第一篇:京九線路基病害綜合整治技術(shù)使用報(bào)告
京九線路基病害綜合整治技術(shù)研究使用報(bào)告
—衡水工務(wù)段
一、京九線路基病害基本情況
我段管轄京九線k28+100~k372+777區(qū)段,路基填料主要為粉沙土或沙粘土,路基設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低,路肩寬度嚴(yán)重不足,建設(shè)時(shí)期碾壓密實(shí)度不足。另外,施工時(shí)大部分地段就地取土,取土坑就在路基坡腳,使路基坡腳形成積水坑,雨季積水,坡腳長(zhǎng)期受雨水浸泡等先天不足因素,致使路基抗洪能力極差。京九線自1996年開通運(yùn)營(yíng)以后,每逢雨季極易造成路基邊坡鉆水、路基邊坡沖刷、溜坍、滑塌,道床溜坍,軌枕懸空等,多次造成中斷行車或列車慢行等水害。
根據(jù)路局指示精神,由路局工務(wù)處牽頭對(duì)京九全線現(xiàn)存路基病害進(jìn)行了全面調(diào)查,對(duì)京九線上下行k228+135—k235+590段,長(zhǎng)7.455公里的防洪最薄弱區(qū)段作為京九線路基病害整治的綜合試驗(yàn)段,進(jìn)行路基病害整治研究試驗(yàn)。
二、路基病害綜合整治主要方案
1、課題實(shí)施的主要步驟
(1)對(duì)京九線k228+135—k235+590段路基病害現(xiàn)狀進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查與原位測(cè)試,內(nèi)容包括承載力、壓實(shí)系數(shù)、含水量、土的性質(zhì)、道床厚度、病害情況、模量等。
(2)在試驗(yàn)區(qū)段進(jìn)行加固前后的動(dòng)測(cè)試驗(yàn),測(cè)試試驗(yàn)及過(guò)路列車通過(guò)時(shí)的動(dòng)力響應(yīng),包括路基動(dòng)應(yīng)力、動(dòng)變形等。重點(diǎn)分析評(píng)價(jià)試驗(yàn)區(qū)段路基加固前后在不同行車條件下的動(dòng)力性能。
(3)采用雷達(dá)探測(cè)、軌檢車檢測(cè)等手段對(duì)試驗(yàn)段進(jìn)行病害整治前后的路基檢測(cè)與評(píng)估。通過(guò)分析軌檢資料、養(yǎng)護(hù)維修情況以及雷達(dá)探測(cè)結(jié)果,從軌道質(zhì)量指數(shù)和養(yǎng)護(hù)維修情況的關(guān)系,對(duì)病害整治前后的試驗(yàn)區(qū)段路基病害情況進(jìn)行評(píng)判。(4)建立長(zhǎng)期路基觀測(cè)點(diǎn),通過(guò)定期觀測(cè),結(jié)合養(yǎng)護(hù)維修的變化情況判斷病害整治效果。
(5)綜合分析試驗(yàn)資料,分析比較病害整治前后的檢測(cè)數(shù)據(jù),確認(rèn)病害整治效果。
2、路基病害整治的主要工程措施
本次課題研究,結(jié)合對(duì)京九線上下行k228+135—k235+590的路基病害綜合整治,主要實(shí)施方案如下:
(1)對(duì)于路基邊坡缺土、有溜坍跡象、排水設(shè)施失效地點(diǎn)進(jìn)行漿砌片石拱砌,邊坡安裝截水板,建立排水系統(tǒng);
(2)對(duì)于橋涵兩側(cè)、路基下沉、邊坡溜坍等重點(diǎn)病害處所進(jìn)行漿砌片石滿砌,片石下鋪設(shè)300g/㎡無(wú)紡布反慮層;
漿砌片石滿砌、拱砌共計(jì)17298.61m3。
(3)通過(guò)雷達(dá)探測(cè)、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研確定出路基基床下沉地點(diǎn),進(jìn)行管篷結(jié)構(gòu)注漿加固,共計(jì)20處/244延米;
(4)邊坡防護(hù)試驗(yàn)使用混凝土骨架,填充無(wú)砂膨脹混凝土,起到邊坡防護(hù),同時(shí)達(dá)到節(jié)省工程材料的目的,試驗(yàn)長(zhǎng)度50延米;
三、路基病害整治效果
1、自2009年6月15日至2010年9月15日,京九線上下行k228+135-k235+590經(jīng)歷了兩個(gè)汛期的考驗(yàn),從現(xiàn)場(chǎng)檢查看,原有路基病害地段路基設(shè)備抗洪能力得到了明顯加強(qiáng),經(jīng)過(guò)整治后的路基病害未出現(xiàn)明顯的基床下沉現(xiàn)象,路基排水功能完好;
2、京九線上下行k228+135-k235+590線路養(yǎng)護(hù)的周期有所延長(zhǎng)。比如京九線上行K229+500—K229+600、上行線K231+000-K231+400未整治前汛期維修周期4-5天,經(jīng)過(guò)綜合整治后維修周期能達(dá)到20-25天。
四、經(jīng)濟(jì)效益分析
1、經(jīng)過(guò)路基病害綜合整治,增強(qiáng)了本區(qū)段路基設(shè)備安全度汛的能力,排除了汛期行車安全事故帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失;
2、延長(zhǎng)了汛期線路維修養(yǎng)護(hù)的周期,節(jié)約了維修成本;
3、通過(guò)漿砌片石滿砌和拱形護(hù)砌相結(jié)合的方式,優(yōu)化的工程方案,節(jié)約了工程成本;
4、通過(guò)試驗(yàn)混凝土骨架填充無(wú)砂膨脹混凝土材料的邊坡防護(hù)形式,現(xiàn)場(chǎng)來(lái)看起到了漿砌片石滿砌的效果,起到了節(jié)約工程成本的作用。
2010年11月22日
第二篇:技術(shù)總結(jié)-路基病害整治
我是一名鐵路工人技師,也是一名線路工長(zhǎng),下面是我對(duì)自己工作總結(jié):
2011年,是我段設(shè)備集中修大整治的一年。在集中整治設(shè)備中自己努力學(xué)習(xí)、不斷提高專業(yè)技能。在集中修時(shí),由于陰雨天氣的影響,及管內(nèi)沙害較多,車間部分班組設(shè)備出現(xiàn)了下滑。針對(duì)這種情況,自已主動(dòng)請(qǐng)纓帶領(lǐng)職工到各工區(qū)進(jìn)行了路基病害的整治。前后歷時(shí)45天,共整治路基病害23公里,均達(dá)到了段要求的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),。
我車間線路基由于受修建時(shí)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)條件的限制,填筑壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)往往較低。隨著客貨運(yùn)量和機(jī)車車輛軸重的增加,出現(xiàn)翻漿冒泥、下沉和外擠等各種病害。上述路基病害嚴(yán)重影響線路的穩(wěn)定性,增加養(yǎng)護(hù)維修工作量,縮短軌道上部結(jié)構(gòu)的使用壽命,是影響鐵路運(yùn)輸安全和運(yùn)輸能力提高的主要原因。但是由于既有線運(yùn)力和運(yùn)能十分緊張,路基處理從技術(shù)到管理都存在一些困難,既有線的路基加固是當(dāng)前急需解決的重大課題。
我和車間幾名技術(shù)骨干,研究分析路基病害的成因,路基是一種土工構(gòu)筑物,既要承受荷載,又要受各種自然條件的嚴(yán)重影響,因此路基的養(yǎng)護(hù)也是相當(dāng)復(fù)雜的。對(duì)路基病害應(yīng)盡量防患于未然,以“預(yù)防為主、治養(yǎng)并重、排水防水、安全第一”為出發(fā)點(diǎn),治早治小,多做預(yù)防性工程;針對(duì)沙害我們主要以“草方格半蔽沙障”防沙,其效果很好,起到既能固沙又能阻沙的雙重作用;用抗滑樁整治滑坡,具有抗滑力大,施工簡(jiǎn)單,速度快,在施工過(guò)程中對(duì)滑坡體的穩(wěn)定性影響較小,并可和其他整治措施配合使用等優(yōu)點(diǎn)對(duì)沙害地段進(jìn)行了全面整治。
基床病害及其防治主要是:坡面病害防治:①做好地表排水和恢復(fù)坡面植被。②在一般塹坡碎落和剝落的地段,可在路基側(cè)溝內(nèi)留1~2米寬的清理護(hù)道;對(duì)嚴(yán)重者,需做帶骨架式的輕型護(hù)坡,保護(hù)格內(nèi)植物生長(zhǎng)。③對(duì)雨淋沖刷、碎落或一般落石、坡面流坍地段,可采取格式滿鋪片石或漿砌片石等坡面防護(hù)措施。④對(duì)裂面發(fā)育處的危巖落石,一般從坡底部開始用漿砌圬工或用混凝土護(hù)墻等加固,必要時(shí)用金屬錨桿錨固個(gè)別大塊巖石;也可用水泥砂漿灌注和噴射膠結(jié)坡面破碎巖塊;⑤對(duì)落石地段須組織定期檢查,及時(shí)處理。
路基病害的預(yù)防和整治都強(qiáng)調(diào)要搞好排水、防水和治水的工作。在雨季前,我?guī)ьI(lǐng)班組職工進(jìn)行一次全面防洪檢查,及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理隱患,清理側(cè)溝(邊溝)等排水設(shè)備、坡面防護(hù)、陡坡的堤塹交界處的排水防水工作。大風(fēng)暴雨期間要加強(qiáng)巡道,還要采用各種儀器進(jìn)行降水量、水位的觀測(cè)、數(shù)據(jù)記錄等項(xiàng)工作。做好了沿路兩側(cè)地帶的綠化,保持了水土,對(duì)路基有很大的防護(hù)效能。在沙害地區(qū)鐵路兩側(cè)種植抗旱性強(qiáng)的灌木或草本植物,可起到固沙、防沙作用;在風(fēng)雪、凍害地區(qū)植樹造林對(duì)路基也能起到良好的保護(hù)效果。
我綜合運(yùn)用多種整治措施。在整治路基病害中的某些方面取得了較好的效果。我采用別人成功經(jīng)驗(yàn),例如,用“草方格半蔽沙障”防沙效果很好,起到既能固沙又能阻沙的雙重作用;用抗滑樁整治滑坡,具有抗滑力大,施工簡(jiǎn)單,速度快,在施工過(guò)程中對(duì)滑坡體的穩(wěn)定性影響較小,并可和其他整治措施配合使用等優(yōu)點(diǎn);整治基床的翻漿冒泥用砂墊層、封閉層、更換土質(zhì)、橫向盲溝等措施也由于我和車間幾名技術(shù)骨干及廣大職工的努力下,在路基病害整治中取得了一定效果;
在日常的工作管理中,自已時(shí)常鼓勵(lì)職工奮發(fā)好學(xué)。在2011年里,對(duì)管內(nèi)22Km正線及曲線用自已整治路基病害的管理方法進(jìn)行整治,消除我管內(nèi)線路的車載、小儀器出分處所,使我管內(nèi)軌檢車成績(jī)名列車間第一,在班組建設(shè)中與班組職工一起修訂和完善了班組學(xué)習(xí)制度。規(guī)定每周四下午業(yè)余時(shí)間為班組業(yè)務(wù)、政治學(xué)習(xí)日。自已在學(xué)習(xí)中既當(dāng)學(xué)員、也當(dāng)教員。通過(guò)半年多的有效管理,目前班組學(xué)習(xí)蔚然成風(fēng)。很好的提高了自己與職工的職業(yè)技能有了很大的提高
以上是我任工人技師一年中主要的工作回顧和簡(jiǎn)要陳述,不妥之處懇請(qǐng)領(lǐng)導(dǎo)批評(píng)指正!
第三篇:鐵路路基病害綜合整治與防護(hù)
鐵路路基病害綜合整治與防護(hù) 鐵路路基病害綜合整治與防護(hù)
路基是條帶狀結(jié)構(gòu)工程,沿線經(jīng)過(guò)的地質(zhì)條件差別較大,填料也不均勻,而不少地區(qū)都存在膨脹土、紅黏土、軟巖風(fēng)化殘積土等各種工程性質(zhì)不良的土,并且受到地理和氣候環(huán)境常年變化影響,加之由于技術(shù)水平、經(jīng)濟(jì)條件以及施工機(jī)械設(shè)備方面的原因,我國(guó)的鐵路路基設(shè)計(jì)通常采用較低的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),施工質(zhì)量往往要求不嚴(yán),從而導(dǎo)致各種鐵路基床病害成為一種分布廣、治理難、多發(fā)性強(qiáng)的病害,加之近年來(lái)隨著重載及提速列車的大量開行.路基內(nèi)應(yīng)力水平、分布狀態(tài)和作用方式顯著改變.由于既有鐵路線路基設(shè)計(jì)承載力偏小,在列車提速后荷載引起的動(dòng)應(yīng)力之下,導(dǎo)致各種病害的產(chǎn)生,或使已存在的病害更加嚴(yán)重而嚴(yán)重影響著列車的安全運(yùn)行。所以了解病害的類型及其發(fā)生機(jī)理,并對(duì)其進(jìn)行實(shí)用的檢測(cè),對(duì)路基的防護(hù)和治理是非常重。
一、鐵路路基病害類型
1.1鐵路路基病害類型及原因分析
鐵路路基病害按表現(xiàn)形式可分為翻漿冒泥、路基下沉、擠出變形、邊坡坍方、邊坡沖刷、陷穴、滑坡、水侵路基、凍害等。
1.1.1翻漿冒泥
路基強(qiáng)度因含水過(guò)多而急劇下降,在行車作用下發(fā)生裂縫、鼓包、冒泥等現(xiàn)象,稱之為翻漿。
翻漿冒泥一般易發(fā)生于基床土質(zhì)不符合要求的部位,特別是以細(xì)粒土作路基填料、風(fēng)化石質(zhì)作基床,降雨量大的路堤和路塹地段為病害多發(fā)地段一定條件的含粘粒、粉粒的基床表層土在和列車反復(fù)振動(dòng)的作用下,發(fā)生軟化或觸變、液化,形成泥漿。列車通過(guò)時(shí)軌枕上下起伏使泥漿受擠壓抽吸而通過(guò)道床孔隙向上翻冒,造成道碴臟污、板結(jié)進(jìn)而使道床降低或喪失彈性。軌道幾何尺寸變化.危及行車安全。翻漿冒泥分為土質(zhì)基床翻漿、風(fēng)化石質(zhì)基床翻漿和裂隙泉眼翻漿。
1.1.2路基下沉
路基下沉主要是路基填筑密度不夠和強(qiáng)度不足所致,表現(xiàn)形式有路基下沉、道砟囊或道砟袋。填方路基下沉導(dǎo)致斷面尺寸改變的病害現(xiàn)象,為路堤沉陷。由于路基土密實(shí)度不足或地基松軟。在水、荷重、自重及振動(dòng)作用下發(fā)生局部或較大面積的豎向變形。一般經(jīng)過(guò)列車運(yùn)行一段時(shí)間后。下沉?xí)呌诰徑?。但有時(shí)岡荷重增加或水的作用使沉降速率加大。局部下沉也會(huì)造成陷槽使線路不平順。下沉分為基床下沉、堤體下沉和基底下沉
1.1.3擠出變形
表現(xiàn)形式有路肩隆起、側(cè)溝被擠,路肩外擠和邊緣外膨。主要是由于土體強(qiáng)度不足而產(chǎn)生的剪切破壞或塑性流動(dòng),基床內(nèi)的土經(jīng)常處于軟塑狀態(tài),在基床內(nèi)的影響深度較大,在列車荷載的作用下,基床上發(fā)生剪切破壞,發(fā)乍外擠變形。外擠是因?yàn)榛矎?qiáng)度不足引起,外擠分為路肩隆起、。
1.1.4邊坡坍方
坍方的表現(xiàn)形式有剝落、碎落、滑坍和崩坍。剝落、碎落、滑坍主要發(fā)生在路塹邊坡。剝落是指邊坡表層土壤,巖石風(fēng)化成零碎薄片,從坡面上脫落下來(lái)的現(xiàn)象,剝落碎屑的堆積。會(huì)堵塞邊溝,影響路基穩(wěn)定。
碎落是巖石碎塊的一種剝落現(xiàn)象.落石產(chǎn)生的沖擊力可使路基、路面遭到破壞,威脅行人及車輛的安全。崩坍是大量土石脫離坡面翻滾于邊坡下部形成倒石堆或巖堆的現(xiàn)象。
崩坍的土石方往往造成交通中斷,也是危害最大的路基病害。崩坍的發(fā)生主要是路塹的開挖使原有自然坡面失去平衡所致?;侵高吰律系拇罅客潦刂欢ɑ瑒?dòng)面整體向下滑移的現(xiàn)象。
1.1.5邊坡沖刷
邊坡沖刷指較高大的土質(zhì)路塹、路堤邊坡、岸坡(濱河、河灘、海灘和水庫(kù)(塘)的路堤邊坡)或嚴(yán)重風(fēng)化的軟質(zhì)巖石邊坡受到水流的沖蝕、沖刷作邊坡沖刷用向形成沖溝或沖坑為邊坡沖劇。邊坡沖刷分為邊坡淘刷和邊坡沖溝。
1.1.6陷穴
陷穴指路基下及其附近存在洞穴,其坍塌可引起基床和道床突然沉落.軌道懸宅,中斷行車,甚事造成列車顛覆。陷穴病害分為黃土陷穴、巖溶洞穴、鹽蝕溶洞和墓穴獸洞等。
1.1.7 滑坡
滑坡指影響路基穩(wěn)定的土(巖)體滑動(dòng)。分為邊坡的深層滑動(dòng)、路基滑移及山體滑坡。
1.1.8 水浸路基
水浸路基指實(shí)際浸水超過(guò)設(shè)計(jì)水位的路基.被水浸或淹沒,引起一定的沉降或局部坍塌,當(dāng)路堤缺乏足夠的防護(hù)和加固設(shè)備時(shí),導(dǎo)致路基穩(wěn)定性受到影響或破壞。
1.1.9 凍害
凍害發(fā)生在寒冷地區(qū),如路基土為透水性較差的細(xì)粒土,當(dāng)含水量較高或基面積水,在凍結(jié)過(guò)程中,土中水重新分布和聚集形成冰塊。又引起不均勻的凍脹現(xiàn)象。1.2.0 砂害
在我國(guó)北方地區(qū),由于地理?xiàng)l件原因,經(jīng)常出現(xiàn)風(fēng)沙經(jīng)常掩埋鐵路。盡管路基病害表現(xiàn)形式多樣,但產(chǎn)生路基病害的原因則主要是土質(zhì)不良,壓實(shí)密度不足和排水不暢等。
二、鐵路路基病害產(chǎn)生的機(jī)理
