路基病害的防治
路基病害的防治(protectionandtreatmentofsub-gradefault)各類路基病害的預(yù)防與整治。參見特殊地質(zhì)條件下路基。
路基滑坡的防治對(duì)滑坡這一常見的路基病害的預(yù)防及治理。中國(guó)鐵路有些區(qū)段滑坡病害較為密集,平均每百公里分布高達(dá)20~30處,多為山區(qū)鐵路。發(fā)生滑坡常常中斷行車,甚至使列車顛覆,給運(yùn)輸安全帶來(lái)嚴(yán)重危害。
產(chǎn)生滑坡的原因有內(nèi)在因素,也有外在因素。內(nèi)在因素是形成滑坡的先決條件,它包括巖土性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造、地形地貌等。外因通過內(nèi)因?qū)缕鹬龠M(jìn)作用,它包括水的作用、地震和人為因素等。所以,滑坡是內(nèi)外各因素綜合作用的結(jié)果。
防治滑坡的原則①預(yù)防。對(duì)有可能新生滑坡的地段或可能復(fù)活的古滑坡,應(yīng)采取必要的工程措施,以防止產(chǎn)生新的滑坡或古滑坡的復(fù)活。②治早。滑坡的發(fā)生與發(fā)展,是有一個(gè)過程的,早期整治,能收到事半功倍的效果。③一次根治與分期整治相結(jié)合。滑坡一般應(yīng)一次徹底根治,不留后患。但對(duì)規(guī)模較大、性質(zhì)復(fù)雜、變形緩慢,一時(shí)尚不致造成重大災(zāi)害的滑坡,也可在全面規(guī)劃下,分期整治。同時(shí)注意觀測(cè)每期工程效果,為確定下期工程提供依據(jù)。
防治滑坡的措施應(yīng)在弄清滑坡成因的基礎(chǔ)上,對(duì)誘發(fā)滑坡的各種因素,分清主次,采取相應(yīng)的工程措施。常用的防治對(duì)策有排水、減重、支擋、改善土體物理力學(xué)性質(zhì)等。(1)排水措施滑坡的發(fā)生和發(fā)展都與水的作用有關(guān),排水是防治各類滑坡之本。但應(yīng)根據(jù)具體情況,采用切合實(shí)際的排水方式。對(duì)滑坡體以外的地表水,應(yīng)加以攔截和引出,在滑坡可能發(fā)展的邊界5m以外修建一條或多條環(huán)形截水溝;對(duì)滑坡體以外的地下水,應(yīng)修建截水盲溝;對(duì)滑坡體內(nèi)的地下水,應(yīng)疏干和引出,淺層地下水采用支撐盲溝,深層地下水采用泄水隧洞,亦可采用垂直孔群或仰斜孔群排水;對(duì)滑體范圍內(nèi)的地表水,應(yīng)盡快匯集引出以防下滲,在充分利用天然溝谷的基礎(chǔ)上,修建排水系統(tǒng)。(2)減重措施當(dāng)滑動(dòng)面不深,且滑體呈上陡下緩狀,滑坡范圍外有穩(wěn)定的山坡,滑坡不可能向上發(fā)展時(shí),在滑坡上部減重,以減小滑坡的下滑力,是一種操作簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的防治措施。將減重的土體堆在坡腳反壓,以增加抗滑力,效果更好。(3)支擋措施根據(jù)滑體推力的大小,可以選用適當(dāng)?shù)闹踅Y(jié)構(gòu)防滑。①抗滑擋墻。它是廣泛應(yīng)用的一種防治滑坡措施。它施工方便,穩(wěn)定滑坡收效快。抗滑擋墻多為重力式,石砌,也有用混凝土或鋼筋混凝土的。②抗滑樁。它是利用樁在穩(wěn)定巖土中的嵌固力支擋滑體的建筑物。