基床的冲刷，同时也要兼顾边坡的结构。

陷穴 基床、道床下沉 1）路基土的坚固性较差；2）路基基床土质不良；3）排水不畅；4）基底软弱。 路基陷穴可以采取措施包括：开挖回填、灌注砂浆以及架设地基梁等，无论采取哪种方式，都要保证排水工作的到位有效。

滑坡 路基土体滑动 1）路基位于滑动的多发区域；2）水流冲刷；3）外部荷载强度过大。 进行锚索加固的处理，提高路基坚实性。

水浸路基 路基被浸水淹没 1）设计水位过低；2）土壤沒有压实；3）没有对路基进行边坡加固。 抬高路基的高度，使得路基能够免受地下水水位上升的危害，保证路基质量。路基边坡采用片石加固至最高水位线以上。

冻害 路基土出现冰块 1）气候寒冷；2）路基土透水性差；3）排水设施不完善。 修建基床的排水设施；挖除冻害地段的基床土，换填碎石或者是砂土；为基床铺设保温层；盐化基床土。

结语

铁路的路基是对铁路的运输能力提供保障的基本环节，但是因为地质地形情况、施工条件以及振动荷载的影响，在日常养护维修过程中会出现一些病害，需要及时对这些病害进行整治与预防，为铁路的运力提供保障，进而促进铁路运输的快速稳定发展。

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