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路基在承受土体自重、行车荷载和各种自然因素的作用下,导致各个部位产生变形,变形又引起路基标高和边坡坡度、形状的改变,严重时造成土体位移,危及路基的整体性和稳定性,造成路基的各种破坏。据调查,路基病害的产生不仅与地质、设计、施工等路基形成前的各个环节有关,而且也与路基形成后的养护和管理有关,要避免路基病害的产生对路面造成的早期破坏,必须从各个环节防范,采取相应的措施,提前治理和预防路基病害的产生。
1 路基边坡防护及治理
路基边坡防护与加固应符合“因地制宜、就地取材、以防为主、防治结合、经久耐用、节省造价和造型美观”的原则。路基边坡防护与加固包括植物防护、工程防护、柔性支护与防护、综合防护等几种类型。
植物防护就是在边坡上种植草或植树,以减缓边坡上的水流速度,利用植物根系固着边坡表层土壤以减轻冲刷,从而达到保护边坡的作用。植物防护不仅可以美化公路环境,调节边坡的湿温,起到固结和稳定边坡的作用,而且又比较简单、经济。一般来说,防护工程应优先考虑植物防护,当然其土壤必须适宜于植物的生长,而且边坡比较平缓,坡高不大。在高速公路上,常用的植物防护有植草、铺草皮和植树等。
工程防护主要是针对不适宜植物生长的土质填、挖方边坡或风化严重、节理发育的岩石路基边坡,以及碎石土的挖方边坡等,采取工程防护措施即设置人工构造物防护。工程防护的类型有护面墙防护、干砌片石防护、浆砌片石防护、水泥混凝土预制块防护、锚杆防护、挡土墙以及土工合成材料防护等。
2 路基陷穴预防与治理
路基陷穴是路基下面隐伏的洞穴顶部塌陷引起的一种路基病害。塌陷有时能使轨道悬空,给行车安全带来严重后果,这些洞穴有三类,一是石灰岩地区的岩溶洞穴;二是黄土地区的黄土陷穴;三是人工遗留的洞穴,如古墓、古窖、古井、遗弃的坑道等。有些洞穴,修建铁路时未发现,或发现未作处理,有些黄土陷穴是在铁路建成后,因路基排水不良,水流集中潜蚀而成。
2.1 形成原因。造成洞穴顶部塌陷的主要因素是水的作用和列车荷载作用。洞穴在水的侵蚀、潜蚀作用下和列车动荷载的反复作用下,洞顶的岩土结构逐渐遭到破坏,承载力也逐渐丧失,最终突然塌陷。
2.2 预防措施。预防洞顶塌陷,必须预先弄清楚影响路基稳定范围内,隐伏洞穴的分布情况、形状大小、埋藏深度、顶部厚度、洞穴处工程地质和水文地质情况,以及洞穴的发展趋势等,而后采取工程措施,预防洞穴塌陷。但要做到这一点,只有在新线勘测设计或施工阶段才有可能。通车后在运营条件下,很难做到。黄土路基,只要做好路基排水,就能预防新生陷穴的发生。
2.3 整治措施。陷穴发生后,首先应根据陷穴发生的部位、规模、对路基稳定性或行车安全的危害程度,进行评估,确定是否紧急处理。发生在轨道下面的陷穴,对行车安全危害较大,应采取紧急措施,如填实陷坑,整修线路,扣轨慢行,派人看守,情况危急时,应封锁线路。其次应做细致调查,查清塌陷洞穴的成因,形状大小,平面位置,埋藏深度,工程地质和水文地质特征及可能的发展趋势,为彻底整治提供依据。常用措施有:开挖回填。如暂不危及行车安全,此措施应作为首选,它能确保质量,不留后患。塌陷洞穴在轨道下方,无法开挖,可钻孔灌砂、灌注泥浆、砂浆或混凝土浆。规模较大或与暗河相通的溶洞塌陷,可采用网格梁、地基梁、框架梁跨越,或其他类梁跨越等。无论采用何种措施,都要做好排水,尤其是黄土陷穴,排水设施有效、完善与否是整治成败的的关键。
3 岩溶地区路基治理措施
对于岩溶地区路基的处治,首先要从地质条件上弄清岩溶的发展规律和分布规律,然后再慎重确定处治方案。在一般情况下,对局部严重的、大型的、不易搞清楚的岩溶地段,应尽量设法绕避;对不太严重的中、小型岩溶地段,选择其最窄的、最易于采取措施的地段通过。
