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1、石家庄铁道大学毕业论文铁路路基病害预防与养护维修Railway roadbed disease prevention and maintenance 2015 届专业铁道工程技术学号学生指导教师完成日期 2015 年 6 月 15 日精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 32 页毕业论文成绩单学生学号班级专业铁道工程技术毕业论文题目铁路路基病害预防与养护维修指导教师马超指导教师职称副教授评定成绩指导教师得分总分 40评阅人得分总分 20答辩小组组长得分总分 40综合评定成绩及评语：院长( 主任) 签字：年月日精选学习资料 -
2、- - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 32 页毕业设计任务书题目铁路路基病害预防与养护维修专业铁道工程技术班 级高 1210 学生承担指导任务单位道路与铁道工程系导师导师职称副教授一、论文内容对铁路路基中存在的病害进行了分类，分析了各种铁路路基病害发生的机理，介绍了路基病害的检测方法，指出明确各种路基病害的类型及形成机理， 并提出了准确的检测的方法和预防整治措施。二、基本要求1. 搜集资料要全面，参考文献15 篇以上，且应以近期发表或出版的为主；路基常见病害，至少掌握某一类病害产生原因、预防措施和养护维修方法；3. 说明书文理通顺，正文字数不少
3、于10000，并满足相关格式要求；4. 独立完成。三、应收集的资料及参考文献M.5 版. 北京：中国铁道出版社， 2006. 2M. 北京：中国铁道出版社， 2007. 3M. 北京：中国铁道出版社， 2006. 4M. 北京：中国铁道出版社， 2006. 5 唐新权 .M. 北京：中国铁道出版社，2002. 6M. 北京：中国铁道出版社， 2005. 7M. 北京：中国铁道出版社， 2005. 8 刘建坤 . 铁路路基养护维修 M. 中国铁道出版社， 2010. 9 吴雄. 既有铁路路基病害及其防治J.山西建筑 .2009 年 12 月，第 35卷，第 36期. 10李国辉李英斌 . 浅谈既
4、有铁路路基病害与整治措施J.内蒙古科技与经济.2012 年. 11齐喆 . 论铁路路基病害及整治防护措施J.科技资讯： 2014 年 NO.17. 12唐忠富 . 浅谈铁路路基病害产生的原因及防治措施J.中国新技术新产品.2013 NO.03( 上). 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 32 页13尚煜鹏 . 浅谈铁路路基病害防治 J.中国新技术新产品： 2012 NO.06. 14魏志刚 . 浅析铁路路基病害的预防与治理措施J. 问题探讨 . 15黄书华 . 谢达文 . 铁路路基病害病害整治技术J.铁道建筑 .2008
5、年第 9期. 16张连生 . 铁路路基病害的形成及治理J. 路桥工程 .2014 年 3 月下旬刊. 四、进度计划3.2 - 第 1-4 周文献检索、搜集资料、拟定提纲、撰写开题报告、毕业实习；- 第 5-8 周路基常见病害类型综述及分类。4.20- 4.28第 9 周病害原因、检测方法和分类标准总结与分析；- 10-14 周养护维修方法与预防措施总结与分析；6.14 15 周文章整理、准备答辩、6.156.2116 周答辩教研室主任签字时间年月日精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 32 页毕业论文开题报告题目铁路路基病害预
6、防与养护维修学生学号班级1210 班专业铁道工程技术一、课题研究背景随着我国经济的飞速发展，铁路交通网的长度以及密度越来越大，这对铁路线路的质量也提出了更高的要求。铁路路基病害不仅对提速有大的影响，还对铁路行车有很大的影响，存在着较大的安全隐患。路基病害的特征基本上都在路基基床上反映出来，例如道床下沉、翻浆冒泥、轨面不平等。因此，对既有铁路路基病害的整治是提高铁路运营速度和安全的当务之急。二、国内外研究现状国内研究现状：随着国家经济的快速发展，铁路运输在国民经济中的地位越来越显著。特别是人民生活的快节奏，促使铁路运行速度也越来越快，铁路先后六次大提速和最近几年建设的客运专线，就是适应人民生活节
