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摘要:新建伊敏至伊尔施铁路为国铁II级,设计时速120Km/小时,因线路多种病害的存在,自2010年开通试运营以来,行车速度始终在60公里/小时,限制了线路的运输能力,危机行车安全,线路病害整治迫在眉睫。
伊敏至伊尔施线全线开通运营以来,线路病害严重危及到行车安全,影响到线路提速;通过对路基病害现场进行实地调查,对病害形成的原因及病害进行综合分析,提出以下相关整治方案。
一、线路病害现状
1.水害
水是线路路基病害的主要原因;据海拉尔工务段雨量计观测,伊敏~阿尔山地区累计降雨量最高达237.1mm,巴日图地区累计降雨量达162.7mm,对路基造成的水害影响如下:
1)路堑边坡产生冲沟、冲坑及边坡溜塌现象,局部路堑边坡截水骨架护坡塌陷。暴雨、雪融水集中时期,部分路堑边坡中部冒水、涌沙。
2)个别路堤地点边坡有冲沟、流沙、骨架坍塌现象,路堑边坡冲沟、冲坑流沙堵塞排水沟。
3)路堤排水沟出口处冲刷下切,形成冲沟,甚至导致排水沟和地面塌陷,已危及路基及桥台锥体护坡安全。
2.边坡沙化
路堑边坡沙化主要在DK39+600~DK40+300km、DK90+390~440km、DK92+525~625km左侧,DK90+660~DK91+150km和DK91+440~780km右侧,路堑土质以粉细砂为主,坡面无植物,有些段落有骨架护坡但骨架内无覆土,无植被。
3.路基下沉
在DK173+544~655km、DK174+120~220km、DK178+220~410km、DK178+620~920km、DK181+180~200km段。路基下沉主要发生在桥头和填方较高地段,局部路肩处发生纵向裂缝,甚至路肩垮塌,顶部骨架下沉破损。
4.雪害
路基雪害主要在DK24+300~800km、DK31+700~750km、DK36+250~550km、DK115+200~700km段,冬季积雪淤积线路。
5.隧道线路晃车
列车通过六处隧道内中心排水沟井口时晃车严重,为安全起见,列车限速60公里/小时运行。
二、病害原因分析
1.水害
路堑边坡产生冲沟、冲坑、冒水、涌沙等水害,主要原因分析如下:
1)海拉尔-阿尔山地区雨量丰富,在短时间内降雨量大,特大暴雨对沙性土边坡造成了严重的冲刷,带走了浅表层覆土和植被。
2)路堑顶挡雪墙内外积雪较深,春融时大量积雪融化,也提供了丰富的水资源,对堑顶和边坡也产生冲刷作用。
3)部分地段排水沟、天沟长度不足。两处桥头冲沟主要是排水沟沟尾在桥梁锥体处或路基附近,水沟只做到了桥头,未延至桥范围,导致水流冲刷路肩或锥体。
4)路堤、路堑部分护坡存在拱形骨架厚度不够、砌体不密实、空响等问题;还有部分骨架护坡基础深度不足,骨架内未覆盖腐殖土和植被;浆砌排水沟砌筑质量不良等,工程抵抗洪水、雪融水能力下降。
2.边坡沙化主要原因分析如下:
对挖深小于6m的路堑边坡,设计原采用路堑边坡包0.3m厚的碎石土,并种草防护,但从现场情况来看,有些段落碎石土包坡厚度或面积不足,有些被冲刷带走,粉细砂边坡裸露,在风蚀或雨水冲刷作用下,产生边坡剥落、淘蚀、沙化现象。
3.路基下沉分析原因如下:
1)部分路堤填料达不到设计要求,有些地段路基可见从两侧直接取土填筑本体,既增加了路堤的边坡高度,又造成两侧坡脚的低洼积水,浸泡路基。
2)部分压实度达不到设计要求,路堤两侧路肩边缘和路堤里部压实存在差异,造成路基纵向裂缝,局部地段路肩下沉、开裂。
4.雪害产生原因如下:
