铁道工程类论文

铁道工程类论文内容摘要：

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 ,各种因素之间又相互关联。 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 ,这种塑性变形的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取决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 ,从而形成所谓的道砟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。 第三章 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。 11 病害预防包括以下内容 : ①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。 ②根据线路当前的状态及运营情况 ,应每 3～ 5 年进行一次线路的普查 ,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 215m, 检测速度可达 80kmPh。 ③防止水渗入路基和路基积水 ,保持路基面排水坡度。 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 1。 图 基的整治流程 处理路基病害基本按以下步骤进行。 ①需要检测路基病害 ,判断路基病害的类型、发生的部位及规模大小、严重程度。 ②对产生 病害的主要原因进行分析 :一般为填料、水分侵入、强度不足等方面的问题。 ③拟采取的措施 :应采用技术上可行 (控制病害产生原因 ) 、经济上合理的治理方法。 1) 典型地段开挖横沟 ,了解路基的几何特性。 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道砟的散射和高频信号的限制不能精确地反映真实土层状况 ,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 12 的不足。 在路基病害测试中 ,最主要的是路基表层 (有无陷槽、砟囊 ) 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) 对路基强度、刚度等参数方面的分析。 轻型动力触探主要反映路基土的力学性能 ,是以击数 (10cm )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。 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。 路基病害的治理办法有很多 ,不同铁路线路、同一线路的不同区段的路基填料不尽相同 ,产生路基病害的部位、原因不同 ,必须针对各种病害的特点 ,采用切实可行的措施。 根据路基 病害成因及特点 ,防止路基病害的原则是 :改土、减压、防水、综合治理。 1) 换填。 换填路基 ,对于容易发生下沉外挤或深陷槽病害的软弱基床 ,可采用基床表层换填的整治方案。 换填厚度视软弱层厚度而定 ,一般为 50～ 60cm。 病害一般地段换填料可为级配良好的碎石土或中粗砂 ,或在原基床土中掺入改良土壤工程性质的材料后形成的改性土。 换填效果好 ,但是对行车的影响很大 ,在目前运力繁忙的情况下尽量少采用。 2) 改土。 通过改良现有路基的力学特性达到整治的目的。 常用的有压力灌浆法和水泥土挤密桩加固法两种。 3) 减压。 就是降低列车 荷载对路基的作用 ,主要是通过改变路基和轨道的结构来实现 ,方法主要有 :加长轨枕长度和缩小轨枕的间距、使用重型钢轨、加厚道床和设置垫层等。 4) 充分注意路基排水。 治水是整治路基病害的关键。 除了上述提到的防水措施外 ,还可根据现场的情况采用增设横向排水或设置集水井等方式。 5) 综合治理。 采用综合方法 ,彻底根治病害。 路基病害往往是多方面不利因素造成的 ,治理时要对症下药 ,不同的治理方法综合使用 ,对病害彻底治理。 铁路路基的病害整治工程 13 京广线 K924 段位于河南省信阳市境内 , 其中 K924+650 ～ K925+650 属于双线路堑段。 由于该段内长时间雨水较大 ,导致路基底部部分地段出现泥化现象 ,进而引起路基下沉 ,导致现在列车经过时振幅很大 ,严重影响了正常的列车行驶。 路基检测 采用地质雷达、电法仪等物探手段 ,查明路基的充泥充水、泥化程度等状况。 为制订整治方案提供依据。 首先通过地质物探方法对病害段路基进行一次全面检测 ,探明病害的确切位置及程度 ,2020 年 8 月对可能存在病害的路段进行了物探检测。 