7、奏不断增长的需要。国外已有许多国家已经建成了高速铁路，而我国目前正在进行的铁路客运专线和高铁的建设，就是满足人民的生活水平日益提高的需要。在我国，目前提高铁路运行速度有两种途径，一是对既有线进行线路改造，二是新建高速铁路。对既有线进行线路改造，是利用现有的资源，投入较少的资金，在短时间内就能完成的改造项目，但其速度提升有一定的极限值。新建高速铁路投资大但开通速度较高，成本回收较快。既有铁路路基病害对铁路行车有很大的影响，存在着较大的安全隐患，同时也降低了铁路的运营速度。因此，对既有铁路路基病害的整治是提高铁路运营速度和安全的当务急。随着铁路重载、高速的发展，影响铁路运营速度和安全的既有铁路路基
8、病害，在一些路段，病害产生的速率呈上升趋势。根据近年来的统计资料，我国现有路基病害长度占线路总长度的13%15%。据上海铁路局合肥工务段统计，其管段内管辖的铁路线路病害路基占总长度的11.4%，铁路提速受此影响较大，因此，加大对既有铁路路基病害的整治，提高病害整治技术，减少维护工作量，保障铁路高速、安全运营，是铁路工务系统一项重要而艰巨的任务。国外研究现状：国外铁路发展方向是重载铁路和高速铁路。发展重载铁路轴重 25t-30t)的国家有美国、澳大利亚、巴西等；发展高速铁路的国家有法国、日本和德国等。这些国家都制定了较高的路基技术标准，具体有：1强化路基基床：包括路堤、路堑及不填不挖地段，尤其是
9、对基床表层的精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 32 页填料和强度严格要求。比方日本在新干线上设置了强化表层，采用级配矿碴层或增设沥青混凝土表层等；法国在制定TGV 线路技术条件前曾对全国既有铁路的路基进行了详细、全面的调查，发现轨枕下道床加垫层的厚度对防止路基病害的产生有重要作用，并且总结出当厚度超过时，线路良好，路基病害的发生概率小2严格控制路基填筑：包括对路基填料的分类、填筑压实和检测方法等。并且日本和法国分别提出了用贯入仪及落球回弹法等快速检测的方法。3各国在高速铁路建设过程中，对线路容易发生不平顺的部位特别加以重视
10、，从结构设计到施工组织再到质量检测等方面都采取措施，严防病害的产生。三、论文主要内容对铁路路基中存在的病害进行了分类，分析了各种铁路路基病害发生的机理，介绍了路基病害的检测方法，指出明确各种路基病害的类型及形成机理，并提出了准确的检测的方法和预防整治措施。四、论文预期目的目的在于使学到的路基病害知识能够有更全面的认识与了解，掌握路基病害的分类、产生机理、预防和养护维修。五、时间安排3.21-4文献检索、收集资料、拟定提纲、撰写开题报告；6第 5-8 周路基常见病害综述及分类；7第 9-10周病害原因、检测方法和分类标准总结与分析；11-14 周养护维修方法与预防措施总结分析；6.1415周文章
11、整理、准备答辩；6.156.2116周答辩。指导教师签字时间年月日精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 32 页摘 要本文首先由最基本的概念开篇，分析了铁路路基的基本性能，对国外的研究状况做了阐述，国内和国外路基病害处理技术进行比较，进而对国外常用处理路基病害的技术进行了说明，其次对常见铁路路基病害的类型和表现形式作了简要介绍，对铁路路基病害发生的原因进行了分析，并且深入探讨了地质、水文和气候等因素对铁路路基病害的作用，除此之外，还介绍了几种常用的病害检测方法，最后进一步对铁路路基病害的预防整治措施、日常养护维修的手段和应该注
12、意的事项进行了说明。关键词 ：铁路路基病害 预防 养护精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 32 页目 录第 1 章 绪论 . 1 1.1 路基的概念 . . 1 1.2 铁路路基的基本性能 . . 1 1.3 研究铁路路基病害的意义. . 2 1.4 国内外研究现状 . . 2 第 2 章 铁路路基的病害类型、原因及产生机理 . 4 2.1 铁路路基病害的类型 . . 4 2.2 铁路路基各病害类型的原因分析. . 4 2.2.1 翻浆冒泥 . 5 2.2.2 路基下沉 . 5 2.2.3 边坡塌方 . 6 2.2.4 边坡
