兰新铁路路基病害原因分析与整治措施,本文是关于铁路路基相关硕士毕业论文范文跟兰新铁路和整治措施和病害相关毕业论文的格式范文.
铁路路基论文参考文献：
摘 要：为了研究铁路路基的病害问题,以兰新铁路西段的病害治理工程为依托,选择冻害和下沉严重的线路进行现场的实地考察、取土研究和病害分析.根据各种路基病害情况,分析了五种常见的治理措施极其适用条件.最后,依据该线路的病害情况、地质条件、水文条件等设计出相应的整治措施.
关键词：兰新铁路；路基冻害；路基下沉；治理措施；数值模拟
0引言
铁路运输是保证我国国民经济发展的重要基础产业,是国家的命脉所在,铁路的运行不仅为人们的生活带来了便利,也促进了经济的发展,铁路路基是承受并传递轨道重力及列车动态作用的结构,是保证列车运行的重要建筑物,处于各种各样的地形地貌、地质、水文和气候环境中,有时还遭受各种灾害,如洪水、泥石流、崩塌、地震等,导致铁路路基容易出现冻融、下沉等问题.铁路路基病害按路基断面形状可分为路堤病害与路堑病害两类；按发生的部位可分为基床病害、路基本体病害和地基病害3种类型；按表现形式可分为翻浆冒泥、下沉、挤出变形和冻害等［1］.
近年来,许多既有线铁路出现路基病害问题,严重地影响了行车安全.因此,国内学者针对路基的病害开展了大量研究.彭华等分析了常见铁路路基病害的类型、机理［2］;柳墩利综合运用理论分析、数值模拟、现场试验、数理统计等手段,研究了水泥改良黄土加固机理［3］;黄世斌探讨了在该过程中湿陷性黄土地层的合理力学指标及沉降与载荷的变化规律;王斌通过对兰州铁路局管辖内沿线各种路基防护与支挡工程防治措施进行分析,阐述了各种防治处理措施的特点;李玉华介绍了采用灰土挤密桩处理湿陷性黄土路基的施工技术;钱征宇分析了湿陷性黄土的主要工程特性;杨有海等［4］利用有限单元法分析了黄土路堤边坡的作用机理.
本文以兰新铁路西段的病害治理工程为依托,选择冻害和下沉严重的线路进行现场的实地考察、取土研究和病害分析,给该工程提供了合理的治理措施.
1兰新铁路的工程背景和气候特征
1.1工程背景
兰新铁路西段乌鲁木齐～奎屯段修建于上世纪八十年代,是欧亚大陆桥的交通要道,为我国国家铁路网重要组成部分.兰新铁路西段（乌鲁木齐至奎屯段）位于亚欧大陆腹地的准噶尔内陆盆地西南缘,其地表土层以粉质粘土为主,夹杂少量砾石,厚度大多在2-20m,局部厚度小于1.0m.
1.2气候特征通
过对兰新线西段水文气象调查得知,由于该地段干旱少雨,且地下水埋深大于30m,因此水分的补给全部来自天然降雨.兰新线冻害严重区段年平均降雨量200mm左右,但降雨主要集中在6月至10月期间,导致路基表层在11月冻结前含水率较大,冻结期冻胀明显,迁移至路基表层的水分较多,到春融期路基发生较大融沉变形.路基多为路堑、零断面换填、小于3m矮路堤结构形式.
2兰新铁路路基病害现状分析
兰新铁路在建设时标准较低,随着社会经济的发展,对铁路的运输能力提出了更高的要求,所以要对兰新铁路进行提速改造,运行速度由原来单线时的80km/h增加到今年的140km/h（乌西至石河子段）和160km/h（石河子至奎屯段）.既有线路较难适应铁路提速的要求,表现为列车轴重的增加与运行速度的提高会增加路基的动荷载,同时会导致既有线路基出现许多病害特征,并导致整个轨道结构状态的恶化.
该段线路的路基大多采用粉质粘土填筑,由于粉质黏土具有强冻胀性而又地处严寒地区,在低填方路基地段出现了严重的冻害问题和反复冻融问题,导致路基强度降低,影响线路达标提速.同时,受列车动荷载的增加和降水的影响,局部地段路基沉降病害加剧,导致轨道结构状态恶化,危及行车安全.根据前期资料调查研究,该线路路基病害严重路段长度达25.78km,其中冻害严重路段长19.58km,路基下沉病害严重地段长6.2km.
3路基病害治理措施方案比选
针对各种路基病害,国内外学者研究出了多种加固既有线路路基的方法,使其形成复合地基［5］,提高了路基承载力,减小了路基的整体变形.复合地基是指在对地基处理过程中使得天然地基中不能满足承载力要求的部分土体得到增强,或被置换,或在天然地基中设置加筋材料,加固区是由基体和增强体两部分组成的人工地基,目前国内外复合地基技术主要有：
1灌浆加固法
灌浆法是利用液压、气压或电化学原理,通过钻孔或者通过注浆管均匀的把拌合好的浆液注入到土层中,浆液在土颗粒间或岩石裂隙中渗透挤密,并将其中的水分和空气排出,使原本松散的结构胶结成整体,形成了一种结构牢固、强度大、防渗性良好的化学胶结石体.
