铁路路基冻害原因及整治技术探究
分析铁路路基病害原因及整治措施
分析铁路路基病害原因及整治措施
铁路路基病害是指影响铁路线路正常运行的路基损坏现象,其病害类型多样,如铁路道基沉降、路堤决败、路基侧滑、路基积水、路基塌方等。
铁路路基病害的原因也多种多样,主要包括以下几方面:
1. 设计不当:铁路路基的设计需要考虑地质、水文、气象等因素,若设计不当会导致施工难度增加,地基不稳定,从而导致路基病害的发生。
2. 施工质量差:铁路路基的施工涉及到很多工序,若施工质量不合格,如填筑不夯实、过于急躁等,会导致路基的不平整,从而诱发路基病害。
3. 维护不当:铁路路基建成后需进行经常性维护,如保持路基排水畅通、修补路面破损等,若维护不及时,则会对路基安全造成一定威胁。
针对以上的铁路路基病害原因,我们可以提出以下几点整治措施:
1. 设计科学合理:强化设计过程中对各种因素的分析和掌握,并制订具体的施工方案。
2. 坚持质量第一:高标准、严要求,强化施工质量管理,确保施工质量。
3. 维护有为:加强路基日常维护,定期检查路基情况,及时修复和更换有问题的部分。
4. 技术提升:不断加强对铁路路基及相关设备及技术的研究和创新,保持技术领先地位,及时掌握新技术并运用到实践中来。
通过有效的整治措施,可以避免铁路路基病害的发生,它还可以提升铁路的安全性能和可靠性能,保障铁路运输的安全和高效。
浅谈铁路线路的冻害及整治
浅谈铁路线路的冻害及整治摘要:铁路线路冻害通常是由于冻结过程中土体冻胀引起的。
当温度过低,土壤中的水就会结冰,并在冻结的过程中产生冰冻层,众所周知水结成冰体积会变大,因此,当土壤中的水分冻结成冰时,土壤颗粒的位置就会移动,路基就会被抬升或变形,导致土壤的冻胀。
这种情况将直接影响铁路交通安全,需要引起高度重视。
关键词:铁路线路;冻害;整治办法;铁路线路冻害在寒冷地区十分常见,尤其是在冬季,冰冻可达到相当深的程度,铁路线路冻害更加严重地影响了铁路的运行,降低铁路的运输量,影响铁路运输的发展。
一、铁路线路冻害的形成原因根据路基发生冻害的部位,可以将其分为三类:道床冻害,即发生在铁路路基基床之上的道床内;表层冻害,发生部位是铁路路基土壤的临界冻结的上半部分;深层冻害,发生部位是铁路路基土壤的临界冻结的下半部分。
而铁路线路的冻害产生原因,主要的影响因素分为:水、温度、土壤和力。
其中,水的影响与土壤的影响是内部因素,温度和力的影响是外部因素。
除此之外,有些时候不排除人为因素。
1.水可以说是引起铁路线路冻害的主要原因。
因为有水才能产生冰冻现象,在铁路线路中发生冻害。
如果没有水的存在,就算温度低于0℃,也不会出现冻结情况,造成冻害。
而且土壤中的水份会根据一年中不同季节不同时间而呈现不同的分布,正因为这种变化,对铁路线路路基的稳定性产生形响,从而影响铁路运输安全。
2.土壤的成分也是铁路线路冻害发生的一个重要原因。
土质不同,铁路线路发生冻害的情况也就不同,比如北方的一些路段的铁路的路基上是砂粘土和粘土,这种土壤含水量大,所以一旦气温降低就容易产生冻胀融沉的情况。
而粗粒砂砾土因为土壤中空隙较大,因此具有较好的排水作用,土壤中含的水分也就不易发生转移,也就不会轻易结冰,造成冻害情况。
而土壤一旦发生冻结,会使得路基发生一定程度的变形,因此影响铁路的正常运行。
3.温度是铁路线路产生冻害不可缺少的条件之一。
很简单的道理,在夏天炎热的温度中,土壤中的水分无法凝结成冰,也就不会产生铁路线路的冻害。
铁路路基冻害原因及整治技术探究
铁路路基冻害原因及整治技术探究摘要: 在高寒地区的铁路路基往往会发生冻害,影响铁路的正常运行。
本文就以同煤集团青磁窑铁路专用线路基冻害影响及其整治技术进行一下讲解,分析一下路基冻害形成的原因,针对不同因素造成的冻害,采用的不同的治理措施,希望对今后相关内容的讨论提供一定的参考。
关键词: 路基;冻害;原因分析;防治措施前言青磁窑铁路全长9.79km,冻害主要集中在青磁窑专用线2.9km处,该地区干旱少雨,温差较大,最低气温-33.3℃;年平均降雨量为114 ~195 mm,东多西少,大部分集中在7 ~9 月。
该铁路的钢轨轨面的最大冻结高度达35 mm,主要是发生在严寒地区的线路段,由于冬季长,这一路段多为冻胀敏感性土;路堤内含水率一般为18 % ~25 %。
青磁窑专用线在每年发生线路冻害严重的时间主要集中在12月至次年的2月,严重影响行车安全。
因此,应根据不同地段的情况,提出不同的治理措施,消除冻害,确保安全运营。
1 青磁窑线冻害特点调查分析通过我公司管辖范围内冻害地段的调查可以得出:(1) 经调查,在发生冻害线路段处,排水不良、排水设施损坏、维修养护不及时等问题尤为突出。
(2) 发生冻害地段以粉质粘土和砂粘土为主。
(3) 冻害主要发生在小路堑、低矮路堤、涵洞和路桥过渡地段。
(4) 发生冻害路段的含水率,一般都大于20 %;地下水埋藏较深路段,几乎对冻害无影响;两侧的灌溉农田对冻害影响较大。
(5) 部分涵洞地段由于设计的过水能力不足,导致涵顶有冻害产生。
(6) 部分路段路基下沉,在列车荷载作用下,道碴两侧土垄较高产生冻害。
(7) 冻胀从每年12月底开始,最大冻胀量出现在次年1 月底,2 月为稳定期,3 ~ 4 月开始消融并伴随翻浆冒泥、路基下沉。
2 青磁窑铁路冻害原因分析形成冻害的因素有: 温度、水分、土质等。
线路填料质量较差。
由于降水及地表径流使路基内部含水率过大,又不能及时排出,且道床污染没有彻底清筛,致使冻害连年连续发生。
铁路线路的冻害及整治探究
铁路线路的冻害及整治探究摘要:铁路运输是国家经济系统的重要组成部分,关系到人们的出行和国民经济的运转。
中国的经济发展速度越来越快,旅游的需求也越来越大。
铁路线路一旦发生病害危及行车安全,将会严重地影响到人民的出行。
线路冻害是我国铁路建设中最为突出的一个问题。
这是由于在冬天,地下水和地表水冻结,造成了铁路路基的局部破坏。
为此,本文对铁路线路的冻害状况进行了分析,并针对这些问题提出了解决办法,从而为旅客的安全出行提供了有力的保证。