路基病害的產(chǎn)生和發(fā)展與路基填料的工程性質(zhì)、地表水與地下水、列車振動(dòng)荷載、土的動(dòng)力強(qiáng)度特性和溫度及其變化有關(guān)。主要是路基填料、水、列車荷載和溫度變化等各項(xiàng)因素綜合作用的結(jié)果,各種因素之問(wèn)又相互關(guān)聯(lián),鐵路路基病害發(fā)生的原因非常復(fù)雜,并且每一種病害都有自己特殊的病理。但歸納起來(lái)主要有兩個(gè)方面:(1)病害的發(fā)生取決于特定的地質(zhì)環(huán)境;
(2)病害的發(fā)生與相應(yīng)的氣候變化和列車振動(dòng)荷載息息相關(guān)。前者是病害發(fā)生的內(nèi)因。后者是病害發(fā)生的外因。對(duì)某一具體的線路來(lái)講,其地質(zhì)條件是客觀存在,雖然它也在不斷地發(fā)生變化,但基本上是一種較為穩(wěn)定的量,因此,在一定程度上路基病害的發(fā)生頻率和程度將取決于氣象水文條件和列車長(zhǎng)期重復(fù)振動(dòng)荷載的影響,路基病害的產(chǎn)生和發(fā)展是各項(xiàng)因素綜合作用的結(jié)果。觀測(cè)表明,在列車輪軸荷載的重復(fù)作用下,路基的漸進(jìn)破壞主要表現(xiàn)為過(guò)大的塑性變形,這種塑性變形累積到一定程度將會(huì)使路基填土產(chǎn)生塑性流動(dòng),并產(chǎn)生路基病害。研究表明:產(chǎn)生這些病害(破壞)的原因在很大程度上依賴于路基土在循環(huán)荷載作用下的抗剪強(qiáng)度特性,而后者與土的飽和度密切相關(guān)。隨著飽和度的增大,土的動(dòng)強(qiáng)度(即經(jīng)過(guò)若干次循環(huán)加載后仍處于穩(wěn)定狀態(tài)的最大偏應(yīng)力比)將顯著降低。處于軌道下方的路基土因反復(fù)受到擠壓和固結(jié)而產(chǎn)生過(guò)大的累積塑性變形,從而形成所謂的道碴坑以及枕木下方的積水坑。尤其是在雨季,基床填土含水量達(dá)到飽和狀態(tài),動(dòng)強(qiáng)度顯著減小,從而使道床工作性能急劇下降,甚至?xí)?dǎo)致線路產(chǎn)生嚴(yán)重的不平順而影響行車安全。
三、鐵路路基病害檢測(cè)
為了對(duì)路基病害進(jìn)行合理整治,必須準(zhǔn)確檢測(cè)病害狀況,分析病害成因。
根據(jù)鐵路既有線的特點(diǎn),路基檢測(cè)應(yīng)不干擾行車或少干擾行車,為此需采用的檢測(cè)手段應(yīng)力求準(zhǔn)確、可靠、快速,從而為將來(lái)的整治工作提供準(zhǔn)確可靠的信息??刹捎幂p型動(dòng)力觸探、地質(zhì)雷達(dá)、瞬態(tài)面波法和取土試驗(yàn)等多種手段對(duì)線路進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè),具體步驟和方法如下:
1)典型地段開挖橫溝,了解路基的幾何特性。
2)采用探地雷達(dá)法和瞬態(tài)面波法對(duì)試驗(yàn)區(qū)段內(nèi)的路基進(jìn)行大面積的掃描檢測(cè)。
探地雷達(dá)法具有直觀反映道床幾何形態(tài)、表層分辨率高的優(yōu)點(diǎn),可以探明路基結(jié)構(gòu)的分層;探測(cè)路基病害類型、程度和具體位置,用于分析道床、路基各個(gè)土層的地質(zhì)情況;探地雷達(dá)測(cè)出的結(jié)果是基床的電性參數(shù),而無(wú)法給出路基的力學(xué)特性。而瞬態(tài)面波法表層狀況由于石碴的散射和高頻信號(hào)的限制不能精確的反映,探地雷達(dá)方法可彌補(bǔ)瞬態(tài)面波法的不足。瞬態(tài)面波方法對(duì)在土中頻散曲線比較平滑,能夠準(zhǔn)確反映路基土的力學(xué)參數(shù)隨深度的變化,測(cè)試的深度也比較深,也正好彌補(bǔ)了探地雷達(dá)方法不能反映路基土的力學(xué)參數(shù)和測(cè)試深度淺的不足。在路基病害測(cè)試中,最關(guān)心的是路基表層和其下路基土的承載能力,所以兩種方法結(jié)合,優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),正好能夠達(dá)到路基的測(cè)試目的。
3)對(duì)路基強(qiáng)度、剛度等參數(shù)方面的分析。重型動(dòng)力觸探主要反映路基土的力學(xué)性能,是以擊數(shù)×10cm-1來(lái)反映路基各個(gè)位置的力學(xué)性能指標(biāo),擊數(shù)越高說(shuō)明土質(zhì)性能越好,強(qiáng)度也越高,可以從不同深度位置來(lái)測(cè)試出不同深度下土的力學(xué)性能以分析路基狀況。輕型動(dòng)力觸探與重型動(dòng)力觸探原理相似,只是后者以擊數(shù)×10cm-1來(lái)反映路基各個(gè)位置的力學(xué)性能指標(biāo)。
針對(duì)既有線路的特點(diǎn),對(duì)既有路基測(cè)試應(yīng)遵循原位(動(dòng)力觸探)和區(qū)段測(cè)試(地質(zhì)雷達(dá)、瞬態(tài)面波法)相結(jié)合的測(cè)試方法,這樣可對(duì)既有路基的狀況做出一個(gè)綜合的評(píng)價(jià),為路基病害的處理提供基礎(chǔ)資料。
四、病害的預(yù)防與整治
路基病害的預(yù)防和整治,應(yīng)貫徹“預(yù)防為主、綜合治理”的原則,首先弄清發(fā)生病害的原因,經(jīng)過(guò)綜合分析。因地制宜地采取整治的措施。
4.1病害的預(yù)防
病害預(yù)防包括以下內(nèi)容:①資料收集包括線路的設(shè)計(jì)、施工資料及線路區(qū)域的氣候、水文、工程地質(zhì)等情況,并了解其變化規(guī)律,為防治病害提供第一手資料;②根據(jù)線路當(dāng)前的狀態(tài)及運(yùn)營(yíng)情況,應(yīng)每3--5行一次線路的普查,評(píng)估線路的安全狀態(tài),提前發(fā)現(xiàn)病害趨勢(shì)并進(jìn)行相應(yīng)的處置。調(diào)查的方法除了傳統(tǒng)的人工調(diào)查、軌檢車檢測(cè)外,鐵道部目前正在推廣鐵路路基快速物探檢測(cè)系統(tǒng),檢測(cè)深度達(dá)軌面下2.5m度可達(dá)80km/h入路基和路基積水,保持路基面排水坡度。
4.2病害的整治
路基病害的整治應(yīng)從路基填料(改變其填料類型、改變填料的成分)防止水侵入(改善路基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì))、提高路基強(qiáng)度和剛度(改善路基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì))入手,路基的整治流程見圖
1、前期準(zhǔn)備→總體方案→檢測(cè)路基→細(xì)化方案→治理施工→效果評(píng)價(jià)
2、路基的整治流程圖
處理路基病害基本按以下步驟進(jìn)行。①需要檢測(cè)路基病害,判斷路基病害的類型、發(fā)生的部位及規(guī)模大小、嚴(yán)重程度;②對(duì)產(chǎn)生病害的主要原因進(jìn)行分析:一般為填料、水分侵入、強(qiáng)度不足等方面的問(wèn)題;③擬采取的措施:應(yīng)采用技術(shù)上可行(控制病害產(chǎn)生原因)、經(jīng)濟(jì)上合理的治理方法。
3、.路基滑坡的防治
對(duì)滑坡這一常見的路基病害的預(yù)防及治理。中國(guó)鐵路有些區(qū)段滑坡病害較為密集,平均每百公里分布高達(dá)20~30處,多為山區(qū)鐵路。發(fā)生滑坡常常中斷行車,甚至使列車顛覆,給運(yùn)輸安全帶來(lái)嚴(yán)重危害。斜坡上的巖土沿坡內(nèi)的軟弱帶或軟弱面向前和向下發(fā)生整體移動(dòng)的現(xiàn)象,稱為滑坡。發(fā)生滑坡的軟弱帶又稱滑動(dòng)帶?;瑒?dòng)帶在重力作用下,或在其他外力作用下使其剪切應(yīng)力大于強(qiáng)度,或因震動(dòng)液化、溶蝕潛蝕、自燃、人為開采等因素的作用下,使其結(jié)構(gòu)破壞和巖土性質(zhì)改變而喪失強(qiáng)度,就會(huì)引起滑動(dòng)帶上覆巖體或土體發(fā)生滑動(dòng)。滑坡一般從地表上呈現(xiàn)的裂縫等跡象的變化可大致劃分出蠕動(dòng)、擠壓、微動(dòng)、滑動(dòng)、大動(dòng)和滑帶固結(jié)六個(gè)階段。在發(fā)生滑坡的地方,常出現(xiàn)環(huán)狀后緣、月牙形凹地、滑坡臺(tái)階和垅狀前垣等獨(dú)特的地貌景觀。但巖體滑坡由于其界面的生成多依附于巖體內(nèi)既有的構(gòu)造裂面,因此其后緣和分塊裂縫一般呈直線或折線狀。
滑坡按其特點(diǎn)可進(jìn)行各種不同的分類。中國(guó)鐵路按滑體的物質(zhì)組成及其成因,把滑坡分為粘性土滑坡、黃土滑坡、堆填土滑坡、堆積土滑坡、破碎巖石滑坡和巖體滑坡等六類。
產(chǎn)生滑坡的原因有內(nèi)在因素,也有外在因素。內(nèi)在因素是形成滑坡的先決條件,它包括巖土性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造、地形地貌等。外因通過(guò)內(nèi)因?qū)缕鹬龠M(jìn)作用,它包括水的作用、地震和人為因素等。所以,滑坡是內(nèi)外各因素綜合作用的結(jié)果。
防治滑坡的原則①預(yù)防。對(duì)有可能新生滑坡的地段或可能復(fù)活的古滑坡,應(yīng)采取必要的工程措施,以防止產(chǎn)生新的滑坡或古滑坡的復(fù)活。②治早?;碌陌l(fā)生與發(fā)展,是有一個(gè)過(guò)程的,早期整治,能收到事半功倍的效果。③一次根治與分期整治相結(jié)合?;乱话銘?yīng)一次徹底根治,不留后患。但對(duì)規(guī)模較大、性質(zhì)復(fù)雜、變形緩慢,一時(shí)尚不致造成重大災(zāi)害的滑坡,也可在全面規(guī)劃下,分期整治。同時(shí)注意觀測(cè)每期工程效果,為確定下期工程提供依據(jù)。
防治滑坡的措施應(yīng)在弄清滑坡成因的基礎(chǔ)上,對(duì)誘發(fā)滑坡的各種因素,分清主次,采取相應(yīng)的工程措施。常用的防治對(duì)策有排水、減重、支擋、改善土體物理力學(xué)性質(zhì)等。
(1)排水措施滑坡的發(fā)生和發(fā)展都與水的作用有關(guān),排水是防治各類滑坡之本。但應(yīng)根據(jù)具體情況,采用切合實(shí)際的排水方式。對(duì)滑坡體以外的地表水,應(yīng)加以攔截和引出,在滑坡可能發(fā)展的邊界5m以外修建一條或多條環(huán)形截水溝;對(duì)滑坡體以外的地下水,應(yīng)修建截水盲溝;對(duì)滑坡體內(nèi)的地下水,應(yīng)疏干和引出,淺層地下水采用支撐盲溝,深層地下水采用泄水隧洞,亦可采用垂直孔群或仰斜孔群排水;對(duì)滑體范圍內(nèi)的地表水,應(yīng)盡快匯集引出以防下滲,在充分利用天然溝谷的基礎(chǔ)上,修建排水系統(tǒng)。
(2)減重措施當(dāng)滑動(dòng)面不深,且滑體呈上陡下緩狀,滑坡范圍外有穩(wěn)定的山坡,滑坡不可能向上發(fā)展時(shí),在滑坡上部減重,以減小滑坡的下滑力,是一種操作簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的防治措施。將減重的土體堆在坡腳反壓,以增加抗滑力,效果更好。(3)支擋措施根據(jù)滑體推力的大小,可以選用適當(dāng)?shù)闹踅Y(jié)構(gòu)防滑。
①抗滑擋墻。它是廣泛應(yīng)用的一種防治滑坡措施。它施工方便,穩(wěn)定滑坡收效快??够瑩鯄Χ酁橹亓κ?,石砌,也有用混凝土或鋼筋混凝土的。
②抗滑樁。它是利用樁在穩(wěn)定巖土中的嵌固力支擋滑體的建筑物。它具有對(duì)滑體擾動(dòng)少,操作簡(jiǎn)便,工期短,收效快,對(duì)行車干擾小,安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。抗滑樁多為挖孔或鉆孔放入鋼筋骨架灌筑混凝土而成。抗滑樁在滑動(dòng)面以下的錨固深度,應(yīng)根據(jù)滑體作用在樁上的主動(dòng)土壓力、樁前的被動(dòng)土壓力、巖土性質(zhì)等來(lái)確定。
③錨桿擋墻。是一種新型支擋結(jié)構(gòu),由錨桿、肋柱和擋板三部分組成,用于薄層塊狀滑坡或基巖埋深較淺、滑體橫長(zhǎng)滑面較陡的滑坡。具結(jié)構(gòu)輕盈,節(jié)約材料,適宜機(jī)械化施工,提高生產(chǎn)效率等優(yōu)點(diǎn)。
④抗滑明洞。若滑動(dòng)面的下緣處在邊坡上的較高位置,可視地基情況設(shè)置坑滑明洞,洞頂回填土石支撐滑體,或滑體越過(guò)洞頂落在線路之外。但這一措施對(duì)行車干擾大,施工困難,造價(jià)昂貴,只有在其他措施難以奏效時(shí)采用。
(4)改善滑坡土體的物理力學(xué)性質(zhì)用物理化學(xué)方法,加固和穩(wěn)定滑坡。方法很多,如焙燒、成漿、加灰土樁、硅化、電滲、離子交換等。這些方法,由于工序復(fù)雜,成本較高,目前中國(guó)鐵路僅小規(guī)模試用,尚未廣泛采用。(5)改線繞避上述整治措施難以奏效時(shí),在經(jīng)濟(jì)技術(shù)合理情況下,可以考慮改線繞避。養(yǎng)護(hù)維修要點(diǎn):
①滑坡區(qū)的地表排水設(shè)備,如截水溝、排水溝、吊溝等應(yīng)做到無(wú)淤積、無(wú)漏水、無(wú)沖刷、排水暢通、溝涵相通。對(duì)失效損壞處所,應(yīng)及時(shí)修補(bǔ),確保狀態(tài)良好。
②滑坡區(qū)的地下排水設(shè)備,如支承滲溝、暗溝、隧洞、滲井、滲管等,應(yīng)定期檢查,及時(shí)清理和疏通。對(duì)失效或損壞處所,應(yīng)及時(shí)修補(bǔ)或整治。地下排水設(shè)施,一般每年在春融之后和冰凍之前,在雨季開始之前和暴雨之后,必須仔細(xì)觀測(cè)其流量,掌握其變化規(guī)律和排水效果,發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)處理。
③滑坡區(qū)的防護(hù)和加固建筑物,應(yīng)保持完整無(wú)損,如有開裂、滑移,必須認(rèn)真查明原因,采取治理措施,不可麻痹大意,要防患于未然。④對(duì)規(guī)模大,情況復(fù)雜的大滑坡,雖經(jīng)模治仍在緩慢變形或間歇變形,應(yīng)對(duì)其認(rèn)真觀測(cè),實(shí)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控,掌握變化規(guī)律和發(fā)展趨勢(shì),以便及時(shí)采取有效措施。
⑤保護(hù)好山坡植被,搞好水土保持,也是滑坡區(qū)養(yǎng)護(hù)維修的重要任務(wù)。
2.路基崩塌落石的防治
崩塌落石是塹坡或其上山坡的巖塊土石發(fā)生崩塌或墜落造成危害的地質(zhì)現(xiàn)象。具有突然、快速和較難預(yù)測(cè)的特點(diǎn),是地形、地質(zhì)比較復(fù)雜的山區(qū)鐵路十分常見的路基病害,對(duì)鐵路行車安全危害甚大,經(jīng)常導(dǎo)致中斷行車,甚至列車顛覆。形成崩塌的原因: ①陡峭高峻的邊坡或山體斜坡,坡度大于45°、高度大于30m,特別是坡度在55°~75°的斜坡,是崩塌多發(fā)地段。②由風(fēng)化的堅(jiān)硬巖層組成的又高又陡的斜坡,如互層砂巖,穩(wěn)定性更差,容易形成崩塌。
③受地質(zhì)構(gòu)造影響嚴(yán)重,有很多結(jié)構(gòu)面將巖體切割成不連續(xù)體的斜坡,特別是有兩組結(jié)構(gòu)面傾向線路,其中一組傾角較緩時(shí),容易向線路崩塌。
④水的作用是產(chǎn)生崩塌的重要因素。絕大多數(shù)的崩塌發(fā)生在雨季或暴雨之后,因?yàn)樗臐B入,對(duì)巖石產(chǎn)生軟化、潤(rùn)滑和動(dòng)水壓力作用,使巖體強(qiáng)度降低,內(nèi)摩擦力減小,促使崩塌發(fā)生。⑤其他如地震、爆破、人工開挖斜坡及列車震動(dòng)等,都是誘發(fā)崩塌的因素。防治原則以預(yù)防為主,制早治小,一次根治,不留后患為原則。
①新建鐵路應(yīng)加強(qiáng)工程地質(zhì)工作,對(duì)崩塌落石地段,嚴(yán)重者應(yīng)予以繞避,不能繞避時(shí),應(yīng)修建必要的預(yù)防性工程,防患于未然。②養(yǎng)護(hù)維修應(yīng)對(duì)可能發(fā)生崩塌落石地段,加強(qiáng)檢查巡視,發(fā)現(xiàn)變形失穩(wěn)征兆,應(yīng)及時(shí)采取措施,治早治小,防止因病害擴(kuò)大而導(dǎo)致災(zāi)害的發(fā)生。
③病害發(fā)生后,整治工作要堅(jiān)持一次根治、不留后患。否則,往往會(huì)招致大的災(zāi)害。
防治措施應(yīng)根據(jù)病害性質(zhì)、規(guī)模及所處地形、地質(zhì)情況,因地制宜地選擇。常用的防治措施有如下類型。
①攔截類適用于小規(guī)模、小塊體的崩塌落石。攔截構(gòu)造有落石平臺(tái)、落石坑、落石溝、攔石墻、鋼軌柵欄及柔性攔石網(wǎng)等。
②遮欄類應(yīng)用于規(guī)模較大的崩塌落石,遮欄建筑有各種明洞和棚洞。修建明洞、棚洞,既可遮擋崩塌落石,又可對(duì)邊坡下部起穩(wěn)定和支撐作用。