灌浆法应用于既有铁路路基加固中,可以采用在路基面垂直或斜向灌浆加固,也可以采用在路基边坡斜向灌浆加固.灌浆加固法适用于对既有铁路路基承载力和变形不满足要求的路基本体进行加固处理,以提高路基强度和变形模量,增加填料的稳定性,增加路基抗渗能力以及控制沉降变形等.
2灰土挤密桩法［6］
灰土挤密桩法是通过人工洛阳铲或机械在土中成孔,选用工程用土质材料与水泥、石灰等固化剂按一定比例在孔外充分拌和均匀制成灰土后分层向孔内回填并强力夯实,制成均匀的灰土挤密桩体.灰土挤密桩及桩间土被挤密,一起形成复合地基,提高了地基承载力,减小了地基变形.
灰土挤密桩法适用于对既有路基承载力不满足重载扩能要求的砂质或土质基床进行加固处理,也适用于既有路基区间和过渡段下沉,路堤边坡外挤等病害处理.但灰土挤密桩法易受雨水天气影响而延长施工工期,并且施工相对复杂,成孔质量不易控制,不适用于含水量较高的土体.
3基床换填法
基床换填法就是将路基本体一定范围内的软弱土层或已产生病害的路基本体挖除,换填强度高、性能稳定的材料,并经压实至满足设计要求密实度的方法.换填材料包括：中粗砂、砂卵石、碎石、灰土等.
基床换填法用于整治基床土质不良,承载力不足而引起的基床下沉、外挤等病害；整治寒冷地区基床土质不良而产生的冻害；基床土质不良而引起的路基翻浆冒泥病害；以及基床承载力不足,难以满足提速或重载扩能要求地段的基床换填.
4土工格室
土工格室由于具有材质轻、耐磨损、强度高、施工周期短,并能有效地改善基床土的动应力,形成了对土体具有很强侧向约束和整体刚度较大的结构体,因而此种方法被广泛的应用在了土木工程的各个领域.土工格室在我国主要用于基床翻浆冒泥治理、加固补强、控制冲蚀和过渡段处理等.土工格室用于既有铁路基床病害整治,具有施工简便、工效高、材料运输方便,可防止基床侧挤和道碴陷槽病害的发生.但土工格室存在着易破损和老化的问题,并且破损后修复难度较大,其老化周期性及后期补强也缺乏相关的经验.
5旋喷桩法
旋喷桩法是在路基边坡上施工,对线路正常运营没有影响,对路基基床、路基本体乃至基底的加固都非常便捷.该方法采用单管旋喷高压注浆技术,把浆液作为高压射流渗透到路基土颗粒间孔隙中,使其同土颗粒混合,并产生凝胶作用,从而在路基中形成了一系列一定直径一定间距的斜向柱状水泥土固结体.此种方法提高了路基承载力,减少了路基下沉引起的病害,达到了加固既有路基的效果.
4结束
语铁路运输是我国重要的交通运输方式,在铁路运输中,铁路路基作为最基础的设施,直接关系到列车运行的安全性和可靠性［7］.路基冻害和路基下沉问题是危害兰新铁路运行的“多发病”和“常见病”,彻底解决这两类病害问题一直是设计、施工等部门的主要课题,不同地段的路基病害情况和其治理措施一般有所不同.
病害整治,应根据现场的实际情况,从病害形成的根本原因出发,合理地选取整治措施,才能真正达到消除路基病害的目的.为了提高铁路线路的质量和完整性,需要对铁路线路病害采取有效的预防措施,制定切实可行的养护维修方案,这不仅能够延长铁路线路中相关设备的使用寿命,有效的降低养护维修成本,保证铁路线路运行的安全性和可靠性,而且对我国铁路事业的健康发展也具有积极的意义［8］.
参考文献
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［2］赵洪勇,闫宏业,张千里,等．季节性冻土区路基基床粗颗粒土填料冻胀特性研究［J］．铁道建筑,2014(7):92-94．
［3］闫宏业,蔡德钩,杨国涛,等．高寒地区高速铁路路基冻深试验研究［J］．中国铁道科学,2015,36(3):1-6．
［4］刘华,牛富俊,牛永红,等．季节性冻土区高速铁路路基填料及防冻层设置研究［J］．岩石力学与工程学报,2011,30(12):2549-2557．
［5］孔纲强,王保田．路基工程［M］．北京:清华大学出版社,2013．
［6］郑少河,蒲晓芳．深厚饱和吹填粉土地基加固方法及效果研究［J］．路基工程,2012(5):27-31．
［7］吴立春,王厚星,殷青芳．强夯能量对饱和吹填土地基加固效果的影响［J］．工业建筑,2012,42(1):128-132．
［8］王宇琪,申杨凡,王绍全,等．冻融作用对过湿石灰改良土抗剪强度影响分析［J］．山西建筑,2015(14):52-53．
(本文主审：扈姬优教授)
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