关键词:铁路运输;线路冻害;治理措施铁路运输是我国运输业的重要组成部分。
因此,一旦出现冻害现象,不仅会影响到人们的日常生活,还会对行车安全造成极大的威胁,甚至会影响到机车的正常运行。
在中国北部,铁路的路基冻害是一种普遍现象。
为了及时、高效、科学地对冻害地段线路进行修复。
所以,对铁路的冻害进行综合分析,并采取相应的对策,是保证旅客出行安全的第一要务。
一、铁路线路冻害概述冻害是在低温环境下路基土壤、水、温度等不良因素的综合作用,是路基的不均匀冻胀。
土壤中的水分最后会结成冰块,从而使土壤中的粒子发生位移,导致土壤膨胀,使路基发生变形。
这条路,就是一条没有规律的道路。
在线路养护管理中,线路的冻害管控与整治是一项非常重要的工作。
在严寒的冬天,冻结的变化速度、生成频率、深度都会有一定的提高。
因此,冻害将对铁路的正常运行造成很大的影响,既会导致铁路运输能力的下降,也会对旅客的日常出行产生影响。
由于冻害的发生频率与发生的周期与气候、气象息息相关,并且具有突发性。
所以,其后果常常难以估计。
应引起政府、有关单位、生产一线人员的高度重视,并加大对铁路路基冻害的防治力度[1]。
二、冻害形成条件冻害是由于路基在冻融过程中产生的冻胀性和收缩性。
在温度较低时,路基内土壤的水分会被冻住导致土壤的局部膨胀,由于路基内土壤的含水量不同,导致土壤颗粒膨胀的体积不同,致使路基发生不均匀膨胀,造成冻胀发生。
造成冻害的主要因素是温度、土壤、水力。
浅谈铁路路基冻害整治
DOI:10.16660/ki.1674-098X.2018.05.054浅谈铁路路基冻害整治王利伟(中国铁路青藏集团有限公司德令哈工务段 青海德令哈 817000)摘要:本文针对青藏高原地区海拔高、气温低的特殊气候,从冻害的形成原因、分类、影响冻害冻起高度的因素,结合连湖环湖区段的实际自然、地理状况,采取适合自身实际的冻害整治方法,主要以大修施工维修作业,路基排水设施的完善,路基结构病害的整治,隔水法、线路保温措施的制定,冻害处所冻害垫板的预垫等方法来确保冻害期间的设备稳定。
关键词:路基 冻害 预垫 整治中图分类号:U213 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2018)02(b)-0054-02青藏铁路被誉为“天路”,是世界上海拔最高、冻土里程最长的高原铁路,其中德令哈工务段连湖线路车间管辖范围内的青藏线k535+000-k545+000位于托素湖与克鲁克湖之间且为沼泽湿地,水源极其丰富,这里平均海拔3000m,年平均气温4.28℃。
由于海拔高使得这里的冬季较长,铁路路基冻害呈现出“冻起早、冻高大、回落迟”的季节性特点,作为该段冻害的重点整治区段。
下面,笔者就青藏线连湖区段冻害的形成及整治进行浅谈、分析,为今后冻害整治提供一定的理论和实践依据。
1 冻害的定义及其分类1.1 冻害的定义冻害指在低温季节由于基床土质、水和温度的不利组合,基床土冻结引起线路在纵向上短距离或左右股道的不均匀冻胀,导致线路不平顺或方向不良称为冻害。
1.2 冻害的分类1.2.1 按纵向外部形态分(1)冻峰:路基面在短距离内的冻胀高度大于相邻两地段的冻胀高度形成的凸起部分。
(2)冻谷:路基面在短距离内的冻胀高度小于相邻两地段的冻胀高度所形成的凹槽部分。
(3)冻阶:路基面两相邻地段的冻胀高度不同而在连续处所形成的错台部分。
1.2.2 按横向外部形态分(1)单侧冻害:沿路基面横断面两侧冻胀高度不等。
(2)双侧冻害:沿路基面横断面整个冻胀高度大体一致。
浅析铁路冻害成因及整治
浅析铁路冻害成因及整治发布时间:2022-04-26T10:54:16.345Z 来源:《教育学文摘》2021年10月总第387期作者:王延川[导读] 冻害指在低温季节由于基床土质、水和温度的不利组合,基床土冻结引起线路在纵向上短距离或左右股道的不均匀冻胀,导致线路不平顺或方向不良称为冻害。
本文分析了线路冻害产生的原因并制定防治措施。
王延川哈尔滨铁路局集团有限公司加格达奇铁路工务段165100摘要:冻害指在低温季节由于基床土质、水和温度的不利组合,基床土冻结引起线路在纵向上短距离或左右股道的不均匀冻胀,导致线路不平顺或方向不良称为冻害。
本文分析了线路冻害产生的原因并制定防治措施。
关键词:铁路线路冻害整治一、冻害的特征冻害是寒冷地区由于基床土的冻结而发生隆起的变形现象。
冻害是翻浆过程的一个阶段,同时也是一种单独的基床病害。
它的特征有:1.冻害多发生在季节性冻土地区、地表土层,一般冬季冻结,春季开始融化,夏季将全部融化;2.在土、水、温度的共同影响下,路基面将发生不同程度的冻胀,春夏又发生融化下沉,使轨面高低、水平产生不均匀变形,严重地段往往伴生翻浆冒泥、道碴陷槽、基床外挤等病害;3.当土层温度处于负温相转换区,且冻结速率较低时,土中水迁移最活跃,以致形成较大的冻胀;4.结构土由粒径大于0.1mm粗颗粒组成的土质,无冻胀或冻胀较小,如砂、砾石、碎石等。
由粒径小于0.1mm细颗粒组成的土质,有较大冻胀性,如砂粘土、粘土等,尤其是粘粒含量大于15%,密度较小的粉粒土冻胀最强烈;5.土的天然含水量越大,冻胀性越大,特别是有地下水补给时,会发生强烈的冻胀。
二、冻害产生的原因1.水是引起铁路线路冻害的主要原因,有水才会有冻害的产生,水是最主要因素。
土体中的水分随着一年中不同的季节、不同的时段会呈现出不同的分布状态,正因为这种周期性的变化,铁路线路的路基稳定性就会受到影响,严重影响铁路运输安全。
2.道碴本身的质量问题引起的道床污染;列车运输引起的道床污染。
分析铁路路基病害原因及整治措施
分析铁路路基病害原因及整治措施铁路路基病害是指铁路路基发生的各种损伤和病害,包括路基下沉、路基滑移、路基塌陷、路基冻胀等。
这些病害给铁路运输安全和运营带来了很大的隐患。
为了及时解决这些问题,需要对铁路路基病害的原因进行深入分析,并提出相应的整治措施。
1. 土壤性质铁路路基的土壤性质对病害的发生起着关键作用。
一方面,土壤的可塑性、压缩性和抗剪强度等参数直接影响着路基的稳定性。