它具有對(duì)滑體擾動(dòng)少,操作簡(jiǎn)便,工期短,收效快,對(duì)行車干擾小,安全可靠等優(yōu)點(diǎn)??够瑯抖酁橥诳谆蜚@孔放入鋼筋骨架灌筑混凝土而成。抗滑樁在滑動(dòng)面以下的錨固深度,應(yīng)根據(jù)滑體作用在樁上的主動(dòng)土壓力、樁前的被動(dòng)土壓力、巖土性質(zhì)等來(lái)確定。③錨桿擋墻。是一種新型支擋結(jié)構(gòu),由錨桿、肋柱和擋板三部分組成,用于薄層塊狀滑坡或基巖埋深較淺、滑體橫長(zhǎng)滑面較陡的滑坡。具結(jié)構(gòu)輕盈,節(jié)約材料,適宜機(jī)械化施工,提高生產(chǎn)效率等優(yōu)點(diǎn)。④抗滑明洞。若滑動(dòng)面的下緣處在邊坡上的較高位置,可視地基情況設(shè)置坑滑明洞,洞頂回填土石支撐滑體,或滑體越過洞頂落在線路之外。但這一措施對(duì)行車干擾大,施工困難,造價(jià)昂貴,只有在其他措施難以奏效時(shí)采用。(4)改善滑坡土體的物理力學(xué)性質(zhì)用物理化學(xué)方法,加固和穩(wěn)定滑坡。方法很多,如焙燒、成漿、加灰土樁、硅化、電滲、離子交換等。這些方法,由于工序復(fù)雜,成本較高,目前中國(guó)鐵路僅小規(guī)模試用,尚未廣泛采用。(5)改線繞避上述整治措施難以奏效時(shí),在經(jīng)濟(jì)技術(shù)合理情況下,可以考慮改線繞避。
養(yǎng)護(hù)維修要點(diǎn)①滑坡區(qū)的地表排水設(shè)備,如截水溝、排水溝、吊溝等應(yīng)做到無(wú)淤積、無(wú)漏水、無(wú)沖刷、排水暢通、溝涵相通。對(duì)失效損壞處所,應(yīng)及時(shí)修補(bǔ),確保狀態(tài)良好。③滑坡區(qū)的地下排水設(shè)備,如支承滲溝、暗溝、隧洞、滲井、滲管等,應(yīng)定期檢查,及時(shí)清理和疏通。對(duì)失效或損壞處所,應(yīng)及時(shí)修補(bǔ)或整治。地下排水設(shè)施,一般每年在春融之后和冰凍之前,在雨季開始之前和暴雨之后,必須仔細(xì)觀測(cè)其流量,掌握其變化規(guī)律和排水效果,發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)處理。③滑坡區(qū)的防護(hù)和加固建筑物,應(yīng)保持完整無(wú)損,如有開裂、滑移,必須認(rèn)真查明原因,采取治理措施,不可麻痹大意,要防患于未然。④對(duì)規(guī)模大,情況復(fù)雜的大滑坡,雖經(jīng)模治仍在緩慢變形或間歇變形,應(yīng)對(duì)其認(rèn)真觀測(cè),實(shí)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控,掌握變化規(guī)律和發(fā)展趨勢(shì),以便及時(shí)采取有效措施。⑤保護(hù)好山坡植被,搞好水土保持,也是滑坡區(qū)養(yǎng)護(hù)維修的重要任務(wù)。
路基崩塌落石的防治崩塌落石是塹坡或其上山坡的巖塊土石發(fā)生崩塌或墜落造成危害的地質(zhì)現(xiàn)象。具有突然、快速和較難預(yù)測(cè)的特點(diǎn),是地形、地質(zhì)比較復(fù)雜的山區(qū)鐵路十分常見的路基病害,對(duì)鐵路行車安全危害甚大,經(jīng)常導(dǎo)致中斷行車,甚至列車顛覆。