③支擋加固類適用于不宜或難于消除的大危巖或不穩(wěn)定的大孤石。支擋建筑有支頂墻、支護(hù)墻、明洞式支墻、支柱、支撐等。④護(hù)坡、護(hù)墻適用于易風(fēng)化剝落的邊坡。邊坡陡者用護(hù)墻,邊坡緩者用護(hù)坡。⑤改線繞避上述措施不能奏效時(shí),應(yīng)考慮改線繞避。養(yǎng)護(hù)維修要點(diǎn):
①崩塌落石地段應(yīng)進(jìn)行定期檢查、經(jīng)常檢查和雨季汛期檢查。所謂定期檢查是指春檢和秋檢,對(duì)崩塌落石地段及其防護(hù)建筑物進(jìn)行全面地檢查。春檢時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患,采取防范措施安全渡汛;秋檢時(shí)是檢查汛期過(guò)后崩塌落石處所的變化情況及防護(hù)建筑物的破損情況,分輕重緩急,安排路基大、維修計(jì)劃。巡山工和重點(diǎn)病害看守工對(duì)所管責(zé)任地段或處所,應(yīng)經(jīng)常巡視檢查,監(jiān)視危巖落石的發(fā)展動(dòng)向,防患于未然。雨季汛期應(yīng)加強(qiáng)檢查力度,執(zhí)行雨前、雨中、雨后檢查制度,是防止崩塌落石事故的有效措施。②及時(shí)清理被攔截的崩塌墜落土石,修理被破壞的建筑物及排水設(shè)備。
③對(duì)范圍大、數(shù)最多、危石分散、清除整治困難的崩塌落石地段,應(yīng)設(shè)置報(bào)警裝置,以防發(fā)生事故。
3.基床翻漿冒泥、下沉外擠的防治
基床翻漿冒泥、下沉外擠是路基本體變形而引起的病害。一般發(fā)生在基床為黏土類的路基地段,排水不良的路塹和站場(chǎng)比較多見。翻漿冒泥和基床下沉外擠病害,是基床變形不同階段的表征,翻漿冒泥導(dǎo)致陷槽或碴囊基床下沉,陷槽或碴囊的發(fā)展使基床抗剪強(qiáng)度下降,導(dǎo)致路肩隆起或邊坡外擠?;卜瓭{冒泥引起的軌道不平順,惡化了列車運(yùn)行條件,但變形發(fā)展緩慢,對(duì)行車安全影響不大。而基床下沉外擠,則可能造成行車中斷甚至列車顛覆,嚴(yán)重危及行車安全。
病害成因基床排水不良承載力不足或受水浸承載力進(jìn)一步下降的土質(zhì)基床在列車荷載反復(fù)作用下,將逐漸形成基床翻漿冒泥下沉外擠的病害。水若源于降雨,翻漿冒泥表現(xiàn)為季節(jié)性,即雨季發(fā)生,旱季不發(fā)生;水若源于地下水,則翻漿冒泥表現(xiàn)為常年性,但雨季比較嚴(yán)重?;餐劣鏊休d力下降,原因比較復(fù)雜,如基床土為膨脹土未更換或改良;排水系統(tǒng)不完善;基床未作砂墊層或厚度不足;填土密實(shí)度未按規(guī)定控制;軌道狀態(tài)不良;速度、軸重增加而軌道與之不相匹配等,都將使基床強(qiáng)度與行車條件不相匹配,以致產(chǎn)生基床病害。防治原則“預(yù)防為主,治早治小”。應(yīng)在基床變形的初始階段及早整治,不要到碴囊形成甚至下沉外擠再整治,這樣做可事半功倍。防治措施應(yīng)視病害性質(zhì),產(chǎn)生原因,地段長(zhǎng)短及施工條件等情況,合理選擇施工工藝,綜合整治以求實(shí)效。
①排水。適用于排水不良而導(dǎo)致的基床病害,如路塹和站場(chǎng)。疏通或修建防滲側(cè)溝、天溝、排水溝等地表排水系統(tǒng);修建堵截、導(dǎo)引、降低地下水位的盲溝、截水溝、側(cè)溝下滲溝等排除地下水或降低地下水位系統(tǒng)。以消除或減小地表水和地下水對(duì)路基基床的侵害,使基床土經(jīng)常保持疏干狀態(tài)。
②提高基床表層強(qiáng)度。適用于基床表層土承載力不足導(dǎo)致的基床病害,如裂土病害。防治措施一般采用換滲料土(二合土或三合土)及換砂。換填深度應(yīng)以滿足承載力要求為原則。③使基面應(yīng)力降低或均勻分布。
④土工膜(板)封閉層或無(wú)紡?fù)凉だw維滲濾層。這是近年廣泛應(yīng)用的防治基床病害的新工藝,它有隔離地表水、過(guò)濾基面水和均布基面應(yīng)力等多種效用,常與換砂、砂墊層配合使用。作為隔斷排水層的材料,它能滲水,又能隔斷粘土細(xì)粒,具有足夠的強(qiáng)度,又有延伸性,是整治基床病害的好材料,但這種材料造價(jià)較高,使用壽命尚有待測(cè)試。
4.路基陷穴的防治
路基陷穴是路基下面隱伏的洞穴頂部塌陷引起的一種路基病害。塌陷有時(shí)能使軌道懸空,給行車安全帶來(lái)嚴(yán)重后果,這些洞穴有三類,一是石灰?guī)r地區(qū)的巖溶洞穴;二是黃土地區(qū)的黃土陷穴;三是人工遺留的洞穴,如古墓、古窖、古井、遺棄的坑道等。有些洞穴,修建鐵路時(shí)未發(fā)現(xiàn),或發(fā)現(xiàn)未作處理,有些黃土陷穴是在鐵路建成后,因路基排水不良,水流集中潛蝕而成。石灰?guī)r溶洞主要分布在中國(guó)南方廣西、貴州和云南東部,湖南、湖北西部及廣東的西部和北部也很發(fā)育,北方主要分布在山西與河北的太行山、太岳山、呂梁山和燕山一帶。黃土陷穴主要分布在西北和華北地區(qū),尤其是黃河中游地區(qū)。
形成原因:造成洞穴頂部塌陷的主要因素是水的作用和列車荷載作用。洞穴在水的侵蝕、潛蝕作用下和列車動(dòng)荷載的反復(fù)作用下,洞頂?shù)膸r土結(jié)構(gòu)逐漸遭到破壞,承載力也逐漸喪失,最終突然塌陷。
預(yù)防措施:預(yù)防洞頂塌陷,必須預(yù)先弄清楚影響路基穩(wěn)定范圍內(nèi),隱伏洞穴的分布情況、形狀大小、埋藏深度、頂部厚度、洞穴處工程地質(zhì)和水文地質(zhì)情況,以及洞穴的發(fā)展趨勢(shì)等,而后采取工程措施,預(yù)防洞穴塌陷。但要做到這一點(diǎn),只有在新線勘測(cè)設(shè)計(jì)或施工階段才有可能。通車后在運(yùn)營(yíng)條件下,很難做到。黃土路基,只要做好路基排水,就能預(yù)防新生陷穴的發(fā)生。
整治措施:陷穴發(fā)生后,首先應(yīng)根據(jù)陷穴發(fā)生的部位、規(guī)模、對(duì)路基穩(wěn)定性或行車安全的危害程度,進(jìn)行評(píng)估,確定是否緊急處理。發(fā)生在軌道下面的陷穴,對(duì)行車安全危害較大,應(yīng)采取緊急措施,如填實(shí)陷坑,整修線路,扣軌慢行,派人看守,情況危急時(shí),應(yīng)封鎖線路。其次應(yīng)做細(xì)致調(diào)查,查清塌陷洞穴的成因,形狀大小,平面位置,埋藏深度,工程地質(zhì)和水文地質(zhì)特征及可能的發(fā)展趨勢(shì),為徹底整治提供依據(jù)。常用措施有:①開挖回填。如暫不危及行車安全,此措施應(yīng)作為首選,它能確保質(zhì)量,不留后患。③塌陷洞穴在軌道下方,無(wú)法開挖,可鉆孔灌砂、灌注泥漿、砂漿或混凝土漿。④規(guī)模較大或與暗河相通的溶洞塌陷,可采用網(wǎng)格梁、地基梁、框架梁跨越,或其他類梁跨越等。無(wú)論采用何種措施,都要做好排水,尤其是黃土陷穴,排水設(shè)施有效、完善與否是整治成敗的的關(guān)鍵。
5.路基沖刷的防治
位于河流岸邊、河灘或水庫(kù)岸邊的路基,因常年或季節(jié)性水流沖刷、波浪和滲流的作用,往往造成路基沖空、邊坡滑坍等病害。防治這類病害,必須掌握水流性質(zhì)、變化規(guī)律及可能對(duì)岸邊或路基造成危害的性質(zhì)和嚴(yán)重程度,使防治措施準(zhǔn)確到位。為此,應(yīng)細(xì)致地調(diào)查勘測(cè)、精心分析,提出符合實(shí)際的科學(xué)結(jié)論。
防護(hù)工程分直接防護(hù)和間接防護(hù)兩類。直接防護(hù)是對(duì)路基本體加固,以抵御水流的沖刷;間接防護(hù)是借導(dǎo)流或挑流工程,改變水流性質(zhì),間接達(dá)到避免或減輕水流對(duì)路基沖刷的目的。直接防護(hù)方式
①
干砌石護(hù)坡。適用于不受主流沖刷的路堤邊坡。
②
漿砌片護(hù)坡。適用于主流沖刷及波浪作用強(qiáng)烈的路堤邊坡。
③
拋石。適用于水流方向平順,無(wú)嚴(yán)重局部沖刷,已被水浸的路堤邊坡。④
石籠。適用于既受洪水沖刷又缺少大石料的區(qū)段。⑤
擋水墻。適用于峽谷急流和水流沖刷嚴(yán)重地段。
直接防護(hù)與鋪草皮護(hù)坡、拋石護(hù)坡、片石護(hù)坡、石籠護(hù)坡。但每一種方式都有自己的局限性,有的造價(jià)太高,有的年限較短,采用直接防護(hù)要因地制宜,對(duì)經(jīng)濟(jì)和質(zhì)量?jī)?yōu)化,間接防護(hù)
①挑水壩。適用于河床較寬,沖刷和淤積大致平衡。水流性質(zhì)較易改變的河段,有的地主可以順河勢(shì)布置向?qū)Я鹘ㄖ?。防護(hù)地段較長(zhǎng),更宜采用。
②順壩。適置橫向?qū)Я鹘ㄖ铩7雷o(hù)地段較長(zhǎng),更宜采用。
③潛壩。適用于河不太寬,洪水時(shí)流速較大河水深較的河段,侵占河槽較少又能減輕對(duì)路堤的沖刷,但宜和加固路堤邊坡配合使用。④防水林帶。適用于路基外側(cè)河灘季節(jié)性洪水沖刷地段。但導(dǎo)流建筑物的修建是一項(xiàng)技術(shù)復(fù)雜、工程浩大的措施。
間接防護(hù)成敗的關(guān)鍵是導(dǎo)流建筑物的正確選擇和布置,因此應(yīng)切實(shí)依據(jù)天然河道的特性確定導(dǎo)治線、導(dǎo)治水位和選擇導(dǎo)流建筑物的類型。
上述防護(hù)工程措施,既可單獨(dú)使用,也可綜合使用,應(yīng)根據(jù)河流形態(tài),地質(zhì)情況和水流特性合理選用。如山區(qū)河流,由于河道窄、縱坡陡,防護(hù)工程應(yīng)盡量順乎自然,宜選用直接防護(hù)措施,若以挑水壩等導(dǎo)流措施防護(hù),往往失敗的多,收獲的少。防護(hù)設(shè)施養(yǎng)護(hù)要點(diǎn):
①經(jīng)常檢查,特別是洪水期間和洪水過(guò)后,應(yīng)進(jìn)行全面檢查,范圍不大的損毀,應(yīng)及時(shí)修補(bǔ);范圍較大的損毀,應(yīng)充分調(diào)查,分析原因,而后制定整治措施。
②調(diào)查重點(diǎn)應(yīng)放在水下部位。特別是直接防護(hù)工程的水下部位,基礎(chǔ)沖空往往是導(dǎo)致路堤突然坍滑的主要原因。③水毀設(shè)施的修復(fù),應(yīng)充分考慮原設(shè)計(jì)意圖,以防新增設(shè)施造成新的不良后果。
④損毀情況然及行車安全時(shí),應(yīng)采取緊急措施,護(hù)住坡腳,通常拋石或拋石籠緊急防護(hù)。
所以我們?cè)谛陆ň€路時(shí),線路選線時(shí)應(yīng)盡可能避免與河流爭(zhēng)地。為了防止河岸路基遭受沖刷,可修各種路基擋土墻和圬工護(hù)坡,并將基礎(chǔ)埋置于淘刷線以下?;A(chǔ)埋深不足時(shí)應(yīng)按不同河床堆積物的情況在腳墻外修較寬的沉排、石籠,或堆壘大量漂礫或混凝土塊體,或砌筑圬工護(hù)墻;也可用改河和導(dǎo)流的辦法避免路基直接受激流沖刷。
6.路基凍害的防治
中國(guó)東北地區(qū)及西北高原地區(qū),多為季節(jié)性凍土地區(qū),地表土層一般冬季凍結(jié),春季開始融化,夏季除永凍層外將全部融化。這類地區(qū)的路基,在土、水、溫度的共同影響下,路基面將發(fā)生不同程度的凍脹,春夏又發(fā)生融化下沉,使軌面高低、水平產(chǎn)生不均勻變形,嚴(yán)重地段往往伴生翻漿冒泥,道碴陷槽,基床外擠等病害。
凍害發(fā)生在寒冷地區(qū),如路基土為透水性較差的細(xì)粒土,當(dāng)含水量較高或路基面積水,在凍結(jié)過(guò)程中。土中水重新分布和聚集形成冰塊,又引起不均勻的凍脹現(xiàn)象。凍脹是由于路基下部的水向上集聚并凍結(jié)成冰所致,過(guò)大的凍脹可使柔性路面鼓包,開裂,使剛性路面錯(cuò)縫、折斷,凍脹是翻漿過(guò)程的一個(gè)階段同時(shí)也是一種單獨(dú)的路基病害。
凍脹原因及影響因素由于土中的水在凍結(jié)過(guò)程中有向凍結(jié)鋒面遷移的特征,并不斷析出冰層,且體積增大9%這一物理力學(xué)現(xiàn)象造成。所以,凍結(jié)過(guò)程中土中水的遷移機(jī)理,是產(chǎn)生路基凍害的基本原因。影響因素:
①溫度的影響。當(dāng)土層溫度處于負(fù)溫相轉(zhuǎn)換區(qū),且凍結(jié)速率較低時(shí),土水中遷移最活躍,以致形成較大的凍脹。
②土質(zhì)的影響。由粒徑大于0.1mm的粗顆粗組成的土質(zhì),無(wú)凍脹或凍脹較小,如砂、礫石、碎石等;由粒徑小于0.1mm細(xì)顆粒組成的土質(zhì),如砂黏土、黏土等,有較大凍脹性,尤其是黏粒含量大于15%,密度較小的粉粒土凍脹最強(qiáng)烈。③水分的影響。土的天然含水量越大,凍脹性也越大,特別是有地下水補(bǔ)給時(shí),會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的凍脹。凍害的表現(xiàn)形態(tài):
①
從軌面前后高低變形看,分為凍峰(臌包)、凍谷(凹槽)、凍階(臺(tái)階)。②
從軌面水平變形看,分為單股凍起、雙股凍起、交錯(cuò)凍起。③
從凍脹部位看,分為道床凍脹、基床表層凍脹、基床深層凍脹。
④
從凍起高度看,凍起高度小于25mm,為一般凍害,凍起高度25~50mm,為較大凍害,凍起高度大于50mm,稱為大凍害。預(yù)防措施:
①
保持道床清潔,防止泥土混入,及時(shí)清除土垅,以利排水。②
路肩和邊坡保持平整,無(wú)坑洼、裂縫、防止積水下滲。
③
側(cè)溝、天溝等地表排水設(shè)施及滲溝、暗溝等地下排水設(shè)施應(yīng)保持工況完好,暢通無(wú)阻,防止或減少水對(duì)路基的補(bǔ)給。整治措施凍害發(fā)生后,首先應(yīng)認(rèn)真進(jìn)行調(diào)查,弄清凍脹發(fā)生部位、形狀、高度、起落及發(fā)展過(guò)程,弄清凍脹土層的性質(zhì)被、結(jié)構(gòu)及水文地質(zhì)條件,以便分析凍脹產(chǎn)生的原因和變化規(guī)律,然后提出相應(yīng)的整治措施。常用的整治措施有∶
①修建減少路基基床含水量的排水設(shè)施。如修建具有抗凍防滲能力的地表排水設(shè)施,以防治因地表水節(jié)而引起的凍脹;修建滲溝、暗溝、截水溝等,截?cái)?、疏?dǎo)地下水或降低地下水位,以防治因地下水補(bǔ)給而引起凍脹。
②挖除凍害地段的基床土,換填無(wú)凍脹或凍脹很小的碎石、河沙、砂類土等。換土深度應(yīng)主凍結(jié)試之下,換土寬度應(yīng)包括路肩在內(nèi)的整斷面更換。
③在基床表層鋪設(shè)保溫層,改善基床溫度環(huán)境,使表層下的基床土不凍結(jié)或減小凍結(jié)深度。保溫材料一般用爐渣,其導(dǎo)熱系數(shù)小、,成本低廉,也可用石棉、泡沫聚苯乙烯板等保溫材料。國(guó)外經(jīng)驗(yàn)表明,用泥炭或冷壓泥炭磚作保溫材料,效果良好,使用時(shí)間長(zhǎng)。濕度大的泥炭在水分凍結(jié)時(shí),會(huì)釋放大量潛熱,能防止泥炭進(jìn)一步凍結(jié)。
④人工鹽化基床土。用氯鹽(NaCl)整治路基凍害,費(fèi)工較多。效果雖明顯,但有效時(shí)間短,一般只用于基床表層凍脹地段。選擇上述措施時(shí),應(yīng)注意總體效果,考慮相互配合,以期達(dá)到根除凍害的目的。
7.路基雪害的防治
中國(guó)黑龍江、吉林、內(nèi)蒙古等省區(qū),屬寒溫帶大陸性季風(fēng)氣候,全年降雪天數(shù)190~200d,積雪天數(shù)160~180d,最大積雪深度200~1000mm。年平均風(fēng)速4.4m/s,最大風(fēng)速40m/s。這些地區(qū)的鐵路線路,冬季常被雪埋,嚴(yán)重影響行車安全。
易于積雪地段由于鐵路線路的地形、地貌及其與主風(fēng)向的夾角各不相同,線路積雪的程度也不一樣。經(jīng)驗(yàn)表明,下列地段易于積雪: ①
車站站場(chǎng);
②
路塹與路堤交界處; ③
深2m以下的淺路塹; ④
高1.2m以下的矮路堤;
⑤
復(fù)線并行不等高的高差大于0.3m地段。
防治措施積雪掩埋線路危及行車安全。積雪融化后,增加路基含水量,降低中期承載能力,形成路基翻漿冒泥和陷槽等病害。易被雪地埋錢,必須那瓣治馳。最經(jīng)濟(jì)有效,且一勞永逸的防治措施是營(yíng)造防護(hù)林帶(參見線路維修管理之鐵路沿線造林綠化)。它不僅可以防止雪害,而且還可以改造生態(tài)環(huán)境。防雪林帶的布設(shè)位置、型式、樹種,應(yīng)根據(jù)地理、氣候、土壤條件,風(fēng)速、風(fēng)向、積雪程度等情況選定。在無(wú)營(yíng)造防雪林條件或防雪林尚未發(fā)揮作用之前,也可修建一些臨時(shí)防雪設(shè)備,如移防防雪柵、防雪堤垣、防雪堤垣、導(dǎo)風(fēng)擋板等。冬季有時(shí)會(huì)發(fā)生預(yù)計(jì)不到的暴風(fēng)雪,在不積雪地段,也會(huì)嚴(yán)重積雪而影響行車。為預(yù)防不設(shè),應(yīng)在適當(dāng)區(qū)段,儲(chǔ)備一些除雪機(jī),以備急需。
