1、06060216008铁路路基病害综合整治与防护毕业设计（论文） 铁路路基病害综合整治与防护 学习中心（函授站）： 专 业： 姓 名： 学 号： 指导教师： 北京交通大学远程与继续教育学院2022年4月毕业设计(论文)承诺书与版权使用授权书本人所呈交的毕业论文是本人在指导教师指导下独立研究、写作的成果。除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京交通大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本毕业论文是本人在读期间所完成的学业的组成部分，同意学校将本论文的部
2、分或全部内容编入有关书籍、数据库保存，并向有关学术部门和国家相关教育主管部门呈交复印件、电子文档，允许采用复制、印刷等方式将论文文本提供给读者查阅和借阅。论文作者签名：_ _年_月_日指导教师签名：_ _年_月_日 北京交通大学毕业设计(论文)成绩评议年级层次专业姓名题目铁路路基病害综合整治与防护指导教师评阅意见成绩评定： 指导教师：年 月 日答辩小组意见答辩小组负责人： 年 月 日北京交通大学毕业设计(论文)任务书本任务书下达给： 级 专业 学生 设计（论文）题目：一、毕业设计（论文）基本内容二、基本要求三、重点研究的问题四、主要技术指标五、其他要说明的问题下达任务日期： 年 月 日要求完成
3、日期： 年 月 日指导教师：开 题 报 告题目：学生姓名： 学号： 年 月 日一、文献综述二、选题的目的和意义三、研究方案（框架）四、进度计划五、指导教师意见指导教师： 年 月 日中 期 报 告题目：学生姓名： 学号： 一、进展情况二、指导教师意见指导教师： 年 月 日结 题 验 收一、完成日期二、完成质量三、存在问题四、结论指导教师： 年 月 日中文摘要摘要：本文主要介绍了路基的常见几种的病害类型，分析了路基病害产生的原因提出了这几种病害的预治理和养护维修方法。路基在承受土体自重、行车荷载和各种自然因素的作用下，导致各个部位产生变形，变形又引起路基标高和边坡坡度、外形的改变，严重时造成土体位
4、移，危及路基的整体性和稳定性，造成路基的各种破坏。路基是整个道路的基础，更是保证路面质量和稳定的关键，路基病害的产生不仅与地质、设计、施工等路基形成前的各个环节有关、而且也与路基形成后的养护和治理有关，要避免路基病害的产生对路面造成的早期破坏，必须从各个环节注重，采取相应的措施，提前治理和预防路基病害的产生。关键词：铁路路基； 病害综合整治； 防护ABSTRACTTitle: Comprehensive improvement and protection of railway roadbed diseasesABSTRACT:This paper mainly introduces the
5、roadbed of the common types of diseases, analysis of the causes of the roadbed diseases, this paper puts forward the methods of pre treatment and maintenance of these diseases. Subgrade in bear the weight of soil, traffic load and natural factors, resulting in every region of deformation, deformatio