形成崩塌的原因①陡峭高峻的邊坡或山體斜坡,坡度大于45°、高度大于30m,特別是坡度在55°~75°的斜坡,是崩塌多發(fā)地段。②由風(fēng)化的堅(jiān)硬巖層組成的又高又陡的斜坡,如互層砂巖,穩(wěn)定性更差,容易形成崩塌。③受地質(zhì)構(gòu)造影響嚴(yán)重,有很多結(jié)構(gòu)面將巖體切割成不連續(xù)體的斜坡,特別是有兩組結(jié)構(gòu)面傾向線路,其中一組傾角較緩時(shí),容易向線路崩塌。④水的作用是產(chǎn)生崩塌的重要因素。絕大多數(shù)的崩塌發(fā)生在雨季或暴雨之后,因?yàn)樗臐B入,對(duì)巖石產(chǎn)生軟化、潤(rùn)滑和動(dòng)水壓力作用,使巖體強(qiáng)度降低,內(nèi)摩擦力減小,促使崩塌發(fā)生。⑤其他如地震、爆破、人工開挖斜坡及列車震動(dòng)等,都是誘發(fā)崩塌的因素。
防治原則以預(yù)防為主,制早治小,一次根治,不留后患為原則。①新建鐵路應(yīng)加強(qiáng)工程地質(zhì)工作,對(duì)崩塌落石地段,嚴(yán)重者應(yīng)予以繞避,不能繞避時(shí),應(yīng)修建必要的預(yù)防性工程,防患于未然。②養(yǎng)護(hù)維修應(yīng)對(duì)可能發(fā)生崩塌落石地段,加強(qiáng)檢查巡視,發(fā)現(xiàn)變形失穩(wěn)征兆,應(yīng)及時(shí)采取措施,治早治小,防止因病害擴(kuò)大而導(dǎo)致災(zāi)害的發(fā)生。③病害發(fā)生后,整治工作要堅(jiān)持一次根治、不留后患。否則,往往會(huì)招致大的災(zāi)害。
防治措施應(yīng)根據(jù)病害性質(zhì)、規(guī)模及所處地形、地質(zhì)情況,因地制宜地選擇。常用的防治措施有如下類型。①攔截類適用于小規(guī)模、小塊體的崩塌落石。攔截構(gòu)造有落石平臺(tái)、落石坑、落石溝、攔石墻、鋼軌柵欄及柔性攔石網(wǎng)等。②遮欄類應(yīng)用于規(guī)模較大的崩塌落石,遮欄建筑有各種明洞和棚洞。修建明洞、棚洞,既可遮擋崩塌落石,又可對(duì)邊坡下部起穩(wěn)定和支撐作用。③支擋加固類適用于不宜或難于消除的大危巖或不穩(wěn)定的大孤石。支擋建筑有支頂墻、支護(hù)墻、明洞式支墻、支柱、支撐等。④護(hù)坡、護(hù)墻適用于易風(fēng)化剝落的邊坡。邊坡陡者用護(hù)墻,邊坡緩者用護(hù)坡。⑤改線繞避上述措施不能奏效時(shí),應(yīng)考慮改線繞避。
養(yǎng)護(hù)維修要點(diǎn)①崩塌落石地段應(yīng)進(jìn)行定期檢查、經(jīng)常檢查和雨季汛期檢查。所謂定期檢查是指春檢和秋檢,對(duì)崩塌落石地段及其防護(hù)建筑物進(jìn)行全面地檢查。春檢時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患,采取防范措施安全渡汛;秋檢時(shí)是檢查汛期過后崩塌落石處所的變化情況及防護(hù)建筑物的破損情況,分輕重緩急,安排路基大、維修計(jì)劃。巡山工和重點(diǎn)病害看守工對(duì)所管責(zé)任地段或處所,應(yīng)經(jīng)常巡視檢查,監(jiān)視危巖落石的發(fā)展動(dòng)向,防患于未然。雨季汛期應(yīng)加強(qiáng)檢查力度,執(zhí)行雨前、雨中、雨后檢查制度,是防止崩塌落石事故的有效措施。②及時(shí)清理被攔截的崩塌墜落土石,修理被破壞的建筑物及排水設(shè)備。③對(duì)范圍大、數(shù)最多、危石分散、清除整治困難的崩塌落石地段,應(yīng)設(shè)置報(bào)警裝置,以防發(fā)生事故。