如果土壤中含有较多的腐殖质、水分等,也容易导致路基的不稳定。
2. 水分问题水分是土壤中不可或缺的因素,但如果水分过多或者长期浸泡在水中,就容易导致路基的软化和液化,从而引发路基下沉、滑移等病害。
3. 动、静荷载铁路列车的行驶和停靠都会对路基产生动、静荷载作用,长期以来,这些荷载对路基的影响不可忽视。
尤其是大型货物列车,其荷载更是巨大,对路基的影响更为严重。
4. 自然灾害自然灾害如地震、洪水、台风等,都有可能对铁路路基造成破坏。
特别是在某些地质条件较差的地区,自然灾害对路基的危害更为突出。
二、铁路路基病害的整治措施1. 加强路基保护在铁路设计施工中,应首先进行严格的地质勘察和工程地质条件评价,并在施工中采取相应的防护措施,以减少地质灾害对路基的影响。
2. 优化路基设计在路基设计中,应结合当地的地质条件和气候特点,合理选择路基的填筑材料和施工工艺,使路基在承受列车荷载的能够保持一定的稳定性。
3. 加强排水系统铁路路基在设计时应充分考虑排水系统的设置,确保在雨水冲刷和地下水位变动的情况下,路基仍能保持一定的稳定性。
4. 强化检修管理要定期对铁路路基进行检查和维护,并建立健全的检修管理制度。
一旦发现路基存在病害,应立即用专业技术手段进行分析,并制定相应的整治措施。
5. 创新应用新技术在路基的维护和整治中,可以适度应用新技术,如激光测量技术、遥感技术、无人机巡查技术等,以提高对路基病害的监测效率和整治效果。
6. 科学合理的复合材料使用在路基的整治中,可以采用一些新型的复合材料,如聚合物改性沥青、聚酯网格布等,用于增强路基的抗压、抗渗和抗冻融能力。
分析铁路路基病害原因及整治措施
分析铁路路基病害原因及整治措施铁路路基是铁路运输系统的基础设施之一,它承载着列车、货物和人员的重量和冲击力。
铁路路基的状况对列车行驶安全和轨道几何形状控制及运输能力都有着重要的影响。
然而,在使用过程中,铁路路基经常出现各种各样的问题和病害,影响了运输效率和安全。
本文将对铁路路基出现病害的原因和整治措施进行分析。
1. 天气条件气温的变化、定期降雨、洪水等都会给路基带来不利影响,不仅会引起土层流失,还会加速土壤的老化和土壤侵蚀。
在荒漠地区和季节性气候变化的区域,铁路路基会因为温度的变化和干旱引发病害。
2. 土质条件铁路路基建造在地下土层之上,土质的特性对路基的稳定性和耐久性有直接影响。
如果土质质量不稳定或者存在滑动层,路基就会产生病害。
3. 铁路运输的冲击力列车行驶引起的震动会对路基带来损害,长时间的振动会破坏路基的结构,轨道弹性降低,从而导致轨道的几何形状变化,引起路基病害。
4. 路基施工和维修路基的建造和维护也会对路基产生不利影响。
如果施工或维护不当或者没有按照要求进行,就会导致路基病害,比如路基地基层不够坚实和路基过度压实等。
土质条件对路基的稳定性和耐久性有直接影响,因此要加强土质质量管理。
对于路基处于土壤条件不稳定区域的路段要进行特殊的加固措施,比如采用加宽土基、加厚路基、加装防渗层等方案。
2. 采用轨道吸振器如果路基病害是由于列车震动产生的,可以采用轨道吸振器,减少轨道的振动,从而保护路基。
轨道吸振器可以根据路段情况挂载在轨道和路基之间,降低轨道对路基和铁路系统的冲击力。
铁路路基的维护和修缮要按规定程序,避免施工或维护不当导致更多的路基病害。
可以针对性地开展地基加固、路肩修复、路表修整等工作。
4. 成立病害监测机构建立科学的路基病害监测机制,做到尽早发现路基病害的出现,利用各种检测手段,比如激光技术、图像技术、声波技术等进行诊断和分析,实现对路基病害的准确判断和快速响应。
综上所述,路基病害可能是由天气条件、土质条件、铁路运输的冲击力以及路基施工和维修等多种因素导致的。
铁路路基冻害的原因及措施
铁路路基冻害的原因及措施1. 引言随着冬季的到来,铁路路基冻害问题日益凸显。
由于冻害对铁路路基的严重影响,给铁路运输安全和可靠性带来了极大的挑战。
因此,深入了解铁路路基冻害的原因,并采取相应的措施来减轻或消除冻害对铁路路基及其设施的影响,是当务之急。
本文将对铁路路基冻害的原因进行分析,并提出相应的措施。
2. 铁路路基冻害的原因铁路路基冻害的原因可以归结为以下几点:2.1 温度变化冬季的温度变化是导致铁路路基冻害的主要原因之一。
当温度下降到冰点以下时,路基中的水分会结冰,导致路基的体积膨胀而破坏路基的稳定性。
而在白天温度回升时,冻结的水分会融化,使路基产生收缩变形。
这种温度变化引起的收缩和膨胀循环会导致路基的裂缝和变形,进而影响铁路的安全运行。
2.2 土层质量土质是影响铁路路基冻害的另一个重要因素。
部分地区的土层质量较差,含有过多的粘性土和水分,导致其易于受冻融周期的影响。
当土层中的水分结冰时,粘性土的胶结力会变弱,土层的稳定性下降,从而引发路基的破坏。
2.3 排水问题不良的排水系统也是铁路路基冻害的重要原因之一。
如果路基的排水系统存在问题,如排水管道堵塞或排水槽设计不合理,将导致积水在路基表面积聚。
这些积水在夜间温度下降时容易结冰,形成冰块,严重影响路基的稳定性。
3. 铁路路基冻害的措施为了应对铁路路基冻害问题,可以采取以下措施:3.1 路基改造对于土质较差、易出现冻害的路段,可以进行路基改造。
首先,应加强路基的排水系统,确保路基下方的水分能够及时排除,避免冻害产生。
其次,可以采用加筋土工格栅等材料来增加路基的强度和稳定性,抵抗冻害的影响。
3.2 温度控制为了减轻冻害带来的影响,可以采取一些措施来控制铁路路基的温度。
例如,在寒冷季节里,可以通过铺设保温层或使用地下管道输送暖气,以提升路基温度,减少冻害的发生。
此外,定期对路基进行巡检,及时发现并修补路基的裂缝和变形,也是减轻冻害影响的一种措施。
3.3 技术创新随着科技的进步,一些新的技术和材料可以应用于铁路路基的建设和维护中,以减轻冻害的问题。
高速铁路无砟轨道线路冻害整修管理方法
高速铁路无砟轨道线路冻害整修管理方法随着高速铁路的快速发展,无砟轨道线路已经成为高速铁路建设的主流选择。
无砟轨道线路在面临极端天气条件下容易出现冻害问题,影响线路的正常运行。