6、n caused by elevation of subgrade and slope, shape change, serious caused by soil displacement, endanger the integrity and stability of the roadbed, roadbed damage. Subgrade is the road based, is to ensure pavement quality and stability of the key, each link before the subgrade disease has been caus
7、ed not only by the geological conditions, design and construction of roadbed formation, but also with the Subgrade after the formation of the maintenance and management to the related to avoid subgrade disease caused on the road early damage, must focus on each link, take corresponding measures, ear
8、ly treatment and prevent subgrade disease.KEYWORDS：Railway Subgrade; Comprehensive Treatment Of Disease; Protection1 绪论1.1 路基的概念铁路路基是轨道的基础，是经过开挖或填筑而形成的土工建筑物，其主要作用是满足轨道的铺设、承受轨道和列车产生的荷载、提供列车运营的必要条件。铁路路基是路面的基础，它承受着本身土体的自重和路面结构的重量，同时还承受由路面传递下来的行车荷载，所以路基是铁路的承重主体。1.2 路基的基本性能为了保证铁路最大限度地满足列车运行的要求，提高车速、增强安全性
9、和舒适性，降低运输成本和延长线路使用年限，要求路基具有下述一系列基本性能：（1）承载能力行驶在轨道上的列车。通过车轮把荷载传给轨道，由轨道传给路基，在路基内部产生应力、应变及位移。如果路基结构整体或某一组成部分的强度或抗变形能力不足以抵抗这些应力、应变及位移，则轨道或路面结构会出现沉陷，表面会出现不平顺，使路况恶化，服务水平下降。因此，要求路基结构具有与行车荷载相适应的承载能力。（2）稳定性在天然地地表面建造的路基结构物改变了自然的平衡，达到新的平衡状态之前，路基结构物处于一种暂时的不稳定状态。新建的路基结构坦露在大气之中，经常收到大气温度、降水与湿度变化的影响,结构物的物理、力学性质将随之发
10、生变化，处于另外一种不稳定状态。在地表上开挖或填筑路基，必然会改变原地面地层结构的受力状态。原来处于稳定状态的地层结构，有可能由于填挖筑路而引起不平衡，导致路基失稳。因此在选线、勘测、设计、施工中应密切注意，并采取必要的工程措施，以确保路基有足够的稳定性。大气降水使得路基结构内部的湿度状态发生变化，低洼地带路基排水不良，长期积水，会使得矮路堤软化，失去承载能力。山坡路基，有时因排水不良，会滑坡或边坡滑塌。因此，放水、排水是确保路基稳定的主要方面。在严重冰冻地区，低温引起路基的不稳定是多方面的，低温会引起路基缩放裂缝，地下水源丰富的地区，低温会引起冻胀，路基上面的路面结构也随之发生断裂。（3）耐