基床翻漿冒泥、下沉外擠的防治基床翻漿冒泥、下沉外擠是路基本體變形而引起的病害。一般發(fā)生在基床為黏土類的路基地段,排水不良的路塹和站場(chǎng)比較多見。翻漿冒泥和基床下沉外擠病害,是基床變形不同階段的表征,翻漿冒泥導(dǎo)致陷槽或碴囊基床下沉,陷槽或碴囊的發(fā)展使基床抗剪強(qiáng)度下降,導(dǎo)致路肩隆起或邊坡外擠?;卜瓭{冒泥引起的軌道不平順,惡化了列車運(yùn)行條件,但變形發(fā)展緩慢,對(duì)行車安全影響不大。而基床下沉外擠,則可能造成行車中斷甚至列車顛覆,嚴(yán)重危及行車安全。
病害成因基床排水不良承載力不足或受水浸承載力進(jìn)一步下降的土質(zhì)基床在列車荷載反復(fù)作用下,將逐漸形成基床翻漿冒泥下沉外擠的病害。水若源于降雨,翻漿冒泥表現(xiàn)為季節(jié)性,即雨季發(fā)生,旱季不發(fā)生;水若源于地下水,則翻漿冒泥表現(xiàn)為常年性,但雨季比較嚴(yán)重?;餐劣鏊休d力下降,原因比較復(fù)雜,如基床土為膨脹土未更換或改良;排水系統(tǒng)不完善;基床未作砂墊層或厚度不足;填土密實(shí)度未按規(guī)定控制;軌道狀態(tài)不良;速度、軸重增加而軌道與之不相匹配等,都將使基床強(qiáng)度與行車條件不相匹配,以致產(chǎn)生基床病害。
防治原則“預(yù)防為主,治早治小”。應(yīng)在基床變形的初始階段及早整治,不要到碴囊形成甚至下沉外擠再整治,這樣做可事半功倍。
防治措施應(yīng)視病害性質(zhì),產(chǎn)生原因,地段長(zhǎng)短及施工條件等情況,合理選擇施工工藝,綜合整治以求實(shí)效。①排水。適用于排水不良而導(dǎo)致的基床病害,如路塹和站場(chǎng)。疏通或修建防滲側(cè)溝、天溝、排水溝等地表排水系統(tǒng);修建堵截、導(dǎo)引、降低地下水位的盲溝、截水溝、側(cè)溝下滲溝等排除地下水或降低地下水位系統(tǒng)。以消除或減小地表水和地下水對(duì)路基基床的侵害,使基床土經(jīng)常保持疏干狀態(tài)。②提高基床表層強(qiáng)度。適用于基床表層土承載力不足導(dǎo)致的基床病害,如裂土病害。防治措施一般采用換滲料土(二合土或三合土)及換砂。換填深度應(yīng)以滿足承載力要求為原則。③使基面應(yīng)力降低或均勻分布。④土工膜(板)封閉層或無(wú)紡?fù)凉だw維滲濾層。這是近年廣泛應(yīng)用的防治基床病害的新工藝,它有隔離地表水、過濾基面水和均布基面應(yīng)力等多種效用,常與換砂、砂墊層配合使用。
養(yǎng)護(hù)維修注意事項(xiàng)①病害整治前,應(yīng)加強(qiáng)線路檢查和維修,及時(shí)整好軌平和軌向,挖除翻漿泥碴恢復(fù)道床彈性,排除陷槽和碴囊積水,保持排水設(shè)施完好暢通,以保證行車平穩(wěn)和降低基床變形速度。②病害整治后,應(yīng)經(jīng)常保持狀態(tài)完好,及時(shí)修補(bǔ)損壞部位,尤其要確保地下排水設(shè)施,如側(cè)溝下滲溝,完好暢通,定期清理,以防堵塞。