对岩溶水宜以疏导为主,采取因地制宜、因势利导的方法,不宜堵塞,一般可采用排水沟、泄水洞等疏导岩溶水。路基上方的岩溶泉和冒水洞,宜采用排水沟将水截流至路基外。对于路基基底的岩溶泉和冒水洞,宜设置集水明沟或渗沟,将水排出路基。对于稳定路堑边坡上的干溶洞,洞内宜采用干砌片石填塞。位于路基基底的开口干溶洞,当洞的体积不大、深度较浅时,宜予以回填夯实;当洞的体积较大或深度较深时,宜采用构造物跨越。 对于有顶板但顶板强度不足的干溶洞,可炸除顶板后进行回填,或设构造物跨越。通过溶洞围岩分级或计算判断下伏溶洞有坍塌可能时,应进行加固处理。对于洞径大、洞内施工条件好的无充填溶洞,宜采用浆砌片石或钢筋混凝土的支撑墙、支撑柱进行加固;深而小的溶洞不便于洞内加固时,宜采用石盖板或钢筋混凝土盖板跨越可能的破坏区;对于顶板较薄的溶洞,当采用地表构造物跨越有困难或不经济时,可炸除顶板,按明洞的方式进行处理;对于有充填物的溶洞,宜优先采用注浆法、旋喷法进行加固,不能满足设计要求时宜采用构造物跨越;如需保持洞内流水通畅时,应设置排水通道。www.tmgc8.com
对于路基范围内的土洞应先判明土洞是否仍在发展。对于已停止发展的土洞可按一般地基进行评价,需加固时宜采用注浆、复合地基等方法进行处理;对于还在发展中的土洞,宜采用构造物跨越。
4 路基基床翻浆冒泥与下沉外挤的防治
基床翻浆冒泥、下沉外挤是路基本体变形而引起的病害。一般发生在基床为黏土类的路基地段,排水不良的路堑和站场比较多见。翻浆冒泥和基床下沉外挤病害,是基床变形不同阶段的表征,翻浆冒泥导致陷槽或碴囊基床下沉,陷槽或碴囊的发展使基床抗剪强度下降,导致路肩隆起或边坡外挤。基床翻浆冒泥引起的轨道不平顺,恶化了列车运行条件,但变形发展缓慢,对行车安全影响不大。而基床下沉外挤,则可能造成行车中断甚至列车颠覆,严重危及行车安全。
4.1 病害成因基床排水不良承载力不足或受水浸承载力进一步下降的土质基床在列车荷载反复作用下,将逐渐形成基床翻浆冒泥下沉外挤的病害。水若源于降雨,翻浆冒泥表现为季节性,即雨季发生,旱季不发生;水若源于地下水,则翻浆冒泥表现为常年性,但雨季比较严重。基床土遇水承载力下降,原因比较复杂,如基床土为膨胀土未更换或改良;排水系统不完善;基床未作砂垫层或厚度不足;填土密实度未按规定控制;轨道状态不良;速度、轴重增加而轨道与之不相匹配等,都将使基床强度与行车条件不相匹配,以致产生基床病害。
4.2 防治原则 “预防为主,治早治小”。应在基床变形的初始阶段及早整治,不要到碴囊形成甚至下沉外挤再整治,这样做可事半功倍。
4.3 防治措施应视病害性质,产生原因,地段长短及施工条件等情况,合理选择施工工艺,综合整治以求实效。排水。适用于排水不良而导致的基床病害,如路堑和站场。疏通或修建防渗侧沟、天沟、排水沟等地表排水系统;修建堵截、导引、降低地下水位的盲沟、截水沟、侧沟下渗沟等排除地下水或降低地下水位系统。提高基床表层强度。适用于基床表层土承载力不足导致的基床病害,如裂土病害。防治措施一般采用换渗料土(二合土或三合土)及换砂。换填深度应以满足承载力要求为原则。
4.4 养护维修注意事项:病害整治前,应加强线路检查和维修,及时整好轨平和轨向,挖除翻浆泥碴恢复道床弹性,排除陷槽和碴囊积水,保持排水设施完好畅通,以保证行车平稳和降低基床变形速度。病害整治后,应经常保持状态完好,及时修补损坏部位,尤其要确保地下排水设施,如侧沟下渗沟,完好畅通,定期清理,以防堵塞。
参考文献
[1]公路桥涵设计规范(JT1 021-89),北京:人民交通出版社,1998.
[2]王明怀,对水泥混凝土路面接缝设置问题建议,中国市政工程,1992 (2).
[3]公路路基病害及防治.中国交通技术信息网,2007.