11、久性路基工程投资昂贵，从规划、设计、施工至建成通车需要较长的时间，对于这样的大型工程都应有较长的使用年限，一般的道路、铁路工程使用年限至少数十年，因此路基工程应具有耐久的性能。1.3 路基病害的意义路基变形超过了允许限度则形成病害。我国既有路基由于历史原因，其填料性质不好，在长期的运营过程中容易产生病害。这些病害在运输繁忙的线路上，不仅危及正常交通，影响通过能力，而且每年为了治理路基病害需要消耗大量的人力、物力和财力，必须引起足够的重视。据1998年铁道部对于全路基病害情况统计，全路标准轨距铁路共有病73406处，总延长达11830.3km。其中排水不良段长4421.4km，占各类病害综合的3
12、7.3%；基床病害（翻浆冒泥、路基下沉和冻害）地段共长2661.9km，占病害总和的22.5%。排水不良诱发和加剧了病害的发生和发展。随着运量不断增长和行车速度不断提高，为了保证列车正常运行，就必须使路基始终处于坚固、稳定的状态。为此，有必要对道床的病害成因进行分析研究，从而采取相应的对策。2 铁路路基病害的类型及原因分析铁路路基病害按表现形式可分为翻浆冒泥、路基下沉、挤出变形、边坡坍方、边坡冲刷、陷穴、滑坡、水侵路基、冻害等。 2.1 翻浆冒泥路基强度因含水过多而急剧下降，在行车作用下发生裂缝、鼓包、冒泥等现象，称之为翻浆。翻浆冒泥一般易发生于基床土质不符合要求的部位，特别是以细粒土作路基填
13、料、风化石质作基床，降雨量大的路堤和路堑地段为病害多发地段一定条件的含粘粒、粉粒的基床表层土在和列车反复振动的作用下，发生软化或触变、液化，形成泥浆。列车通过时轨枕上下起伏使泥浆受挤压抽吸而通过道床孔隙向上翻冒，造成道碴脏污、板结进而使道床降低或丧失弹性。轨道几何尺寸变化危及行车安全。翻浆冒泥分为土质基床翻浆、风化石质基床翻浆和裂隙泉眼翻浆。2.2 路基下沉路基下沉主要是路基填筑密度不够和强度不足所致，表现形式有路基下沉、道砟囊或道砟袋。填方路基下沉导致断面尺寸改变的病害现象，为路堤沉陷。由于路基土密实度不足或地基松软。在水、荷重、自重及振动作用下发生局部或较大面积的竖向变形。一般经过列车运行
14、一段时间后。下沉会趋于缓解。但有时冈荷重增加或水的作用使沉降速率加大。局部下沉也会造成陷槽使线路不平顺。下沉分为基床下沉、堤体下沉和基底下沉。2.3 挤出变形表现形式有路肩隆起、侧沟被挤，路肩外挤和边缘外膨。主要是由于土体强度不足而产生的剪切破坏或塑性流动，基床内的土经常处于软塑状态，在基床内的影响深度较大，在列车荷载的作用下，基床上发生剪切破坏，发乍外挤变形。外挤是因为基床强度不足引起，外挤分为路肩隆起。2.4 边坡塌方坍方的表现形式有剥落、碎落、滑坍和崩坍。剥落、碎落、滑坍主要发生在路堑边坡。剥落是指边坡表层土壤，岩石风化成零碎薄片，从坡面上脱落下来的现象，剥落碎屑的堆积。会堵塞边沟，影响
15、路基稳定。碎落是岩石碎块的一种剥落现象落石产生的冲击力可使路基、路面遭到破坏，威胁行人及车辆的安全。崩坍是大量土石脱离坡面翻滚于边坡下部形成倒石堆或岩堆的现象。崩坍的土石方往往造成交通中断，也是危害最大的路基病害。崩坍的发生主要是路堑的开挖使原有自然坡面失去平衡所致。滑塌是指边坡上的大量土石沿着一定滑动面整体向下滑移的现象。2.5 边坡冲刷边坡冲刷指较高大的土质路堑、路堤边坡、岸坡（滨河、河滩、海滩和水库（塘）的路堤边坡）或严重风化的软质岩石边坡受到水流的冲蚀、冲刷作边坡冲刷用向形成冲沟或冲坑为边坡冲剧。边坡冲刷分为边坡淘刷和边坡冲沟。2.6 陷穴陷穴指路基下及其附近存在洞穴，其坍塌可引起基床