路基陷穴的防治路基陷穴是路基下面隱伏的洞穴頂部塌陷引起的一種路基病害。塌陷有時(shí)能使軌道懸空,給行車安全帶來(lái)嚴(yán)重后果,這些洞穴有三類,一是石灰?guī)r地區(qū)的巖溶洞穴;二是黃土地區(qū)的黃土陷穴;三是人工遺留的洞穴,如古墓、古窖、古井、遺棄的坑道等。有些洞穴,修建鐵路時(shí)未發(fā)現(xiàn),或發(fā)現(xiàn)未作處理,有些黃土陷穴是在鐵路建成后,因路基排水不良,水流集中潛蝕而成。石灰?guī)r溶洞主要分布在中國(guó)南方廣西、貴州和云南東部,湖南、湖北西部及廣東的西部和北部也很發(fā)育,北方主要分布在山西與河北的太行山、太岳山、呂梁山和燕山一帶。黃土陷穴主要分布在西北和華北地區(qū),尤其是黃河中游地區(qū)。
形成原因造成洞穴頂部塌陷的主要因素是水的作用和列車荷載作用。洞穴在水的侵蝕、潛蝕作用下和列車動(dòng)荷載的反復(fù)作用下,洞頂?shù)膸r土結(jié)構(gòu)逐漸遭到破壞,承載力也逐漸喪失,最終突然塌陷。
預(yù)防措施預(yù)防洞頂塌陷,必須預(yù)先弄清楚影響路基穩(wěn)定范圍內(nèi),隱伏洞穴的分布情況、形狀大小、埋藏深度、頂部厚度、洞穴處工程地質(zhì)和水文地質(zhì)情況,以及洞穴的發(fā)展趨勢(shì)等,而后采取工程措施,預(yù)防洞穴塌陷。但要做到這一點(diǎn),只有在新線勘測(cè)設(shè)計(jì)或施工階段才有可能。通車后在運(yùn)營(yíng)條件下,很難做到。黃土路基,只要做好路基排水,就能預(yù)防新生陷穴的發(fā)生。
整治措施陷穴發(fā)生后,首先應(yīng)根據(jù)陷穴發(fā)生的部位、規(guī)模、對(duì)路基穩(wěn)定性或行車安全的危害程度,進(jìn)行評(píng)估,確定是否緊急處理。發(fā)生在軌道下面的陷穴,對(duì)行車安全危害較大,應(yīng)采取緊急措施,如填實(shí)陷坑,整修線路,扣軌慢行,派人看守,情況危急時(shí),應(yīng)封鎖線路。其次應(yīng)做細(xì)致調(diào)查,查清塌陷洞穴的成因,形狀大小,平面位置,埋藏深度,工程地質(zhì)和水文地質(zhì)特征及可能的發(fā)展趨勢(shì),為徹底整治提供依據(jù)。常用措施有:①開挖回填。如暫不危及行車安全,此措施應(yīng)作為首選,它能確保質(zhì)量,不留后患。③塌陷洞穴在軌道下方,無(wú)法開挖,可鉆孔灌砂、灌注泥漿、砂漿或混凝土漿。④規(guī)模較大或與暗河相通的溶洞塌陷,可采用網(wǎng)格梁、地基梁、框架梁跨越,或其他類梁跨越等。無(wú)論采用何種措施,都要做好排水,尤其是黃土陷穴,排水設(shè)施有效、完善與否是整治成敗的的關(guān)鍵。
路基沖刷的防治位于河流岸邊、河灘或水庫(kù)岸邊的路基,因常年或季節(jié)性水流沖刷、波浪和滲流的作用,往往造成路基沖空、邊坡滑坍等病害。防治這類病害,必須掌握水流性質(zhì)、變化規(guī)律及可能對(duì)岸邊或路基造成危害的性質(zhì)和嚴(yán)重程度,使防治措施準(zhǔn)確到位。為此,應(yīng)細(xì)致地調(diào)查勘測(cè)、精心分析,提出符合實(shí)際的科學(xué)結(jié)論。
防護(hù)工程分直接防護(hù)和間接防護(hù)兩類。直接防護(hù)是對(duì)路基本體加固,以抵御水流的沖刷;間接防護(hù)是借導(dǎo)流或挑流工程,改變水流性質(zhì),間接達(dá)到避免或減輕水流對(duì)路基沖刷的目的。