对无砟轨道线路冻害整修管理方法进行研究和分析,对于高速铁路的安全运行和保障具有非常重要的意义。
一、冻害的原因分析1.气候条件:冰冻、降雪和降温等极端天气条件会导致铁路线路结冰、积雪和冻结,进而引发冻害问题。
2.线路设计:无砟轨道线路的设计和施工质量不佳也会加剧冻害问题的出现。
3.车辆运行:高速列车的运行会产生冰屑和雪花飞溅,加剧线路冻害的发生。
4.管理维护:对于无砟轨道线路的管理维护不到位也会导致冻害问题的出现。
以上种种原因都会引发无砟轨道线路冻害问题的发生,需要有效的整修管理方法来解决这一问题。
二、冻害整修管理方法1.定期检查对高速铁路无砟轨道线路进行定期检查是非常必要的。
通过定期检查,可以及时发现线路的异常状况,并进行修复。
定期检查的频率一般为每季度一次,遇到极端天气条件时需要加强检查的频率。
2.冻害预防在冰冻、降雪和降温等极端天气条件下,需要采取一系列措施进行冻害预防。
对线路进行防冻处理、加热处理、保温隔离等,可以有效地减少冻害问题的发生。
3.整修技术针对无砟轨道线路冻害问题,需要采取有效的整修技术进行修复。
采用新型的热熔剂进行融雪、融冰,采用高效的防冻涂料进行覆盖,采用热风机、加热器等设备加热线路等,都是有效的整修技术。
4.资源管理在进行冻害整修管理时,需要充分合理利用资源。
对于冻害整修所需的设备设施、耗材等资源,需要进行有效的管理,避免资源的浪费和过度使用。
5.技术创新随着科技的不断进步,需要对冻害整修管理方法进行技术创新。
开发新型的冻害整修材料、设备和技术方案,提高冻害整修的效率和质量,是非常重要的。
6.安全保障在进行冻害整修管理时,必须要对安全进行充分的保障。
设备操作人员必须接受专业培训、佩戴相关安全防护用具,保障整修作业的安全进行。
分析铁路路基病害原因及整治措施
分析铁路路基病害原因及整治措施铁路路基是铁路建设的重要组成部分,其质量和稳定性直接影响列车的安全和运行效率。
由于长期使用和自然环境的影响,铁路路基常会出现各种病害,包括塌陷、沉降、变形等现象。
下面将对铁路路基病害的原因和整治措施进行分析。
1.地质条件:地质条件是铁路路基病害的主要原因之一。
地质松散、水土流失等地质条件不良的地方容易发生路基塌陷等病害。
2.水分问题:水分是导致铁路路基病害的重要因素。
当路基处于高含水状态时,会引起路基沉降、变形等问题。
而干燥的路基则容易发生开裂。
3.荷载问题:长期以来,铁路运输的荷载不断增加,超载的列车通行会对路基产生巨大的荷载压力,导致路基的沉降和塌陷。
4.施工质量问题:铁路路基在建设过程中的施工质量是引起病害的重要因素。
如果施工不规范或质量不过关,很容易导致路基的不稳定和病害的发生。
1.加强地质勘察:在铁路建设前,应进行详细的地质勘察,评估地质条件和潜在风险。
对于地质条件差的区域,可以采取加固措施,如注浆加固、喷锚加固等,提高路基的稳定性。
2.控制水分:路基水分管理是预防路基病害的关键。
可以采用排水沟、防渗墙等措施,加强对路基的排水处理。
可以对高含水路基进行加固处理,如加铁丝网、加固土体等。
3.强化维护管理:定期检查和维护铁路路基,发现问题及时修复。
修复路基塌陷部分,填充路基空洞等,以保持路基的稳定性。
4.加强施工质量控制:在铁路建设的过程中,严格按照相关施工规范进行施工,确保施工质量和工艺过程的可靠性。
加强监督和检测,对施工质量进行监控和评估。
铁路路基病害是铁路运营中常见的问题,其原因主要包括地质条件、水分问题、荷载问题和施工质量问题。
针对不同的病害原因,需要采取相应的整治措施,包括地质勘察、控制水分、强化维护管理和加强施工质量控制等。
通过科学有效的措施,可以保证铁路路基的稳定和安全运营。
分析铁路路基病害原因及整治措施
分析铁路路基病害原因及整治措施随着铁路运输的发展,铁路路基作为铁路的基础设施之一,其安全和稳定性一直备受关注。
铁路路基病害是指路基在使用过程中出现的各种损坏、变形和破坏现象,严重影响列车运行的安全和正常。
造成铁路路基病害的原因较为复杂,主要包括以下几个方面:首先是水文地质因素。
土黏性强、含水量大、不透水性好的粘土地层较容易导致路基软塌、泥石流等病害。
另外,地下水位过高、地下水渗漏等也会导致地基沉降变形。
其次是自然因素。
受雷击、震动、露天曝晒等环境因素影响,路基易出现裂缝、冻融裂纹等病害,严重时甚至会导致路基塌陷。
第三是施工不规范引起的病害。
如施工时没有考虑到路堤高度带位置和路沟排水问题等,也会导致路基出现变形和沉降等病害。
最后是运营不当引起的病害。
如列车超载、轨道板下沉、道碴等因素会导致路基承载能力衰减,然后致使路基出现不同程度的沉降和变形等病害。
为了杜绝铁路路基病害快速发展,应当采取有效的整治措施:首先是采用科学的设计方法。
根据地质条件,设计适宜的路堤高度带位置,以及确保路沟能够及时排水。
针对不同地质特征采取不同的路基处理方案,如夯实、灌浆或加固处理等。
其次是加强监测和维护。
定期检查路基、路堤、桥梁等设施维护情况,及时发现问题并采取措施处理,增强铁路的稳定性和安全性。
最后是提高列车安全识别能力。
加大列车重量限制和对载客列车的安全检查强度,定期检查轨道板状况,确保铁路线路的运行安全与稳定。
综上所述,铁路路基病害的原因较为复杂,设施裂缝、地基软塌、泥石流等问题,会对铁路设施的安全运行产生较大影响,开始出现病害现象,不仅影响铁路列车的正常运行,更将危及乘客和货主的生命财产安全。
采取合理的预防措施和完善的维护计划才能最大程度地延长铁路路基的使用寿命和保障运输安全。
浅析铁路路基冻害成因和治理
浅析铁路路基冻害成因和治理概要:在冻胀原因上,冻胀是土质、水分、负温因素共同作用下导致的,不同地域因土质所含矿物成分不同,所导致的季节性冻害强弱也不同。
在线路施工完成后,采用适当措施进行科学合理的降水及排水处理,以有效预防和减少冻害问题的发生。
京包线位于河套平原,地势低洼。
线路于建国初期就已修建,早期路基填土不符合规范要求。
而影响路基和道床冻害的主要因素为土、水、温度和力。