1)伊敏至伊尔施线设计时线路标高存在缺陷,线路低路堑地点多,个别车站设在地平面以下。
2)草原春风大,风向的不确定性及修建挡雪墙后区域内原有主导风向的改变造成。
5.隧道线路晃车原因如下:
隧道排水管路设计在线路中心地下,间距60米一座检查井,检查井两侧线路采用Ⅱ型短灰枕固定,稳定性极差造成晃车严重。
三、病害整治措施
(一)路堑边坡水害整治
1.路基冲沟
路堑边坡坡面碎石土包坡尚未完全形成,或表面冲刷但尚未形成大的冲沟,坡面植被稀疏,采用清理坡面、坡脚的冲积体,平整边坡并夯实,坡面仍采用厚0.3m碎石土包坡,并撒草籽防护。
2.边坡冲坑、溜坍等病害整治
当边坡有明显冲坑或造成局部溜坍等病害时,应结合病害原则综合整治:
(1)排水系统
1)堑顶平缓,存在长大汇水面积时,宜增设天沟。
2)堑顶有临时便道,或有明显施工破坏,堑顶坑洼不平,或水流方向不明,宜平整回填密实堑顶坑洼、积水坑,顺沟顺水,有条件时设挡水墙、挡水埂,排水沟将水引向堑外低洼处排出;无条件时,增设天沟,将水引入路堑两端,必要时可增设吊沟将水引入侧沟。堑顶回填、整平夯实的表面撒草籽植草防护。
3)对堑顶局部低洼汇水,无条件引出路基外时,宜采用小段天沟,并设置吊沟将水引入侧沟排出。
4)堑顶积雪严重,雪融水较多,且堑顶坑洼积水,雪融水易下渗,造成邊坡冒沙、溜坍等病害时,应回填、平整、夯实堑顶边坡,表面撒草籽植草防护,增设M7.5浆砌片石梯形天沟,天沟宜比地面略低0.05~0.1m,坡面水向天沟内顺流,天沟下设高0.3~0.5m的盲沟,盲沟底宽0.6m。
5)堑顶虽位于反坡,但挡雪墙影响雨水、雪融水排放时,应隔20~30m挑开挡雪墙,必要时埋设2~3孔Φ0.3m预制混凝土圆管,利于顺水排放。或于堑坡侧挡雪墙坡脚附近增设天沟排水。
(2)边坡防护
1)边坡冲坑、溜坍处采用原土掺入6%水泥后回填夯实,回填前应将冲坑、溜坍处开挖宽不小于1m的台阶,清除杂土、树根、杂草等;困难时也可采用袋装原土回填。
2)骨架严重破坏的地段需拆除后重砌,对冒沙、冒水明显的地段,骨架下设0.15m砂砾反滤层,并与骨架结合,设底、侧三面透水土工布。骨架沿竖向每隔2米设泄水孔,泄水孔采用Φ0.05mPVC管,管底约30cm设花孔,并包裹一层透水土工布。
3)路堑边坡底部局部为红色黏土时(DK36+780~DK36+950段),宜隔1孔将位于红黏土范围内主骨架改换成边坡支撑渗沟的形式,主骨架宽度同边坡渗沟顶面宽度。
4)阿尔山北站右侧局部边坡存在冻融滑塌,特别是伊尔施隧道出口段右侧,骨架边坡破坏较严重,宜采取边坡支撑渗沟结合骨架防护,盲沟间距应根据病害情况按主骨架间距或间隔一主骨架设置。
(二)边坡沙化
边坡沙化地段,清理流沙,恢复厚0.3 m碎石土包坡,并撒草籽防护。
(三)路基下沉
1)路堤下沉地段,经初步分析主要为填料压实度不够,需加强观测,评价其是否稳定,运营中主要通过抬高道砟解决路基下沉。
2)路基下沉严重,引起路肩宽度严重不足地段,在路肩处增设M7.5浆砌片石挡砟墙。
3)路堤路肩处有纵向裂缝,在路肩处采用花管注浆处理,裂缝范围沿路肩每1m打一孔花管,孔深3~4m,花管孔方向交替变化,孔内注M10水泥砂浆;边坡骨架、护肩破坏地段应拆除后重砌。
(四)隧道晃车整治
线路中心检查井两侧的短Ⅱ型灰枕,全部更换为短Ⅲ型短灰枕,增大灰枕与道砟的接触面,补足渣石捣固。
通过以上整治,线路运行速度可提高到100Km/小时。
参考文献:
[1]黄淑森 铁路路基基床病害的分类及分级 黑龙江铁道 2004.03,52-59
