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铁路路基翻浆冒泥病害机理及整治

据资料统计,基床翻浆冒泥病害已占铁路路基病害 总里程的 13%,而且近年来所占比例不断增加,问题更加 严重,主要表现为经清筛整道后,很快又重新出现病害问 题。经常是原间断性的若干个别的翻浆段,经过一段时间 后便连成一片,以及轨排出现区段性空板(少则 5、6 根轨 枕,多则 40~50 根轨枕)。由于这种恶性的翻浆冒泥病 害,带来了低扣接头、轨枕失效、轨道方向偏移、轨面高低 不平、钢轨硬弯等一系列病害,加剧了列车车轮对钢轨的 冲击,由此形成恶性循环,对轨道结构造成严重破坏,直 接危及行车安全。因此,现场迫切需要找到能在当前快 速、重载化运输的条件下,有效、经济地处理翻浆冒泥的 措施,以及根治翻浆冒泥病害的方法,为国家节省人力和 物力,同时保障铁路的安全运营。
是发生翻浆冒泥必不可少的。没有一定的冻结深度或冰 冻指数难以形成冻胀和路基翻浆冒泥。而在同样冻结深 度或冰冻指数的条件下,冻结速度和负气温作用的特点 对路基翻浆冒泥的形成有很大影响。
③列车动力作用是加剧翻浆冒泥的重要条件。路基 翻浆冒泥是通过行车荷载的作用最后形成和暴露出来 的。土在重复荷载下,由于重复动力作用,路基土的塑性 变形不断积累而造成基床变形和破坏,列车的高速重载 会加速这种塑性破坏。当其条件相同时,在翻浆季节,交 通量愈大,车辆愈重,则路基翻浆也会愈多、愈严重。
第 29 卷第 7 期来自陈文海:铁路路基翻浆冒泥病害机理及整治
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121处,总延长 10 770 m,治理费用达 2 585 万元。 贵阳铁路分局管内正线长 1 468 km,其中路基总长
1 178 km,占正线长度的 80.2%。1997 年 4 月统计,分局管 内 线 路 翻 浆 冒 泥 总 长 度 为 354.8 km,占 路 基 总 长 的 30.1%。其中基床翻浆 270 km,占路基总长的 22.9%,道床 翻浆 84.8 km,占路基总长的 7.2%。
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企业技术开发
2010 年 7 月
见于山区。
有针对性。
关键词:铁路路基;翻浆冒泥;机理;整治措施;对比分析
中图分类号:U416.1
文献标识码:A
文章编号:1006-8937 (2010)07-0042-05
The mechanism of mud pumping in railway subgrade and its treatment measures CHEN Wen-hai
④劣质道碴、道床道碴不洁,以及外来物质脏污道 床,阻碍排水而造成道心积水导致线路脏污,日久积水渗 入路基,在列车重复荷载下发生翻浆冒泥。
⑤道床厚度不足。道床厚度不足,会使道床弹性变 差、路基受力不均、压强增大;道床石碴侵入路拱,路拱的 砂子也会侵入基床,使路拱变薄,降低排水效果,道心积 水,或使道床和路基塑性变形,产生轨道空板。列车的重 复动载对道床和路基反复冲击和吸附,使吸水饱和的淤 泥穿过道床翻上线路。
②气温和水是构成翻浆冒泥的必要条件。路基的翻 浆冒泥过程,实质上就是水在路基中迁移、相变的过程。 水是发生翻浆冒泥的必要条件,没有水的存在也就没有 翻浆冒泥的产生,由于水的作用,才会使土中易软化的物 质加剧。由于水的侵入,土体膨胀软化,道碴被压入填土 层,形成道碴陷槽,在水作用下,填土软化范围逐步增大, 进而在列车荷裁作用下,泥浆被吸入或挤出道床。因此水
岩质基面翻浆— ——基床由泥质软岩构成,在雨水、活 载和道床研磨作用下翻浆,泥浆主要来自基面,软化层较 薄仅能形成浅碴囊,下部岩层仍很坚硬。一般在雨季翻 浆,旱季停止。
裂隙泉眼翻浆———多发生在山区和丘陵区的路堑处 或隧道内,地下水较发育地段。泥浆内裂隙水和软岩风化 物在抽吸作用下形成,由压力水带至基面污染道床。翻浆 常年不断,雨季更为严重。
第 29 卷第 7 期 Vol.29 No.7
企业技术开发 TECHNOLOGICAL企D业EVE技LO术PME开NT发OF ENTERPRISE
2010 年 4 月 20A1p0r年.20710月
铁路路基翻浆冒泥病害机理及整治
陈文海
(中铁七局集团有限公司,河南 郑州 450016)
摘 要:由于每年降雨的冲刷,导致路基基床翻浆冒泥这一现象已成为影响铁路安全和运营的顽疾,每年需花费巨资整治
近年来,已有许多学者对铁路路基翻浆冒泥产生的 原因、处置措施的机理和效果进行了对应的分析,并通过 采取一系列的工程措施,达到提高岩土的力学强度和变 形模量,提高路基承载力,控制不均匀沉降,减少翻浆冒 泥的目的[1- 10]。
1 铁路路基翻浆冒泥病害概况
据统计,自 1980 年以来,每年存在的路基病害总数 达八万多处,总长上万公里,且逐年增加,对铁路的正常
⑥路拱因翻浆冒泥而被瓦解。翻浆冒泥使路拱瓦解 消失,无法将路基面以上的水排出线路。当水渗入路基后, 由于列车的重复动载,从而形成更严重的翻浆。
⑦路基土体土质不良。 2.2 翻浆冒泥病害分类
①根据基床土质岩性和地下水情况,路基翻浆冒泥 的类型主要分为 4 种:
土质基面翻浆— ——常见于路堤和土质路堑,无地下 水或地下水不甚发育区段。由于基床为粘土、粉质粘土等 不良土质且不密实,在降雨和活载作用下翻浆冒泥进入 道床。一般在雨季或春融后翻浆,旱季少见。基面下沉严 重时会造成事故。
2 路基翻浆冒泥机理分析
2.1 翻浆冒泥病害的影响因素 由于铁路路基易受降雨和地下水的影响,一旦地表
