高速铁路路基常见病害及防治

高速铁路路基常见病害及防治措施

高速铁路路基常见病害及防治措施

一．常见病害

高速铁路路基常见病害有：路基沉降、边坡损坏、雨水风沙冲蚀、特殊地质条件下的病害等。行车影响最为关键的沉降问题，以及边坡防护。

二．影响铁路路基稳定的因素

（一）土壤的性质

铁路的修建是一项规模庞大的工程，因此，在项目施工的过程中，势必会遇到不同的地质状况以及性质各异的土体类型。而土壤的性质根据其类型的不同也有着明显的差异.成为了影响铁路路基沉降的首要因素。例如黄土地区，由于黄土具有较强的湿陷性，故而成为引发铁路路基沉降变形的重要原因。同样，在软土地区进行铁路铺设时，也需要注意土体的性质对铁路路基的影响。由于均匀并且土质良好的土壤，在沉降过程中沉降均匀。

（二）水分的影响

水分对于铁路路基的影响是不可小视的。在地质岩性较强，土壤的排水能力较好的地带，降水对铁路路基的影响相对较小。但是当铁路铺设在土质疏松或土壤湿陷性强的地区时，水分的多少会对铁路路基的沉降起到重要的影响。如在土质疏松的地区，强降水会不断冲刷路基两侧的土壤，破坏路基填土的稳定性，降低路基填土的抗剪强度。从而导致路基沉降变形现象的发生。而在土壤湿陷性较强的地区，降水不仅影响着路基填土的承载力，也会对土体的结构产生破坏最用，最终引起路基的沉降变形。

影响边坡的主要因素是降雨和风沙侵蚀，边坡的破坏将直接影响路基的长期稳定喝列车的正常运营，所以应足够重视边坡的防护，对于保护路基免受损坏、美化环境也有很大帮助。

（三）土壤的影响

普通土壤一般工程性质良好，沉降均匀稳定，受环境变化影响较小，对于此类土壤的处理措施已经非常成熟，可参考资料也非常多，故不作介绍。特殊性质的土壤，工程性质较差，常发生灾害，对行车安全和养护维修造成很大影响，本文将着重介绍几种常见的影响较大分布广泛的特殊性质土。主要有：湿陷性黄土、冻土、软土、膨胀土。

1 湿陷性黄土路基处理技术

1.1 湿陷性黄土的特征

在上覆土层自重应力作用下，或者在自重应力和附加应力共同作用下，如遇到浸水情况，土体结构将发生显著变形，导致土体塌陷。有些杂填土也具有湿陷性。湿陷性黄土广泛分布于我国东北、西北、华中和华东部分地区。

1.2 湿陷性黄土地基的处理

根据建筑物的重要性、地基湿陷类型、地基湿陷等级进行地基设计。当地基的总湿陷量不大于5cm时，各类建筑均可按非湿陷性地基设计；在非自重湿陷性地基上，当地基内各土层的湿陷起始压力均大于其附加压力与上覆土的饱和自重压力之和时，各类建筑也可按非湿陷性地基设计。地基设计包括承载力、湿陷变形、压缩变形和稳定性计算。进行湿陷性黄土地基处理，在处理深度和处理范围上区分：①浅处理，即消除建筑物地基的部分湿陷量；②深基础处理，即消除建筑物地基的全部湿陷量，这种方法包括采用桩基础或深基础穿透全部的湿陷性黄土层。

1.2.1 防水措施

以防止大气降水、生产和生活用水以及浸入地基，是湿陷性黄土地区建筑物设计中不可缺少的措施。如做好总体的平面和竖向设计，保证整个场地排水通畅，并做好防洪措施，保证水池类构筑物或管道与建筑物的间距，符合防护距离的规定，确保管网和水池类构筑物的工程质量，防止漏水；对于屋面和房屋内地面，应有排除雨水和防水的措施：对经常受水浸湿或可能积水的地面还应按防水地面设计严防漏水，基坑施工阶段需做好临时性防水、排水工作。

1.2.2 地基处理方法

(1)灰土垫层法(换土法)

灰土垫层是湿陷性黄土地区使用最早和最广泛的地基处理方法之一。灰土垫层是先将需要处理的湿陷性黄土挖除，换之以消石灰和粉质黏土的混合体分层压实。灰土具有一定的胶凝强度和水稳定性，具有较好的强度、承载力、较低的压缩性和良好的耐久性、水稳性及不透水性。灰土的这种特性取决于灰土的压实度和掺灰量。掺灰量用消石灰和土料的体积配合比表示，一般为2：8或3：7等，根据设计要求确定。灰土垫层具有一定的强度、承载力，也具有水稳定性和抗渗性，且施工工艺简单、取材方便、工程费用低、施工质量易控的特点得到广泛应

用。据不完全统计，在陕北地区的建筑工程中，有将近一半多层建筑使用灰土垫层。

(2)强夯法

强夯法又名动力固结法，是将很重的锤(一般100～400kN)从高处自由落下(一般为6～40m)，给地基以冲击能和振动。国外最大的夯击能曾达到50MN·m。它适合加固从砾石到不饱和粘性土的各类地基土。强夯法不仅能提高地基的强度，降低其压缩性，而且还能改善其抵抗液化的能力和消除黄土的湿陷性。强夯法施工设计参数主要有有效加固深度、夯击能、夯击遍数、间歇时间、夯点布置及间距等。影响有效加固深度的因素很多，除了锤重和落距以外，地基土的性质、不同土层的厚度及其他强夯设计参数等都与有效加固深度有着密切的关系。

(3)深层搅拌桩法

深层搅拌桩是复合地基的一种，近几年在黄土地区应用比较广泛，可用于处理含水量较高的湿陷性弱的黄土。它具有施工简便、快捷、无振动，基本不挤土，低噪音等特点。

(4)灰土挤密桩法

灰土挤密桩法属于一种柔性桩复合地基，它是通过夯实的桩身和挤密的桩间土提高地基强度，又通过桩间土的挤密达到消除湿陷性的目的，是湿陷性黄土地区重要的地基处理方法之一。灰土挤密桩一般适用于处理地下水位以上的湿陷性黄土，处理深度5-15m，处理宽度两端要超过基础宽度的0.25倍，并不应小于0.5m。施工时，先利用沉管、冲击或爆扩等方法在地基中挤土成孔，然后向孔内夯填灰土成桩。成桩时，通过成孔过程中的横向挤压作用，桩孔内的土被挤向周围，使桩间土得以挤密，然后将备好的灰土分层填入桩孔内，并分层捣实至设计标高，二者分别与挤密的桩间土组成复合地基，共同承受基础的上部荷载。灰土通常采用3:7灰土或2:8灰土。桩径一般采用300～600mm，桩距控制在2～2.5倍桩径比较合理，桩孔按正三角形布置，桩间土挤密后3个孔之间土的平均挤密系数不宜小于0.93。桩孔深度应根据建筑物的分类情况、湿陷类型、湿陷等级、湿陷土层厚度综合确定。

(5)预浸水法

对于自重湿陷性黄土，可在施工前在建筑场地构筑小埝，围成浅塘，向塘中注水并保持一定的水深，让水充分浸入土中，使土产生自重湿陷。若土层很厚，可先在土层中钻孔，填以粗砂和碎石形成砂井，然后在塘内放水浸泡，水深保持0.3～0.5m。预浸水法处理地基方法简单、投资低，但需要一定的浸水时间才能施工，而且因上部4～m土体的自重小，不足以消除湿陷性，需采取其他处理措施。