路基沙害的防治通過(guò)沙漠(包括沙質(zhì)荒漠、戈壁及沙地)地區(qū)的鐵路,如包蘭線、蘭新線、集二線、京通線、青藏線、南疆線、烏吉線及隴海線經(jīng)黃河故道地段等,在風(fēng)的作用下,移動(dòng)沙流經(jīng)常給鐵路造成不同程度的危害,有時(shí)甚至掩埋線路,危及行車安全。
沙害形態(tài)風(fēng)沙對(duì)線路的危害主要表現(xiàn)在流沙在線路上的堆積,以及流沙對(duì)路堤邊坡的吹蝕和對(duì)道床的掏空。線路上堆積的沙,掩埋枕面以上,以稱一級(jí)沙害,掩埋面以上至軌面以下,稱二級(jí)沙害;掩埋枕面以下,稱三級(jí)沙害。
防治原則和措施沙害的防治原則是因害設(shè)防,因地制宜和就地取材。沙害防治措施,分為植物固沙和工程固沙兩類。植物固沙是治本良策,既可阻截沙流,防止風(fēng)蝕,又可調(diào)節(jié)小氣候,改善生態(tài)環(huán)境和改良土壤。
植物固沙以營(yíng)造林帶為本。林帶采用植物混種、均勻透風(fēng)類型。迎風(fēng)林帶先矮后高,即先灌木,后喬木;背風(fēng)側(cè)則先高后矮,有效防護(hù)寬度一般為樹高的15~25倍。沙害嚴(yán)重地段,迎風(fēng)側(cè)可營(yíng)造多條林帶。防沙林應(yīng)根據(jù)沙漠性質(zhì)、水文地質(zhì)條件、氣候特征力求所選樹種生長(zhǎng)快、固沙、防風(fēng)能力強(qiáng)、不怕沙埋。常被選用的植物首沙棗、胡楊、小葉楊、文冠果、花棒、沙蒿、胡枝子、楊柴等十幾種(參見線路維修管理之鐵路沿線造林綠化)。
工程固沙一般用在沒有植物生長(zhǎng)條件的地段,或作為植物固沙初期的輔助措施。常用以下幾種形式:
①路基本體護(hù)。對(duì)路基或路塹本體用不同的材料進(jìn)行覆蓋,如干砌片石(或預(yù)制水泥板)、栽砌或散鋪卵礫石。路基兩側(cè)防護(hù)。在路基兩側(cè)一定范圍內(nèi)修筑一些阻沙、固沙及導(dǎo)沙設(shè)施,保護(hù)線路不被流沙掩埋。阻沙設(shè)施包括防沙柵欄、防沙溝堤、防沙擋墻等;固沙措施包括麥草沙障、土埂沙障、化學(xué)乳劑固沙、鋪設(shè)卵石或黏土覆蓋沙面等。導(dǎo)沙設(shè)施包括用卵石鋪砌而成表面光滑的輸沙平臺(tái)、在路基迎風(fēng)側(cè)修建導(dǎo)沙堤等。
第四篇:鐵路路基病害綜合整治與防護(hù)
論文關(guān)鍵詞:鐵路路基,病害,機(jī)理,檢測(cè)
論文摘要: 對(duì)鐵路路基中存在的病害進(jìn)行了分類,分析了各種鐵路路基病害發(fā)生的機(jī)理,介紹了路基病害的檢測(cè)方法,指出明確各種路基病害的類型及形成機(jī)理,并進(jìn)行準(zhǔn)確的檢測(cè)是預(yù)防鐵路路基病害并進(jìn)行有效治理的基礎(chǔ)。
路基是條帶狀結(jié)構(gòu)工程,沿線經(jīng)過(guò)的地質(zhì)條件差別較大,填料也不均勻,而不少地區(qū)都存在膨脹土、紅黏土、軟巖風(fēng)化殘積土等各種工程性質(zhì)不良的土,并且受到地理和氣候環(huán)境常年變化影響,加之由于技術(shù)水平、經(jīng)濟(jì)條件以及施工機(jī)械設(shè)備方面的原因,我國(guó)的鐵路路基設(shè)計(jì)通常采用較低的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),施工質(zhì)量往往要求不嚴(yán),從而導(dǎo)致各種鐵路基床病害成為一種分布廣、治理難、多發(fā)性強(qiáng)的病害,加之近年來(lái)隨著重載及提速列車的大量開行.路基內(nèi)應(yīng)力水平、分布狀態(tài)和作用方式顯著改變.由于既有鐵路線路基設(shè)計(jì)承載力偏小,在列車提速后荷載引起的動(dòng)應(yīng)力之下,導(dǎo)致各種病害的產(chǎn)生,或使已存在的病害更加嚴(yán)重而嚴(yán)重影響著列車的安全運(yùn)行。所以了解病害的類型及其發(fā)生機(jī)理,并對(duì)其進(jìn)行實(shí)用的檢測(cè),對(duì)路基的防護(hù)和治理是非常重要。
l鐵路路基病害類型
1.1鐵路路基病害類型及原因分析
鐵路路基病害按表現(xiàn)形式可分為翻漿冒泥、路基下沉、擠出變形、邊坡坍方、邊坡沖刷、陷穴、滑坡、水侵路基、凍害等。
1.1.1翻漿冒泥
路基強(qiáng)度因含水過(guò)多而急劇下降,在行車作用下發(fā)生裂縫、鼓包、冒泥等現(xiàn)象,稱之為翻漿。
翻漿冒泥一般易發(fā)生于基床土質(zhì)不符合要求的部位,特別是以細(xì)粒土作路基填料、風(fēng)化石質(zhì)作基床,降雨量大的路堤和路塹地段為病害多發(fā)地段一定條件的含粘粒、粉粒的基床表層土在和列車反復(fù)振動(dòng)的作用下,發(fā)生軟化或觸變、液化,形成泥漿。列車通過(guò)時(shí)軌枕上下起伏使泥漿受擠壓抽吸而通過(guò)道床孔隙向上翻冒,造成道碴臟污、板結(jié)進(jìn)而使道床降低或喪失彈性。軌道幾何尺寸變化.危及行車安全。翻漿冒泥分為土質(zhì)基床翻漿、風(fēng)化石質(zhì)基床翻漿和裂隙泉眼翻漿。
1.1.2路基下沉
路基下沉主要是路基填筑密度不夠和強(qiáng)度不足所致,表現(xiàn)形式有路基下沉、道砟囊或道砟袋。填方路基下沉導(dǎo)致斷面尺寸改變的病害現(xiàn)象,為路堤沉陷。由于路基土密實(shí)度不足或地基松軟。在水、荷重、自重及振動(dòng)作用下發(fā)生局部或較大面積的豎向變形。一般經(jīng)過(guò)列車運(yùn)行一段時(shí)間后。下沉?xí)呌诰徑狻5袝r(shí)岡荷重增加或水的作用使沉降速率加大。局部下
沉也會(huì)造成陷槽使線路不平順。下沉分為基床下沉、堤體下沉和基底下沉
1.1.3擠出變形
表現(xiàn)形式有路肩隆起、側(cè)溝被擠,路肩外擠和邊緣外膨。主要是由于土體強(qiáng)度不足而產(chǎn)生的剪切破壞或塑性流動(dòng),基床內(nèi)的土經(jīng)常處于軟塑狀態(tài),在基床內(nèi)的影響深度較大,在列車荷載的作用下,基床上發(fā)生剪切破壞,發(fā)乍外擠變形。外擠是因?yàn)榛矎?qiáng)度不足引起。外擠分為路肩隆起、。
1.1.4邊坡坍方
坍方的表現(xiàn)形式有剝落、碎落、滑坍和崩坍。剝落、碎落、滑坍主要發(fā)生在路塹邊坡。剝落是指邊坡表層土壤,巖石風(fēng)化成零碎薄片,從坡面上脫落下來(lái)的現(xiàn)象,剝落碎屑的堆積。會(huì)堵塞邊溝,影響路基穩(wěn)定。
碎落是巖石碎塊的一種剝落現(xiàn)象.落石產(chǎn)生的沖擊力可使路基、路面遭到破壞,威脅行人及車輛的安全。崩坍是大量土石脫離坡面翻滾于邊坡下部形成倒石堆或巖堆的現(xiàn)象。
崩坍的土石方往往造成交通中斷,也是危害最大的路基病害。崩坍的發(fā)生主要是路塹的開挖使原有自然坡面失去平衡所致?;侵高吰律系拇罅客潦刂欢ɑ瑒?dòng)面整體向下滑移的現(xiàn)象。
1.1.4邊坡沖刷
邊坡沖刷指較高大的土質(zhì)路塹、路堤邊坡、岸坡(濱河、河灘、海灘和水庫(kù)(塘)的路堤邊坡)或嚴(yán)重風(fēng)化的軟質(zhì)巖石邊坡受到水流的沖蝕、沖刷作邊坡沖刷用向形成沖溝或沖坑為邊坡沖劇。邊坡沖刷分為邊坡淘刷和邊坡沖溝。
1.1.5陷穴
陷穴指路基下及其附近存在洞穴,其坍塌可引起基床和道床突然沉落.軌道懸宅,中斷行車,甚事造成列車顛覆。陷穴病害分為黃土陷穴、巖溶洞穴、鹽蝕溶洞和墓穴獸洞等。
1.1.6 滑坡
滑坡指影響路基穩(wěn)定的土(巖)體滑動(dòng)。分為邊坡的深層滑動(dòng)、路基滑移及山體滑坡。
1.1.7 水浸路基
水浸路基指實(shí)際浸水超過(guò)設(shè)計(jì)水位的路基.被水浸或淹沒,引起一定的沉降或局部坍塌,當(dāng)路堤缺乏足夠的防護(hù)和加固設(shè)備時(shí),導(dǎo)致路基穩(wěn)定性受到影響或破壞。
1.1.8 凍害
凍害發(fā)生在寒冷地區(qū),如路基土為透水性較差的細(xì)粒土,當(dāng)含水量較高或基面積水,在凍結(jié)過(guò)程中,土中水重新分布和聚集形成冰塊。又引起不均勻的凍脹現(xiàn)象。
1.1.8 砂害
在我國(guó)北方地區(qū),由于地理?xiàng)l件原因,經(jīng)常出現(xiàn)風(fēng)沙經(jīng)常掩埋鐵路。盡管路基病害表現(xiàn)形式多樣,但產(chǎn)生路基病害的原因則主要是土質(zhì)不良,壓實(shí)密度不足和排水不暢等。
2鐵路路基病害產(chǎn)生的機(jī)理
路基病害的產(chǎn)生和發(fā)展與路基填料的工程性質(zhì)、地表水與地下水、列車振動(dòng)荷載、土的動(dòng)力強(qiáng)度
特性和溫度及其變化有關(guān)。主要是路基填料、水、列車荷載和溫度變化等各項(xiàng)因素綜合作用的結(jié)果,各種因素之問(wèn)又相互關(guān)聯(lián),鐵路路基病害發(fā)生的原因非常復(fù)雜,并且每一種病害都有自己特殊的病理。但歸納起來(lái)主要有兩個(gè)方面:(1)病害的發(fā)生取決于特定的地質(zhì)環(huán)境;(2)病害的發(fā)生與相應(yīng)的氣候變化和列車振動(dòng)荷載息息相關(guān)。前者是病害發(fā)生的內(nèi)因。后者是病害發(fā)生的外因。對(duì)某一具體的線路來(lái)講,其地質(zhì)條件是客觀存在,雖然它也在不斷地發(fā)生變化,但基本上是一種較為穩(wěn)定的量,因此,在一定程度上路基病害的發(fā)生頻率和程度將取決于氣象水文條件和列車長(zhǎng)期重復(fù)振動(dòng)荷載的影響,路基病害的產(chǎn)生和發(fā)展是各項(xiàng)因素綜合作用的結(jié)果。觀測(cè)表明,在列車輪軸荷載的重復(fù)作用下,路基的漸進(jìn)破壞主要表現(xiàn)為過(guò)大的塑性變形,這種塑性變形累積到一定程度將會(huì)使路基填土產(chǎn)生塑性流動(dòng),并產(chǎn)生路基病害。研究表明:產(chǎn)生這些病害(破壞)的原因在很大程度上依賴于路基土在循環(huán)荷載作用下的抗剪強(qiáng)度特性,而后者與土的飽和度密切相關(guān)。隨著飽和度的增大,土的動(dòng)強(qiáng)度(即經(jīng)過(guò)若干次循環(huán)加載后仍處于穩(wěn)定狀態(tài)的最大偏應(yīng)力比)將顯著降低。處于軌道下方的路基土因反復(fù)受到擠壓和固結(jié)而產(chǎn)生過(guò)大的累積塑性變形,從而形成所謂的道碴坑以及枕木下方的積水坑。尤其是在雨季,基床填土含水量達(dá)到飽和狀態(tài),動(dòng)強(qiáng)度顯著減小,從而使道床工作性能急劇下降,甚至?xí)?dǎo)致線路產(chǎn)生嚴(yán)重的不平順而影響行車安全。
3鐵路路基病害檢測(cè)
為了對(duì)路基病害進(jìn)行合理整治,必須準(zhǔn)確檢測(cè)病害狀況,分析病害成因。
根據(jù)鐵路既有線的特點(diǎn),路基檢測(cè)應(yīng)不干擾行車或少干擾行車,為此需采用的檢測(cè)手段應(yīng)力求準(zhǔn)確、可靠、快速,從而為將來(lái)的整治工作提供準(zhǔn)確可靠的信息??刹捎幂p型動(dòng)力觸探、地質(zhì)雷達(dá)、瞬態(tài)面波法和取土試驗(yàn)等多種手段對(duì)線路進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè),具體步驟和方法如下:
1)典型地段開挖橫溝,了解路基的幾何特性。
2)采用探地雷達(dá)法和瞬態(tài)面波法對(duì)試驗(yàn)區(qū)段內(nèi)的路基進(jìn)行大面積的掃描檢測(cè)。
探地雷達(dá)法具有直觀反映道床幾何形態(tài)、表層分辨率高的優(yōu)點(diǎn),可以探明路基結(jié)構(gòu)的分層;探測(cè)路基病害類型、程度和具體位置,用于分析道床、路基各個(gè)土層的地質(zhì)情況;探地雷達(dá)測(cè)出的結(jié)果是基床的電性參數(shù),而無(wú)法給出路基的力學(xué)特性。而瞬態(tài)面波法表層狀況由于石碴的散射和高頻信號(hào)的限制不能精確的反映,探地雷達(dá)方法可彌補(bǔ)瞬態(tài)面波法的不足。瞬態(tài)面波方法對(duì)在土中頻散曲線比較平滑,能夠準(zhǔn)確反映路基土的力學(xué)參數(shù)隨深度的變化,測(cè)試的深度也比較深,也正好彌補(bǔ)了探地雷達(dá)方法不能反映路基土的力學(xué)參數(shù)和測(cè)試深度淺的不足。在路基病害測(cè)試中,最關(guān)心的是路基表層和其下路基土的承載能力,所以兩種方法結(jié)合,優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),正好能夠達(dá)到路基的測(cè)試目的。
3)對(duì)路基強(qiáng)度、剛度等參數(shù)方面的分析。重型動(dòng)力觸探主要反映路基土的力學(xué)性能,是以擊數(shù)×10cm-1來(lái)反映路基各個(gè)位置的力學(xué)性能指標(biāo),擊數(shù)越高說(shuō)明土質(zhì)性能越好,強(qiáng)度也越高,可以從不同深度位置來(lái)測(cè)試出不同深度下土的力學(xué)性能以分析路基狀況。輕型動(dòng)力觸探與重型動(dòng)力觸探原理相似,只是后者以擊數(shù)×10cm-1來(lái)反映路基各個(gè)位置的力學(xué)性能指標(biāo)。
針對(duì)既有線路的特點(diǎn),對(duì)既有路基測(cè)試應(yīng)遵循原位(動(dòng)力觸探)和區(qū)段測(cè)試(地質(zhì)雷達(dá)、瞬態(tài)面波法)相結(jié)合的測(cè)試方法,這樣可對(duì)既有路基的狀況做出一個(gè)綜合的評(píng)價(jià),為路基病害的處理提供基礎(chǔ)資料。
4病害的預(yù)防與整治
路基病害的預(yù)防和整治,應(yīng)貫徹“預(yù)防為主、綜合治理”的原則,首先弄清發(fā)生病害的原因,經(jīng)過(guò)綜合分析。因地制宜地采取整治的措施。
4.1病害的預(yù)防
病害預(yù)防包括以下內(nèi)容:①資料收集包括線路的設(shè)計(jì)、施工資料及線路區(qū)域的氣候、水文、工程地質(zhì)等情況,并了解其變化規(guī)律,為防治病害提供第一手資料;②根據(jù)線路當(dāng)前的狀態(tài)及運(yùn)營(yíng)情況,應(yīng)每3--5行一次線路的普查,評(píng)估線路的安全狀態(tài),提前發(fā)現(xiàn)病害趨勢(shì)并進(jìn)行相應(yīng)的處置。調(diào)查的方法除了傳統(tǒng)的人工調(diào)查、軌檢車檢測(cè)外,鐵道部目前正在推廣鐵路路基快速物探檢測(cè)系統(tǒng),檢測(cè)深度達(dá)軌面下2.5m度可達(dá)80km/h入路基和路基積水,保持路基面排水坡度。
4.2病害的整治
路基病害的整治應(yīng)從路基填料(改變其填料類型、改變填料的成分)防止水侵入(改善路基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì))、提高路基強(qiáng)度和剛度(改善路基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì))入手,路基的整治流程見圖
前期準(zhǔn)備→總體方案→檢測(cè)路基→細(xì)化方案→治理施工→效果評(píng)價(jià)
路基的整治流程圖
處理路基病害基本按以下步驟進(jìn)行。①需要檢測(cè)路基病害,判斷路基病害的類型、發(fā)生的部位及規(guī)模大小、嚴(yán)重程度;②對(duì)產(chǎn)生病害的主要原因進(jìn)行分析:一般為填料、水分侵入、強(qiáng)度不足等方面的問(wèn)題;③擬采取的措施:應(yīng)采用技術(shù)上可行(控制病害產(chǎn)生原因)、經(jīng)濟(jì)上合理的治理方法。
1.路基滑坡的防治
對(duì)滑坡這一常見的路基病害的預(yù)防及治理。中國(guó)鐵路有些區(qū)段滑坡病害較為密集,平均每百公里分布高達(dá)20~30
處,多為山區(qū)鐵路。發(fā)生滑坡常常中斷行車,甚至使列車顛覆,給運(yùn)輸安全帶來(lái)嚴(yán)重危害。斜坡上的巖土沿坡內(nèi)的軟弱帶或軟弱面向前和向下發(fā)生整體移動(dòng)的現(xiàn)象,稱為滑坡。發(fā)生滑坡的軟弱帶又稱滑動(dòng)帶?;瑒?dòng)帶在重力作用下,或在其他外力作用下使其剪切應(yīng)力大于強(qiáng)度,或因震動(dòng)液化、溶蝕潛蝕、自燃、人為開采等因素的作用下,使其結(jié)構(gòu)破壞和巖土性質(zhì)改變而喪失強(qiáng)度,就會(huì)引起滑動(dòng)帶上覆巖體或土體發(fā)生滑動(dòng)?;乱话銖牡乇砩铣尸F(xiàn)的裂縫等跡象的變化可大致劃分出蠕動(dòng)、擠壓、微動(dòng)、滑動(dòng)、大動(dòng)和滑帶固結(jié)六個(gè)階段。在發(fā)生滑坡的地方,常出現(xiàn)環(huán)狀后緣、月牙形凹地、滑坡臺(tái)階和垅狀前垣等獨(dú)特的地貌景觀。但巖體滑坡由于其界面的生成多依附于巖體內(nèi)既有的構(gòu)造裂面,因此其后緣和分塊裂縫一般呈直線或折線狀。