直接防護(hù)方式①干砌石護(hù)坡。適用于不受主流沖刷的路堤邊坡。②漿砌片護(hù)坡。適用于主流沖刷及波浪作用強(qiáng)烈的路堤邊坡。③拋石。適用于水流方向平順,無(wú)嚴(yán)重局部沖刷,已被水浸的路堤邊坡。④石籠。適用于既受洪水沖刷又缺少大石料的區(qū)段。⑤擋水墻。適用于峽谷急流和水流沖刷嚴(yán)重地段。
間接防護(hù)①挑水壩。適用于河床較寬,沖刷和淤積大致平衡。水流性質(zhì)較易改變的河段,有的地主可以順河勢(shì)布置向?qū)Я鹘ㄖ?。防護(hù)地段較長(zhǎng),更宜采用。②順壩。適置橫向?qū)Я鹘ㄖ?。防護(hù)地段較長(zhǎng),更宜采用。③潛壩。適用于河不太寬,洪水時(shí)流速較大河水深較的河段,侵占河槽較少又能減輕對(duì)路堤的沖刷,但宜和加固路堤邊坡配合使用。④防水林帶。適用于路基外側(cè)河灘季節(jié)性洪水沖刷地段。參見導(dǎo)治建筑物。
上述防護(hù)工程措施,既可單獨(dú)使用,也可綜合使用,應(yīng)根據(jù)河流形態(tài),地質(zhì)情況和水流特性合理選用。如山區(qū)河流,由于河道窄、縱坡陡,防護(hù)工程應(yīng)盡量順乎自然,宜選用直接防護(hù)措施,若以挑水壩等導(dǎo)流措施防護(hù),往往失敗的多,收獲的少。
防護(hù)設(shè)施養(yǎng)護(hù)要點(diǎn)①經(jīng)常檢查,特別是洪水期間和洪水過后,應(yīng)進(jìn)行全面檢查,范圍不大的損毀,應(yīng)及時(shí)修補(bǔ);范圍較大的損毀,應(yīng)充分調(diào)查,分析原因,而后制定整治措施。②調(diào)查重點(diǎn)應(yīng)放在水下部位。特別是直接防護(hù)工程的水下部位,基礎(chǔ)沖空往往是導(dǎo)致路堤突然坍滑的主要原因。③水毀設(shè)施的修復(fù),應(yīng)充分考慮原設(shè)計(jì)意圖,以防新增設(shè)施造成新的不良后果。④損毀情況然及行車安全時(shí),應(yīng)采取緊急措施,護(hù)住坡腳,通常拋石或拋石籠緊急防護(hù)。
路基凍害的防治中國(guó)東北地區(qū)及西北高原地區(qū),多為季節(jié)性凍土地區(qū),地表土層一般冬季凍結(jié),春季開始融化,夏季除永凍層外將全部融化。這類地區(qū)的路基,在土、水、溫度的共同影響下,路基面將發(fā)生不同程度的凍脹,春夏又發(fā)生融化下沉,使軌面高低、水平產(chǎn)生不均勻變形,嚴(yán)重地段往往伴生翻漿冒泥,道碴陷槽,基床外擠等病害。
凍脹原因及影響因素由于土中的水在凍結(jié)過程中有向凍結(jié)鋒面遷移的特征,并不斷析出冰層,且體積增大9%這一物理力學(xué)現(xiàn)象造成。所以,凍結(jié)過程中土中水的遷移機(jī)理,是產(chǎn)生路基凍害的基本原因。影響因素:①溫度的影響。當(dāng)土層溫度處于負(fù)溫相轉(zhuǎn)換區(qū),且凍結(jié)速率較低時(shí),土水中遷移最活躍,以致形成較大的凍脹。②土質(zhì)的影響。由粒徑大于0.1mm的粗顆粗組成的土質(zhì),無(wú)凍脹或凍脹較小,如砂、礫石、碎石等;由粒徑小于0.1mm細(xì)顆粒組成的土質(zhì),如砂黏土、黏土等,有較大凍脹性,尤其是黏粒含量大于15%,密度較小的粉粒土凍脹最強(qiáng)烈。③水分的影響。土的天然含水量越大,凍脹性也越大,特別是有地下水補(bǔ)給時(shí),會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的凍脹。