13、变形 . 6 2.2.5 边坡冲刷 . 6 2.2.6 陷穴 . 6 2.2.7 滑坡 . 7 2.2.8 水浸路基 . 7 2.2.9 冻害 . 7 2.2.10 雪害 . 7 2.2.11 沙害 . 8 2.3 铁路路基病害产生的机理. . 8 第 3 章 铁路路基的病害检测 . 9 第 4 章 铁路路基病害的预防与养护 . 11 4.1 病害的预防与整治 . . 11 4.1.1 常见病害的整治：. 11 4.2 铁路路基病害的养护维修. . 20 第 5 章 结论与展望 . 22 5.1 结论 . . 22 5.2 展望 . . 22 参考文献 . 23 致 谢 . 24精选学习资料
14、- - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 32 页石家庄铁道大学毕业论文错误 !未定义文档变量。1第1章 绪论1.1 路基的概念铁路路基是轨道的基础。是指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，它承受着本身材料的自重和路面结构的重量，同时还承受由轨道传递下来的行车荷载，所以路基是铁路的承重主体。1.2 铁路路基的基本性能为了保证线路最大限度地满足列车运行的要求，提高列车运行速度、增强安全性和舒适性，降低运输成本和延长线路寿命，要求路基具有以下基本性能：
15、1承载能力行驶在轨道上的列车通过车轮把荷载传递给轨道，再由轨道传给路基，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，外表会出现不平顺，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。结构承载能力包括强度和刚度二方面。路基结构层应具有足够的刚度，使得在荷载作用下不发生太大的变形，保证不发生不平顺病害。2稳定性在天然地地外表建造的路基结构物改变了自然的平衡，在到达新的平衡状态之前，路基结构物处于一种暂时的不稳定状态，比方会发生一定的沉降。新建的路基结构坦露在大气之中，经常受到
16、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措施。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - -
17、 -第 9 页，共 32 页石家庄铁道大学毕业论文错误 !未定义文档变量。2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。春天融冻季节，在交通繁重的路段，有时引发翻浆，使路基路面发生严重的破坏。3)耐久性路基工程投资较高，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。路基的稳定性可能在长期经受自然因素的侵袭逐年消弱，因此，提高路基的耐久性，保持其强度、刚度、几何形态经久不衰，除了精心设计、精心
18、施工、精选材料之外，最主要的还是要有常年的养护、维修工作。1.3 研究铁路路基病害的意义路基变形超过了允许限度就会形成病害。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 km。其中基床病害翻浆冒泥、路基下沉和冻害地段共长 km，占病害总和的 22.5%；其中排水不良段长 km，占各类病害综合的 37.3%。排水不良诱发和加剧了病害的发生和发展。随
19、着高速化和重型化的不断推进，行车速度不断提高、运量不断增长，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。因此，非常有必要对道床的病害成因进行分析研究，进而采取相应的对策。1.4 国内外研究现状国内研究现状：随着国家经济的快速发展，铁路运输在国民经济中的地位越来越显著。特别是人民生活的快节奏，促使铁路运行速度也越来越快，铁路先后六次大提速和最近几年建设的客运专线，就是适应人民生活节奏不断增长的需要。国外已有许多国家已经建成了高速铁路，而我国目前正在进行的铁路客运专线和高铁的建设，就是满足人民的生活水平日益提高的需要。在我国，目前提高铁路运行速度有两种途径，一是对既有线进行线路改造
