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摘 要:为防止路基边坡遭受风沙流吹蚀以及雨水冲蚀破坏,在线路地区设立路基边坡防护措施,分别从防护效果、技术经济等角度对各种防护措施进行分析,确定了路基边坡防护方案,有效防止了雨水冲蚀及冻融破坏,确保了铁路的稳定和运营安全。
关键词:铁路路基;风蚀水蚀;边坡防护
路基边坡工程涉及到基础建设的各个方面,如铁路、公路、水利等,其一方面关系到其维系的各种构筑物的安全与正常使用,另一方面又影响构筑物的建设成本。随着我国铁路建设的飞速发展,边坡稳定性问题日益突出,但由于缺乏对边坡治理技术的系统研究,从而为工程埋下隐患,边坡失稳将造成交通中断,甚至造成巨大的经济损失和不良的社会影响,同时大大增加了后期维护处置费用。
一、概况
铁路专用线线路全长37.265km,路基长32.21km(含站场),占线路全长的86.43%。铁路专用线沿线气候条件属典型的北温带半干旱大陆性气候,具有冬季寒冷、夏季炎热、温差悬殊的特征,鄂尔多斯南部处于毛乌素沙地的延伸地带,具有荒漠化气候特征,气温变化剧烈,多风沙,蒸发强烈;强降雨多,降雨较为集中(7-9月)。线路通过分区,地层岩性由新到老为:淡黄色为主,局部呈棕黄色,具壁立性、垂直节理性等,稍湿,中密。
二、边坡防护措施选择
1、影响因素。通过铁路路基边坡病害调查发现:铁路路基多为土包砂路基,土质黏结性差,极易渗水,遇短时强降雨时,很容易被流水侵蚀形成沟谷,也易造成沉陷和崩塌;铁路地处高寒地区,冬季最低温度达到-35.2℃,在冬季结冰冻胀、春季融坍作用下,大量边坡防护设施破坏,丧失保护功能。从水蚀和冻融影响因素得出,要防止铁路路基边坡遭受水蚀破坏,需提高边坡土体板结程度或采用有效边坡防护措施;要防止铁路路基附属遭受冻融破坏,需提高混凝土强度或降低混凝土含气量。
2、铁路路基边坡防护措施
(1)浆砌片石拱形骨架防护。拱形骨架及镶边、护脚、脚墙采用M7.5水泥砂浆砌片石砌筑,截水槽采用C15混凝土预制。顶部拱圈与镶边之间用M7.5水泥砂浆砌片石嵌补,嵌补厚度为0.4m。拱形骨架内先栽沙柳方格,呈菱形排列,每个方格尺寸为1.0m×1.0m,方格内栽种灌木,灌木采用梅花形布置,间距为0.4m×0.4m[3]。浆砌片石拱形骨架受力特性好,边坡稳定。但工程量大、石料价格高、采购困難、美观性差、施工难度大、石料加工和安砌困难、施工工期长。后期容易产生脱落、塌陷、滑动鼓胀等病害,维护费用高。
(2)空心六棱砖边坡防护。空心六棱砖用C15预制混凝土,脚墙、护脚、镶边、肋柱采用C15混凝土现浇,空心砖内采用客土植草防护。空心六棱砖护坡可以减少混凝土工程量,减轻砌筑时的劳动强度,少人工,施工速度快,工程造价低,防护效果好。但是边坡防护高度不能太高,若太高则容易造成滑落滑塌,不利路基边坡稳定。
(3)混凝土方格形骨架防护。护坡骨架采用C15预制混凝土板,脚墙、护脚、镶边、肋柱采用C15混凝土,方格形骨架内先栽沙柳方格,呈菱形排列,每个方格尺寸为1.0m×1.0m,方格内种植灌木,灌木采用梅花形布置,间距为0.5m×0.5m。混凝土方格形骨架护坡受力特性好,经济、适用、环境美观,能适应地基变形,耐久性好、原材料易于购买且节省石料,为应对路肩吹蚀和坡脚反向掏蚀破坏,采取浆砌片石骨架或预制混凝土块骨架护坡措施,分别对路肩和坡脚处进行镶边和护脚处理;铺设空心砖可把坡面分隔成一个个小室,降低雨水顺坡面的冲刷强度;再用细粒土填充,适度洒水拍打密实,产生板结;或用较大粒径砾石填充,防止风蚀破坏;栽砌卵砾石,保证其一定的嵌入深度,与坡面土体牢固结合在一起,提高抗风蚀和水蚀能力。
三、路基边坡防护措施综合评价
