加固技術(shù)在鐵路路基工程中的應(yīng)用
2016-02-29
一、前言
鐵路路基又稱為鐵路線路的下部結(jié)構(gòu)，它是支撐鐵軌與火車承載能力的建筑結(jié)構(gòu)。鐵路路基是整個(gè)鐵路工程施工過(guò)程中最為基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)，對(duì)整個(gè)鐵路工程的安全有著深遠(yuǎn)的影響，它是鐵路整體工程的關(guān)鍵，鐵路路基質(zhì)量好壞對(duì)鐵路后期的運(yùn)轉(zhuǎn)是否安全和穩(wěn)定有著直接的影響。鐵路路基工程大體包括建筑鐵路路基本體，路基加固工程，路基的基本維護(hù)工程，路基排水工程以及路基支擋建筑工程等等。鐵路路基工程是比較復(fù)雜的，它涉及的面比較廣，比如強(qiáng)度、安全性和牢固性，而這些屬性又受到很多因素的制約。
二、鐵路路基工程加固的必要性和重要性
隨著我國(guó)鐵路事業(yè)的日益發(fā)展，近幾年來(lái)，高速鐵路的投產(chǎn)與應(yīng)用越來(lái)越廣泛。在我國(guó)六次火車大提速的過(guò)程中，在線路平面、軌道結(jié)構(gòu)、橋梁、機(jī)車車輛和信號(hào)系統(tǒng)等方面進(jìn)行了大量的有關(guān)研究和改造工作。但路基方面的研究和改造一直處于次要地位，同時(shí)在高速鐵路的使用中發(fā)現(xiàn)了一些較為棘手問(wèn)題。比如在火車與鐵軌接觸過(guò)程中，伴隨著火車速度的不斷提升，制定了一些基礎(chǔ)設(shè)施的新標(biāo)準(zhǔn)，如：機(jī)械設(shè)施和鐵軌路基等。這些標(biāo)準(zhǔn)大致可以歸納為兩個(gè)方面，第一是隨著火車行駛速度的不斷提升（速度達(dá)到甚至超過(guò)了300千米/小時(shí)后），空氣動(dòng)力性能已經(jīng)發(fā)生了較大的改變，對(duì)火車的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和鐵軌路基等基礎(chǔ)設(shè)施提出了更高的要求，同時(shí)由于行車速度的提高，列車對(duì)路基產(chǎn)生的動(dòng)應(yīng)力增加，特別是原有的路基病害處，動(dòng)應(yīng)力加大致使病害加重，病害加重又致使軌道狀態(tài)惡化，造成線路的惡性循環(huán)，影響行車安全。第二，隨著列車速度提高，對(duì)列車乘座的舒適度有了進(jìn)一步的要求。對(duì)列車平穩(wěn)性指標(biāo)和車體震動(dòng)加速度指標(biāo)提出很高的要求，要求全部要達(dá)到優(yōu)的標(biāo)準(zhǔn)。這就要求路基具有更好的均勻性，并保持良好狀態(tài)，對(duì)路基的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性提出了更高的要求。
綜上我們可以看到，在鐵路建設(shè)中，鐵路路基工程是最為重要的環(huán)節(jié)，只有扎扎實(shí)實(shí)的做好路基工程的質(zhì)量，才能確保鐵路運(yùn)轉(zhuǎn)的正常，更好的推動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。
三、影響鐵路路基的因素
鐵路建設(shè)過(guò)程中鐵路路基的強(qiáng)度、安全性和牢固性等重要屬性受到很多因素的干擾和制約，給工程的施工造成很大的困難，那么鐵路路基工程都會(huì)受到哪些具體因素的影響呢，以下進(jìn)行詳細(xì)的介紹：
3.1 水分因素的影響
在鐵路路基建設(shè)中，經(jīng)常會(huì)受到水分因素的一些影響，例如在地質(zhì)巖性比較明顯的地段，由于土壤本身排水能力比較好，這時(shí)一旦出現(xiàn)大面積降水，則對(duì)鐵路路基的排水影響是非常小的。但是如果鐵路的周邊土壤的地質(zhì)條件巖性較弱，土壤過(guò)于松軟，濕潤(rùn)性較強(qiáng)，則會(huì)直接影響到鐵路路基的穩(wěn)定性和安全性，對(duì)路基的沉降起到?jīng)Q定性的作用，對(duì)于水分較多土壤松軟的地質(zhì)，一旦發(fā)生強(qiáng)降雨，則十分容易將鐵路路基兩側(cè)的土質(zhì)沖刷掉，引發(fā)路基下沉，或者使路基的承載能力和牢固性受到較為明顯的下降。
3.2 土壤性質(zhì)因素的影響
鐵路建設(shè)有如下的特點(diǎn)，覆蓋面積廣泛，規(guī)模龐大，路線長(zhǎng)，因此在鐵路施工建設(shè)過(guò)程中，會(huì)遇到不同類型的土壤地質(zhì)，這些土壤地質(zhì)類型情況各異，是造成鐵路路基沉降的主要原因。例如，在黃土高原地區(qū)，因?yàn)辄S土的濕潤(rùn)性比較好，且較為松軟，所以很容易引發(fā)鐵路路基的塌陷。
3.3 邊坡因素的影響