20、，二是新建高速铁路。对既有线进行线路改造，是利用现有的资源，投入较少的资金，精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 32 页石家庄铁道大学毕业论文错误 !未定义文档变量。3在短时间内就能完成的改造项目，但其速度提升有一定的极限值。新建高速铁路投资大但开通速度较高，成本回收较快。既有铁路路基病害对铁路行车有很大的影响，存在着较大的安全隐患，同时也降低了铁路的运营速度。因此，对既有铁路路基病害的整治是提高铁路运营速度和安全的当务急。随着铁路重载、高速的发展，影响铁路运营速度和安全的既有铁路路基病害，在一些路段，病害产生的速率呈上升
21、趋势。根据近年来的统计资料，我国现有路基病害长度占线路总长度的13%15%。据上海铁路局合肥工务段统计，其管段内管辖的铁路线路病害路基占总长度的11.4%，铁路提速受此影响较大，因此，加大对既有铁路路基病害的整治，提高病害整治技术，减少维护工作量，保障铁路高速、安全运营，是铁路工务系统一项重要而艰巨的任务国外研究现状：国外铁路发展方向是重载铁路和高速铁路。发展重载铁路轴重 25t-30t)的国家有美国、澳大利亚、巴西等；发展高速铁路的国家有法国、日本和德国等。这些国家都制定了较高的路基技术标准，具体有：1强化路基基床：包括路堤、路堑及不填不挖地段，尤其是对基床表层的填料和强度严格要求。比方日本
22、在新干线上设置了强化表层，采用级配矿碴层或增设沥青混凝土表层等；法国在制定TGV 线路技术条件前曾对全国既有铁路的路基进行了详细、全面的调查，发现轨枕下道床加垫层的厚度对防止路基病害的产生有重要作用，并且总结出当厚度超过时，线路良好，路基病害的发生概率小。2严格控制路基填筑：包括对路基填料的分类、填筑压实和检测方法等。并且日本和法国分别提出了用贯入仪及落球回弹法等快速检测的方法。3各国在高速铁路建设过程中，对线路容易发生不平顺的部位特别加以重视，从结构设计到施工组织再到质量检测等方面都采取措施，严防病害的产生。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - -
23、- -第 11 页，共 32 页石家庄铁道大学毕业论文错误 !未定义文档变量。4第2章 铁路路基的病害类型、原因及产生机理2.1 铁路路基病害的类型近期，全国铁路行车安全形势非常严峻，恶性事故屡有发生，“铁老大”的形象严重受损，广阔人民群众对铁路部门存在诸多质疑，铁路建设随着金融危机的深化，呈现出收缩状态。在这样的形势下，确保铁路运输安全、提高服务意识，是扭转当前铁路运输企业不利局面的关键。铁路运输的安全在很大程度上取决于铁路建设质量，比方甬温线“ 7 23”特大事故，由信号系统故障引起，是建设质量差的一个典型案例，而铁路路基由于直接承载所有负荷，是铁路施工质量的控制重点，但是铁路路基在长期使
24、用过程中，由于自身土体的自重、铁路轨道、行车的荷载和多种自然因素的影响下，各部位产生变形、位移进而形成病害，这些病害按表现形式可分为翻浆冒泥、路基下沉、边坡塌方、挤出变形、边坡冲刷、陷穴、滑坡、水侵路基、冻害、雪害和沙害等，严重危及铁路路基的整体性和稳定性。2.2 铁路路基各病害类型的原因分析随着铁路的大提速和运量的不断增加，满足高速、重载是铁路运输对线路结构提出的要求，与此同时，许多线路病害对运输的影响也日渐突出，主要表现在接头吐碴、线路翻浆冒泥、道床板结和线路几何形态变化大等。究其原因除了线路设备老化外，路基病害对线路几何形态的影响是一个要的原因，而路基病害对线路形态的影响，往往又很难用一
25、般的保养手段来解决。一旦出现路基病害，一般只有等待病害彻底整治，有的地段甚至不得不长期慢行，严重影响了运输效率。存在病害的路基在地表水的进一步侵蚀及动力作用下，其病害的规模将进一步加剧与扩大，这些病害的进一步发展将直接导致路堤沉陷、边坡坍塌与塌陷，严重危及行车安全。随着列车运行速度的提高，对路基质量提出了更高的要求，因此，必须对路基病害进行彻底整治才能使铁路正常运营。因此剖析路基病害的成因，有针对性地采取综合的防范措施，从根本上堵住病害源头，是铁路路基病害防治工作的重中之重，下面就简要分析铁路路基几种常见病害的原因：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - -
