铁路路基病害防治与检测毕业设计

1、山东职业学院毕业论文摘 要铁路是线状工程，决定了要通过各种地质条件及气候环境不同的地区，而不少地区都存在膨胀土、红粘土、软岩风化残积土等各种工程性质不良土，并且受到地理和气候环境常年变化和影响，加之由于技术水平、经济条件以及施工机械设备方面的原因，我国的铁路路基设计通常采用较低的技术标准，施工质量往往要求不严，从而导致各种铁路基床病害成为一种分布广、治理难、多发性强的病害，严重影响了列车的安全运行。研究铁路路基病害的类型及其发生机理，并能对其进行实用的检测，对路基的防治和治理是非常重要的。铁路路基病害类型特性主要有翻浆、冒泥、下沉、挤压变形、边坡溜坍、边坡冲刷、陷穴、滑坡、水浸路基冻害九类。尽管路基病害表现形式多样，但是产生路基病害的主要原因则是土质不良、压实密度不足和排水不畅等原因造成。针对地基病害的形式类别，对既有线路的特点，对既有路基测试应遵循原位（动力触探）和区段测试（地质雷达、瞬态面波法）相结合的测试方法，这样可对既有路基状况做出一个综合评价，为路基病害的处理提供基础资料。铁路路基病害的发生是其特定的地质环境与相应的环境变化共同作用的结果，搞清楚各路基病害的类型及发生机理，并

2、进行准确的检测，是预防铁路路基病害并进行有效整治的基础。关键词：既有铁路；路基病害；检测；整治目 录摘 要I前 言11铁路路基病害类型2铁路路基病害类型及原因分析2翻浆冒泥2路基下沉2挤出变形2边坡坍方3边坡冲刷3陷穴36 滑坡37 水浸路基38 冻害39 沙害4铁路路基病害产生的机理42.1病害的发生取决于特定的地质环境；42.2病害的发生与相应的气候变化和列车振动荷载息息相关。4铁路路基病害检测43.1典型地段开挖横沟，了解路基的几何特性。53.2采用探地雷达法和瞬态面波法对试验区段内的路基进行大面积的扫描检测。53.3对路基强度、刚度等参数方面的分析54病害的预防与整治54病害的预防64病害的整治64.2.1.路基滑坡的防治64.2.2路基崩塌落石的防治84.2.3基床翻浆冒泥、下沉外挤的防治94.2.4.路基陷穴的防治104.2.5.路基冲刷的防治114.2.6.路基冻害的防治134.2.7.路基雪害的防治144.2.8路基沙害的防治15结 论16致 谢17参考文献18- III -山东职业学院毕业论文前 言中国铁路始建于1876年，铁路运输线是我国国民经济的大动脉，在我国交通

3、运输体系中居于主导的骨干地位，它在国家的建设中占有重要地位。随着我国改革开放的深入，我国在修新线铁路时采用了国内外先进科技成果，与此同时，对既有铁路进行补强和改造，并加强了对线路的养护和维修。较大的改善了铁路的运营状况，提高了铁路抵抗自然灾害的能力，丰富了预防和整治铁路线路病害的理论与实践，对发展国民经济，促进工农业生产，改善人民生活，改变边远地区交通闭塞和文化技术落后面貌，巩固国防，沟通国际交往，起到了国民经济大动脉的重要作用。在当今社会经济高速发展的情形下，对铁路运输的需求量在逐渐增大，铁路运输的发展将偏向高速和重载运输。这样就会加重铁路线路的承载能力，造成铁路线路损害，严重影响铁路运输。为了保证铁路能够很好的完成运输任务，全面了解和掌握铁路线路常见病害分析及预防整治技术非常的重要。 1铁路路基病害类型铁路路基病害类型及原因分析铁路路基病害按表现形式可分为翻浆冒泥、路基下沉、挤出变形、边坡坍方、边坡冲刷、陷穴、滑坡、水侵路基、冻害等。翻浆冒泥路基强度因含水过多而急剧下降，在行车作用下发生裂缝、鼓包、冒泥等现象，称之为翻浆。 翻浆冒泥一般易发生于基床土质不符合要求的部位，特别是以细粒