滑坡按其特點(diǎn)可進(jìn)行各種不同的分類。中國(guó)鐵路按滑體的物質(zhì)組成及其成因,把滑坡分為粘性土滑坡、黃土滑坡、堆填土滑坡、堆積土滑坡、破碎巖石滑坡和巖體滑坡等六類。
產(chǎn)生滑坡的原因有內(nèi)在因素,也有外在因素。內(nèi)在因素是形成滑坡的先決條件,它包括巖土性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造、地形地貌等。外因通過(guò)內(nèi)因?qū)缕鹬龠M(jìn)作用,它包括水的作用、地震和人為因素等。所以,滑坡是內(nèi)外各因素綜合作用的結(jié)果。
防治滑坡的原則①預(yù)防。對(duì)有可能新生滑坡的地段或可能復(fù)活的古滑坡,應(yīng)采取必要的工程措施,以防止產(chǎn)生新的滑坡或古滑坡的復(fù)活。②治早?;碌陌l(fā)生與發(fā)展,是有一個(gè)過(guò)程的,早期整治,能收到事半功倍的效果。③一次根治與分期整治相結(jié)合?;乱话銘?yīng)一次徹底根治,不留后患。但對(duì)規(guī)模較大、性質(zhì)復(fù)雜、變形緩慢,一時(shí)尚不致造成重大災(zāi)害的滑坡,也可在全面規(guī)劃下,分期整治。同時(shí)注意觀測(cè)每期工程效果,為確定下期工程提供依據(jù)。
防治滑坡的措施應(yīng)在弄清滑坡成因的基礎(chǔ)上,對(duì)誘發(fā)滑坡的各種因素,分清主次,采取相應(yīng)的工程措施。常用的防治對(duì)策有排水、減重、支擋、改善土體物理力學(xué)性質(zhì)等。(1)排水措施滑坡的發(fā)生和發(fā)展都與水的作用有關(guān),排水是防治各類滑坡之本。但應(yīng)根據(jù)具體情況,采用切合實(shí)際的排水方式。對(duì)滑坡體以外的地表水,應(yīng)加以攔截和引出,在滑坡可能發(fā)展的邊界5m以外修建一條或多條環(huán)形截水溝;對(duì)滑坡體以外的地下水,應(yīng)修建截水盲溝;對(duì)滑坡體內(nèi)的地下水,應(yīng)疏干和引出,淺層地下水采用支撐盲溝,深層地下水采用泄水隧洞,亦
可采用垂直孔群或仰斜孔群排水;對(duì)滑體范圍內(nèi)的地表水,應(yīng)盡快匯集引出以防下滲,在充分利用天然溝谷的基礎(chǔ)上,修建排水系統(tǒng)。(2)減重措施當(dāng)滑動(dòng)面不深,且滑體呈上陡下緩狀,滑坡范圍外有穩(wěn)定的山坡,滑坡不可能向上發(fā)展時(shí),在滑坡上部減重,以減小滑坡的下滑力,是一種操作簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的防治措施。將減重的土體堆在坡腳反壓,以增加抗滑力,效果更好。(3)支擋措施根據(jù)滑體推力的大小,可以選用適當(dāng)?shù)闹踅Y(jié)構(gòu)防滑。①抗滑擋墻。它是廣泛應(yīng)用的一種防治滑坡措施。它施工方便,穩(wěn)定滑坡收效快。抗滑擋墻多為重力式,石砌,也有用混凝土或鋼筋混凝土的。②抗滑樁。它是利用樁在穩(wěn)定巖土中的嵌固力支擋滑體的建筑物。它具有對(duì)滑體擾動(dòng)少,操作簡(jiǎn)便,工期短,收效快,對(duì)行車干擾小,安全可靠等優(yōu)點(diǎn)??够瑯抖酁橥诳谆蜚@孔放入鋼筋骨架灌筑混凝土而成。抗滑樁在滑動(dòng)面以下的錨固深度,應(yīng)根據(jù)滑體作用在樁上的主動(dòng)土壓力、樁前的被動(dòng)土壓力、巖土性質(zhì)等來(lái)確定。③錨桿擋墻。是一種新型支擋結(jié)構(gòu),由錨桿、肋柱和擋板三部分組成,用于薄層塊狀滑坡或基巖埋深較淺、滑體橫長(zhǎng)滑面較陡的滑坡。具結(jié)構(gòu)輕盈,節(jié)約材料,適宜機(jī)械化施工,提高生產(chǎn)效率等優(yōu)點(diǎn)。④抗滑明洞。若滑動(dòng)面的下緣處在邊坡上的較高位置,可視地基情況設(shè)置坑滑明洞,洞頂回填土石支撐滑體,或滑體越過(guò)洞頂落在線路之外。但這一措施對(duì)行車干擾大,施工困難,造價(jià)昂貴,只有在其他措施難以奏效時(shí)采用。(4)改善滑坡土體的物理力學(xué)性質(zhì)用物理化學(xué)方法,加固和穩(wěn)定滑坡。方法很多,如焙燒、成漿、加灰土樁、硅化、電滲、離子交換等。這些方法,由于工序復(fù)雜,成本較高,目前中國(guó)鐵路僅小規(guī)模試用,尚未廣泛采用。(5)改線繞避上述整治措施難以奏效時(shí),在經(jīng)濟(jì)技術(shù)合理情況下,可以考慮改線繞避。
養(yǎng)護(hù)維修要點(diǎn)①滑坡區(qū)的地表排水設(shè)備,如截水溝、排水溝、吊溝等應(yīng)做到無(wú)淤積、無(wú)漏水、無(wú)沖刷、排水暢通、溝涵相通。對(duì)失效損壞處所,應(yīng)及時(shí)修補(bǔ),確保狀態(tài)良好。③滑坡區(qū)的地下排水設(shè)備,如支承滲溝、暗溝、隧洞、滲井、滲管等,應(yīng)定期檢查,及時(shí)清理和疏通。對(duì)失效或損壞處所,應(yīng)及時(shí)修補(bǔ)或整治。地下排水設(shè)施,一般每年在春融之后和冰凍之前,在雨季開始之前和暴雨之后,必須仔細(xì)觀測(cè)其流量,掌握其變化規(guī)律和排水效果,發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)處理。③滑坡區(qū)的防護(hù)和加固建筑物,應(yīng)保持完整無(wú)損,如有開裂、滑移,必須認(rèn)真查明原因,采取治理措施,不可麻痹大意,要防患于未然。④對(duì)規(guī)模大,情況復(fù)雜的大滑坡,雖經(jīng)模治仍在緩慢變形或間歇變形,應(yīng)對(duì)其認(rèn)真觀測(cè),實(shí)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控,掌握變化規(guī)律
和發(fā)展趨勢(shì),以便及時(shí)采取有效措施。⑤保護(hù)好山坡植被,搞好水土保持,也是滑坡區(qū)養(yǎng)護(hù)維修的重要任務(wù)。
2.路基崩塌落石的防治
崩塌落石是塹坡或其上山坡的巖塊土石發(fā)生崩塌或墜落造成危害的地質(zhì)現(xiàn)象。具有突然、快速和較難預(yù)測(cè)的特點(diǎn),是地形、地質(zhì)比較復(fù)雜的山區(qū)鐵路十分常見的路基病害,對(duì)鐵路行車安全危害甚大,經(jīng)常導(dǎo)致中斷行車,甚至列車顛覆。形成崩塌的原因①陡峭高峻的邊坡或山體斜坡,坡度大于45°、高度大于30m,特別是坡度在55°~75°的斜坡,是崩塌多發(fā)地段。②由風(fēng)化的堅(jiān)硬巖層組成的又高又陡的斜坡,如互層砂巖,穩(wěn)定性更差,容易形成崩塌。③受地質(zhì)構(gòu)造影響嚴(yán)重,有很多結(jié)構(gòu)面將巖體切割成不連續(xù)體的斜坡,特別是有兩組結(jié)構(gòu)面傾向線路,其中一組傾角較緩時(shí),容易向線路崩塌。④水的作用是產(chǎn)生崩塌的重要因素。絕大多數(shù)的崩塌發(fā)生在雨季或暴雨之后,因?yàn)樗臐B入,對(duì)巖石產(chǎn)生軟化、潤(rùn)滑和動(dòng)水壓力作用,使巖體強(qiáng)度降低,內(nèi)摩擦力減小,促使崩塌發(fā)生。⑤其他如地震、爆破、人工開挖斜坡及列車震動(dòng)等,都是誘發(fā)崩塌的因素。
防治原則以預(yù)防為主,制早治小,一次根治,不留后患為原則。①新建鐵路應(yīng)加強(qiáng)工程地質(zhì)工作,對(duì)崩塌落石地段,嚴(yán)重者應(yīng)予以繞避,不能繞避時(shí),應(yīng)修建必要的預(yù)防性工程,防患于未然。②養(yǎng)護(hù)維修應(yīng)對(duì)可能發(fā)生崩塌落石地段,加強(qiáng)檢查巡視,發(fā)現(xiàn)變形失穩(wěn)征兆,應(yīng)及時(shí)采取措施,治早治小,防止因病害擴(kuò)大而導(dǎo)致災(zāi)害的發(fā)生。③病害發(fā)生后,整治工作要堅(jiān)持一次根治、不留后患。否則,往往會(huì)招致大的災(zāi)害。
防治措施應(yīng)根據(jù)病害性質(zhì)、規(guī)模及所處地形、地質(zhì)情況,因地制宜地選擇。常用的防治措施有如下類型。①攔截類適用于小規(guī)模、小塊體的崩塌落石。攔截構(gòu)造有落石平臺(tái)、落石坑、落石溝、攔石墻、鋼軌柵欄及柔性攔石網(wǎng)等。②遮欄類應(yīng)用于規(guī)模較大的崩塌落石,遮欄建筑有各種明洞和棚洞。修建明洞、棚洞,既可遮擋崩塌落石,又可對(duì)邊坡下部起穩(wěn)定和支撐作用。③支擋加固類適用于不宜或難于消除的大危巖或不穩(wěn)定的大孤石。支擋建筑有支頂墻、支護(hù)墻、明洞式支墻、支柱、支撐等。④護(hù)坡、護(hù)墻適用于易風(fēng)化剝落的邊坡。邊坡陡者用護(hù)墻,邊坡緩者用護(hù)坡。⑤改線繞避上述措施不能奏效時(shí),應(yīng)考慮改線繞避。
養(yǎng)護(hù)維修要點(diǎn)①崩塌落石地段應(yīng)進(jìn)行定期檢查、經(jīng)常檢查和雨季汛期檢查。所謂定期檢查是指春檢和秋檢,對(duì)崩塌落石地段及其防護(hù)建筑物進(jìn)行全面地檢查。春檢時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患,采取防范措施安全渡汛;秋檢時(shí)是檢查汛期過(guò)后崩塌落石處所的變化情況及防護(hù)建筑物的破損情況,分輕重緩急,安排路基大、維修計(jì)劃。巡山工和重點(diǎn)病害看守工對(duì)所管責(zé)任地段或處所,應(yīng)經(jīng)常巡視檢查,監(jiān)視危巖落石的發(fā)展動(dòng)向,防患于未然。雨季汛期應(yīng)加強(qiáng)檢查力度,執(zhí)行雨前、雨中、雨后檢查制度,是防止崩塌落石事故的有效措施。②及時(shí)清理被攔截的崩塌墜落土石,修理被破壞的建筑物及排水設(shè)備。③對(duì)范圍大、數(shù)最多、危石分散、清除整治困難的崩塌落石地段,應(yīng)設(shè)置報(bào)警裝置,以防發(fā)生事故。
3.基床翻漿冒泥、下沉外擠的防治
基床翻漿冒泥、下沉外擠是路基本體變形而引起的病害。一般發(fā)生在基床為黏土類的路基地段,排水不良的路塹和站場(chǎng)比較多見。翻漿冒泥和基床下沉外擠病害,是基床變形不同階段的表征,翻漿冒泥導(dǎo)致陷槽或碴囊基床下沉,陷槽或碴囊的發(fā)展使基床抗剪強(qiáng)度下降,導(dǎo)致路肩隆起或邊坡外擠。基床翻漿冒泥引起的軌道不平順,惡化了列車運(yùn)行條件,但變形發(fā)展緩慢,對(duì)行車安全影響不大。而基床下沉外擠,則可能造成行車中斷甚至列車顛覆,嚴(yán)重危及行車安全。
病害成因基床排水不良承載力不足或受水浸承載力進(jìn)一步下降的土質(zhì)基床在列車荷載反復(fù)作用下,將逐漸形成基床翻漿冒泥下沉外擠的病害。水若源于降雨,翻漿冒泥表現(xiàn)為季節(jié)性,即雨季發(fā)生,旱季不發(fā)生;水若源于地下水,則翻漿冒泥表現(xiàn)為常年性,但雨季比較嚴(yán)重?;餐劣鏊休d力下降,原因比較復(fù)雜,如基床土為膨脹土未更換或改良;排水系統(tǒng)不完善;基床未作砂墊層或厚度不足;填土密實(shí)度未按規(guī)定控制;軌道狀態(tài)不良;速度、軸重增加而軌道與之不相匹配等,都將使基床強(qiáng)度與行車條件不相匹配,以致產(chǎn)生基床病害。防治原則“預(yù)防為主,治早治小”。應(yīng)在基床變形的初始階段及早整治,不要到碴囊形成甚至下沉外擠再整治,這樣做可事半功倍。
防治措施應(yīng)視病害性質(zhì),產(chǎn)生原因,地段長(zhǎng)短及施工條件等情況,合理選擇施工工藝,綜合整治以求實(shí)效。①排水。適用于排水不良而導(dǎo)致的基床病害,如路塹和站場(chǎng)。疏通或修建防滲側(cè)溝、天溝、排水溝等地表排水系統(tǒng);修建堵截、導(dǎo)引、降低地下水位的盲溝、截水
溝、側(cè)溝下滲溝等排除地下水或降低地下水位系統(tǒng)。以消除或減小地表水和地下水對(duì)路基基床的侵害,使基床土經(jīng)常保持疏干狀態(tài)。②提高基床表層強(qiáng)度。適用于基床表層土承載力不足導(dǎo)致的基床病害,如裂土病害。防治措施一般采用換滲料土(二合土或三合土)及換砂。換填深度應(yīng)以滿足承載力要求為原則。③使基面應(yīng)力
降低或均勻分布。④土工膜(板)封閉層或無(wú)紡?fù)凉だw維滲濾層。這是近年廣泛應(yīng)用的防治基床病害的新工藝,它有隔離地表水、過(guò)濾基面水和均布基面應(yīng)力等多種效用,常與換砂、砂墊層配合使用。作為隔斷排水層的材料,它能滲水,又能隔斷粘土細(xì)粒,具有足夠的強(qiáng)度,又有延伸性,是整治基床病害的好材料,但這種材料造價(jià)較高,使用壽命尚有待測(cè)試。
4.路基陷穴的防治
路基陷穴是路基下面隱伏的洞穴頂部塌陷引起的一種路基病害。塌陷有時(shí)能使軌道懸空,給行車安全帶來(lái)嚴(yán)重后果,這些洞穴有三類,一是石灰?guī)r地區(qū)的巖溶洞穴;二是黃土地區(qū)的黃土陷穴;三是人工遺留的洞穴,如古墓、古窖、古井、遺棄的坑道等。有些洞穴,修建鐵路時(shí)未發(fā)現(xiàn),或發(fā)現(xiàn)未作處理,有些黃土陷穴是在鐵路建成后,因路基排水不良,水流集中潛蝕而成。石灰?guī)r溶洞主要分布在中國(guó)南方廣西、貴州和云南東部,湖南、湖北西部及廣東的西部和北部也很發(fā)育,北方主要分布在山西與河北的太行山、太岳山、呂梁山和燕山一帶。黃土陷穴主要分布在西北和華北地區(qū),尤其是黃河中游地區(qū)。
形成原因:造成洞穴頂部塌陷的主要因素是水的作用和列車荷載作用。洞穴在水的侵蝕、潛蝕作用下和列車動(dòng)荷載的反復(fù)作用下,洞頂?shù)膸r土結(jié)構(gòu)逐漸遭到破壞,承載力也逐漸喪失,最終突然塌陷。
預(yù)防措施:預(yù)防洞頂塌陷,必須預(yù)先弄清楚影響路基穩(wěn)定范圍內(nèi),隱伏洞穴的分布情況、形狀大小、埋藏深度、頂部厚度、洞穴處工程地質(zhì)和水文地質(zhì)情況,以及洞穴的發(fā)展趨勢(shì)等,而后采取工程措施,預(yù)防洞穴塌陷。但要做到這一點(diǎn),只有在新線勘測(cè)設(shè)計(jì)或施工階段才有可能。通車后在運(yùn)營(yíng)條件下,很難做到。黃土路基,只要做好路基排水,就能預(yù)防新生陷穴的發(fā)生。
整治措施:陷穴發(fā)生后,首先應(yīng)根據(jù)陷穴發(fā)生的部位、規(guī)模、對(duì)路基穩(wěn)定性或行車安全的危害程度,進(jìn)行評(píng)估,確定是否緊急處理。發(fā)生在軌道下面的陷穴,對(duì)行車安全危害較大,應(yīng)采取緊急措施,如填實(shí)陷坑,整修線路,扣軌慢行,派人看守,情況危急時(shí),應(yīng)封鎖線路。其次應(yīng)做細(xì)致調(diào)查,查清塌陷洞穴的成因,形狀大小,平面位置,埋藏深度,工程地質(zhì)和水文地質(zhì)特征及可能的發(fā)展趨勢(shì),為徹底整治提供依據(jù)。常用措施有:①開挖回填。如暫不危及行車安全,此措施應(yīng)作為首選,它能確保質(zhì)量,不留后患。③塌陷洞穴在軌道下方,無(wú)法開挖,可鉆孔灌砂、灌注泥漿、砂漿或混凝土漿。④規(guī)模較大或與暗河相通的溶洞塌陷,可采用網(wǎng)格梁、地基梁、框架梁跨越,或其他類梁跨越等。無(wú)論采用何種措施,都要做好排水,尤其是黃土陷穴,排水設(shè)施有效、完善與否是整治成敗的的關(guān)鍵。
5.路基沖刷的防治
位于河流岸邊、河灘或水庫(kù)岸邊的路基,因常年或季節(jié)性水流沖刷、波浪和滲流的作用,往往造成路基沖空、邊坡滑坍等病害。防治這類病害,必須掌握水流性質(zhì)、變化規(guī)律及可能
對(duì)岸邊或路基造成危害的性質(zhì)和嚴(yán)重程度,使防治措施準(zhǔn)確到位。為此,應(yīng)細(xì)致地調(diào)查勘測(cè)、精心分析,提出符合實(shí)際的科學(xué)結(jié)論。
防護(hù)工程分直接防護(hù)和間接防護(hù)兩類。直接防護(hù)是對(duì)路基本體加固,以抵御水流的沖刷;間接防護(hù)是借導(dǎo)流或挑流工程,改變水流性質(zhì),間接達(dá)到避免或減輕水流對(duì)路基沖刷的目的。
直接防護(hù)方式①干砌石護(hù)坡。適用于不受主流沖刷的路堤邊坡。②漿砌片護(hù)坡。適用于主流沖刷及波浪作用強(qiáng)烈的路堤邊坡。③拋石。適用于水流方向平順,無(wú)嚴(yán)重局部沖刷,已被水浸的路堤邊坡。④石籠。適用于既受洪水沖刷又缺少大石料的區(qū)段。⑤擋水墻。適用于峽谷急流和水流沖刷嚴(yán)重地段。
直接防護(hù)與鋪草皮護(hù)坡、拋石護(hù)坡、片石護(hù)坡、石籠護(hù)坡。但每一種方式都有自己的局限性,有的造價(jià)太高,有的年限較短,采用直接防護(hù)要因地制宜,對(duì)經(jīng)濟(jì)和質(zhì)量?jī)?yōu)化,間接防護(hù)①挑水壩。適用于河床較寬,沖刷和淤積大致平衡。水流性質(zhì)較易改變的河段,有的地主可以順河勢(shì)布置向?qū)Я鹘ㄖ?。防護(hù)地段較長(zhǎng),更宜采用。②順壩。適置橫向?qū)Я鹘ㄖ?。防護(hù)地段較長(zhǎng),更宜采用。③潛壩。適用于河不太寬,洪水時(shí)流速較大河水深較的河段,侵占河槽較少又能減輕對(duì)路堤的沖刷,但宜和加固路堤邊坡配合使用。④防水林帶。適用于路基外側(cè)河灘季節(jié)性洪水沖刷地段。但導(dǎo)流建筑物的修建是一項(xiàng)技術(shù)復(fù)雜、工程浩大的措施。