26、 - - -第 12 页，共 32 页石家庄铁道大学毕业论文错误 !未定义文档变量。5翻浆冒泥路基因为要承载列车的荷载量，所以要具有较高的强度，如果强度不够，在列车的反复碾压过程中，会出现裂缝、鼓包、冒泥等现象，这种现象称之为翻浆。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。翻浆冒泥是历
27、年来我国既有铁路线最常见的路基病害之一，可分为基床性和道床性两大类，基床性翻浆冒泥可分为土质基面翻浆冒泥、风化石质基面翻浆冒泥、裂隙泉眼翻浆冒泥。由此可见，造成铁路路基翻浆冒泥病害的原因有道床脏污、排水不良；路基面土质不良、强度不够；枕木下道碴厚度不足或薄厚不均，致使列车通过时增加对路基面的压力，尤其在钢轨接头处，车轮冲击大，道床和基面受力更大；线路作业不当，清筛道床后的脏土垫路肩用，影响了路基和道床排水效果。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，部分地区也有因机床土被水侵蚀，极度软化引起，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。
28、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。一般经过列车运行一段时间后，下沉会趋于缓解，但有时因载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。下沉病害一般不发生翻浆冒泥，雨季下沉较快，旱季下沉略缓，道碴囊越来越深，有时软卧层较薄，道碴囊较浅时就发展成为挤出。发生下沉的线路轨道水平、高低、方向有较频繁和较大变化，道床石碴因陷入碴囊而逐步减少，道砟陷槽是道床石碴压人路基基面的病害。形成过程为先是凹坑分布在轨枕下彼此不连贯，深度可达 lm，使路面在纵向上呈锯齿状，称为道碴槽，道碴槽一旦形成，地表
29、水就会沿着道碴入机床土中，使机床土含水量增大，软化。在列车重复动荷载作用下，道碴进一步陷入松软的机床土中，如此恶性循环，逐渐在路基中形成道碴囊，所以每年需适量增补石碴。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 32 页石家庄铁道大学毕业论文错误 !未定义文档变量。6边坡塌方塌方的表现形式有剥落、碎落、滑塌和崩塌。剥落、碎落、滑塌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
30、及车辆的安全。崩塌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。崩塌的土石方往往造成交通中断，也是危害最大的路基病害。崩塌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。边坡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。外挤的成因是软卧层与刚卧层接触面有地下水影响，或道碴囊积水使软卧层处于饱和状态，导致承载力降低，发生
31、剪切滑动或塑性流动。外挤大多发生在路堑地段，也有发生在路堤地段，外挤一般均在刚卧层上形成滑动面，造成一侧侧沟挤动或挤死，路肩向上隆起。少数情况下软卧层很薄，刚卧层接近水平，也发生向两侧同时挤出。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常年或是季节性水流的冲刷、渗流等作用造成路基冲空的现象，称之为边坡冲刷。边坡冲刷分为边坡淘刷和边坡冲沟。陷穴在路基施工时勘探不准确或是后期人为原因导致的路基下方或是附近出现洞穴，如果平时巡查时发现不了，则在荷载力的反复作用下，路基会坍塌或是沉落，这时轨道会悬空或是断裂，列车难以正常运行，如果坍