凍害的表現(xiàn)形態(tài)①?gòu)能壝媲昂蟾叩妥冃慰?,分為凍峰(臌包)、凍谷(凹槽)、凍階(臺(tái)階)。②從軌面水平變形看,分為單股凍起、雙股凍起、交錯(cuò)凍起。③從凍脹部位看,分為道床凍脹、基床表層凍脹、基床深層凍脹。④從凍起高度看,凍起高度小于25mm,為一般凍害,凍起高度25~50mm,為較大凍害,凍起高度大于50mm,稱為大凍害。
預(yù)防措施①保持道床清潔,防止泥土混入,及時(shí)清除土垅,以利排水。②路肩和邊坡保持平整,無(wú)坑洼、裂縫、防止積水下滲。③側(cè)溝、天溝等地表排水設(shè)施及滲溝、暗溝等地下排水設(shè)施應(yīng)保持工況完好,暢通無(wú)阻,防止或減少水對(duì)路基的補(bǔ)給。
整治措施凍害發(fā)生后,首先應(yīng)認(rèn)真進(jìn)行調(diào)查,弄清凍脹發(fā)生部位、形狀、高度、起落及發(fā)展過程,弄清凍脹土層的性質(zhì)被、結(jié)構(gòu)及水文地質(zhì)條件,以便分析凍脹產(chǎn)生的原因和變化規(guī)律,然后提出相應(yīng)的整治措施。常用的整治措施有∶①修建減少路基基床含水量的排水設(shè)施。如修建具有抗凍防滲能力的地表排水設(shè)施,以防治因地表水節(jié)而引起的凍脹;修建滲溝、暗溝、截水溝等,截?cái)?、疏?dǎo)地下水或降低地下水位,以防治因地下水補(bǔ)給而引起凍脹。②挖除凍害地段的基床土,換填無(wú)凍脹或凍脹很小的碎石、河沙、砂類土等。換土深度應(yīng)主凍結(jié)試之下,換土寬度應(yīng)包括路肩在內(nèi)的整斷面更換。③在基床表層鋪設(shè)保溫層,改善基床溫度環(huán)境,使表層下的基床土不凍結(jié)或減小凍結(jié)深度。保溫材料一般用爐渣,其導(dǎo)熱系數(shù)小、,成本低廉,也可用石棉、泡沫聚苯乙烯板等保溫材料。國(guó)外經(jīng)驗(yàn)表明,用泥炭或冷壓泥炭磚作保溫材料,效果良好,使用時(shí)間長(zhǎng)。濕度大的泥炭在水分凍結(jié)時(shí),會(huì)釋放大量潛熱,能防止泥炭進(jìn)一步凍結(jié)。④人工鹽化基床土。用氯鹽(NaCl)整治路基凍害,費(fèi)工較多。效果雖明顯,但有效時(shí)間短,一般只用于基床表層凍脹地段。選擇上述措施時(shí),應(yīng)注意總體效果,考慮相互配合,以期達(dá)到根除凍害的目的。
路基雪害的防治中國(guó)黑龍江、吉林、內(nèi)蒙古等省區(qū),屬寒溫帶大陸性季風(fēng)氣候,全年降雪天數(shù)190~200d,積雪天數(shù)160~180d,最大積雪深度200~1000mm。年平均風(fēng)速4.4m/s,最大風(fēng)速40m/s。這些地區(qū)的鐵路線路,冬季常被雪埋,嚴(yán)重影響行車安全。
易于積雪地段由于鐵路線路的地形、地貌及其與主風(fēng)向的夾角各不相同,線路積雪的程度也不一樣。經(jīng)驗(yàn)表明,下列地段易于積雪:①車站站場(chǎng);②路塹與路堤交界處;③深2m以下的淺路塹;④高1.2m以下的矮路堤;⑤復(fù)線并行不等高的高差大于0.3m地段。