[2]哈尔滨铁路局科学技术研究所 新建铁路伊敏至伊尔施线高填路基观测及冻土试验研究报告 2013.06
[3]鲁玉廷 京通线中段路基溜坍的形成和整治 铁道工务 1998.02 31-34
伊敏至伊尔施线全线开通运营以来,线路病害严重危及到行车安全,影响到线路提速;通过对路基病害现场进行实地调查,对病害形成的原因及病害进行综合分析,提出以下相关整治方案。
一、线路病害现状
1.水害
水是线路路基病害的主要原因;据海拉尔工务段雨量计观测,伊敏~阿尔山地区累计降雨量最高达237.1mm,巴日图地区累计降雨量达162.7mm,对路基造成的水害影响如下:
1)路堑边坡产生冲沟、冲坑及边坡溜塌现象,局部路堑边坡截水骨架护坡塌陷。暴雨、雪融水集中时期,部分路堑边坡中部冒水、涌沙。
2)个别路堤地点边坡有冲沟、流沙、骨架坍塌现象,路堑边坡冲沟、冲坑流沙堵塞排水沟。
3)路堤排水沟出口处冲刷下切,形成冲沟,甚至导致排水沟和地面塌陷,已危及路基及桥台锥体护坡安全。
2.边坡沙化
路堑边坡沙化主要在DK39+600~DK40+300km、DK90+390~440km、DK92+525~625km左侧,DK90+660~DK91+150km和DK91+440~780km右侧,路堑土质以粉细砂为主,坡面无植物,有些段落有骨架护坡但骨架内无覆土,无植被。
3.路基下沉
在DK173+544~655km、DK174+120~220km、DK178+220~410km、DK178+620~920km、DK181+180~200km段。路基下沉主要发生在桥头和填方较高地段,局部路肩处发生纵向裂缝,甚至路肩垮塌,顶部骨架下沉破损。
4.雪害
路基雪害主要在DK24+300~800km、DK31+700~750km、DK36+250~550km、DK115+200~700km段,冬季积雪淤积线路。
5.隧道线路晃车
列车通过六处隧道内中心排水沟井口时晃车严重,为安全起见,列车限速60公里/小时运行。
二、病害原因分析
1.水害
路堑边坡产生冲沟、冲坑、冒水、涌沙等水害,主要原因分析如下:
1)海拉尔-阿尔山地区雨量丰富,在短时间内降雨量大,特大暴雨对沙性土边坡造成了严重的冲刷,带走了浅表层覆土和植被。
2)路堑顶挡雪墙内外积雪较深,春融时大量积雪融化,也提供了丰富的水资源,对堑顶和边坡也产生冲刷作用。
3)部分地段排水沟、天沟长度不足。两处桥头冲沟主要是排水沟沟尾在桥梁锥体处或路基附近,水沟只做到了桥头,未延至桥范围,导致水流冲刷路肩或锥体。
4)路堤、路堑部分护坡存在拱形骨架厚度不够、砌体不密实、空响等问题;还有部分骨架护坡基础深度不足,骨架内未覆盖腐殖土和植被;浆砌排水沟砌筑质量不良等,工程抵抗洪水、雪融水能力下降。
2.边坡沙化主要原因分析如下:
对挖深小于6m的路堑边坡,设计原采用路堑边坡包0.3m厚的碎石土,并种草防护,但从现场情况来看,有些段落碎石土包坡厚度或面积不足,有些被冲刷带走,粉细砂边坡裸露,在风蚀或雨水冲刷作用下,产生边坡剥落、淘蚀、沙化现象。
3.路基下沉分析原因如下:
1)部分路堤填料达不到设计要求,有些地段路基可见从两侧直接取土填筑本体,既增加了路堤的边坡高度,又造成两侧坡脚的低洼积水,浸泡路基。
2)部分压实度达不到设计要求,路堤两侧路肩边缘和路堤里部压实存在差异,造成路基纵向裂缝,局部地段路肩下沉、开裂。
4.雪害产生原因如下:
1)伊敏至伊尔施线设计时线路标高存在缺陷,线路低路堑地点多,个别车站设在地平面以下。
2)草原春风大,风向的不确定性及修建挡雪墙后区域内原有主导风向的改变造成。
