趙楠
摘 要:在車輛沖擊荷載和復(fù)雜環(huán)境的長期作用下,路基的沉降變形是不可避免的,嚴重危及路基的穩(wěn)定性和列車的安全運行。本文根據(jù)我國重載鐵路發(fā)車密度高、天窗時間點短、維修任務(wù)繁重的實際情況,對現(xiàn)有重載鐵路運行地基沉降發(fā)生的原因及主要沉降類型進行了說明,并在此基礎(chǔ)上對現(xiàn)有既有鐵路路基沉降變形處理相關(guān)的情況及主要工藝進行了說明,提出了地基沉降處理中所存在的主要問題,最后在此基礎(chǔ)上對既有鐵路路基沉降變形防治的主要措施進行了討論,以實現(xiàn)鐵路線下工程結(jié)構(gòu)病害的早維修、快整治,滿足未來鐵路線路快速整治修復(fù)的需求。
關(guān)鍵詞:路基沉降;沉降變形;治理方案
中圖分類號:U213.1 文獻標識碼:A
0 引言
我國鐵路建設(shè)迅速發(fā)展,鐵路運輸己成為我國當(dāng)代社會重要的運輸方式?,F(xiàn)鐵路營業(yè)里程達3萬公里,覆蓋80%以上的大城市。但是由于我國國土遼闊,地域復(fù)雜,這些年鐵路出現(xiàn)了各種各樣的病害,嚴重阻礙了鐵路的進一步發(fā)展,其中尤以路基沉降最為普遍。鐵路路基發(fā)生沉降后,會引起上部各層結(jié)構(gòu)隨之下沉,尤其對于沉降嚴重的路段,扣件的調(diào)整范圍已達極限,仍無法滿足現(xiàn)況軌道標高的要求。鑒于這種情況,在沉降變形地段不得不采取限速措施,嚴重影響了線路的運行品質(zhì)和營運效率。該種情況下,研究既有鐵路路基沉降變形原因,并采取有效措施加以防止應(yīng)作為重點進行考慮。
1 既有重載鐵路路基主要沉降變形類型及說明
關(guān)于路基沉降病害的形成往往是多種因素共同作用的結(jié)果,通過對重載鐵路路基沉降病害地點進行調(diào)研分析,并根據(jù)在病害中各種因素影響的大小,對病害進行分類,沉降病害按不同的成因及部位可以分為如下5類。
1)結(jié)構(gòu)因素導(dǎo)致沉降;該類病害主要與結(jié)構(gòu)自身的特點相關(guān),受勘察誤差影響,導(dǎo)致設(shè)計時對結(jié)構(gòu)自身的沉降措施處理不當(dāng)而形成工后沉降;另一種為設(shè)計、施工的原因?qū)е碌穆坊两?,設(shè)計不當(dāng)以及施工控制不嚴格導(dǎo)致路基壓縮變形,或者施工控制不嚴格導(dǎo)致路基沉降,例如路基分層碾壓、夯實不到位,組料不合格等。
2)外界自然因素作用的沉降;自然氣候的影響如氣候變化導(dǎo)致路基土體的物理性質(zhì)的變化或者路基在惡劣自然環(huán)境條件下產(chǎn)生沉降。
3)人為活動引起的沉降;鐵路對軌道路基下層的地基變形要求嚴格,對路基變形也比較敏感,路基附近的人類工程活動甚至部分生產(chǎn)生活都有可能造成路基的沉降。例如鐵路線路附近抽水以及大量堆填土對地形的影響,可能導(dǎo)致該段的路基沉降。
4)地下水位引起的區(qū)域沉降;鐵路為線性工程,其沿線路縱向抵抗變形的能力較差。當(dāng)沿線的局部水文地質(zhì)條件變化時,均有可能導(dǎo)致路基的不均勻沉降變形,輕則影響鐵路的運行速度,重則造成安全事故。
5)過渡段差異沉降;鐵路設(shè)計規(guī)范要求路基與橋梁、隧道或橫向結(jié)構(gòu)物交界處的工后差異沉降不應(yīng)超過5 mm,不均勻沉降造成的折角不應(yīng)大于1/1 000。但過渡段是鐵路工程中最薄弱的環(huán)節(jié)之一,橋梁、隧道或涵洞與路基工程之間即使發(fā)生輕微的沉降差,也會嚴重影響該線路平順性。
2 既有重載鐵路路基沉降變形原因及加固處理主要問題討論
2.1 關(guān)于既有重載鐵路路基主要沉降變形原因及說明