防治措施積雪掩埋線路危及行車安全。積雪融化后,增加路基含水量,降低中期承載能力,形成路基翻漿冒泥和陷槽等病害。易被雪地埋錢,必須那瓣治馳。最經(jīng)濟(jì)有效,且一勞永逸的防治措施是營(yíng)造防護(hù)林帶(參見線路維修管理之鐵路沿線造林綠化)。它不僅可以防止雪害,而且還可以改造生態(tài)環(huán)境。防雪林帶的布設(shè)位置、型式、樹種,應(yīng)根據(jù)地理、氣候、土壤條件,風(fēng)速、風(fēng)向、積雪程度等情況選定。在無(wú)營(yíng)造防雪林條件或防雪林尚未發(fā)揮作用之前,也可修建一些臨時(shí)防雪設(shè)備,如移防防雪柵、防雪堤垣、防雪堤垣、導(dǎo)風(fēng)擋板等。冬季有時(shí)會(huì)發(fā)生預(yù)計(jì)不到的暴風(fēng)雪,在不積雪地段,也會(huì)嚴(yán)重積雪而影響行車。為預(yù)防不設(shè),應(yīng)在適當(dāng)區(qū)段,儲(chǔ)備一些除雪機(jī),以備急需。
路基沙害的防治通過沙漠(包括沙質(zhì)荒漠、戈壁及沙地)地區(qū)的鐵路,如包蘭線、蘭新線、集二線、京通線、青藏線、南疆線、烏吉線及隴海線經(jīng)黃河故道地段等,在風(fēng)的作用下,移動(dòng)沙流經(jīng)常給鐵路造成不同程度的危害,有時(shí)甚至掩埋線路,危及行車安全。
沙害形態(tài)風(fēng)沙對(duì)線路的危害主要表現(xiàn)在流沙在線路上的堆積,以及流沙對(duì)路堤邊坡的吹蝕和對(duì)道床的掏空。線路上堆積的沙,掩埋枕面以上,以稱一級(jí)沙害,掩埋面以上至軌面以下,稱二級(jí)沙害;掩埋枕面以下,稱三級(jí)沙害。
防治原則和措施沙害的防治原則是因害設(shè)防,因地制宜和就地取材。沙害防治措施,分為植物固沙和工程固沙兩類。植物固沙是治本良策,既可阻截沙流,防止風(fēng)蝕,又可調(diào)節(jié)小氣候,改善生態(tài)環(huán)境和改良土壤。
植物固沙以營(yíng)造林帶為本。林帶采用植物混種、均勻透風(fēng)類型。迎風(fēng)林帶先矮后高,即先灌木,后喬木;背風(fēng)側(cè)則先高后矮,有效防護(hù)寬度一般為樹高的15~25倍。沙害嚴(yán)重地段,迎風(fēng)側(cè)可營(yíng)造多條林帶。防沙林應(yīng)根據(jù)沙漠性質(zhì)、水文地質(zhì)條件、氣候特征力求所選樹種生長(zhǎng)快、固沙、防風(fēng)能力強(qiáng)、不怕沙埋。常被選用的植物首沙棗、胡楊、小葉楊、文冠果、花棒、沙蒿、胡枝子、楊柴等十幾種(參見線路維修管理之鐵路沿線造林綠化)。
工程固沙一般用在沒有植物生長(zhǎng)條件的地段,或作為植物固沙初期的輔助措施。常用以下幾種形式:①路基本體護(hù)。對(duì)路基或路塹本體用不同的材料進(jìn)行覆蓋,如干砌片石(或預(yù)制水泥板)、栽砌或散鋪卵礫石。路基兩側(cè)防護(hù)。在路基兩側(cè)一定范圍內(nèi)修筑一些阻沙、固沙及導(dǎo)沙設(shè)施,保護(hù)線路不被流沙掩埋。阻沙設(shè)施包括防沙柵欄、防沙溝堤、防沙擋墻等;固沙措施包括麥草沙障、土埂沙障、化學(xué)乳劑固沙、鋪設(shè)卵石或黏土覆蓋沙面等。導(dǎo)沙設(shè)施包括用卵石鋪砌而成表面光滑的輸沙平臺(tái)、在路基迎風(fēng)側(cè)修建導(dǎo)沙堤等。