間接防護(hù)成敗的關(guān)鍵是導(dǎo)流建筑物的正確選擇和布置,因此應(yīng)切實(shí)依據(jù)天然河道的特性確定導(dǎo)治線、導(dǎo)治水位和選擇導(dǎo)流建筑物的類型。
上述防護(hù)工程措施,既可單獨(dú)使用,也可綜合使用,應(yīng)根據(jù)河流形態(tài),地質(zhì)情況和水流特性合理選用。如山區(qū)河流,由于河道窄、縱坡陡,防護(hù)工程應(yīng)盡量順乎自然,宜選用直接防護(hù)措施,若以挑水壩等導(dǎo)流措施防護(hù),往往失敗的多,收獲的少。
防護(hù)設(shè)施養(yǎng)護(hù)要點(diǎn)①經(jīng)常檢查,特別是洪水期間和洪水過(guò)后,應(yīng)進(jìn)行全面檢查,范圍不大的損毀,應(yīng)及時(shí)修補(bǔ);范圍較大的損毀,應(yīng)充分調(diào)查,分析原因,而后制定整治措施。②調(diào)查重點(diǎn)應(yīng)放在水下部位。特別是直接防護(hù)工程的水下部位,基礎(chǔ)沖空往往是導(dǎo)致路堤突然坍滑的主要原因
。③水毀設(shè)施的修復(fù),應(yīng)充分考慮原設(shè)計(jì)意圖,以防新增設(shè)施造成新的不良后果。④損毀情況然及行車安全時(shí),應(yīng)采取緊急措施,護(hù)住坡腳,通常拋石或拋石籠緊急防護(hù)。
所以我們?cè)谛陆ň€路時(shí),線路選線時(shí)應(yīng)盡可能避免與河流爭(zhēng)地。為了防止河岸路基遭受沖刷,可修各種路基擋土墻和圬工護(hù)坡,并將基礎(chǔ)埋置于淘刷線以下?;A(chǔ)埋深不足時(shí)應(yīng)按不同河床堆積物的情況在腳墻外修較寬的沉排、石籠,或堆壘大量漂礫或混凝土塊體,或砌筑圬工護(hù)墻;也可用改河和導(dǎo)流的辦法避免路基直接受激流沖刷。
6.路基凍害的防治
中國(guó)東北地區(qū)及西北高原地區(qū),多為季節(jié)性凍土地區(qū),地表土層一般冬季凍結(jié),春季開始融化,夏季除永凍層外將全部融化。這類地區(qū)的路基,在土、水、溫度的共同影響下,路基面將發(fā)生不同程度的凍脹,春夏又發(fā)生融化下沉,使軌面高低、水平產(chǎn)生不均勻變形,嚴(yán)
重地段往往伴生翻漿冒泥,道碴陷槽,基床外擠等病害。
凍害發(fā)生在寒冷地區(qū),如路基土為透水性較差的細(xì)粒土,當(dāng)含水量較高或路基面積水,在凍結(jié)過(guò)程中。土中水重新分布和聚集形成冰塊,又引起不均勻的凍脹現(xiàn)象。凍脹是由于路基下部的水向上集聚并凍結(jié)成冰所致,過(guò)大的凍脹可使柔性路面鼓包,開裂,使剛性路面錯(cuò)縫、折斷,凍脹是翻漿過(guò)程的一個(gè)階段同時(shí)也是一種單獨(dú)的路基病害。
凍脹原因及影響因素由于土中的水在凍結(jié)過(guò)程中有向凍結(jié)鋒面遷移的特征,并不斷析出冰層,且體積增大9%這一物理力學(xué)現(xiàn)象造成。所以,凍結(jié)過(guò)程中土中水的遷移機(jī)理,是產(chǎn)生路基凍害的基本原因。影響因素:①溫度的影響。當(dāng)土層溫度處于負(fù)溫相轉(zhuǎn)換區(qū),且凍結(jié)速率較低時(shí),土水中遷移最活躍,以致形成較大的凍脹。②土質(zhì)的影響。由粒徑大于0.1mm的粗顆粗組成的土質(zhì),無(wú)凍脹或凍脹較小,如砂、礫石、碎石等;由粒徑小于0.1mm細(xì)顆粒組成的土質(zhì),如砂黏土、黏土等,有較大凍脹性,尤其是黏粒含量大于15%,密度較小的粉粒土凍脹最強(qiáng)烈。③水分的影響。土的天然含水量越大,凍脹性也越大,特別是有地下水補(bǔ)給時(shí),會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的凍脹。
凍害的表現(xiàn)形態(tài):①?gòu)能壝媲昂蟾叩妥冃慰?,分為凍峰(臌包)、凍谷(凹槽)、凍階(臺(tái)階)。②從軌面水平變形看,分為單股凍起、雙股凍起、交錯(cuò)凍起。③從凍脹部位看,分為道床凍脹、基床表層凍脹、基床深層凍脹。④從凍起高度看,凍起高度小于25mm,為一般凍害,凍起高度25~50mm,為較大凍害,凍起高度大于50mm,稱為大凍害。
預(yù)防措施:①保持道床清潔,防止泥土混入,及時(shí)清除土垅,以利排水。②路肩和邊坡保持平整,無(wú)坑洼、裂縫、防止積水下滲。③側(cè)溝、天溝等地表排水設(shè)施及滲溝、暗溝等地下排水設(shè)施應(yīng)保持工況完好,暢通無(wú)阻,防止或減少水對(duì)路基的補(bǔ)給。
整治措施凍害發(fā)生后,首先應(yīng)認(rèn)真進(jìn)行調(diào)查,弄清凍脹發(fā)生部位、形狀、高度、起落及發(fā)展過(guò)程,弄清凍脹土層的性質(zhì)被、結(jié)構(gòu)及水文地質(zhì)條件,以便分析凍脹產(chǎn)生的原因和變化規(guī)律,然后提出相應(yīng)的整治措施。常用的整治措施有∶①修建減少路基基床含水量的排水設(shè)施。如修建具有抗凍防滲能力的地表排水設(shè)施,以防治因地表水節(jié)而引起的凍脹;修建滲溝、暗溝、截水溝等,截?cái)?、疏?dǎo)地下水或降低地下水位,以防治因地下水補(bǔ)給而引起凍脹。②挖除凍害地段的基床土,換填無(wú)凍脹或凍脹很小的碎石、河沙、砂類土等。換土深度應(yīng)主凍結(jié)試之下,換土寬度應(yīng)包括路肩在內(nèi)的整斷面更換。③在基床表層鋪設(shè)保溫層,改善基床溫度環(huán)境,使表層下的基床土不凍結(jié)或減小凍結(jié)深度。保溫材料一般用爐渣,其導(dǎo)熱系數(shù)小、,成本低廉,也可用石棉、泡沫聚苯乙烯板等保溫材料。國(guó)外經(jīng)驗(yàn)表明,用泥炭或冷壓泥炭磚作保溫材料,效果良好,使用時(shí)間長(zhǎng)。濕度大的泥炭在水分凍結(jié)時(shí),會(huì)釋放大量潛熱,能防止泥炭進(jìn)一步凍結(jié)。④人工鹽化基床土。用氯鹽(NaCl)整治路基凍害,費(fèi)工較多。效果雖明顯,但有效時(shí)間短,一般只用于基床表層凍脹地段。選擇上述措施時(shí),應(yīng)注意總體效果,考慮相互配合,以期達(dá)到根除凍害的目的。
7.路基雪害的防治
中國(guó)黑龍江、吉林、內(nèi)蒙古等省區(qū),屬寒溫帶大陸性季風(fēng)氣候,全年降雪天數(shù)190~200d,積雪天數(shù)160~180d,最大積雪深度200~1000mm。年平均風(fēng)速4.4m/s,最大風(fēng)速40m/s。這些地區(qū)的鐵路線路,冬季常被雪埋,嚴(yán)重影響行車安全。
易于積雪地段由于鐵路線路的地形、地貌及其與主風(fēng)向的夾角各不相同,線路積雪的程度也不一樣。經(jīng)驗(yàn)表明,下列地段易于積雪:①車站站場(chǎng);②路塹與路堤交界處;③深2m以下的淺路塹;④高1.2m以下的矮路堤;⑤復(fù)線并行不等高的高差大于0.3m地段。
防治措施積雪掩埋線路危及行車安全。積雪融化后,增加路基含水量,降低中期承載能力,形成路基翻漿冒泥和陷槽等病害。易被雪地埋錢,必須那瓣治馳。最經(jīng)濟(jì)有效,且一勞永逸的防治措施是營(yíng)造防護(hù)林帶(參見線路維修管理之鐵路沿線造林綠化)。它不僅可以防止雪害,而且還可以改造生態(tài)環(huán)境。防雪林帶的布設(shè)位置、型式、樹種,應(yīng)根據(jù)地理、氣候、土壤條件,風(fēng)速、風(fēng)向、積雪程度等
情況選定。在無(wú)營(yíng)造防雪林條件或防雪林尚未發(fā)揮作用之前,也可修建一些臨時(shí)防雪設(shè)備,如移防防雪柵、防雪堤垣、防雪堤垣、導(dǎo)風(fēng)擋板等。冬季有時(shí)會(huì)發(fā)生預(yù)計(jì)不到的暴風(fēng)雪,在不積雪地段,也會(huì)嚴(yán)重積雪而影響行車。為預(yù)防不設(shè),應(yīng)在適當(dāng)區(qū)段,儲(chǔ)備一些除雪機(jī),以備急需。
路基沙害的防治通過(guò)沙漠(包括沙質(zhì)荒漠、戈壁及沙地)地區(qū)的鐵路,如包蘭線、蘭新線、集二線、京通線、青藏線、南疆線、烏吉線及隴海線經(jīng)黃河故道地段等,在風(fēng)的作用下,移動(dòng)沙流經(jīng)常給鐵路造成不同程度的危害,有時(shí)甚至掩埋線路,危及行車安全。
沙害形態(tài)風(fēng)沙對(duì)線路的危害主要表現(xiàn)在流沙在線路上的堆積,以及流沙對(duì)路堤邊坡的吹蝕和對(duì)道床的掏空。線路上堆積的沙,掩埋枕面以上,以稱一級(jí)沙害,掩埋面以上至軌面以下,稱二級(jí)沙害;掩埋枕面以下,稱三級(jí)沙害。
防治原則和措施沙害的防治原則是因害設(shè)防,因地制宜和就地取材。沙害防治措施,分為植物固沙和工程固沙兩類。植物固沙是治本良策,既可阻截沙流,防止風(fēng)蝕,又可調(diào)節(jié)小氣候,改善生態(tài)環(huán)境和改良土壤。
植物固沙以營(yíng)造林帶為本。林帶采用植物混種、均勻透風(fēng)類型。迎風(fēng)林帶先矮后高,即先灌木,后喬木;背風(fēng)側(cè)則先高后矮,有效防護(hù)寬度一般為樹高的15~25倍。沙害嚴(yán)重地段,迎風(fēng)側(cè)可營(yíng)造多條林帶。防沙林應(yīng)根據(jù)沙漠性質(zhì)、水文地質(zhì)條件、氣候特征力求所選樹種生長(zhǎng)快、固沙、防風(fēng)能力強(qiáng)、不怕沙埋。常被選用的植物首沙棗、胡楊、小葉楊、文冠果、花棒、沙蒿、胡枝子、楊柴等十幾種(參見線路維修管理之鐵路沿線造林綠化)。
工程固沙一般用在沒有植物生長(zhǎng)條件的地段,或作為植物固沙初期的輔助措施。常用以下幾種形式:①路基本體護(hù)。對(duì)路基或路塹本體用不同的材料進(jìn)行覆蓋,如干砌片石(或預(yù)制水泥板)、栽砌或散鋪卵礫石。路基兩側(cè)防護(hù)。在路基兩側(cè)一定范圍內(nèi)修筑一些阻沙、固沙及導(dǎo)沙設(shè)施,保護(hù)線路不被流沙掩埋。阻沙設(shè)施包括防沙柵欄、防沙溝堤、防沙擋墻等;固沙措施包括麥草沙障、土埂沙障、化學(xué)乳劑固沙、鋪設(shè)卵石或黏土覆蓋沙面等。導(dǎo)沙設(shè)施包括用卵石鋪砌而成表面光滑的輸沙平臺(tái)、在路基迎風(fēng)側(cè)修建導(dǎo)沙堤等。
第五篇:多年凍土地區(qū)路基病害整治
題
姓
班
學(xué)
高管專業(yè)論文 多年凍土地區(qū)路基病害整治 名 級(jí) 號(hào)
目四川交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院高管專業(yè)畢業(yè)論文
摘要:多年凍土是一種特殊土類。其特殊性主要表現(xiàn)在它的性質(zhì)與溫度密切相關(guān)。常規(guī)土類性質(zhì)主要受顆粒的礦物和機(jī)械成分、密度和含水量控制,多半表現(xiàn)為靜態(tài)特性。多年凍土的性質(zhì)除受上述因素控制以外,同時(shí)它的性質(zhì)隨溫度和時(shí)間都在變化,表現(xiàn)為動(dòng)態(tài)特性。所以,凍土是一處對(duì)溫度十分敏感且性質(zhì)不穩(wěn)定的土體。
隨著全球氣候的逐漸變暖和人類活動(dòng)加強(qiáng),多年凍土上限呈現(xiàn)出下降的趨勢(shì),多年凍土也在不斷退化,對(duì)路基路面的穩(wěn)定也造成了極大威脅。關(guān)鍵的是凍土在凍結(jié)、融化時(shí)具有特殊的物理、力學(xué)性質(zhì)變化。土壤凍結(jié)時(shí)最重要的物理過(guò)程是水分的遷移和重分布,而凍土融化時(shí)最重要的是物理力學(xué)變化是結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度的急劇衰減。從而在凍融循環(huán)中不斷地改變著土層的形態(tài)結(jié)構(gòu)和物理力學(xué)性質(zhì),導(dǎo)致工程建筑物基礎(chǔ)的反復(fù)變化與破壞。在大多數(shù)情況下,病害的發(fā)生發(fā)展過(guò)程與變化結(jié)果具有單向、不可逆的規(guī)律。
凍土地區(qū)筑路工作中的問(wèn)題除了一般寒區(qū)道路中常見的路基凍脹、翻漿路面、凍融松散、低溫開裂外,還有凍土地區(qū)特有的道路病害——路基熱融沉降、邊坡熱融滑塌。本文對(duì)凍土地區(qū)路基的主要病害進(jìn)行了分析,闡述了凍土地區(qū)路基主要病害的防治措主要措施,從而為凍土地區(qū)的路基的設(shè)計(jì)、施工及養(yǎng)護(hù)提供幫助。
關(guān)鍵詞:多年凍土;路基病害;治理;排水
四川交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院高管專業(yè)畢業(yè)論文
目錄
1、多年凍土地區(qū)路基主要病害............................................................................................................4 1.1.凍脹..........................................................................................................................................4 1.1.1.凍脹形成機(jī)理..............................................................................................................4 1.1.2凍脹的評(píng)價(jià)指標(biāo)...........................................................................................................4 1.2翻漿...........................................................................................................................................5 1.2.1.翻漿的形成機(jī)理..........................................................................................................5 1.2.2.翻漿的類型..................................................................................................................5 1.3.融沉..........................................................................................................................................6 1.4.融凍泥流和滑塌......................................................................................................................7 1.5.冰錐、凍脹丘..........................................................................................................................7 1.6.熱融湖塘和沼澤化濕地..........................................................................................................8 1.7.其他不良工程地質(zhì)現(xiàn)象..........................................................................................................8