道碴和粒径大于0.1mm的颗粒土是不冻胀的,但当土中粒径小于0.05mm的粒径含量超过15%时,路基道床就可能出现冻害;路基道床内含水量大于起始冻胀含水量时,即开始冻胀,特别是地下水位对路基道床的冻胀影响很大,地下水位愈高愈严重。
环境温度的冷却速度和梯度变化对路基道床冻胀也有影响。
一、不同部位产生冻害原因1.表层冻害。
(1)路基基床面不平整,易积水。
因水分渗入基床表层,土层含水量增大超过了起始冻胀含水量是,表层中水结冰,体积膨胀的同时,水分又向冻结锋面补给,水分比冻前增加较大,并形成冻害。
由于路基基床面不平整而产生的冻害很少有超过50mm的,一般在30mm-50mm间。
冻害形成的深度因道碴陷槽或道碴的深度不同而不等。
在呼和浩特铁路局管内,一般都产生在路基基床面下30mm-50mm。
(2)路基土体的表层为非匀质。
由于路堤土质来源不同,且在填筑时土层厚薄和压实密度实度也不同;路堑土体虽然是自然形成的,但土的覆盖堆积厚度及层次也是不完全相同的。
在冻期经水分迁移、聚集时,由于这些土质、结构、层次等条件的不同,其聚流量也不尽相同,产生的冻胀量也不等,从而形成冻害。
由于土质不同,而产生单侧冻起。
(3)气温影响形成冻害。
气温随着地形、土质、日照及植被的不同其热变换不同,同时对土中的冻结速率的影响也不同。
在土冻结时,由于表层土温及冻结速率的不同因而其水分迁移的聚流量和冻胀量便不同,产生冻害。
2.深层冻害深层冻害表现的大小与地下水位的高低有关。
铁路线路冻害整治
铁路线路冻害整治摘要:铁路线路冻害在严寒地带非常普遍,尤其是在冬季,冰冻深度可到达极其深的程度,这种情况会对旅客列车的运营造成影响,大大降低了列车运行的安全性和可靠性。
旅客乘车的舒适度。
本文旨在探讨铁路线路冻害的成因及其对应的整治方案,并结合实际情况,分析不同冻害状况下的应对措施,以期提出有效的整治方案。
【关键词】铁路线路冻害整治方法冬季,气温急剧下降,季节性冻土路基在短时间内会出现不均衡的膨胀或或冻结开裂。
此外,春季冰冻消融时,路基也会随之解冻,出现融化下沉,从而导致翻浆冒泥的情况出现。
1.冻害形成条件冻害是由于土地在低温下受到冷冻而产生的膨胀问题。
当土地中的水份被冻结成冰,并向冷锋面运动时,会析出冰层,这会使得水体积变大,导致土粒位置产生偏移,从而使路基也被抬起,最终导致土体膨胀。
冻害的产生可以归结为多种因素,其中水、气温、土质、力量等内在因素是影响冻害产生的主要因素,而外在因素则包括人为活动和环境因素。
1.1水的因素水是引发铁路线路冻害的原因,它不仅是导致冻害的最重要因素,而且还能够影响铁路线路的稳定性。
水份在一年中会随着季节的变化而变化,特别是秋季雨水较多,初冬降冬雨,这些周期性的改变会对铁路线路的路基稳定性产生不利影响,因此,水是铁路线路冻害形成的关键因素,只有分析控制好水的形态变化,才可以有效地避免冰冻的产生,从而保证铁路线路的安全运行。
1.2土的因素高速铁路冻害的发生与土质有着很大的关系,北部区域的高铁路基通常由砂黏土和黏土组成,这些土壤含水量较高,容易导致冻胀融沉。
相比之下,粗粒砾石土有着较好的排水性能,水分不易流失,也不容易产生冰块,因此不易造成冻害。
当温度降低到水的凝结点时,土地中的水份会凝固成冰,产生冻土。
当冻土到达一定量程度时,它会导致基床变化,造成严重的影响。
1.3温度因素冻害是影响铁路线路稳定的一个严重问题,通常需要天气降到零摄氏度以下才能出现。
在严寒地带,常见的天气基本参数包括年平均气温、结冰指标、结冰持续时间、结冰深浅和日均温差等。
兰新铁路西段路基冻害特征分析及整治技术研究
兰新铁路西段路基冻害特征分析及整治技术研究兰新铁路西段路基冻害特征分析及整治技术研究随着中国经济的快速发展,高速铁路网络的建设成为我国交通基础设施建设的重要组成部分。
兰新铁路作为我国西北地区重要的高速铁路,连接兰州和新疆,具有战略意义。
然而,由于西北地区起伏的地形和严寒的气候条件,兰新铁路西段的路基冻害问题成为影响其正常运行和安全的重要因素。
因此,对兰新铁路西段路基冻害特征进行详细分析,并提出相应的整治技术是亟待解决的问题。
一、兰新铁路西段路基冻害特征分析1. 严寒气候条件下的冻融循环兰新铁路西段地处西北地区,冰冷的冬季和炎热的夏季是其典型的气候特征。
在严寒的冬季,地表土壤温度会快速降低,在冻融循环的作用下,路基土壤会发生冻结和解冻过程。
这种循环过程会导致土壤的体积变化,进而引起路基的沉降和损坏。
2. 高原环境条件下的特殊性兰新铁路西段经过了一些高原地区,海拔高度较高。
高山山体对路基附近的温度和湿度有重要影响。
高海拔地区温度极低,加上地层中的含水量,会导致土壤冻结变得更加严重。
同时,高原地区由于脆弱的地质形态,特别容易发生地面塌陷和路基滑坡等问题。
3. 降雨和积雪对路基的影响西北地区的气候干燥,但在雨季和雪季,路基容易受到雨水和积雪的浸泡。
雨水和积雪会渗入路基土壤中,使土壤含水量增加,进一步加重了路基冻害的程度。
二、兰新铁路西段路基冻害整治技术研究1. 路基加固技术针对兰新铁路西段地形多变的特点,可以采用不同的路基加固方法。
例如,在地势较低的地方采用过水路堤,以便排除积水;在高山地区可以采用加固桩的方法,增加路基的稳定性。
此外,还可以考虑使用防冻混凝土或改良土等技术来增强路基的抗冻性能。
2. 排水系统优化为了减少路基冻害的发生,可以优化兰新铁路西段的排水系统。
比较合适的排水系统可以有效降低土壤含水量,减少路基冻结的可能性。
其中,采用人工排水渠、地下排水管道和渗水沟等措施,可以将雨水和积雪迅速排除,防止其对路基造成的损害。
浅谈路基冻害成因及预防整治措施
浅谈路基冻害成因及预防整治措施摘要:路基冻害是北方地区铁路分布较广,较为普遍的病害。
路基病害是由地下水或地表水,在冬季冻结后所产生的地表冻层,造成沿铁路线路纵向水平发生高低变化的病害,它直接危害行车安全。
冬季路基冻害严重影响了线路质量,增加了养护维修难度,本文就路基冻害的形成原因进行分析,结合整治冻害的实际工作,运用相关理论和现场维修经验, 探讨路基冻害的整治方法,希望能对今后的路基冻害整治工作有所参考。