32、塌时列车正好在此位置，则精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 32 页石家庄铁道大学毕业论文错误 !未定义文档变量。7会导致翻车事故的发生。陷穴病害分为黄土陷穴、岩溶洞穴、盐蚀溶洞和墓穴兽洞等。滑坡滑坡是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。水浸路基水浸路基指实际浸水超过设计水位的路基。当雨季来临时，如果遇到洪水灾害发生，路基会长时间的处于水里浸泡，这时如果路基的强度和土质的密实度不够，路堤又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。冻害冻害发生在寒冷地区，如路基土为透水性较差的
33、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。冻害造成线路高低不平，影响行车平稳及安全。造成冻害的直接原因是路基排水不良。夏天路基或道床内积水，在冬天结冻时，水分从土壤中别离出来，结冰后体积胀大，使路基或道床冻起。土质不同、排水能力不同，结冻后路基膨胀也不一样，石质路基一般不出现冻起现象由于路基排水性能差，所以，比较起来路堑冻害严重。冻害分表层 ( 地表) 冻害，路基 ( 深部)冻害两种。表层冻害：它是由于道床不清洁和道床沉陷使道床内积水冻结而产生的，这种冻害一般是一入冬结冰，路基冻起就产生，到春天结冻时就降落路基冻害；路基冻害：它是路基地
34、下水冻结而产生的这种冻害一般发生在冬季中期或更迟一些时间。这种冻害一般在气候严寒、地下水位又高的地方才会出现。在我国北方地区，尤其是东北和西藏地区，由于地理因素，经常出现此病害。雪害降雪或积雪被风吹移至路基上堆积、埋没线路，造成冻害。铁路路堤及路堑就成为影响风雪流运行的障碍物。保持着动态平衡的风雪流在前进过程中遇到阻力，使近地外表气流速度大大降低，从而削弱了气流搬运雪粒的能力，部分雪粒就会从精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 32 页石家庄铁道大学毕业论文错误 !未定义文档变量。8风雪流中跌落沉积，堆积于路堑及路堤处，掩埋
35、轨道甚至掩埋车辆，影响行车速度，危及行车安全，引发交通事故，造成雪害。沙害风沙经常掩埋铁路。尽管路基病害表现形式多样，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。2.3 铁路路基病害产生的机理由以上所介绍内容可知，铁路路基的病害原因多种多样，但是都由几个因素共同作用的结果，比方路基填料的性质，土质的强度，路基土质的密度，当地气温度环境，水资源情况 ( 地下水、地表水、降水情况) ，以及运行列车的负载情况等等，这些都是导致铁路路基病害的因素，而且通常状态下，都是以上因素共同作用，使病害发生，每一种病害都有其独特的病因，例如以上所述，但是总结来看，可以归纳为以下两个方面。 地质
36、环境导致这是病害发生的根本原因，但是由于铁路在建设之初就已经对当地的地质环境因素进行了细致的了解，并就特殊环境因素，例如：天气寒冷，雨雪天气多，这就需要就温度过低易结冻、雨季到来时，雨量大的情况做特殊的设计，做好路基防务措施，所以说地质环境虽然是病害发生的内因，但是它也是一个相对的稳定量。例如翻浆冒泥、路基下沉、边坡塌方、挤出变形、边坡冲刷、陷穴、滑坡、水侵路基、冻害、雪害和沙害等常见病害就是由地质环境造成的。 气候的变化和列车振动共同作用如果说地质环境是病害发生的根本原因，那么气候的变化和列车振动就是病害发生的外在推力。路基病害的发生是由各项原因共同作用的结果，不是单一因素作用发生的，例如：
37、当地的雨水较多，路基受到雨水侵袭，土质硬度和密度均发生变化，但是如果没有列车的重复振动，路基也不会发生损坏，只有和列车振动，轨道挤压共同作用时，才能够使路基病害发生，从而影响行车安全。由此可见，路基病害的产生除了地质环境起主导作用外，气候的变化和列车振动起到了加速路基破坏的作用，所以说，路基病害是多方面造成的。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页，共 32 页石家庄铁道大学毕业论文错误 !未定义文档变量。9第3章 铁路路基的病害检测为了对路基病害进行合理整治，必须准确检测病害状况，分析病害成因。在分析成因的前提下，首先要对路基病