2、影響凍脹與翻漿的因素....................................................................................................................8 2.1.土質(zhì)..........................................................................................................................................9 2.2.水..............................................................................................................................................9 2.3.溫度..........................................................................................................................................9 2.4.路面..........................................................................................................................................9 2.5.行車荷載................................................................................................................................10
3、凍土地區(qū)防治凍脹與翻漿的技術(shù)措施..........................................................................................10 3.1.防治凍脹和翻漿的基本原則................................................................................................10 3.2.防治凍脹與翻漿的措施........................................................................................................10 3.2.1.做好路基排水............................................................................................................10 3.2.2.提高路基填土高度....................................................................................................11 3.2.3.設(shè)置隔離層................................................................................................................11 3.3.4.換土............................................................................................................................12 3.3.5.加強(qiáng)路槽排水............................................................................................................12 3.3.6.加強(qiáng)路面結(jié)構(gòu)............................................................................................................13 3.3.7.加設(shè)防凍層................................................................................................................13 3.3.8.鋪設(shè)隔溫層................................................................................................................13
4、多年凍土區(qū)路基凍害整治原則......................................................................................................14 4.1.確定整治方案的總原則........................................................................................................14 4.2.綜合整治................................................................................................................................14 4.3.保護(hù)環(huán)境................................................................................................................................15 結(jié)語(yǔ)........................................................................................................................................................15 參考文獻(xiàn):............................................................................................................................................16
四川交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院高管專業(yè)畢業(yè)論文
1、多年凍土地區(qū)路基主要病害
1.1.凍脹
凍脹是由于土中水的凍結(jié)和冰體(特別是凸鏡狀冰體)的增長(zhǎng)引起土體膨脹、地表不均勻隆起的作用。凍脹一般會(huì)導(dǎo)致地面發(fā)生變形,形成凍脹壟崗。凍脹的原因包括土中原有的水結(jié)冰體積膨脹;同時(shí)也包括土凍結(jié)過(guò)程中下部未凍結(jié)土中的水分遷移并向凍結(jié)面富集,水分相對(duì)集中,水與土粒分異形成冰透鏡體或凍夾層,使土體積膨脹。
凍脹是凍土區(qū)筑路時(shí)需要考慮的另一個(gè)重要問(wèn)題。一般情況下,在低溫凍土區(qū),活動(dòng)層厚度一般較小,且存在雙向凍結(jié),凍結(jié)速度較快,故凍脹相對(duì)較輕。而在高溫凍土區(qū),活動(dòng)層厚度一般較大,凍結(jié)速度也較低,如存在粉質(zhì)土和足夠的水分則凍脹嚴(yán)重。
1.1.1.凍脹形成機(jī)理
當(dāng)路基表面的土開始凍結(jié)時(shí),土孔隙內(nèi)的自由水在0℃時(shí)首先凍結(jié),形成冰晶體。當(dāng)溫度繼續(xù)下降時(shí),與冰晶體接觸的薄膜水受冰的結(jié)晶力作用,遷移到冰晶體上面凍結(jié),使得與冰晶體接觸的土粒上的水膜變薄,破壞了原來(lái)的吸附平衡狀態(tài),土粒的分子引力有剩余,就要從下面水膜較厚的土粒吸引水分子。同時(shí),當(dāng)水膜變薄時(shí),薄膜水內(nèi)的離子濃度增加,產(chǎn)生了滲透壓力差。在土粒分子引力與滲透壓力差的共同作用下,薄膜水就從水膜較厚處向水膜較薄處遷移,并逐層向下傳遞。在溫度為0℃--5℃的條件下,當(dāng)未凍區(qū)有充分的水源供給時(shí),水分發(fā)生連續(xù)向凍結(jié)線的遷移,使路基上部大量聚冰。
當(dāng)凍結(jié)線在某一深度停留時(shí)間較長(zhǎng),水分有較多的遷移時(shí)間,且水源供給充分時(shí),可能在該深度處形成明顯的聚冰層;當(dāng)凍結(jié)速度較快,每一深度處水分遷移的時(shí)間短,聚冰少且均勻分布,可能不形成明顯的聚冰層。1.1.2凍脹的評(píng)價(jià)指標(biāo)
(1)總凍脹
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在橫斷面方向,路面全寬內(nèi)的平均凍脹值稱為總凍脹。在寒冷地區(qū)內(nèi)地下水位高的地段,使用強(qiáng)凍脹性土的路基,凍脹可達(dá)15-20cm。
(2)不均勻凍脹
當(dāng)路基土不均勻或壓實(shí)不均勻或供水不均勻時(shí),都可能導(dǎo)致冬季聚冰的不均勻,從而形成不均勻凍脹。
不均勻凍脹是總凍脹的一部分,但可使柔性路面不均勻隆起或開裂,可使剛性路面發(fā)生錯(cuò)縫或斷板。
(3)凍脹系數(shù)(或凍脹率)平均凍脹值h與其相應(yīng)的凍結(jié)深度z的比值,稱為凍脹系數(shù)。
在高地下水位地段,使用強(qiáng)凍脹性土的路基,凍脹系數(shù)可達(dá)0.15-0.20。
1.2翻漿
凍土地區(qū)凍結(jié)成的冰,在春季氣溫升高的條件下融化,使土基含水過(guò)多,強(qiáng)度急劇降低,在行車作用下路面發(fā)生彈簧、裂縫、鼓包、冒泥等現(xiàn)象,稱為翻漿。1.2.1.翻漿的形成機(jī)理
由于降水或灌溉的影響,在秋季,地面水下滲,地下水位升高,使路基水分增多。到冬季,隨著氣溫下降,路基上層的土開始凍結(jié),而路基下部的土溫仍較高,在溫度梯度作用下,在土體內(nèi)的水分由溫度較高處向溫度較低處移動(dòng),使路基上層水分增多,并凍結(jié)成冰,使路面凍裂或隆起,發(fā)生凍脹。到了春季(有的地區(qū)延至夏季),氣溫逐漸回升,路基上層的土首先融化,上層土基的含水量增大,強(qiáng)度很快降低,以至失去承載能力,在行車作用下形成翻漿。隨著以后天氣漸暖,蒸發(fā)量增大,凍層化透,路基上層水分下滲,土變干,土基強(qiáng)度又逐漸恢復(fù),這就是翻漿的機(jī)理和發(fā)展的全過(guò)程。1.2.2.翻漿的類型
根據(jù)引起翻漿水源的不同,翻漿可分為以下幾種類型:(1)地下水類
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受地下水的影響,土基經(jīng)常潮濕,導(dǎo)致翻漿。地下水包括上層滯水、潛水、層間水、裂隙水、泉水、管道漏水等。潛水多見于平原區(qū),層間水、裂隙水、泉水多見于山區(qū)。
(2)地面水類
受地面水的影響,使土基潮濕,導(dǎo)致翻漿。地面水主要指季節(jié)性積水,也包括路基、路面排水不良而造成的路旁積水和路面滲水。
(3)土體水類
因施工遇雨或用過(guò)濕的土填筑路堤,造成土基原始含水量過(guò)大,在負(fù)溫度作用下使上部含水量顯著增加,導(dǎo)致翻漿。
(4)氣態(tài)水類
在冬季強(qiáng)烈的溫差作用下,土中水主要以氣態(tài)形式向上運(yùn)動(dòng)聚積于土基頂部和路面結(jié)構(gòu)層內(nèi),導(dǎo)致翻漿。
(5)混合水類
受地下水、地面水、土體水或氣態(tài)水等兩種以上水類綜合作用產(chǎn)生的翻漿。此類翻漿需要根據(jù)水源主次定名,如地下水、地面水類等。
1.3.融沉
融沉,也稱融化下層,指土中過(guò)剩冰融化所產(chǎn)生的水排出以及土體的融化固結(jié)引起的局部地面的向下運(yùn)動(dòng),是自然(如氣候轉(zhuǎn)暖)或人為因素(如砍伐與焚燒樹木、房屋采暖)改變了地面的溫度狀況,引起季節(jié)融化深度加大,使地下冰或多年凍土層發(fā)生局部融化所致。在多年凍土上限附近的細(xì)粒土和有一定量細(xì)粒土充填的粗粒土中往往存在厚層地下冰,由于其埋藏淺,所以很容易受各種人為活動(dòng)的影響而融化。由厚層地下冰融化而產(chǎn)生的融沉是引起多年凍土區(qū)路基變形和破壞的主要原因。
路堤修筑后改變了表面的水熱交換條件,并引起基底土層壓縮等一系列變化。這些變化在一定條件下使上限(指多年凍土上限,為多年凍土層的頂面,也是地表以下位置最深的凍融土層的界面)下降。而路堤本身的存在則增加了熱阻,是有利于上限
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上升的因素。當(dāng)路堤很低時(shí),熱阻小,使上限上升的因素弱于使上限下降的因素,因而世根下降。隨著路堤高度的增加,使上限上升因素的作用也隨之增強(qiáng)。當(dāng)這一因素的作用增加至等于或大于使上限下降因素的作用時(shí),就會(huì)導(dǎo)致路堤下上限不變或上升。這樣,在一定條件下就存在這樣一個(gè)路堤高度,當(dāng)實(shí)際路堤高度大于這一路基高度時(shí),上限將上升;而小于這一高度時(shí),上限將下降。這一高度叫使原上限不變的最小路堤高度。當(dāng)采用保護(hù)凍土原則在凍土區(qū)筑路時(shí),必須保證使實(shí)際路堤高度大于這一最小路堤高度。但路堤高度并非越高越有利于保護(hù)凍土。在高溫凍土區(qū),當(dāng)夏季施工的路堤其高度超過(guò)一定值時(shí),會(huì)在堤身內(nèi)形成融土核(采暖建筑物下,多年凍結(jié)地基土的一部分發(fā)生融化,形如盆狀,故稱融化盤),造成地下冰的融化,而使路堤下沉。
路堤建成后改變了地表和地下水的徑流條件。當(dāng)排水措施不當(dāng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生路堤過(guò)水和堤側(cè)積水現(xiàn)象。其結(jié)果往往是地下冰融化,路基下沉甚至發(fā)生突陷。
多年凍土區(qū)的公路設(shè)計(jì)和施工通常采用保護(hù)凍土原則,盡量避免挖方和零斷面。采用瀝青路面時(shí),由于黑面的吸熱和封水作用,其下的人為上限值較大。因此,在凍土區(qū)修筑瀝青路面時(shí)必須對(duì)采用保護(hù)凍土原則的可能性和經(jīng)濟(jì)合理性進(jìn)行論證。
1.4.融凍泥流和滑塌
融凍泥流和滑塌多發(fā)生在有厚層地下冰分布的斜坡上。它可以由工程施工、挖方取土等人為活動(dòng)引起,也可以由自然因素(如河流侵蝕坡腳、氣溫升高)引起。由融凍泥流和滑塌形成的稀泥物質(zhì)向下流動(dòng),可能掩埋道路,壅塞橋涵,加速路基的軟化濕陷。
1.5.冰錐、凍脹丘
冰錐俗稱涎流冰,指水多次溢出地表凍結(jié)而所形成的地面冰體。分布于多年凍土和季節(jié)凍土區(qū)。其形成條件為:具有不凍的水源、水的通道、水的驅(qū)動(dòng)力和嚴(yán)寒的氣候條件。按其水源分為河冰錐、湖冰錐和采冰錐。絕大部分冰錐是季節(jié)性的。工程建筑時(shí),若建筑物攔截了地下水的通道,又未處理好排泄通道時(shí),也會(huì)在建筑物附近形成冰錐,從而危害建筑物。由土的差異凍脹作用所形成的丘狀地形,總稱凍脹丘。冰錐和凍脹丘是多年凍土區(qū)道路工程中最經(jīng)常遇到的不良凍土現(xiàn)象。在青藏公路沿線就分布有大小冰錐和凍脹丘100多處。值得注意的是由于筑路而產(chǎn)生的水文地質(zhì)條件的
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變化(堤身和基底土的壓密,上限上升,挖方攔截地下水通道等)往往在線路附近誘發(fā)新的冰錐和凍脹丘。凍脹丘形成鐘產(chǎn)生巨大的隆脹力,使道路變形;冰錐在冬季可能覆蓋路面,中斷交通,而在夏季造成道路翻漿和路基沉陷,需要認(rèn)真對(duì)待。因此,在選線、選址時(shí)均應(yīng)注意水文地質(zhì)調(diào)查,盡量繞避已有的冰錐、凍脹丘,以及線路修筑后可能產(chǎn)生新的冰錐和凍脹丘的地段。
1.6.熱融湖塘和沼澤化濕地
熱融湖塘在青藏公路沿線分布較廣,在楚瑪爾河高平原上尤為集中。一般熱融湖塘下仍有多年凍土存在。公路通過(guò)熱融湖塘?xí)r要注意路基凍脹和沉陷的不均勻及邊坡陷裂等問(wèn)題,同時(shí)湖塘積水也容易引起路基濕軟,加劇凍脹和沉陷。
沼澤化濕地地段一般厚層地下冰發(fā)育,線路通過(guò)時(shí)應(yīng)注意上部草炭和泥炭層的壓縮問(wèn)題,在這類地段筑路時(shí)要特別注意保護(hù)植被,作好排水和保證足夠的路堤高度,必要時(shí)可加設(shè)保溫護(hù)道。
1.7.其他不良工程地質(zhì)現(xiàn)象