关键词:路基;冻害;整治;成因;预防1 路基冻害的成因在我国北方严寒地区,由于当地气候与地理环境原因致使铁路路基冻害现象时有发生,极大地影响铁路运行安全。
冻害发生后,两股钢轨的高低会发生变化,两股钢轨同时冻起引起高低不良。
直线线路两股钢轨冻起错位时,形成三角坑水平病害。
(见图 1)。
曲线外股钢轨冻起改变了曲线外股钢轨正常的水平超高度,里股钢轨冻起造成曲线水平反超高病害。
其中直线条件下的水平、三角坑病害和曲线条件下的水平、反加高病害是造成机车车辆脱轨的重要原因。
引发路基冻害的主要成因大体可分为三方面,即土质的原因、土质中水的原因、外界温度原因。
现对原因分析如下:1.1土质的原因主要是指土质的尘土颗粒普遍较小,其土壤黏度较大,温度较低时会发生较大幅度的冻胀现象,土壤的颗粒越小其冻胀性越强,致使其土壤密度急剧下降,其土壤冻胀程度也随之增加,在冻胀至一定程度时,冻胀程度达到峰值。
当土壤中水含量较高时,加之温度较低,水逐渐结成冰晶体,土壤中的水凝结冻固,并在冻结的过程中产生冰冻层,众所周知水结成冰体积会变大,体积增大约9%,致使土壤颗粒逐步发生偏移现象,土壤内部发生冻胀。
1.2 土质中水的原因在温度处于零摄氏度时,土壤内部的水分处于冰水混合形态,温度持续下降,土壤中的水分随之冻结,冰晶增加水分减少,土壤内部冻胀程度发生剧增。
温度逐渐降低至某一临界点时,土壤内部冻胀程度逐渐放缓,最终逐渐停止,处于这一阶段的土壤冻胀程度最为严重。
分析铁路路基病害原因及整治措施
分析铁路路基病害原因及整治措施铁路路基是铁路的重要组成部分,负责承载列车荷载并传递给地基,同时承受外界的各种荷载。
铁路路基常常会出现各种病害,例如下沉、沉陷、塌方、水害等。
本文将分析铁路路基病害的原因,并提出相应的整治措施。
铁路路基病害主要是由以下几个因素造成的:1. 地质条件:地质条件不良是铁路路基病害的主要原因之一。
地层松软、含水量较高的地区容易出现路基下沉和沉陷。
地质构造不稳定和地震等自然灾害也会导致路基病害。
2. 荷载:铁路承载列车的重量,长期累积的荷载也是造成路基病害的重要原因。
进一步,列车行驶过程中的突然加速、减速和转向等动荷载会引起路基的局部沉陷和移动。
3. 水害:水害是造成铁路路基病害的重要因素之一。
由于铁路处于地势较低的位置,降水量较大或排水不畅的地区容易发生水害。
水害主要表现为路基侵蚀和土体流失,导致路基松动和沉陷。
为了治理铁路路基病害,可采取以下措施:1. 加固路基:对松软地质条件下的路基,可采取加固措施,如进行地基处理和加固。
对于路基下沉和沉陷的地方,可以进行固结压实、加设加固层等。
2. 加强排水:水害是铁路路基病害的重要原因,所以加强排水是很重要的。
对于排水不畅的地区,可以采取开挖沟渠、修建排水管道等措施,将水排出。
3. 荷载控制:控制列车的荷载是预防铁路路基病害的重要措施。
可以通过限制列车运行速度、控制列车总重量等方式减小对路基的荷载。
4. 加强监测:定期对铁路路基进行监测,发现病害及时进行修复。
可以利用现代化的监测设备,如测量仪器和传感器,对路基进行实时监测,及时发现异常,并采取相应的维修措施。
铁路路基病害的原因复杂多样,需要综合治理。
地质条件、荷载、水害等是造成病害的主要因素,因此在修建和维护铁路路基时,应加强相关措施,包括加固路基、加强排水、控制荷载和加强监测等。
这样可以有效预防和治理铁路路基病害,保证铁路运行的安全和稳定。
分析铁路路基病害原因及整治措施
分析铁路路基病害原因及整治措施铁路路基是铁路工程中的重要组成部分,其安全性和稳定性直接关系到铁路运输的安全和效率。
由于各种原因,铁路路基常常出现各种病害,如龟裂、塌陷、渗漏等,严重影响了铁路运输的正常进行。
对铁路路基的病害原因进行深入分析,并提出有效的整治措施,对于确保铁路运输的安全和顺畅具有重要意义。
一、铁路路基的主要病害原因1. 土质条件不良铁路路基所处的土质条件对其稳定性起着决定性的作用。
如果土质条件不良,如土层含水量过高、土质松软等,会导致路基变形、沉降和塌陷等问题。
2. 天气因素气候条件的变化对铁路路基的影响非常大。
特别是在雨季或者长时间的降水天气下,路基易出现渗漏,地下水位上升,导致路基松软,甚至发生山体滑坡等现象。
3. 地质灾害地质灾害是铁路路基病害的重要原因之一。
如地震、泥石流等灾害发生,会对铁路路基造成破坏,导致其失稳、塌陷。
4. 设计和施工质量问题铁路路基的设计和施工质量直接影响其稳定性。
一些设计不合理或者施工质量不过关的路基,在运营过程中容易出现龟裂、塌陷等问题。
1. 加强路基工程的监测和预警可以通过安装监测设备,对路基的变形、沉降等进行实时监测,并建立预警机制,一旦发现异常情况,及时采取措施进行修复。
2. 改善土质条件对土质条件不良的路基,可以采取改良土壤的措施,如土石混合加固、加铺加密石子等方法,提高路基的承载能力和稳定性。
3. 加强排水系统建设在路基的设计和施工过程中,要合理设置排水系统,确保在降雨天气下能够及时将路基内的积水排除,防止渗漏对路基的破坏。
4. 定期维护和检修对于已经出现病害的路基,应定期进行维护和检修工作,及时进行修补和强化处理,防止病害进一步扩大。
5. 强化地质灾害防治对于地质灾害多发的路段,要加强防治工作,如加固山体、设置防护措施等,减少地质灾害对路基的影响。
6. 加强施工管理在路基的设计和施工过程中,要加强施工管理,确保设计和施工质量,减少施工质量问题对路基的影响。
分析铁路路基病害原因及整治措施
分析铁路路基病害原因及整治措施铁路路基病害是指铁路路基在使用过程中出现的各种损坏、变形或失效现象。
铁路路基病害的原因可以分为自然因素和工程技术因素。
下面将为您分析铁路路基病害的主要原因及相应的整治措施。
自然因素是铁路路基病害的主要原因之一。
自然因素主要包括地质条件和气候条件。
地质条件主要指土质、地基沉降和地层稳定性等因素。
气候条件则包括降水和气温变化等因素。
这些因素会导致路基土体疏松、积水、滑坡等问题,进而引发路基病害。