38、害进行调查和检测，既有铁路路基具体调查、检测的内容有以下几方面：1病害地区的地质、水文资料，考察病害区段的排水系统；2路基结构分层，道床、基床、砂垫层及路堤填土的各层厚度；3路基结构的横断面和纵断面变异状况；4道床板结的厚度与范围，道碴陷槽的状况；5基床土的性质与状况，包括基床土的物理力学性质、颗粒组成、含水量、强度等；6路基病害的类型、发育程度和分布形式；7路基的承载能力评估根据铁路既有线的特点，路基检测应不干扰行车或少干扰行车，为此需采用的检测手段应力求准确、可靠、快速，从而为将来的整治工作提供准确可靠的信息。可采用轻型动力触探、地质雷达、瞬态面波法和取土试验等多种手段对线路进行试验检测，
39、具体步骤和方法如下：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石碴的散射和高频信号的限制不能精确的反映，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
40、度浅的不足。在路基病害测试中，最关心的是路基表层和其下路基土的承载能力，所以两种方法结合，优势互补，正好能够到达路基的测试目的。3对路基强度、刚度等参数方面的分析。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页，共 32 页石家庄铁道大学毕业论文错误 !未定义文档变量。10重型动力触探主要反映路基土的力学性能，是以击数10 cm-1 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。轻型动力触探与重型动力触探原理相似，只是后者以击数10 cm-1来反映路
41、基各个位置的力学性能指标。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、瞬态面波法相结合的测试方法，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。(1) 钻探法：从钻孔中取得路基土样进行物理性质分析从而判断其是否满足设计要求。钻孔直径为100 mm，芯样直径95-98 mm，采取干钻取芯，根据取样部位对芯样编号 ,顺时针全长摆放，对芯样拍照，根据路基部位及芯样特征在取土现场称芯样的质量并编号，送实验室做土工试验，粘性土检测：含水量、液塑限、塑性指数、液性指数等；粗粒土检测：含水量、颗粒级配、细粒土含量、最大粒径、不均匀系数、曲率系数等指标。根
42、据土样的物理指标确定土的类别和填料组别。(2) 重型动力触探法：根据检测数据，绘制承载力深度曲线，提供基床及路基承载力。通过后两种传统的综合检测技术能准确的检测出路基病害的原因，如不符合设计要求、路基填筑压实不符合、路基承载力不足等，还能准确直观地检测路基的质量，但是缺点就是检测周期长，安全压力大，检测费用高，这对运营繁忙的线路来说是不适合的，所以我们经常采用探地雷达法和瞬态面波法来检测路基病害。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页，共 32 页石家庄铁道大学毕业论文错误 !未定义文档变量。11第 4 章 铁路路基病害的预防与养
43、护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。4.1 病害的预防与整治病害预防包括以下内容：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；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，还有正在推广的铁路路基快速物探检测系统，其优点是检测深度达轨面下 m，速度可达 80 km/h入路基和路基积水，保持路基面排水坡度。病害的整治：路基病害的
44、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。常见病害的整治：铁路路基病害整治的一般工法应用近年来有许多改善路基工程性质的新技术，依性质不同可分为以下三类：路基土壤改进；路床填方改进施工法；路基挡土施工法。第一，