根据物探检测结果显示 :K924+650 ～ K925+650, 其中 350m 路基段出现病害 ,该段病害路基 强度普遍很低 ,大部分为强度 60kPa 的软弱土层 ,小部分路基的软弱土层甚至低于 20kPa, 且在病害段 350m 的长度范围内软弱土层的厚度及埋深均变化较大。 该两层软弱土层的存在是该段路基产生翻浆冒泥病害的主要原因。 根据物探的结果将该试验段共划分为 6 个不同的整治区域 ,每个区域分别确定具有针对性的注浆参数。 病害治理方法 1) 对路基土吸水膨胀、液化 ,以致发生路基下沉 ,翻浆冒泥等病害路段 ,路基上部压注 TCM土壤改良剂 ,改良软弱的不良泥化路基 ,通过灌浆料的凝结反应 ,消耗掉黏土中的水份 ,使土体恢复自 身的承载力。 下层的软弱基础通过低压灌注TGRM特种灌浆料填充孔隙 ,使其凝固成具有较高稳定性的整体 ,提高路基土体的力学性能。 TGRM特种灌浆料是专为铁路设计的灌浆材料 ,初终凝时间控制在 2min 内 ,不会因列车通过振动而造成无法凝固。 2) 对因换填厚度不足造成路基承载力低 ,进而形成路基下沉地段 ,采用灌注TGRM特种水泥灌浆料 ,固结松软的土体 ,形成强度较高的结石体 ,提高路基的整体承载能力 ,防止路基的继续沉降。 3) 加强排水 :根据铁道部《铁路路基大修维修规则》关于路基维修工作需本着“综合整治、排水第一”的原则 ,在路基含水量较丰富的地点需布置路基水平排水盲管。 根据物探显示含水层深度 ,以改善路基土体的排水能力 ,防止土体的再次泥化。 同时在线路路肩 铺设防渗土工布 ,防止大气降水进入路基。 根据上述方案中病害的产生机理和病害整治原 14 则 ,结合物探检测结果 ,确定路基下方的极软弱土层 (承载力 20MPa ) 和次软弱土层 (承载力 60MPa ) ,分别采用 TCM土壤改良剂和 TGRM特种灌浆料进行分层注浆施工 ,同时针对每个注浆区域分别确定注浆参数 ,具有针对性的对地层进行改良。 效果检查和注浆方案调整 结束注浆后 ,每间隔 10m 钻机取芯 ,观察注浆效果。 如有注浆不饱满段 ,再进行二次补充注浆 ,直到达到设计要求。 根据注浆施工的效果观测和取芯检查 ,分析和评价注浆加固的效果 ,由施工方的现场技术负责人适时对注浆方案和注浆参数进行调整。 防排水系统 路基排水系统的完善和加强对控制路基因水而引起的病害至关重要 ,因此采取加强排水沟孔施工 ,根据现场条件适当的铺设土工防水布 ,以控制地表降水的直接渗入 ,实现对水的堵、排、防三种措施相结合。 以京广线 K802 + 300 ～ K806 + 300 路基病害为例 ,对病害整治方案逐一进行探讨。 (1)处理措施 :设计对暗洞病害采用注浆处理 ,具体处理措施详见图 图 2。 15 (2)注浆钻孔的布置方式 :注浆的深度为路基面下 310m,宽度 6m,在道床坡脚处成孔 , 4排孔 ,既有道床坡脚为第一排孔 ,最外一排为直孔。 每排孔中孔间距为 115 m,中间可插斜孔 ,最外排孔为直孔 ,保证床范围内的基床下部空洞穴全部加固。 现场施工时若在路肩挖槽后成孔、注浆 ,浆完成后 ,路肩必须夯填实 ,做好排水坡不得阻水 ,满足道床排水要求。 (3)基床注浆的原则 : 注浆压力控制在 015 MPa以内 ,机械成孔 ,注浆面层距枕底 0170 m,要求注浆后基床不再进行封闭处理 ,空洞穴内充填密实。 注浆材料为水泥、粉煤灰 ,水灰比 0190,水泥、粉煤灰质量比 = 1 ∶ 4,要求利用“施工天窗点”进行施工。 ． 5． 2 碴囊陷槽 道碴囊有浅碴囊和深碴囊之分 ,本次设计对小于 015m深的道碴囊称为浅碴囊 ,对于大于 015m深的道碴囊成为深碴囊。 (1)浅碴囊 ,整治措施为直接跳槽切肩并相应换填成级配碎石 ,详见图 3。 对既有路肩比较宽的地段 ,为了减少挖切换填工程量 ,路肩宽度大于 3 m的地段设计按设置纵、横向盲沟处置 ,宽度均为 018 m,切肩深度按道碴囊深度控制 ,具体布置见图 4。 16 (2)深碴囊地段分布及处理措施。 对于深碴囊 , 1m以上为直接切肩换填级配碎石 ,换填面以下的碴囊采取注浆加固 ,把碴囊固结为不透水的整体 ,增加路基强度 ,详见图 图 6。 孔的布置方式 :注浆的深度为路基面下 215 m,宽度 6m,在道床坡脚处成孔 , 4排孔 ,既有道床坡脚为第一排孔 ,最外一排为直孔。 每排孔中孔间距为 115 m,中间可插斜孔 ,最外排孔为直孔 ,保证道围内的基床下部道碴囊全部加固。 基床注浆的原则 :注浆压力控制在 015MPa以内 ,机械成孔 ,注浆面层高出切肩底面 0120 m,道碴囊内充填密实。 注浆材料为水泥、粉煤灰 ,水灰比 0190,水泥、粉煤灰质量比。