1、防护效果评价。铁路路基边坡的损害主要是风蚀破坏,也有雨水冲蚀破坏。通对路基边坡试验工点的长期观察,认为路基试验段所采取的防护措施除混凝土预制拼装防护措施外均有较好的防护效果,不仅有效地抑制戈壁地区风沙流对路基边坡的风蚀破坏,还能抵抗雨水等冲刷破坏。
2、技术经济评价。该地区人烟稀少,建材稀缺,交通运输不便,工程造价昂贵。在满足铁路路基边坡防护效果的同时,也要考虑施工工艺的复杂程度,尽可能地降低工程造价。因此,浆砌片石骨架护坡与片石混凝土骨架护坡均可起到良好的效果。如果当地片石材料丰富,宜采用浆砌片石骨架护坡,但在片石缺乏或运距较远时,可采用混凝土骨架护坡。骨架中栽砌卵、砾石时需要严格控制粒径不小于10 cm,且保证其一定的嵌入深度,防止出现松动而滚落到坡脚。栽砌砾石施工工艺较为复杂,费时、费力,造价较高。
结束语
防护工程对于铁路是否能够保持长久的稳定有着直接的影响,在实际执行工程建设的过程中,就应当根据路堤边坡防护选择:当边坡高度H<3m 时,坡面采用混凝土空心砖防护;当边坡高度H≥3m 时,坡面采用拱形骨架护坡(浆砌片石或混凝土骨架),骨架内铺设混凝土空心砖进行防护是可行的。对于浆砌片石骨架护坡和片石混凝土骨架护坡,均有良好防护效果。如果当地片石材料丰富,宜采用浆砌片石骨架护坡,节约成本。路基边坡铺设混凝土空心砖时,空心砖内应主要填较大粒径的、坚硬的砾石。若混凝土空心砖内填充细颗粒土时,须适度洒水,拍打密实使其板结,提高抗风蚀能力,保证防护效果。混凝土预制块骨架护坡,施工方便,虽能有效加固路堤边坡,但坡面填土裸露面积较大,不能有效防止路基边坡遭受风蚀和冲蚀破坏,防护效果难以保证。栽砌砾石费时、费力。
参考文献
[1]葛盛昌,蒋富强.铁路强风地区风沙成因及挡风墙防风效果分析[J].铁道工程学报,2017.
[2]姜永伟.既有铁路路基边坡防护技术[J].资源信息与工程,2017,32(5):12.
[3]滕剑平.铁路路基边坡防护技术措施分析[J].建筑技术开发,2017,44(18):18.
[4]赵静怡.铁路路基混凝土在边坡防护中的应用[J].铁道勘察,2017(3):51-53.
关键词:铁路路基;风蚀水蚀;边坡防护
路基边坡工程涉及到基础建设的各个方面,如铁路、公路、水利等,其一方面关系到其维系的各种构筑物的安全与正常使用,另一方面又影响构筑物的建设成本。随着我国铁路建设的飞速发展,边坡稳定性问题日益突出,但由于缺乏对边坡治理技术的系统研究,从而为工程埋下隐患,边坡失稳将造成交通中断,甚至造成巨大的经济损失和不良的社会影响,同时大大增加了后期维护处置费用。
一、概况
铁路专用线线路全长37.265km,路基长32.21km(含站场),占线路全长的86.43%。铁路专用线沿线气候条件属典型的北温带半干旱大陆性气候,具有冬季寒冷、夏季炎热、温差悬殊的特征,鄂尔多斯南部处于毛乌素沙地的延伸地带,具有荒漠化气候特征,气温变化剧烈,多风沙,蒸发强烈;强降雨多,降雨较为集中(7-9月)。线路通过分区,地层岩性由新到老为:淡黄色为主,局部呈棕黄色,具壁立性、垂直节理性等,稍湿,中密。
二、边坡防护措施选择
1、影响因素。通过铁路路基边坡病害调查发现:铁路路基多为土包砂路基,土质黏结性差,极易渗水,遇短时强降雨时,很容易被流水侵蚀形成沟谷,也易造成沉陷和崩塌;铁路地处高寒地区,冬季最低温度达到-35.2℃,在冬季结冰冻胀、春季融坍作用下,大量边坡防护设施破坏,丧失保护功能。从水蚀和冻融影响因素得出,要防止铁路路基边坡遭受水蚀破坏,需提高边坡土体板结程度或采用有效边坡防护措施;要防止铁路路基附属遭受冻融破坏,需提高混凝土强度或降低混凝土含气量。
2、铁路路基边坡防护措施