水或地下水渗入特定的地基土中,在活载的作用下,孔隙 水压力不断变化,会产生翻浆冒泥和道碴陷入等整体软 化的现象。路基翻浆冒泥是多种因素综合作用的结果,土 质、水、温度、路面与行车荷载是影响路基翻浆冒泥的主 要因素,同时还包括工程措施方面的原因[1- 14]。
下沉挤出— ——基床土质呈软塑状态。向边坡或侧沟 挤压。雨季中下沉速度加快,并不再表现为翻浆。
在上述四种路基病害中,前三种属于局部的翻浆冒 泥,而后一种属于整体的软化。
②根据水源分类情况,路基翻浆冒泥的类型主要分 为 4 种:
地下水类— ——受地下水的影响,土基经常潮湿,导致 翻浆。地下水包括上层滞水、潜水、层间水、裂隙水、泉水、 管道漏水等。潜水多见于平原区,层间水、裂隙水、泉水多
路基翻浆冒泥,严重影响了线路的正常运营和铁路的大提速。文章在探求路基翻浆冒泥的机理的基础上,对现有病害探测
和维修检测的方法进行了分析,并对现有路基基床翻浆冒泥整治技术进行了对比研究。对比分析表明:路基翻浆冒泥是多
个影响因素共同作用的结果,但同时不同路基翻浆冒泥产生的原因也有差别,因此,在对路基翻浆冒泥病害的整治中应具
收稿日期:2010 - 01 - 05 作者简介:陈文海(1969-),男,湖南湘乡人,大学专科,工程师,主要
从事隧道、桥梁工程及路基工程方面的施工研究工作。
运营和安全构成威胁[1- 11]。 翻浆冒泥是路基常见的病害,特别是我国江南地区,
路基处于气候温和湿润地带,年平均降雨量多达上千毫 米,在江南多雨季节,土质不良地段基床病害频繁发生, 统计表明,沪宁线总长 303 km,1988~1993 年的统计表 明,翻浆 冒泥 线路 长度 各年度 分别 为 3.34、4.02、5.38、 4.91、5.14、3.86 km。1993 年年末至 1994 年年初的统计则 表明,沪宁线病害以基床翻浆冒泥为主,占线路全长的 5%,变化范围为 3%~17%。
路基是铁路轨道的基础,它承受铁路轨道的重量及 机车车辆的动力荷载,同时还不断遭受到水流、风沙、雨 雪、严寒、高温等的侵袭和各种不良地质条件及人为因素 的影响。翻浆冒泥是基床土受地面水或地下水的浸湿软 化或液化后形成的泥浆,在列车动荷载作用下形成沿道 床道 碴的 空隙向 表面 涌出 的一 种路 基 病 害 现 象 [1- 3]。翻 浆 冒泥不仅使铁路线路的技术状态发生急剧变化,严重影 响线路质量,使线路维修工作量增加、线路上部建筑材料 使用寿命缩短,造成劳动力和材料的极大浪费,而且由于 基床的软化和道碴板结使道床的整体弹性降低,影响列 车的安全运营,特别是在铁路提速、重载列车飞速发展和 运量日益增长的形势下,其危害性显得愈来愈大[4- 6]。
在粘土地区的铁路,尤其膨胀土和软土地区,无论是 路堑还是路堤,极其普遍的现象是边坡和基床变形,基床 病害中以翻浆冒泥为重。随着列车轴重的增加和行车密 度与速度的提高,由于抗剪强度的衰减及基床承载力的 降低,造成边坡溜塌、滑坡,路基长期不均匀下沉,翻浆冒 泥现 象更 为突出 ,严重 影响 铁路 行车安 全 。1976 年 和 1978 年分别交付运营的阳安、襄渝两线,至 1981 年,由 于路基变形,造成中断行车事故达 30 多次。阳安线路路 基病害共 728 次,其中路基病害竟占 521 处,占全线路基 病害的 71.3%,特别是 1999 年铁路提速及扩能改造牵引 重量大幅提高以来,基床翻浆冒泥的速度发展很快,还有 浙赣线路基病害遍地皆是。据 2004 年统计,长沙铁路总 公司管辖线路 1 305.3 km,翻浆冒泥 262 处,合计 4.04 km。 南昆线 1998 年百色段路基病害达 105 处,总延长 9 068 m, 治理费用达 2 194 万元,而 1999 年百色段路基病害达
(China Railway Seven Engineering Group Co.,Ltd, Zhengzhou,Henan 450016,China)
Abstract:The illness of road foundation is the mud and grout problem of bed foundation,which is dues to rainfall erosion every year,It spends huge sums of money on renovating mud pumping,which has bad influents on railway safety and improvement of train speed. Based on the mechanism of mud and grout problem of bed foundation,the methods of disease exploration,the maintenance examination and the cure technology are studied comparatively in this paper. The comparative analysis show that the frost boiling and mud pumping is the result of effect of multi-factors,and details of the the applicability of renovated technique are also given along with available repair recommendations for different influence factors. Keywords:railway subgrade;mud pumping;mechanism;treatment measures;comparative analysis
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