16、和道床突然沉落轨道悬宅，中断行车，甚事造成列车颠覆。陷穴病害分为黄土陷穴、岩溶洞穴、盐蚀溶洞和墓穴兽洞等。2.7 滑坡滑坡指影响路基稳定的土（岩）体滑动。分为边坡的深层滑动、路基滑移及山体滑坡。2.8 水浸路基水浸路基指实际浸水超过设计水位的路基被水浸或淹没，引起一定的沉降或局部坍塌，当路堤缺乏足够的防护和加固设备时，导致路基稳定性受到影响或破坏。2.9 冻害冻害发生在寒冷地区，如路基土为透水性较差的细粒土，当含水量较高或基面积水，在冻结过程中，土中水重新分布和聚集形成冰块。又引起不均匀的冻胀现象。在我国北方地区，由于地理条件原因，经常出现2.10 沙害风沙经常掩埋铁路。尽管路基病害表现形式多
17、样，但产生路基病害的原因则主要是土质不良，压实密度不足和排水不畅等。3 铁路路基的病害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。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2.5m度可达80k
18、m/h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，路基的整治流程如下：前期准备总体方案检测路基细化方案治理施工效果评价。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。3.1 路基滑坡的防治对滑坡这一常见的路基病害的预防及治理。中国铁路有些区段滑坡病
19、害较为密集，平均每百公里分布高达2030处，多为山区铁路。发生滑坡常用的防治对策有排水、减重、支挡、改善土体物理力学性质等常中断行车，甚至使列车颠覆，给运输安全带来严重危害。斜坡上的岩土沿坡内的软弱带或软弱面向前和向下发生整体移动的现象，称为滑坡。发生滑坡的软弱带又称滑动带。滑动带在重力作用下，或在其他外力作用下使其剪切应力大于强度，或因震动液化、溶蚀潜蚀、自燃、人为开采等因素的作用下，使其结构破坏和岩土性质改变而丧失强度，就会引起滑动带上覆岩体或土体发生滑动。滑坡一般从地表上呈现的裂缝等迹象的变化可大致划分出蠕动、挤压、微动、滑动、大动和滑带固结六个阶段。在发生滑坡的地方，常出现环状后缘、月
20、牙形凹地、滑坡台阶和垅状前垣等独特的地貌景观。但岩体滑坡由于其界面的生成多依附于岩体内既有的构造裂面，因此其后缘和分块裂缝一般呈直线或折线状。滑坡按其特点可进行各种不同的分类。中国铁路按滑体的物质组成及其成因，把滑坡分为粘性土滑坡、黄土滑坡、堆填土滑坡、堆积土滑坡、破碎岩石滑坡和岩体滑坡等六类。产生滑坡的原因有内在因素，也有外在因素。内在因素是形成滑坡的先决条件，它包括岩土性质、地质构造、地形地貌等。外因通过内因对滑坡起着促进作用，它包括水的作用、地震和人为因素等。所以，滑坡是内外各因素综合作用的结果。（1）对有可能新生滑坡的地段或可能复活的古滑坡，应采取必要的工程措施，以防止产生新的滑坡或古
21、滑坡的复活。（2）治早。滑坡的发生与发展，是有一个过程的，早期整治，能收到事半功倍的效果。（3）一次根治与分期整治相结合。滑坡一般应一次彻底根治，不留后患。但对规模较大、性质复杂、变形缓慢，一时尚不致造成重大灾害的滑坡，也可在全面规划下，分期整治。同时注意观测每期工程效果，为确定下期工程提供依据。防治滑坡的措施应在弄清滑坡成因的基础上，对诱发滑坡的各种因素，分清主次，采取相应的工程措施。3.2 路基崩塌落石的防治崩塌落石是堑坡或其上山坡的岩块土石发生崩塌或坠落造成危害的地质现象。具有突然、快速和较难预测的特点，是地形、地质比较复杂的山区铁路十分常见的路基病害，对铁路行车安全危害甚大，经常导致中