(1)浆砌片石拱形骨架防护。拱形骨架及镶边、护脚、脚墙采用M7.5水泥砂浆砌片石砌筑,截水槽采用C15混凝土预制。顶部拱圈与镶边之间用M7.5水泥砂浆砌片石嵌补,嵌补厚度为0.4m。拱形骨架内先栽沙柳方格,呈菱形排列,每个方格尺寸为1.0m×1.0m,方格内栽种灌木,灌木采用梅花形布置,间距为0.4m×0.4m[3]。浆砌片石拱形骨架受力特性好,边坡稳定。但工程量大、石料价格高、采购困難、美观性差、施工难度大、石料加工和安砌困难、施工工期长。后期容易产生脱落、塌陷、滑动鼓胀等病害,维护费用高。
(2)空心六棱砖边坡防护。空心六棱砖用C15预制混凝土,脚墙、护脚、镶边、肋柱采用C15混凝土现浇,空心砖内采用客土植草防护。空心六棱砖护坡可以减少混凝土工程量,减轻砌筑时的劳动强度,少人工,施工速度快,工程造价低,防护效果好。但是边坡防护高度不能太高,若太高则容易造成滑落滑塌,不利路基边坡稳定。
(3)混凝土方格形骨架防护。护坡骨架采用C15预制混凝土板,脚墙、护脚、镶边、肋柱采用C15混凝土,方格形骨架内先栽沙柳方格,呈菱形排列,每个方格尺寸为1.0m×1.0m,方格内种植灌木,灌木采用梅花形布置,间距为0.5m×0.5m。混凝土方格形骨架护坡受力特性好,经济、适用、环境美观,能适应地基变形,耐久性好、原材料易于购买且节省石料,为应对路肩吹蚀和坡脚反向掏蚀破坏,采取浆砌片石骨架或预制混凝土块骨架护坡措施,分别对路肩和坡脚处进行镶边和护脚处理;铺设空心砖可把坡面分隔成一个个小室,降低雨水顺坡面的冲刷强度;再用细粒土填充,适度洒水拍打密实,产生板结;或用较大粒径砾石填充,防止风蚀破坏;栽砌卵砾石,保证其一定的嵌入深度,与坡面土体牢固结合在一起,提高抗风蚀和水蚀能力。
三、路基边坡防护措施综合评价
1、防护效果评价。铁路路基边坡的损害主要是风蚀破坏,也有雨水冲蚀破坏。通对路基边坡试验工点的长期观察,认为路基试验段所采取的防护措施除混凝土预制拼装防护措施外均有较好的防护效果,不仅有效地抑制戈壁地区风沙流对路基边坡的风蚀破坏,还能抵抗雨水等冲刷破坏。
2、技术经济评价。该地区人烟稀少,建材稀缺,交通运输不便,工程造价昂贵。在满足铁路路基边坡防护效果的同时,也要考虑施工工艺的复杂程度,尽可能地降低工程造价。因此,浆砌片石骨架护坡与片石混凝土骨架护坡均可起到良好的效果。如果当地片石材料丰富,宜采用浆砌片石骨架护坡,但在片石缺乏或运距较远时,可采用混凝土骨架护坡。骨架中栽砌卵、砾石时需要严格控制粒径不小于10 cm,且保证其一定的嵌入深度,防止出现松动而滚落到坡脚。栽砌砾石施工工艺较为复杂,费时、费力,造价较高。
结束语
防护工程对于铁路是否能够保持长久的稳定有着直接的影响,在实际执行工程建设的过程中,就应当根据路堤边坡防护选择:当边坡高度H<3m 时,坡面采用混凝土空心砖防护;当边坡高度H≥3m 时,坡面采用拱形骨架护坡(浆砌片石或混凝土骨架),骨架内铺设混凝土空心砖进行防护是可行的。对于浆砌片石骨架护坡和片石混凝土骨架护坡,均有良好防护效果。如果当地片石材料丰富,宜采用浆砌片石骨架护坡,节约成本。路基边坡铺设混凝土空心砖时,空心砖内应主要填较大粒径的、坚硬的砾石。若混凝土空心砖内填充细颗粒土时,须适度洒水,拍打密实使其板结,提高抗风蚀能力,保证防护效果。混凝土预制块骨架护坡,施工方便,虽能有效加固路堤边坡,但坡面填土裸露面积较大,不能有效防止路基边坡遭受风蚀和冲蚀破坏,防护效果难以保证。栽砌砾石费时、费力。
参考文献
[1]葛盛昌,蒋富强.铁路强风地区风沙成因及挡风墙防风效果分析[J].铁道工程学报,2017.
[2]姜永伟.既有铁路路基边坡防护技术[J].资源信息与工程,2017,32(5):12.
[3]滕剑平.铁路路基边坡防护技术措施分析[J].建筑技术开发,2017,44(18):18.
[4]赵静怡.铁路路基混凝土在边坡防护中的应用[J].铁道勘察,2017(3):51-53.