4、土作路基填料、风化石质作基床，降雨量大的路堤和路堑地段为病害多发地段一定条件的含粘粒、粉粒的基床表层土在和列车反复振动的作用下，发生软化或触变、液化，形成泥浆。列车通过时轨枕上下起伏使泥浆受挤压抽吸而通过道床孔隙向上翻冒，造成道碴脏污、板结进而使道床降低或丧失弹性。轨道几何尺寸变化危及行车安全。翻浆冒泥分为土质基床翻浆、风化石质基床翻浆和裂隙泉眼翻浆。路基下沉路基下沉主要是路基填筑密度不够和强度不足所致，表现形式有路基下沉、道砟囊或道砟袋。填方路基下沉导致断面尺寸改变的病害现象，为路堤沉陷。由于路基土密实度不足或地基松软。在水、荷重、自重及振动作用下发生局部或较大面积的竖向变形。一般经过列车运行一段时间后。下沉会趋于缓解。但有时冈荷重增加或水的作用使沉降速率加大。局部下沉也会造成陷槽使线路不平顺。下沉分为基床下沉、堤体下沉和基底下沉。挤出变形表现形式有路肩隆起、侧沟被挤，路肩外挤和边缘外膨。主要是由于土体强度不足而产生的剪切破坏或塑性流动，基床内的土经常处于软塑状态，在基床内的影响深度较大，在列车荷载的作用下，基床上发生剪切破坏，发乍外挤变形。外挤是因为基床强度不足引起，。外挤分为路肩

5、隆起、。边坡坍方坍方的表现形式有剥落、碎落、滑坍和崩坍。剥落、碎落、滑坍主要发生在路堑边坡。剥落是指边坡表层土壤，岩石风化成零碎薄片，从坡面上脱落下来的现象，剥落碎屑的堆积。会堵塞边沟，影响路基稳定。碎落是岩石碎块的一种剥落现象落石产生的冲击力可使路基、路面遭到破坏，威胁行人及车辆的安全。崩坍是大量土石脱离坡面翻滚于边坡下部形成倒石堆或岩堆的现象。崩坍的土石方往往造成交通中断，也是危害最大的路基病害。崩坍的发生主要是路堑的开挖使原有自然坡面失去平衡所致。滑塌是指边坡上的大量土石沿着一定滑动面整体向下滑移的现象。边坡冲刷边坡冲刷指较高大的土质路堑、路堤边坡、岸坡（滨河、河滩、海滩和水库（塘）的路堤边坡）或严重风化的软质岩石边坡受到水流的冲蚀、冲刷作边坡冲刷用向形成冲沟或冲坑为边坡冲剧。边坡冲刷分为边坡淘刷和边坡冲沟。陷穴陷穴指路基下及其附近存在洞穴，其坍塌可引起基床和道床突然沉落轨道悬宅，中断行车，甚事造成列车颠覆。陷穴病害分为黄土陷穴、岩溶洞穴、盐蚀溶洞和墓穴兽洞等。6 滑坡 滑坡指影响路基稳定的土（岩）体滑动。分为边坡的深层滑动、路基滑移及山体滑坡。7 水浸路基水浸路基指实际浸水超过

6、设计水位的路基被水浸或淹没，引起一定的沉降或局部坍塌，当路堤缺乏足够的防护和加固设备时，导致路基稳定性受到影响或破坏。8 冻害冻害发生在寒冷地区，如路基土为透水性较差的细粒土，当含水量较高或基面积水，在冻结过程中，土中水重新分布和聚集形成冰块。又引起不均匀的冻胀现象。9 沙害在我国北方地区，由于地理条件原因，经常出现风沙经常掩埋铁路。尽管路基病害表现形式多样，但产生路基病害的原因则主要是土质不良，压实密度不足和排水不畅等。铁路路基病害产生的机理路基病害的产生和发展与路基填料的工程性质、地表水与地下水、列车振动荷载、土的动力强度特性和温度及其变化有关。主要是路基填料、水、列车荷载和温度变化等各项因素综合作用的结果，各种因素之问又相互关联，铁路路基病害发生的原因非常复杂，并且每一种病害都有自己特殊的病理。但归纳起来主要有两个方面：2.1病害的发生取决于特定的地质环境；2.2病害的发生与相应的气候变化和列车振动荷载息息相关。前者是病害发生的内因。后者是病害发生的外因。对某一具体的线路来讲，其地质条件是客观存在，虽然它也在不断地发生变化，但基本上是一种较为稳定的量，因此，在一定程度上路基病害的