22、断行车，甚至列车颠覆。（1）形成崩塌的原因：陡峭高峻的边坡或山体斜坡，坡度大于45、高度大于30m，特别是坡度在5575的斜坡，是崩塌多发地段。由风化的坚硬岩层组成的又高又陡的斜坡，如互层砂岩，稳定性更差，容易形成崩塌。受地质构造影响严重，有很多结构面将岩体切割成不连续体的斜坡，特别是有两组结构面倾向线路，其中一组倾角较缓时，容易向线路崩塌。水的作用是产生崩塌的重要因素。绝大多数的崩塌发生在雨季或暴雨之后，因为水的渗入，对岩石产生软化、润滑和动水压力作用，使岩体强度降低，内摩擦力减小，促使崩塌发生。其他如地震、爆破、人工开挖斜坡等，都是诱发崩塌的因素。 （2）防治原则以预防为主，制早治小，一次
23、根治，不留后患为原则。新建铁路应加强工程地质工作，对崩塌落石地段，严重者应予以绕避，不能绕避时，应修建必要的预防性工程，防患于未然。养护维修应对可能发生崩塌落石地段，加强检查巡视，发现变形失稳征兆，应及时采取措施，治早治小，防止因病害扩大而导致灾害的发生。病害发生后，整治工作要坚持一次根治、不留后患。否则，往往会招致大的灾害。（3）防治措施应根据病害性质、规模及所处地形、地质情况，因地制宜地选择。常用的防治措施有如下类型。拦截类适用于小规模、小块体的崩塌落石。拦截构造有落石平台、落石坑、落石沟、拦石墙、钢轨栅栏及柔性拦石网等。遮栏类应用于规模较大的崩塌落石，遮栏建筑有各种明洞和棚洞。修建明洞、
24、棚洞，既可遮挡崩塌落石，又可对边坡下部起稳定和支撑作用。支挡加固类适用于不宜或难于消除的大危岩或不稳定的大孤石。支挡建筑有支顶墙、支护墙、明洞式支墙、支柱、支撑等。护坡、护墙适用于易风化剥落的边坡。边坡陡者用护墙，边坡缓者用护坡。改线绕避上述措施不能奏效时，应考虑改线绕避。（4）养护维修要点：崩塌落石地段应进行定期检查、经常检查和雨季汛期检查。所谓定期检查是指春检和秋检，对崩塌落石地段及其防护建筑物进行全面地检查。春检时发现隐患，采取防范措施安全渡汛；秋检时是检查汛期过后崩塌落石处所的变化情况及防护建筑物的破损情况，分轻重缓急，安排路基大、维修计划。巡山工和重点病害看守工对所管责任地段或处所，
25、应经常巡视检查，监视危岩落石的发展动向，防患于未然。雨季汛期应加强检查力度，执行雨前、雨中、雨后检查制度，是防止崩塌落石事故的有效措施。及时清理被拦截的崩塌坠落土石，修理被破坏的建筑物及排水设备。对范围大、数最多、危石分散、清除整治困难的崩塌落石地段，应设置报警装置，以防发生事故。3.3 基床翻浆冒泥、下沉外挤的防治基床翻浆冒泥、下沉外挤是路基本体变形而引起的病害。一般发生在基床为黏土类的路基地段，排水不良的路堑和站场比较多见。翻浆冒泥和基床下沉外挤病害，是基床变形不同阶段的表征，翻浆冒泥导致陷槽或碴囊基床下沉，陷槽或碴囊的发展使基床抗剪强度下降，导致路肩隆起或边坡外挤。基床翻浆冒泥引起的轨道
26、不平顺，恶化了列车运行条件，但变形发展缓慢，对行车安全影响不大。而基床下沉外挤，则可能造成行车中断甚至列车颠覆，严重危及行车安全。病害成因基床排水不良承载力不足或受水浸承载力进一步下降的土质基床在列车荷载反复作用下，将逐渐形成基床翻浆冒泥下沉外挤的病害。水若源于降雨，翻浆冒泥表现为季节性，即雨季发生，旱季不发生；水若源于地下水，则翻浆冒泥表现为常年性，但雨季比较严重。基床土遇水承载力下降，原因比较复杂，如基床土为膨胀土未更换或改良；排水系统不完善；基床未作砂垫层或厚度不足；填土密实度未按规定控制；轨道状态不良；速度、轴重增加而轨道与之不相匹配等，都将使基床强度与行车条件不相匹配，以致产生基床病