45、路基的土壤改进。道路工程上路基土壤稳定与否，直接影响路基的破坏精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页，共 32 页石家庄铁道大学毕业论文错误 !未定义文档变量。12与否，路基土壤的不稳定是主要原因。故纵有较好的路基而无稳定的路基，最后也将导致低质量。假设路基土壤不符合标准，则施工前需将土壤加以改进。目前国内、外稳定土壤的方法有很多，依性质不同可分为三类。1机械稳定，主要是指夯实而言。在路基工程中，夯实为最常见的土壤改进方法，虽然滚压对土壤密度的增加不是很大，但对土壤的强度及其工程性质改善效果显著。2化学稳定，是指利用混合或灌注化学
46、物质于土壤中的稳定方法。较常用的方法有以下几种：水泥稳定法。对砂质土壤之稳定较具效果，其作用为稳定土壤的颗粒及增强颗粒间的黏结力；石灰稳定法。对黏性土壤较为适用，石灰稳定后的土壤可大量降低塑性指数、减低收缩及膨胀性、增加承载力且具有防水性；沥青稳定法。与砂质土壤较能均匀拌和，以期到达理想的效果。以沥青为黏结材料，且利用其防水的特性改善工程性质；其他：如氯化钙、氯化钠等化学质物稳定及飞灰稳定等。3物理稳定，是指以预压、祛水或热电稳定等方式增加路基稳定的工程性质。例如，凝聚性土壤由于受水影响很大，想要取得良好的稳定性，必须减轻水份对土壤的影响，故利用砂桩及预载的方式使土壤加速压密沉陷，以改善路基土
47、壤的工程性质。第二，路床填方改进施工法。路床填方改进施工法类似上面所述的路基土壤改进施工法，另外还可利用土壤加劲施工法。路基加劲的主要观念乃是在路基中埋人施工合成材料，借由施工合成材料受力变形时会负担部分荷重，来减少路基受力后所产生的变形，进而到达加劲的效果。在提高路基承载力方面，路基土壤使用加劲片可以得到良好的效果，其原理为：(1) 增加土壤的剪力强度；(2) 土壤与加劲材料界面间摩擦力所产生的剪力阻抗。目前大部分加劲土的设计仅应用于排水良好的粒状土壤，以防止孔隙水在凝聚性土壤造成不良影响而降低剪力强度。另外，路基土壤因受力而变形，夹于其中的加劲材料也随之变形，这一变形将吸收部分的能量，因而
48、减少向下传递的应力，到达加劲的效果。第三，路基挡土施工法。路基应尽量配合自然环境防止大挖大填，不管其为填方边坡还是挖方边坡均须稳定，才不致发生坍方。由于边坡处理及崩坍的预防为道路工程的重要项目，因此道路施工前应先作边坡稳定分析，假设有崩坍的可能性，应根据实地情况选择适当的施工技术处理。边坡崩坍的防止，主要在于降低其滑动精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页，共 32 页石家庄铁道大学毕业论文错误 !未定义文档变量。13的驱动力及增加其抗滑力，选择防治方法应视其崩坍路段的地势、地质、水的来源、经济等方面详加考虑比较，再定应采取的施工
49、法。在降低其滑动驱动力方面可以用加强边坡排水及减缓坡角的方式解决，而增加边坡抗滑力则常用挡土设施及地(岩)锚等方式处理。路基病害类型众多，由于每种病害都有其独特的性质，所以其防治和整治措施也有差异，下面介绍几种常见病害的整治措施：.1 路基翻浆冒泥的防治为了防止铁路路基基层出现翻浆冒泥方面的病害问题，要求重点关注以下几个方面的措施：(1) 在铁路路基建设期间做好对路基排水系统的设置工作，合理调节路基外表水体温度，防止地下水或其他水分在冻结期间进入路基上部并对路基造成不良影响。还可通过配合设置隔温层以及隔离层的方式，杜绝发生排水不畅的问题。在工程条件允许的情况下，也可以通过适当提高路基的方式，解
50、决路基排水问题；(2) 翻浆冒泥问题的产生在很大程度上来说与路基上部的水分聚集现象有相当密切的关系。故而可以通过在路基上方设置水砂垫层的方式及时处理外表水分；(3) 对土基进行合理改善，同时配合对路面的强化。具体的操作方案为：根据铁路路基沿线的实际情况，通过路基换土，加固土，或者是引入煤渣石灰石结构层的方式改善土体质量。以上多种方案可以综合使用，在兼顾经济性以及合理性的基础之上，获得更加良好的处理效果基床翻浆冒泥的整治，具体措施是：铺设砂垫层和设置封闭层：砂垫层的作用：铺设砂垫层使碎石与路基面隔开，使基面受力均匀，防止碎石直接与基面接触破坏基面的平整，从而防止基面因坑洼不平积水而造成翻浆冒泥。