7、发生频率和程度将取决于气象水文条件和列车长期重复振动荷载的影响，路基病害的产生和发展是各项因素综合作用的结果。观测表明，在列车轮轴荷载的重复作用下，路基的渐进破坏主要表现为过大的塑性变形，这种塑性变形累积到一定程度将会使路基填土产生塑性流动，并产生路基病害。研究表明：产生这些病害（破坏）的原因在很大程度上依赖于路基土在循环荷载作用下的抗剪强度特性，而后者与土的饱和度密切相关。随着饱和度的增大，土的动强度（即经过若干次循环加载后仍处于稳定状态的最大偏应力比）将显著降低。处于轨道下方的路基土因反复受到挤压和固结而产生过大的累积塑性变形，从而形成所谓的道碴坑以及枕木下方的积水坑。尤其是在雨季，基床填土含水量达到饱和状态，动强度显著减小，从而使道床工作性能急剧下降，甚至会导致线路产生严重的不平顺而影响行车安全。铁路路基病害检测 为了对路基病害进行合理整治，必须准确检测病害状况，分析病害成因。根据铁路既有线的特点，路基检测应不干扰行车或少干扰行车，为此需采用的检测手段应力求准确、可靠、快速，从而为将来的整治工作提供准确可靠的信息。可采用轻型动力触探、地质雷达、瞬态面波法和取土试验等多种手段对线路

8、进行试验检测，具体步骤和方法如下：3.1典型地段开挖横沟，了解路基的几何特性。3.2采用探地雷达法和瞬态面波法对试验区段内的路基进行大面积的扫描检测。探地雷达法具有直观反映道床几何形态、表层分辨率高的优点，可以探明路基结构的分层；探测路基病害类型、程度和具体位置，用于分析道床、路基各个土层的地质情况；探地雷达测出的结果是基床的电性参数，而无法给出路基的力学特性。而瞬态面波法表层状况由于石碴的散射和高频信号的限制不能精确的反映，探地雷达方法可弥补瞬态面波法的不足。瞬态面波方法对在土中频散曲线比较平滑，能够准确反映路基土的力学参数随深度的变化，测试的深度也比较深，也正好弥补了探地雷达方法不能反映路基土的力学参数和测试深度浅的不足。在路基病害测试中，最关心的是路基表层和其下路基土的承载能力，所以两种方法结合，优势互补，正好能够达到路基的测试目的。3.3对路基强度、刚度等参数方面的分析重型动力触探主要反映路基土的力学性能，是以击数10cm-1来反映路基各个位置的力学性能指标，击数越高说明土质性能越好，强度也越高，可以从不同深度位置来测试出不同深度下土的力学性能以分析路基状况。轻型动力触探与重型

9、动力触探原理相似，只是后者以击数10cm-1来反映路基各个位置的力学性能指标。针对既有线路的特点，对既有路基测试应遵循原位（动力触探）和区段测试（地质雷达、瞬态面波法）相结合的测试方法，这样可对既有路基的状况做出一个综合的评价，为路基病害的处理提供基础资料。 4病害的预防与整治路基病害的预防和整治，应贯彻“预防为主、综合治理”的原则，首先弄清发生病害的原因，经过综合分析。因地制宜地采取整治的措施。4病害的预防病害预防包括以下内容：资料收集包括线路的设计、施工资料及线路区域的气候、水文、工程地质等情况，并了解其变化规律,为防治病害提供第一手资料；根据线路当前的状态及运营情况，应每3-5行一次线路的普查，评估线路的安全状态，提前发现病害趋势并进行相应的处置。调查的方法除了传统的人工调查、轨检车检测外，铁道部目前正在推广铁路路基快速物探检测系统，检测深度达轨面下2.5m度可达80km/h入路基和路基积水，保持路基面排水坡度。4病害的整治路基病害的整治应从路基填料（改变其填料类型、改变填料的成分）防止水侵入（改善路基结构设计）、提高路基强度和刚度（改善路基结构设计）入手，路基的整治流程见图前期准备总体方案检测路基细化方案治理施工效果评价 路基的整治流程图处理路基病害基本按以下步骤进行。需要检测路基病害，判断路基病害的类型、发生的部位

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