從環(huán)境保護(hù)的角度看,多年凍土特別是高含冰量?jī)鐾翆?duì)地表的擾動(dòng)十分敏感。地表的一些不大的改變,如雪蓋和植被的變化都會(huì)引起多年凍土重大的不可逆的變化,從而產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。低溫和短的生長(zhǎng)季節(jié)也造成了凍土區(qū)植被一旦被破壞后恢復(fù)緩慢的特點(diǎn)。因此在凍土區(qū)筑路要特別注意保護(hù)環(huán)境。從工程的角度看,保護(hù)好環(huán)境對(duì)保護(hù)凍土,確保路基的穩(wěn)定性也是十分必要的。例如路基下保存植被,不僅有利于保護(hù)凍土,而且這些植被能起到毛細(xì)隔斷層的作用,使路基上中部?jī)鼋Y(jié)層上水形成的水分積聚有所減小。因此,在高含冰量?jī)鐾恋囟?,不僅在路基下面,而且從路中心起算的兩側(cè)30-100m內(nèi)必須保存植被。那種就近取土、取草皮,甚至用推土機(jī)直接在路堤兩側(cè)推土的做法是不可取的。
2、影響凍脹與翻漿的因素
公路凍脹與翻漿是多種因素綜合作用的結(jié)果。土質(zhì)、水、溫度與路面是影響凍脹的四個(gè)主要因素,此外,還受行車荷載因素的影響。在上述各因素中,土質(zhì)、溫度和水是形成凍脹與翻漿的三個(gè)基本條件。
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2.1.土質(zhì)
不同土質(zhì)具有不同的凍脹性。粉性土具有最強(qiáng)的凍脹性,最容易形成翻漿。這種土的毛細(xì)水上升較高且快,在負(fù)溫度作用下水分易于遷移,如水源供給充足可形成特別嚴(yán)重的凍脹,在春融時(shí)承載能力急劇下降易于形成翻漿。黏性土的毛細(xì)水上升雖高,但速度慢,只在水源供給充足且凍結(jié)速度緩慢的情況下,才能形成比較嚴(yán)重的凍脹和翻漿。粉性土和黏性土含有較多腐殖質(zhì)和易溶鹽時(shí),則更易形成凍脹和翻漿。粗粒土在一般情況下不易引起凍脹和翻漿,因其毛細(xì)水上升高度小、聚冰少,且在飽水情況下也能保持一定的強(qiáng)度;但當(dāng)粗粒土中粉黏粒含量超過(guò)一定量以后,凍脹性明顯增加,也能形成凍脹和翻漿。
2.2.水
凍脹與翻漿的過(guò)程,實(shí)質(zhì)上就是水在路基中遷移、相變的過(guò)程。路基附近的地表積水及淺的地下水,能提供充足的水源,是形成凍脹與翻漿的重要條件。秋雨及灌溉會(huì)使路基土的含水量增加,使地下水位升高,從而促成凍脹與翻漿的形成。
2.3.溫度
沒有一定的凍結(jié)深度或冰凍指數(shù)(冬季各月每日負(fù)氣溫的總和)就難以形成凍脹和翻漿。而在同樣凍結(jié)深度或冰凍指數(shù)的條件下,凍結(jié)速度和負(fù)氣溫作用的特點(diǎn)對(duì)凍脹和翻漿的形成具有很大影響。例如,在初凍時(shí)氣溫較高或冷暖交替變化,溫度在0℃--5℃之間停留時(shí)間較長(zhǎng),凍結(jié)線長(zhǎng)時(shí)間停留在土基上部,就會(huì)使大量水分聚流到距路面很近的地方,形成嚴(yán)重的凍脹和翻漿。反之,冬季一開始就很冷,凍結(jié)線下降很快,水分來(lái)不及向上遷移,土基上部聚冰少,凍脹和翻漿就較輕或不出現(xiàn)。此外,春融期間的氣溫變化及化凍速度對(duì)翻漿也有影響。如春季開始化凍時(shí),天氣驟暖,土基急劇融化,則會(huì)加重翻漿。如春融期間冷暖交替并伴有雨、雪,也會(huì)使翻漿加重。
2.4.路面
凍脹與翻漿都是通過(guò)路面變形破壞而表現(xiàn)出來(lái)的,因此,凍脹和翻漿與路面(類型和厚度)密切相關(guān)。在比較潮濕的土基上鋪筑瀝青路面后,由于瀝青路面透氣性較差,四川交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院高管專業(yè)畢業(yè)論文
路基中的水分不能通暢地從表面蒸發(fā),可能導(dǎo)致聚冰增加、凍脹量增大,以致出現(xiàn)翻漿。路面厚度對(duì)凍脹與翻漿也有影響,路面厚度大時(shí)可減輕凍脹,可減輕或避免翻漿。
2.5.行車荷載
公路翻漿是通過(guò)行車荷載的作用最后形成和暴露出來(lái)的子雖然路基有聚冰、有凍脹,春融時(shí)含水過(guò)多,但無(wú)行車荷載作用,是不可能產(chǎn)生翻漿的。因此,當(dāng)其他條件相同時(shí),在翻漿季節(jié),交通量愈大,車輛愈重,則翻漿也會(huì)愈多、愈嚴(yán)重。
3、凍土地區(qū)防治凍脹與翻漿的技術(shù)措施
3.1.防治凍脹和翻漿的基本原則
(1)調(diào)節(jié)路基水溫狀況,防止地面水、地下水或其他水分在凍結(jié)前或凍結(jié)過(guò)程中進(jìn)入路基上部。例如,在路基中設(shè)置隔離層、隔溫層,做好路基排水,提高路基等。
(2)如有水分聚集在路基上部,則應(yīng)在化凍時(shí)期將多余的水分及時(shí)排除或暫時(shí)蓄積在滲水性與水穩(wěn)性良好的路面結(jié)構(gòu)層中。例如,設(shè)置排水或蓋水砂(礫)墊層等。
(3)改善土基,加強(qiáng)路面。例如,路基換土或采用加固土,路面采用石灰土、煤渣石灰土等結(jié)構(gòu)層。
(4)在有些情況下,用一種處理措施,往往不能收到預(yù)期效果或不夠經(jīng)濟(jì)合理時(shí),可采用兩種或兩種以上綜合措施。
3.2.防治凍脹與翻漿的措施
3.2.1.做好路基排水
良好的路基排水可防止地面水或地下水侵入路基,使土基保持干燥,減少凍結(jié)過(guò)程中水分聚流的來(lái)源。
路基范圍內(nèi)的地面水、地下水都應(yīng)通過(guò)順暢的途徑迅速引離路基,以防水分停滯浸濕路基。為此,應(yīng)重視排水溝渠的設(shè)計(jì),注意溝渠排水縱坡和出水口的設(shè)計(jì);在一個(gè)路段內(nèi)重視排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì),使排水溝渠與橋涵組成一個(gè)完整的通暢的排水系統(tǒng)。
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為降低路基附近的地下水位,可采用有管滲溝;為攔截并排除流向路基的地下水,可采用截水滲溝,同時(shí)考慮冰凍深度的影響。3.2.2.提高路基填土高度
提高路基填土高度,可增大路基邊緣至地下水或地面水水位間的距離,從而減小凍結(jié)過(guò)程中水分向路基上部遷移的數(shù)量,使凍脹減弱,使翻漿的程度和可能性變小。
路線通過(guò)農(nóng)田地區(qū),為了少占農(nóng)田,應(yīng)與路面設(shè)計(jì)綜合考慮,以確定合理的填土高度。在潮濕的重凍區(qū)內(nèi)粉性土地段,不能單靠提高路基填土高度來(lái)保證路基路面的穩(wěn)定性,要與其他措施,如砂墊層、石灰土基層等配合使用。
提高路基填土高度是一種簡(jiǎn)便易行、效果顯著且比較經(jīng)濟(jì)的常用措施。同時(shí)也是保證路基路面強(qiáng)度和穩(wěn)定性,減薄路面,降低造價(jià)的重要途徑。3.2.3.設(shè)置隔離層
隔離層是設(shè)在路基中一定深度處,用于防止水分進(jìn)入路基上部,從而保持土基干燥,起防治凍脹與翻漿作用的防水結(jié)構(gòu)。設(shè)隔離層措施的適用條件:
①隔離層對(duì)新舊路線翻漿均可采用,特別適用于新線;
②不透水隔離層適用于不透水路面的路基中,在透水路面下只能設(shè)透水隔離層; ③在鹽漬土地區(qū)的翻漿路段,隔離層深度應(yīng)同時(shí)考慮防止鹽脹和次生鹽漬化等要求。
隔離層按使用材料可分為透水性隔離層和不透水性隔離層兩類。
透水性隔離層用碎石、礫石或粗砂等做成,其厚度一般騎-10-20cm;為了防止淤塞,應(yīng)在隔離層上面和下面設(shè)置防淤層,隔離層底部應(yīng)高出地面水20cm以上,并向路基兩側(cè)作成3%的橫坡。
不透水性隔離層分不封閉式(隔斷毛細(xì)水)和封閉式(隔斷毛細(xì)水和橫向滲水)兩種。在地面排水困難或地下水位高的路段,宜采用封閉式隔離層。封閉式隔離層可做成垂直封閉式及外斜封閉式。根據(jù)隔離層鋪筑寬度,不封閉式隔離層又可分為貫通式(當(dāng)路基寬度較窄時(shí),隔離層橫穿全路基)和不貫通式。
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不透水性隔離層所用材料有:
①8%-10%的瀝青土或6%-8%的瀝青砂,厚度2.5-3.0cm; ②瀝青或柏油,直接噴灑,厚度2—5mm;
③油氈紙、不透水土工布、塑料薄膜(在重鹽漬土地區(qū)不宜使用)等不透水材料。隔離層的深度(隔離層距路肩頂面的垂直距離)一般為(3-3.5)D(D為標(biāo)準(zhǔn)軸載的輪跡直徑)。在交通量大、路面等級(jí)高、凍脹與翻漿嚴(yán)重的情況下,宜采用較大數(shù)值。3.3.4.換土
當(dāng)采用水穩(wěn)性好、冰凍穩(wěn)定性好、強(qiáng)度高的粗顆粒土換填路基上部時(shí),可以提高土基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。換土措施的適用條件:
①因路基標(biāo)高限制,不允許提高路基,且附近有粗粒土可用時(shí); ②原有路基土質(zhì)不良,需鋪設(shè)高級(jí)路面時(shí)。
換土層厚度一般可根據(jù)地區(qū)情況、公路等級(jí)、行車要求以及換填材料等因素確定。根據(jù)一些地區(qū)的經(jīng)驗(yàn),在路基上部60-80cm厚的范圍換填粗粒土,路基可以基本穩(wěn)定。換土厚度也可以根據(jù)強(qiáng)度要求,按路面結(jié)構(gòu)層厚度的計(jì)算方法計(jì)算確定。3.3.5.加強(qiáng)路槽排水
在凍脹與翻漿嚴(yán)重地段,應(yīng)注意做好路槽排水,通常采用設(shè)砂墊層和橫向盲溝等措施進(jìn)行路槽排水。
①鋪設(shè)砂墊層
砂墊層在融期可起蓄水、排水作用;能隔斷毛細(xì)水上升;可防止融期路基泥漿上擠污染路面結(jié)構(gòu)層;冬季對(duì)路基凍脹可起緩沖作用,從而減輕路面凍脹。在盛產(chǎn)砂石地區(qū),可以采用鋪設(shè)砂墊層排水,防止凍脹和翻漿。
根據(jù)砂墊層的作用,從蓄水和耐污染方面考慮,砂墊層的經(jīng)驗(yàn)厚度為:中濕路段,15-20cm;潮濕路段,20-30cm。
砂墊層材料可選用砂礫、粗砂或中砂,要求砂中不含雜質(zhì)、泥土。
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砂墊層路段兩端,要用不透水的黏性土封閉,以防止翻漿的蔓延。砂墊層要灑適量水,用履帶式拖拉機(jī)碾壓。
在透水性很差的黏性土路基,一般不宜使用蓄水的砂墊層。②加設(shè)橫向盲溝
道路縱坡大于3%的坡腰翻漿路段,當(dāng)中級(jí)路面基層采用透水性材料時(shí),為了及時(shí)排出透水層內(nèi)的縱向水流和春融期土基化凍時(shí)的多余水分,可在路槽下設(shè)置橫向盲溝。橫向盲溝可設(shè)成人字形,縱向間距10m左右,深度20-40cm,寬40cm左右,填以砂礫等透水性良好的材料,出口按一般盲溝處理。3.3.6.加強(qiáng)路面結(jié)構(gòu)
在凍脹與翻漿地段,為減小凍脹和翻漿對(duì)路面結(jié)構(gòu)及承載力的影響,應(yīng)使用整體性好的石灰土、煤渣石灰土、水泥穩(wěn)定砂礫等半剛性結(jié)構(gòu)層,以加強(qiáng)路面結(jié)構(gòu)。但是用這些半剛性材料作基層時(shí),應(yīng)防止反射裂縫,結(jié)合當(dāng)?shù)氐膽?yīng)用經(jīng)驗(yàn),注意路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)、材料的選擇和配合比設(shè)計(jì)。3.3.7.加設(shè)防凍層
在中、重季節(jié)凍結(jié)區(qū)和多年凍土區(qū)的高級(jí)、次高級(jí)路面,在有可能凍脹的路段,為防止不均勻凍脹,路面總厚度不應(yīng)小于表9-11的規(guī)定。如按強(qiáng)度計(jì)算的路面厚度小于表9-11規(guī)定時(shí),應(yīng)用冰凍穩(wěn)定性良好的材料加設(shè)防凍層補(bǔ)足。
防凍層材料應(yīng)選用冰凍穩(wěn)定性良好的砂礫、粗砂、礦渣、煤渣等粒料,也可采用水泥或石灰煤渣穩(wěn)定粗粒土、石灰粉煤灰穩(wěn)定粗粒土等。采用砂礫和粗砂時(shí),小于0.074mm的顆粒含量不應(yīng)大于5%;采用煤渣時(shí),小于2mm的顆粒含量不宜大于20%。3.3.8.鋪設(shè)隔溫層
在重凍區(qū),有條件時(shí)也可采用鋪設(shè)高效隔溫層的方法,減小土基凍結(jié)深度或使土基不凍結(jié),以防治凍脹,從而防治翻漿。隔溫層采用導(dǎo)溫性能差的材料,鋪在土基內(nèi)、土基頂面或路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)。
在林區(qū)的臨時(shí)道路上,隔溫層多采用壓實(shí)的泥炭、樹皮、木屑等當(dāng)?shù)夭牧?,鋪在土基?nèi)或土基頂面。在正規(guī)的公路上,可采用泡沫塑料、苯乙烯海綿塑料混凝土、含
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有多孔填充料的輕混凝土等高效隔溫材料。煤渣隔溫層鋪設(shè)于壓實(shí)的土基頂面,為防煤渣受濕隔溫性能降低,可設(shè)在砂墊層上;硬化泡沫塑料隔溫層鋪設(shè)于壓實(shí)的土基頂面;輕混凝土隔溫層鋪設(shè)于面層下的路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)。
在土基頂面鋪設(shè)硬化泡沫塑料隔溫層時(shí),為防其受潮,應(yīng)先攤鋪聚乙烯薄膜,然后安放硬化泡沫塑料板或澆注泡沫樹脂,最后再用薄膜覆蓋并加鋪5cm砂層,方可在其上鋪筑路面結(jié)構(gòu)層。采用泡沫聚合樹脂時(shí),要待泡沫硬化2h后再覆蓋薄膜。
輕混凝土的強(qiáng)度較硬化泡沫塑料要大幾十倍,故輕混凝土隔溫層應(yīng)靠近面層鋪設(shè)。在苯乙烯海綿塑料混凝土隔溫層上可直接鋪筑熱瀝青混凝土混合料,使輕混凝土表面層苯乙烯海綿塑料微粒溶化,提高層間黏結(jié)力。
4、多年凍土區(qū)路基凍害整治原則
4.1.確定整治方案的總原則
根據(jù)地區(qū)特點(diǎn),查明多年凍土的特性,測(cè)取氣溫、地溫及水文條件等資料,并調(diào)查已有的不良物理地質(zhì)現(xiàn)象,來(lái)選擇和確定防治多年凍土路基特殊病害方案的總原則:一是保護(hù)多年凍土;二是破壞多年凍土。
保護(hù)多年凍土,是采用具有保溫隔熱作用的措施,在消除引起病害因素的同時(shí),而不引起多年凍土狀況的改變或恢復(fù)被破壞了的凍土狀態(tài),來(lái)保證路基 的安全。它適用于年平均氣溫和地溫較低(一般低于-1.5℃和-1.0℃),多年凍土層較厚(大于10m),為富冰凍土或厚層地下冰,并較少受人為活動(dòng)干擾的情況下。宜于在大片連續(xù)多年凍土區(qū)內(nèi)采用。
破壞多年凍土是路基和建筑物在正常使用過(guò)程中,允許凍土融化或控制融化范圍、速度,而不產(chǎn)生不允許的變形和新的病害,保證路基和建筑物有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。它適用于年平均氣溫和地溫較高(一般高于-1.2℃和-0.5℃),多年凍土層較薄(約 5—7m),且含水量較小或弱融沉性土層,多在島狀凍土區(qū)內(nèi)采用。
4.2.綜合整治
多年凍土區(qū)的路基病害是不良物理地質(zhì)現(xiàn)象和特殊病害多種自然因素(包括人為活動(dòng))長(zhǎng)期、互相作用的結(jié)果。在整治病害中,應(yīng)盡可能采取多種、配套的整治措施,四川交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院高管專業(yè)畢業(yè)論文
有主有輔,使他們的作用互相配合和補(bǔ)充,消除其中的不利作用,才能達(dá)到較長(zhǎng)遠(yuǎn)的預(yù)期效果。
4.3.保護(hù)環(huán)境
多年凍土區(qū)路基施工,應(yīng)重視多年凍土區(qū)自然環(huán)境和生態(tài)環(huán)境的保護(hù),減少對(duì)多年凍土環(huán)境的人為破壞。貫徹“預(yù)防為主,保護(hù)優(yōu)先,開發(fā)與保護(hù)并重”的原則。
結(jié)語(yǔ)
關(guān)于多年凍土路基的研究目前已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步,但是在許多方面仍然有待進(jìn)一步的深入。多年凍土物理力學(xué)性質(zhì)的特殊性必然導(dǎo)致其產(chǎn)生熱融沉降、熱融滑塌、凍脹、冰丘、冰椎等路基病害。整治這些路基病害的優(yōu)化綜合措施,是傳統(tǒng)的排水設(shè)計(jì)和熱棒、保溫護(hù)道、保溫板、通風(fēng)路基、排水溝式軟管滲溝等新技術(shù)、新材料的有效結(jié)合,其中的關(guān)鍵技術(shù)是設(shè)計(jì)合理的斷面結(jié)構(gòu)形式和新材料新技術(shù)的應(yīng)用,目的是杜絕地表水對(duì)路基基底的滲入所帶來(lái)的單向熱交換作用,恢復(fù)和形成基底最佳的人為上限形態(tài),達(dá)到徹底根治病害的目的。
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