根据不同的自然因素,相应的整治措施也有所不同。
对于土质条件较差的区域,需要采取加固措施,如土石方加固、加压填筑等方式,增加土体的承载能力。
对于地基沉降严重导致的路基沉降,可以采取预压、加固、抗沉技术等手段进行修复。
对于地层不稳定的情况,可以采取修复地层、加固地基等方式,提高地层的稳定性。
气候条件对路基病害的影响主要来自降水和气温变化。
降水会导致路基积水,进一步引发路基病害。
需要加强排水工程建设,确保路基排水畅通。
也可以采取提高路基的隔水能力,如增加路基高度、加铺防水层等措施。
气温变化也会影响路基的稳定性,特别是在冻土区域。
在这种情况下,需要采取防冻措施,如增加保温层、提高路基排水等方式,避免冻胀现象的产生。
除了自然因素,工程技术因素也是导致铁路路基病害的重要原因。
工程技术因素主要包括设计不合理、施工工艺不当、材料质量问题等。
这些因素会导致路基的强度不足、变形超限等问题,最终引发路基病害。
针对工程技术因素导致的路基病害问题,需要从源头上进行整治。
首先是加强设计,确保路基设计符合工程要求,考虑到地质和气候因素的影响。
要加强施工管理,确保施工工艺合理,施工质量达到要求。
对于使用的材料,要进行严格的质量控制,确保材料的质量和性能达到要求。
铁路路基病害的主要原因包括自然因素和工程技术因素。
根据不同的原因,需要采取相应的整治措施,加固路基、加强排水、防冻措施等,以保证铁路路基的安全和稳定。
铁路冻害原因分析及整治措施
铁路冻害原因分析及整治措施摘要:铁路线路的冻害,通常是因为土体在冻结过程中产生冻胀,温度过低的环境下,土壤中的水凝结冻固,并在冻结的过程中产生冰冻层,众所周知水结成冰体积会变大,因此土壤中的水冻结成冰的时候会使土粒的位置移动,路基因此会被抬起或者弄变形,形成土体的冻胀情况。
这种情况将直接影响铁路的行车安全,需要引起高度重视。
关键词:铁路;冻害;整治一、路基工程冻害类型及成因1.路基冻胀路基冻胀成因具体包括以下6个方面:①路基基床设计填筑厚度小于该地区的最大冻结深度;②路基填筑填料不满足非冻胀填料要求,路基填料细颗粒含量超标,造成路基透水性差,不满足填料内细颗粒(细颗粒粒径≤0.075mm)含量<5%(重量比)、压实后<7%(重量比),压实后透水系数≥5×10-5m/s的要求;③路基基床下或路基基床表层未设置土工防水材料,或施工不当造成土工防水材料破损、失效,土壤中地下水由于毛细作用而上移或大气降水渗入造成路基含水量升高;④路堑地段渗水盲沟、盲管堵塞,排水不畅,造成路基含水量升高;⑤施工过程中路基顶面横坡控制不严,路基排水不畅,造成路基含水量升高;⑥气候、降雨等其他原因造成路基含水量升高。
2.路堑侧沟平台冻胀鼓裂、侧沟冻胀倾倒铁路路基路堑地段坡脚设2—3m宽侧沟平台,再依次为侧沟、混凝土路肩、路基。
其冻害主要影响因素有:①路堑地段土质为粘性土、黏土等含水量高透水性差的土,及膨胀土等工程性质差的土;②侧沟平台浆砌片石砌筑横坡不足造成积水及浆砌片石防水性差,水渗入平台下土内含水量升高;③春融季节,平台及边坡上积雪融化,冻融循环造成冻害。
3.路堑边坡防护冻融造成溜塌路堑边坡采用带截水槽的M10浆砌片石拱形骨架护坡,内铺六边形空心块,块内种紫穗槐灌木防护。
其病害主要成因为:①春融季节,融化的雪水来不及蒸发,通过浆砌缝隙向下渗透,沿骨架缝隙进入土体,致使土体含水量增加,上体软化,强度降低,引起路堑边坡局部浅层溜塌或防护变形;②春融季节,冷热交替气温变化大,土壤含水量高,冻土表层融化,产生浅层溜塌;③堑顶低洼处,形成凹坑,连续集中降雨积水,积水渗入路堑边坡,致使边坡土体含水量增加,土体软化,边坡局部产生浅层溜坍;④边坡浆砌片石骨架圬工整体性差,骨架内灌木紫穗槐成活率低,植物防护效果欠佳,雨水易于骨架内进入边坡,软化土体[3];⑤路堑边坡防护截水槽预制块间砌筑砂浆不饱满,雨水流入边坡内含水率升高,软化土体;⑥路堑边坡坡率过陡,自稳性能差,造成局部溜塌;⑦路堑边坡岩层倾角与路堑边坡平行或夹角小,自稳性能差,造成局部溜塌。
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铁路路基冻害原因及整治技术探究
摘要: 在高寒地区的铁路路基往往会发生冻害,影响铁路的正常运行。
本文就以同煤集团青磁窑铁路专用线路基冻害影响及其整治技术进行一下讲解,分析一下路基冻害形成的原因,针对不同因素造成的冻害,采用的不同的治理措施,希望对今后相关内容的讨论提供一定的参考。
关键词: 路基;冻害;原因分析;防治措施
前言
青磁窑铁路全长9.79km,冻害主要集中在青磁窑专用线2.9km处,该地区干旱少雨,温差较大,最低气温-33.3℃;年平均降雨量为114 ~195 mm,东多西少,大部分集中在7 ~9 月。
该铁路的钢轨轨面的最大冻结高度达35 mm,主要是发生在严寒地区的线路段,由于冬季长,这一路段多为冻胀敏感性土;路堤内含水率一般为18 % ~25 %。
青磁窑专用线在每年发生线路冻害严重的时间主要集中在12月至次年的2月,严重影响行车安全。
因此,应根据不同地段的情况,提出不同的治理措施,消除冻害,确保安全运营。
1 青磁窑线冻害特点调查分析
通过我公司管辖范围内冻害地段的调查可以得出:
(1) 经调查,在发生冻害线路段处,排水不良、排水设施损坏、维修养护不及时等问题尤为突出。
(2) 发生冻害地段以粉质粘土和砂粘土为主。
(3) 冻害主要发生在小路堑、低矮路堤、涵洞和路桥过渡地段。
(4) 发生冻害路段的含水率,一般都大于20 %;地下水埋藏较深路段,几乎对冻害无影响;两侧的灌溉农田对冻害影响较大。
(5) 部分涵洞地段由于设计的过水能力不足,导致涵顶有冻害产生。
(6) 部分路段路基下沉,在列车荷载作用下,道碴两侧土垄较高产生冻害。
(7) 冻胀从每年12月底开始,最大冻胀量出现在次年1 月底,2 月为稳定期,3 ~ 4 月开始消融并伴随翻浆冒泥、路基下沉。
2 青磁窑铁路冻害原因分析
形成冻害的因素有: 温度、水分、土质等。
线路填料质量较差。
由于降水及