27、害。防治原则“预防为主，治早治小”。应在基床变形的初始阶段及早整治，不要到碴囊形成甚至下沉外挤再整治，这样做可事半功倍。防治措施应视病害性质，产生原因，地段长短及施工条件等情况，合理选择施工工艺，综合整治以求实效。（1）排水。适用于排水不良而导致的基床病害，如路堑和站场。疏通或修建防渗侧沟、天沟、排水沟等地表排水系统；修建堵截、导引、降低地下水位的盲沟、截水沟、侧沟下渗沟等排除地下水或降低地下水位系统。以消除或减小地表水和地下水对路基基床的侵害，使基床土经常保持疏干状态。（2）提高基床表层强度。适用于基床表层土承载力不足导致的基床病害，如裂土病害。防治措施一般采用换渗料土（二合土或三合土）及换
28、砂。换填深度应以满足承载力要求为原则。（3）使基面应力降低或均匀分布。（4）土工膜（板）封闭层或无纺土工纤维渗滤层。这是近年广泛应用的防治基床病害的新工艺，它有隔离地表水、过滤基面水和均布基面应力等多种效用，常与换砂、砂垫层配合使用。作为隔断排水层的材料，它能渗水，又能隔断粘土细粒，具有足够的强度，又有延伸性，是整治基床病害的好材料，但这种材料造价较高，使用寿命尚有待测试。 3.4 路基陷穴的防治路基陷穴是路基下面隐伏的洞穴顶部塌陷引起的一种路基病害。塌陷有时能使轨道悬空，给行车安全带来严重后果，这些洞穴有三类，一是石灰岩地区的岩溶洞穴；二是黄土地区的黄土陷穴；三是人工遗留的洞穴，如古墓、古窖
29、、古井、遗弃的坑道等。有些洞穴，修建铁路时未发现，或发现未作处理，有些黄土陷穴是在铁路建成后，因路基排水不良，水流集中潜蚀而成。石灰岩溶洞主要分布在中国南方广西、贵州和云南东部，湖南、湖北西部及广东的西部和北部也很发育，北方主要分布在山西与河北的太行山、太岳山、吕梁山和燕山一带。黄土陷穴主要分布在西北和华北地区，尤其是黄河中游地区。形成原因：造成洞穴顶部塌陷的主要因素是水的作用和列车荷载作用。洞穴在水的侵蚀、潜蚀作用下和列车动荷载的反复作用下，洞顶的岩土结构逐渐遭到破坏，承载力也逐渐丧失，最终突然塌陷。预防措施：预防洞顶塌陷，必须预先弄清楚影响路基稳定范围内，隐伏洞穴的分布情况、形状大小、埋藏
30、深度、顶部厚度、洞穴处工程地质和水文地质情况，以及洞穴的发展趋势等，而后采取工程措施，预防洞穴塌陷。但要做到这一点，只有在新线勘测设计或施工阶段才有可能。通车后在运营条件下，很难做到。黄土路基，只要做好路基排水，就能预防新生陷穴的发生。整治措施：陷穴发生后，首先应根据陷穴发生的部位、规模、对路基稳定性或行车安全的危害程度，进行评估，确定是否紧急处理。发生在轨道下面的陷穴，对行车安全危害较大，应采取紧急措施，如填实陷坑，整修线路，扣轨慢行，派人看守,情况危急时，应封锁线路。其次应做细致调查，查清塌陷洞穴的成因，形状大小，平面位置，埋藏深度，工程地质和水文地质特征及可能的发展趋势，为彻底整治提供依
31、据。常用措施有： （1）开挖回填。如暂不危及行车安全，此措施应作为首选，它能确保质量，不留后患；（2）塌陷洞穴在轨道下方，无法开挖，可钻孔灌砂、灌注泥浆、砂浆或混凝土浆；（3）规模较大或与暗河相通的溶洞塌陷，可采用网格梁、地基梁、框架梁跨越，或其他类梁跨越等。无论采用何种措施，都要做好排水，尤其是黄土陷穴，排水设施有效、完善与否是整治成败的的关键。3.5 路基冲刷的防治位于河流岸边、河滩或水库岸边的路基，因常年或季节性水流冲刷、波浪和渗流的作用，往往造成路基冲空、边坡滑坍等病害。防治这类病害，必须掌握水流性质、变化规律及可能对岸边或路基造成危害的性质和严重程度，使防治措施准确到位。为此，应细致地调查勘测、精心分析，提出符合实际的科学结论。防护工程分直接防护和间接防护两类。直接防护是对路基本体加固，以抵御水流的冲刷；间接防护是借导流或挑流工程，改变水流性质，间接达到避免或减轻水流对路基冲刷的目的。直接防护方式： （1）干砌石护坡。适用于不受主流冲刷的路堤边坡。（2）浆