鐵路周邊環(huán)境如：邊坡的毀壞對(duì)鐵路路基的安全性有著直接影響，如果邊坡毀壞，那么很難保證路基的穩(wěn)固性。影響邊坡的因素很多，大體歸結(jié)為兩個(gè)方面，主要是降水降雨和風(fēng)沙侵蝕等等。因此，在鐵路路基施工中，工程設(shè)計(jì)人員一定要從科學(xué)性和合理性來(lái)設(shè)計(jì)邊坡的結(jié)構(gòu)，維護(hù)人員做好日常的維護(hù)保養(yǎng)工作，確保鐵路路基不受損壞，同時(shí)還能夠起到美化環(huán)境的作用。
3.4 路基工程的質(zhì)量因素影響
路基工程建設(shè)施工質(zhì)量因素屬于人為因素，施工質(zhì)量好壞能夠反映出路基的實(shí)際情況。因此在路基施工過(guò)程中，要做好路基材料的選取，填筑的厚度以及受壓能力等等，最大程度的確保鐵路運(yùn)轉(zhuǎn)的安全性。
四、鐵路路基加固技術(shù)的探討
為了確保列車的正常運(yùn)行，在鐵路建設(shè)過(guò)程中路基的穩(wěn)定性和安全性顯得尤為重要，因此必須對(duì)鐵路路基采取必要的加固和防護(hù)措施。下面探討了幾種常見(jiàn)的鐵路路基加固技術(shù)和措施，具體描述如下：
4.1 加固的方式
鐵路路基在建設(shè)中加固的方式主要有兩個(gè)方面，一方面為路基預(yù)加寬，另一方面為路基預(yù)加高。路基加寬的方式一般是從鐵路下部開(kāi)始，即和地面接觸的部位。鐵路下部路基的加寬過(guò)程，一般要求一次完成，并且按照層次分割明確。路基的預(yù)加高方式，一般是根據(jù)鐵路邊坡的穩(wěn)定程度，由低處向高處，逐漸成收縮形狀，在預(yù)加高的過(guò)程中，要求路基之間要搭接牢固，同時(shí)對(duì)鐵路的界限要嚴(yán)格注意。
4.2 排水系統(tǒng)
排水系統(tǒng)是鐵路路基加固措施中非常關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)，保證鐵路四周排水系統(tǒng)的通暢，才算是合格的路基工程。在路基加固中，應(yīng)先建好延長(zhǎng)涵洞，同時(shí)將沉降縫留出。可以采取如下具體的措施：路堤地段在天然護(hù)道外，單側(cè)或雙側(cè)設(shè)置排水溝；路塹地段應(yīng)于路肩兩側(cè)設(shè)置側(cè)溝，塹頂以外單側(cè)或雙側(cè)設(shè)置天溝；年降水量大于等于400mm地區(qū)，路塹邊坡平臺(tái)宜設(shè)置邊坡平臺(tái)截水溝；地面橫坡明顯地段的排水溝、天溝可在橫坡上方一側(cè)設(shè)置。當(dāng)?shù)孛鏅M坡不明顯時(shí)，宜在路基兩側(cè)設(shè)置；地面排水設(shè)施的縱坡不應(yīng)小于2‰。排水溝溝頂應(yīng)高出設(shè)計(jì)水位不小于0.2m。
4.3 粘土固化漿液注漿加固技術(shù)
鐵路地基處理的基本方法按作用機(jī)理可以分為置換、夯實(shí)、擠密、排水、粘土膠結(jié)、加筋和熱學(xué)等方法，由于每種加固方法都有它的適用范圍，因此，不可能采用一種加固方法而覆蓋所有的路基加固，因此應(yīng)根據(jù)路基的具體情況選擇合適的加固方法。粘土固化漿液注漿加固技術(shù)是目前鐵路路基加固工程中使用較為常見(jiàn)的一種新技術(shù)，這種技術(shù)可以發(fā)揮其強(qiáng)大的防滲堵漏的特點(diǎn)，為土質(zhì)松軟的地區(qū)，進(jìn)行鐵路路基改良和加固。粘土固化漿液具有較強(qiáng)的吸水性和抗流變能力，它能夠在地下水流動(dòng)較快的情況下完成注漿過(guò)程。根據(jù)實(shí)驗(yàn)表明，粘土固化技術(shù)具有較強(qiáng)的抗震性能，很好的保證了鐵路路基的穩(wěn)定性和抗干擾能力。加固完成后基床內(nèi)沿深度形成縱向連續(xù)的樹(shù)根樁，基床表面形成柔性封閉層，以達(dá)到提高基床承載力和防止地表水滲入的目的。此外粘土固化漿液主要由十分細(xì)致的粘土顆粒組合而成，因此具有較好的滲透性，能夠深入到鐵路路基的巖層中去，起到良好的加固作用。
五、結(jié)語(yǔ)
鐵路工程是我國(guó)交通運(yùn)輸業(yè)中重要的環(huán)節(jié)之一，直接關(guān)系到我國(guó)交通網(wǎng)絡(luò)的完善和運(yùn)行的安全，在鐵路建設(shè)中，鐵路路基工程是最為基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)，鐵路路基的建筑牢固性、穩(wěn)定性以及可行性，直接關(guān)系到整個(gè)鐵路工程的質(zhì)量和安全。在鐵路地基建設(shè)過(guò)程中，必須保證牢固性和安全性。只有確保施工的質(zhì)量，同時(shí)繼續(xù)進(jìn)行路基加固新技術(shù)的研究，如抗滑支擋工程中，黏性土抗滑樁中樁上荷載的研究；軟土地基加固措施及設(shè)計(jì)計(jì)算方法的研究等，如此可以保證整個(gè)工程的穩(wěn)定和質(zhì)量，促進(jìn)我國(guó)鐵路工程行業(yè)的健康發(fā)展。