地表径流使路基内部含水率过大,又不能及时排出,且道床污染没有彻底清筛,致使冻害连年连续发生。
通过现场调查分析和室内试验,青磁窑线路的冻害主要有:
(1) 道床冻害: 道床产生冻胀,主要与道床所含泥土的含水率较高有关。
洁净的道床是不产生冻胀的。
青磁窑线54 %的冻害为道床冻害,其道碴含泥量为7.91 % ~29.51 %,大多超过12.00 %,道床板结严重,而12.00 % 是土体在饱和状态下发生冻结的临界条件;道床两侧在列车动荷载的作用下产生了土垄,使排水不畅;又因道床含泥量较高,渗水能力低,道碴厚度不足,且土垄间道碴积水严重,使板结的道床处于高含水率或饱和状态,冬季随气温下降,使饱和土体和积水冻结,导致道床严重冻胀。
(2) 基床表层冻害: 青磁窑线部分路段冻胀量较大,路段土体属于低液限粉质粘土,粉粒含量在50 %以上,这种土体在饱和状态下冻胀率达3 %。
由现场试验可知,青磁窑线路基含水率在18 % ~30%之间,压实度在0.8 左右,路基冻结深度按1.4 m计算可知,路基冻胀量很大,在30 ~45 mm 以上,造成轨道不均匀变形,影响行车安全。
3 路基水分场和温度场数值模拟
由以上分析可知: 路基填料的土质和水分变化、以及大气温度降低是形成路基冻胀的基本因素。
为了选择合理的冻害整治措施,在明确路基冻胀的原因外,还需明确冻胀过程中路基的水分场和温度场的变化。
为了明确冻胀过程中路基水分场和温度场的变化,以及两者之间的关系,采用了耦合模型数值模拟分析法。
以青线为模型背景,道碴厚度h = 0.8 m,坡比1∶ 1.5;路肩高度h = 2.4 m,路堤上行左侧边坡坡比1∶ 1.5,路堤下行左侧边坡度比1∶ 1.75;地基深度h = 3.0 m。
温度场和水分场耦合模型。
本模型采用瞬态分析,即温度随着时间而变化。
提取能代表温度场变化的3 个时间和能代表水分场变化的3 个时间进行分析。
通过青磁窑铁路路基水分场和温度场耦合分析,得出以下结论:
(1) 路基在冻胀期间,上部含水率逐渐增加,下部含水率逐渐减小,水分从下往上迁移明显。
(2) 路基土体随温度降低而冻结深度增加,最大可达1.60 m,而现场实测最大冻结深度为1.43m,充分说明冻结锋面向下移动,水分向上移动,形成水分重分布现象,致使冻胀加深。
图3 模拟路基含水率-深度关系曲线
(3) 在一个冻融循环周期内,冻胀开始时,距地表0.8 m 处,路基体内的含水率为42.1 %;随着路基土体温度的逐渐降低,距地表0.8 m 处,土体内含水率上升为45.0 %,且整个路基土体内水分呈上部大下部小的分布;在冻胀形成后,即稳定阶段时上部含水率增加下部含水率减小,说明水分在温度梯度作用下,发生了重分布现象。
(4) 青磁窑铁路路基部分路段填料为冻胀敏感性土,在温度和水分的作用下易产生冻害,粘性土剧烈冻胀土温为-1.0 ~-7.0℃,砂土剧烈冻胀土温为-0.5 ~-3.0℃,在此温度范围可达总冻胀量的80 % ~90 %。
4 青磁窑铁路冻害防治措施
根据青磁窑线路基床冻害的特点和产生路基冻害的原因,对其治理应遵循两个基本原则: 一是消除不均匀冻胀;二是综合整治。
4.1 清筛脏污道床
部分路段道床脏污、板结、翻浆及淤泥严重,含水量高,冬季易形成冻害,因此需要清筛道床,降低含污量,消除冻害。
(1) 对道床进行清筛,清筛深度应为55 cm,且尽力达到全断面清筛: ①将道床板结层除去;②清筛厚度为整个道床厚度和换填砂垫层之和,因仅清筛轨枕下面,对冻害的整治效果较小;③将线路两侧土垄起的高出部位铲除,使之排水良好。
(2) 做好排水,清除道床中的不透水层;清除土垄,增加道床渗透能力,疏通排水。
(3) 平整路肩至轨下标准高度,使用三七灰土封闭路肩,保持路肩和边坡平整,无裂缝、无坑洼积水。
4.2 基床换填
主要有两个方面: 一是部分路段由于填土土质不良,土体透水性不好。
尤其是路桥过渡段,由于各部分结构的刚度及施工质量不一样,易形成不均匀沉降,应换填粗颗粒的土体,提高压实质量,消除冻害。
二是部分路段由于压实质量差,土体软化,形成很厚的道碴囊,路拱消失积水,需要使用复合土工膜封闭基床表层,恢复路拱,防止大气降水侵入。
4.3 横向排水盲沟
部分路段以低矮路堑为主,路基两侧有排水沟。
由于外界因素及本身的施工质量问题,导致排水沟有裂缝漏水,以及大气降水使得路基本体内的水不能排出,形成凹形的聚水坑。
因此,这类地段易形成冻害,需将两侧的小路堑挖除,在路
基本体内每隔一段距离施做横向排水盲沟。
盲沟由碎石和砂垫层组成,外包土工布,下移排水沟,使其在盲沟之下,排出路基水分。
4.4 设置保温隔热层
在路基表层(顶面及侧沟) 设置保温隔热层,使表层下的土层不冻结或减少冻结深度: 挖除既有道床,将土工膜铺设在基床面下50 cm 处,基床面上不得含有尖锐杂物及碎石,土工膜上下分别铺设10 cm 厚的中粗砂垫层,中粗砂的含泥量不得大于5 %;土工膜搭接宽度50 cm。
4.5 疏干排水孔
在青磁窑线试验段施做疏干排水孔群试点,将水排出路基以外。
疏干孔群是一种处理路基冻害的综合治理措施,在青磁窑线上取得了良好的效果。
疏干排水孔群的设计技术要点为:
(1) 排水孔在坡面垂直向上布设,它跟路基土体冻胀沿冻深的分布有关,采用单层排水孔群或双层排水孔群;
(2) 排水孔在坡面水平向上布设: 孔的水平间距跟排水孔的排水影响的有效半径有关,根据《公路路基设计手册》中不完整渗沟的有关计算公式确定其影响半径;
(3) 排水孔布设在路基两侧,其长度以能将水排出路基为宜。
5 结语
通过对青磁窑铁路不同路段不同情况下引起的路基冻害的分析,归纳了其采用不同的防治措施。
这些内容对今后其他铁路类似的情况的应对起到非常大的借鉴作用。
参考文献:
[1]兰州铁路局,兰州交通大学.兰新铁路既有线路基基床病害整治技术研究[R].2009.
[2]陈肖柏,刘建坤,刘鸿绪,等.土的冻结作用与地基[M].北京: 科学出版社,2006.
[3]齐吉琳,马巍.冻土的力学性质及研究现状[J].岩土力学,2010,12 (1) : 133-143.。