關(guān)于鐵路路基沉降病害,產(chǎn)生的原因比較復(fù)雜,總體而言其主要原因在于特殊的地質(zhì)條件、氣候條件以及列車振動負載的影響,其中地質(zhì)條件的影響為內(nèi)在因素,氣候條件和列車振動負載的影響屬于外在因素,其中對于地質(zhì)條件的影響是真實存在的,而且由于地質(zhì)條件是不斷變化的,但是其變化程度比較慢,所以主要還是氣候和列車振動負載影響比較大,在列車負載的影響下,路基會出現(xiàn)很大的塑性變形,路基的填土?xí)霈F(xiàn)塑性位移,并且產(chǎn)生路基病害,主要的表現(xiàn)就是產(chǎn)生枕木下面有積水洼地,尤其在雨季基床填土內(nèi)的水分出現(xiàn)飽和情況,導(dǎo)致其強度出現(xiàn)降低情況,有的可能會影響車輛正常安全的運行。具體來講,主要包括以下幾個原因:其一,惡劣氣候環(huán)境的影響,如雨雪天氣、極端低溫、反復(fù)凍融循環(huán)等。其二,設(shè)計及施工處理不當(dāng),由于鐵路適應(yīng)環(huán)境復(fù)雜,難免有在設(shè)計過程中考慮不全面的情況,對結(jié)構(gòu)型式及材料的選擇方面存在欠缺,以及施工過程中由于施工質(zhì)量難以達到相應(yīng)要求等原因,導(dǎo)致路基出現(xiàn)沉降病害。其三,列車荷載的作用,列車重載的反復(fù)高頻作用,使得一些小病害迅速擴展,加速了微小病害的發(fā)展。
2.2 現(xiàn)有既有重載鐵路路基沉降變形加固處理主要問題分析
在普通鐵路路基中,路基病害整治方法有多種多樣,但由于我國鐵路線路長、跨區(qū)域大,天窗時間短、維修工作量大,病害整治仍比較困難,主要存在的問題:其一,鐵路維修養(yǎng)護人員對鐵路路基結(jié)構(gòu)的病害還不夠充分了解,在已有的整治技術(shù)基礎(chǔ)上,選用何種材料、設(shè)備、工藝進行維修,標準尚不能明確和統(tǒng)一。其二,病害整治可能造成原有土體結(jié)構(gòu)的擾動和破壞,使得病害進一步惡化,并且路基加固整治會引起土體擾動,可能破壞原有的土體平衡狀態(tài),引起其他的路基病害。其三,整治質(zhì)量的檢控在病害整治的整套技術(shù)缺乏,目前采用的鉆孔取芯方法存在一定的局限性和不足,并且質(zhì)量檢控技術(shù)的發(fā)展很大程度上依賴于檢測技術(shù)的進步,其設(shè)備和裝置也取決于病害整治的材料和工藝。
3 加強既有重載鐵路路基沉降變形控制的主要方法及分析
3.1 加強路基有關(guān)設(shè)施和排水設(shè)施的養(yǎng)護維修
為了確保路基結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定,保持重載鐵路良好的運營狀態(tài),運營維護部門必須加強路基變形監(jiān)測、準確分析路基病害,制定合理規(guī)范的路基養(yǎng)護維修方案。對于此,可按照以下幾個方面進行考慮分析:經(jīng)常保持線間排水設(shè)備的良好狀態(tài),及時對排水溝、天溝、截水溝等排水設(shè)施進行清淤及養(yǎng)護維修,保證排水暢通;保持路基面防水層的完好。保持路基面及軌道板底座之間的清潔,保持電纜槽及蓋板完整,保證電纜槽排水管暢通。對于路基上的有關(guān)設(shè)備,接觸網(wǎng)立柱、聲屏障立柱、接地設(shè)備等,應(yīng)保持其完好狀態(tài),保證其與路基之間良好的接觸關(guān)系。
3.2 在既有路基變形處加強沉降監(jiān)測
依據(jù)我國現(xiàn)有鐵路的狀況,作業(yè)人員在進行鐵路路基檢測作業(yè)的過程中,需要規(guī)避對于鐵路正常運行狀況的干擾,并加強對于各類先進技術(shù)以及檢測工藝的運用,確保獲得信息的準確、可靠以及快速。如在運營期間,路基與橋臺、橫向結(jié)構(gòu)物過渡段是產(chǎn)生路基變形的多發(fā)地段,宜重點加強此處的沉降監(jiān)測,建立并周期性分析過渡段沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)庫。同時結(jié)合軌道檢測情況,對突發(fā)的軌道不平順尤其是線路高低病害,加強分析病害處所的路基變形問題,屬于路基變形病害立即進行沉降監(jiān)測并納入沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)庫。如在一些關(guān)鍵區(qū)域,應(yīng)按設(shè)計要求進行地基沉降、側(cè)向位移等動態(tài)觀測。而按照相關(guān)規(guī)范及標準,應(yīng)結(jié)合觀測的指標對路基變形進行系統(tǒng)評估,確保路基變形符合鐵路運行的要求,具體相關(guān)觀測要求及標準如下表1、表2所示:
3.3 及時對路基沉降發(fā)展超標處進行加固處理
通過監(jiān)測對路基沉降發(fā)展超標的地段,根據(jù)病害實際情況,因“病”制宜地采取注漿、高壓旋噴或無柞軌道注漿(膠)抬升的加固方法處理病害。同時,做好對可能產(chǎn)生黃土陷穴的地段做好預(yù)防工作,對已查明的黃土暗穴迅速予以整治。預(yù)防工作主要是做好排水,路基坑洼積水及表土松散、裂縫等處,應(yīng)填平夯實并采用防滲措施。對己發(fā)現(xiàn)的暗穴、暗溝,采用灌砂、灌漿、開挖回填等措施進行處理。而同時,路基排水也是主要的措施之一,尤其是線路的橫向排水。路基排水設(shè)施要與橋涵、隧道、車站等排水設(shè)備銜接配合,有足夠的過水能力;要與水土保持及農(nóng)田水利的綜合利用相結(jié)合;城市地區(qū)還應(yīng)與地方排灌、排污系統(tǒng)密切結(jié)合;要拉通至橋涵下水溝。對路基有危害的地面水,通過設(shè)置線間溝和集水井、側(cè)溝及排水溝,將水?dāng)r截引排至路基范圍以外,防止水流沖刷浸入路基。
3.4 加強鐵路維護保養(yǎng)工作的監(jiān)督及管理
針對鐵路的特殊性,對鐵路線路進行養(yǎng)護維修,必須堅持時效性的原則,改變傳統(tǒng)的那種病害發(fā)生了才采取措施的舊思想,對線路病害認真分析并采取相應(yīng)的解決措施。根據(jù)不同的季節(jié),按照線路路段的不同,創(chuàng)新管理理念,采用科學(xué)合理的維修和養(yǎng)護技術(shù),改善線路的維修養(yǎng)護工作。同時,從提高線路維修人員的積極性出發(fā),工務(wù)部門可以設(shè)置不同的激勵制度,確保維修任務(wù)高效的完成。在日常的工作中,堅持“干一處保一處成一處”,并可通過設(shè)置標語等形式端正工作人員的工作態(tài)度,避免出現(xiàn)人力、物力和財力的浪費。此外,線路管理部門還需要加強對新技術(shù)的引進,同時還要加強對維修人員的培訓(xùn)工作,不斷提升他們的維修工藝水平,鼓勵他們積極創(chuàng)新維修方法,增加鐵路線路維修養(yǎng)護水平。
3.5 完善考核制度
建立考核制度的目的既是為了增加工作人員的積極性,也是為了管理工作的順利進行。為了順利地進行維修工作,可以按照人員情況和設(shè)備數(shù)量,進行分組。每個小組設(shè)置相同的任務(wù)量,并保證任務(wù)完成的時間和質(zhì)量,如有工作懈怠的人員,一經(jīng)發(fā)現(xiàn),嚴肅處理。同時還可以采用將工作責(zé)任落實到個人的方式,讓每位維修人員肩負起相應(yīng)的職責(zé),從而引導(dǎo)他們按時、按質(zhì)的完成維修養(yǎng)護任務(wù)?,F(xiàn)場作業(yè)要積極推行“全項目作業(yè)法”和標準化有效結(jié)合。標準化作業(yè)要求任何維修養(yǎng)護作業(yè),不論作業(yè)量大小,都要認真按照《鐵路線路修理規(guī)則》來完成,嚴格遵守作業(yè)紀律,杜絕人身傷亡,在進行鐵路線路維修養(yǎng)護工作時,不可以隨意簡化作業(yè)程序,防止工作不到位或者返工的現(xiàn)象出現(xiàn),進而延長線路病害發(fā)生的周期,提升維修養(yǎng)護工作的有效性。
4 結(jié)束語
綜上所述,我國鐵路開通運營數(shù)年后,發(fā)現(xiàn)路基沉降病害危害行車安全,而對于路基沉降的病害整治還缺乏相對成熟工藝技術(shù),在此背景下本文開展了路基沉降病害整治及其質(zhì)量檢控技術(shù)的研究,對現(xiàn)有鐵路運行地基沉降發(fā)生的原因及主要沉降類型進行了說明,并在此基礎(chǔ)上對現(xiàn)有既有重載鐵路路基沉降變形處理相關(guān)的情況及主要工藝進行了說明,提出了地基沉降處理中所存在的主要問題,最后在此基礎(chǔ)上對既有重載鐵路路基沉降變形防治的主要措施進行了討論,以實現(xiàn)鐵路線下工程結(jié)構(gòu)病害的早維修、快整治,以保證重載鐵路行車安全。
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