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。

(6)化学加固法化学加固则多用于湿陷事故处理。

利用某些化学溶液注入地基土中，通过化学反应生成胶凝物质或使土颗粒表面活化，在接触处胶结固化，以增强土颗粒间的连结，提高土体的力学强度的方法称为化学加固法。

在我国湿陷性黄土地区地基处理应用很多，并取得实践经验的化学加固法包括硅化加固法和碱液加固法，其加固机理如下：①硅化加固法：通过打入带孔的金属灌注管，在一定的压力下，将硅酸钠(俗称水玻璃)溶液注入土中；或将硅酸钠及氯化钙两种溶液先后分别注入土中。

②碱液加固：利用氢氧化钠溶液加固湿陷性黄土地基在我国始于20世纪60年代，其加固原则为：氢氧化钠溶液注入黄土后，首先与土中可溶性和交换性碱土金属阳离子发生置换反映，反映结果使土颗粒表面生成碱土金属氢氧化物。

还有深层搅拌桩法、振冲碎石桩法、孔内深层强夯法、夯坑置换法、压力灌浆法等都不失为好方法地基处理是主要的工程措施。

防水措施、结构措施的采用，应根据地基处理的程度不同而有所差别。

在实际工作中，对地基做了处理，消除了全部地基土的湿陷性，就不必再考虑其他措施，若地基处理只消除地基主要部分湿陷量，为了避免湿陷对建筑物危害，还应辅以防水和结构措施。

2.冻土地区路基的处理2.1 遮阳板路基近几年，国内外保护冻路基研究的一个方向就是遮阳板路基，遮阳板置于路基体外，遮挡部分路基体用来阻挡太阳光直接辐射并且阻隔雨水下渗，从而达到保护冻土路基的目的。

用遮阳板遮挡路基在俄罗斯和美国阿拉斯加地区己有研究和应用；在国内，尚处于应用研究阶段。

2.2 片石通风路基片石通风路基是一种控制热量传输过程的工程措施。

片石通风路基通过改变路基的表面形状和热传输机理来调整路基的温度状态，达到保护多年冻土的目的。

在暖季可以阻止外界热量传人路基。

起到类似保温材料的隔热作用；寒季可以加快路基散热，起到类似通风管的储冷作用，这是由片石路基特殊的热传输特性决定的。

片石通风路堤主要适用于高温、高含冰量、极不稳定的冻土地段及冰层埋藏浅.厚度大且风沙小的地段。

2.3 通风管路基通风管路基是一种积极保护冻土的工程措施，通风管路基主要由路基土体和通风管构成。

其工作原理是：在寒冷季节，有较大的密度冷空气在自重和风的作用下将通风管中的热空气挤出，并不断将周围路基土体中的热量带走，达到保护地基土冻结状态的目的。

在以后多年冻土新建公路中将是一种很有使用前途的路基型式。

2.3.4 热棒路基热棒技术是一种无须外加动力源的冷冻技术，应用热棒技术可以通过外加不对称冷量的输入来平衡温度场，既能冷却路基土体，同时也能使路基温度场对称、路基变形均匀。

热棒是在密闭真空腔体注入低沸点工质(如氨、氟利昂、丙烷、CO，等)而构成，管的上部(散热段)装有散热片，管的下部(蒸发段)埋入多年冻土中，中间为绝热段。

在寒冷季节空气温度低于冻土温度，热管中的液体工质吸收冻土中的热量，蒸发成气体。

蒸汽在压差的驱动下，沿热管向上流动至热管上部，遇到较冷的管壁冷凝成液体，冷凝液体在重力作用下，沿管壁流回蒸发段再蒸发，如此循环，把地基冻土中的热量不断地传输到大气中。

3.软土地区路基处理技术1. 软土路基的处理路堤超过临界高度时，为确保路堤在施工和运营期安全使用，必须进行路堤和路基加固处理。

加固技术大致可分三类：①改变路堤的结构形式；②人工地基；③排水固结。

1.1 改变路堤的结构形式(1)反压护道反压护道是通过在路堤两侧填筑一定高度的护道起反压作用，防止地基破坏，保证路基稳定的一种有效的工程措施。

(2)铺设土工材料在路堤底部铺设一层或多层土工合成材料，可以起到柔性柴排的作用。

土工合成材料主要是聚酯了高分子材料的化合物，耐酸碱，耐腐蚀，并具有较大的抗拉强度。

土工合成材料的种类很多，可根据工程要求选用。

土工合成材料铺设于路堤地层后，由于其具有较高的强度和韧性，能紧贴地表，使上部填土荷载较均匀的分布到地层中，并能抵抗土坡滑动，阻止冲击破坏面的产生，提高地基的承载力，增强路堤稳定性。

此外，还有在路基坡脚附近设置板桩、木排桩、钢筋混凝土桩或片石齿墙等限制软土地基侧向位移的方法。

1.2 人工地基人工地基是软土地基内设置各种材料制成桩，构成复合地基或将地基土换成性能良好的土料，以保证路基稳定的一类方法。

(1)换土换土是以人工、机械、爆破的方法将软土移除，换填强度较高的黏性土或砂、砾石、碎石等渗水材料。