5.隧道线路晃车原因如下:
隧道排水管路设计在线路中心地下,间距60米一座检查井,检查井两侧线路采用Ⅱ型短灰枕固定,稳定性极差造成晃车严重。
三、病害整治措施
(一)路堑边坡水害整治
1.路基冲沟
路堑边坡坡面碎石土包坡尚未完全形成,或表面冲刷但尚未形成大的冲沟,坡面植被稀疏,采用清理坡面、坡脚的冲积体,平整边坡并夯实,坡面仍采用厚0.3m碎石土包坡,并撒草籽防护。
2.边坡冲坑、溜坍等病害整治
当边坡有明显冲坑或造成局部溜坍等病害时,应结合病害原则综合整治:
(1)排水系统
1)堑顶平缓,存在长大汇水面积时,宜增设天沟。
2)堑顶有临时便道,或有明显施工破坏,堑顶坑洼不平,或水流方向不明,宜平整回填密实堑顶坑洼、积水坑,顺沟顺水,有条件时设挡水墙、挡水埂,排水沟将水引向堑外低洼处排出;无条件时,增设天沟,将水引入路堑两端,必要时可增设吊沟将水引入侧沟。堑顶回填、整平夯实的表面撒草籽植草防护。
3)对堑顶局部低洼汇水,无条件引出路基外时,宜采用小段天沟,并设置吊沟将水引入侧沟排出。
4)堑顶积雪严重,雪融水较多,且堑顶坑洼积水,雪融水易下渗,造成邊坡冒沙、溜坍等病害时,应回填、平整、夯实堑顶边坡,表面撒草籽植草防护,增设M7.5浆砌片石梯形天沟,天沟宜比地面略低0.05~0.1m,坡面水向天沟内顺流,天沟下设高0.3~0.5m的盲沟,盲沟底宽0.6m。
5)堑顶虽位于反坡,但挡雪墙影响雨水、雪融水排放时,应隔20~30m挑开挡雪墙,必要时埋设2~3孔Φ0.3m预制混凝土圆管,利于顺水排放。或于堑坡侧挡雪墙坡脚附近增设天沟排水。
(2)边坡防护
1)边坡冲坑、溜坍处采用原土掺入6%水泥后回填夯实,回填前应将冲坑、溜坍处开挖宽不小于1m的台阶,清除杂土、树根、杂草等;困难时也可采用袋装原土回填。
2)骨架严重破坏的地段需拆除后重砌,对冒沙、冒水明显的地段,骨架下设0.15m砂砾反滤层,并与骨架结合,设底、侧三面透水土工布。骨架沿竖向每隔2米设泄水孔,泄水孔采用Φ0.05mPVC管,管底约30cm设花孔,并包裹一层透水土工布。
3)路堑边坡底部局部为红色黏土时(DK36+780~DK36+950段),宜隔1孔将位于红黏土范围内主骨架改换成边坡支撑渗沟的形式,主骨架宽度同边坡渗沟顶面宽度。
4)阿尔山北站右侧局部边坡存在冻融滑塌,特别是伊尔施隧道出口段右侧,骨架边坡破坏较严重,宜采取边坡支撑渗沟结合骨架防护,盲沟间距应根据病害情况按主骨架间距或间隔一主骨架设置。
(二)边坡沙化
边坡沙化地段,清理流沙,恢复厚0.3 m碎石土包坡,并撒草籽防护。
(三)路基下沉
1)路堤下沉地段,经初步分析主要为填料压实度不够,需加强观测,评价其是否稳定,运营中主要通过抬高道砟解决路基下沉。
2)路基下沉严重,引起路肩宽度严重不足地段,在路肩处增设M7.5浆砌片石挡砟墙。
3)路堤路肩处有纵向裂缝,在路肩处采用花管注浆处理,裂缝范围沿路肩每1m打一孔花管,孔深3~4m,花管孔方向交替变化,孔内注M10水泥砂浆;边坡骨架、护肩破坏地段应拆除后重砌。
(四)隧道晃车整治
线路中心检查井两侧的短Ⅱ型灰枕,全部更换为短Ⅲ型短灰枕,增大灰枕与道砟的接触面,补足渣石捣固。
通过以上整治,线路运行速度可提高到100Km/小时。
参考文献:
[1]黄淑森 铁路路基基床病害的分类及分级 黑龙江铁道 2004.03,52-59
[2]哈尔滨铁路局科学技术研究所 新建铁路伊敏至伊尔施线高填路基观测及冻土试验研究报告 2013.06
[3]鲁玉廷 京通线中段路基溜坍的形成和整治 铁道工务 1998.02 31-34