第一篇：鐵路工程常見(jiàn)病害分析及預(yù)防整治技術(shù)

鐵路工程常見(jiàn)病害分析及預(yù)防整治技術(shù)

中國(guó)鐵路始建于1876年，鐵路運(yùn)輸線是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的大動(dòng)脈，在我國(guó)交通運(yùn)輸體系中居于主導(dǎo)的骨干地位，它在國(guó)家的建設(shè)中占有重要地位。隨著我國(guó)改革開(kāi)放的深入，我國(guó)在修新線鐵路時(shí)采用了國(guó)內(nèi)外先進(jìn)科技成果，與此同時(shí)，對(duì)既有鐵路進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)和改造，并加強(qiáng)了對(duì)線路的養(yǎng)護(hù)和維修。較大的改善了鐵路的運(yùn)營(yíng)狀況，提高了鐵路抵抗自然災(zāi)害的能力，豐富了預(yù)防和整治鐵路線路病害的理論與實(shí)踐，對(duì)發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)，促進(jìn)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，改善人民生活，改變邊遠(yuǎn)地區(qū)交通閉塞和文化技術(shù)落后面貌，鞏固國(guó)防，溝通國(guó)際交往，起到了國(guó)民經(jīng)濟(jì)大動(dòng)脈的重要作用。在當(dāng)今社會(huì)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的情形下，對(duì)鐵路運(yùn)輸?shù)男枨罅吭谥饾u增大，鐵路運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展將偏向高速和重載運(yùn)輸。這樣就會(huì)加重鐵路線路的承載能力，造成鐵路線路損害，嚴(yán)重影響鐵路運(yùn)輸。為了保證鐵路能夠很好的完成運(yùn)輸任務(wù)，全面了解和掌握鐵路線路常見(jiàn)病害分析及預(yù)防整治技術(shù)非常的重要。1.1 隧道病害

隧道是埋置于地層中的工程建筑物，是人類利用地下空間的一種形式。廣義上是指：以某種用途、在地面下用任何方法按規(guī)定形狀和尺寸修筑的斷面積大于2 m2的洞室。鐵路隧道在運(yùn)營(yíng)中會(huì)出現(xiàn)滲漏水(水害)、襯砌裂損、隧道凍害、襯砌腐蝕、震害和洞內(nèi)空氣污染等病害，還有火災(zāi)威脅。這些病害和危害對(duì)隧道的安全、舒適、正常運(yùn)營(yíng)有重要影響和威脅。因此、在隧道規(guī)劃和設(shè)計(jì)階段要預(yù)防可能的病害、危害、進(jìn)行合理設(shè)計(jì)；在隧道施工階段要采用合理的施工工藝、方法、措施和材料，以保證施工質(zhì)量。在隧道運(yùn)營(yíng)階段要及時(shí)檢查、發(fā)現(xiàn)病害，分析病害成因，采用合理的整治設(shè)計(jì)和施工方法。如此，才能保證鐵路隧道工程的安全、暢通運(yùn)營(yíng)。1.1.1隧道水害

隧道水害是指在隧道修建和運(yùn)營(yíng)過(guò)程遇到的水的干擾和危害，是最常見(jiàn)的隧道病害。主要指運(yùn)營(yíng)隧道水害(即圍巖的地下水和地表水直接或間接地以滲漏或涌出的形式進(jìn)入隧道內(nèi)造成的危害)。隧道滲漏水(水害)對(duì)隧道穩(wěn)定、洞內(nèi)設(shè)施、行車安全、地面建筑和隧道周圍水環(huán)境產(chǎn)生諸多不良影響甚至威脅，影響內(nèi)部結(jié)構(gòu)及附屬設(shè)施，降低使用壽命，嚴(yán)重時(shí)將危害到隧道及地下工程的運(yùn)營(yíng)安全。輕則造成洞內(nèi)空氣潮濕，影響施工人員身體健康，機(jī)械設(shè)備銹蝕，絕緣設(shè)備失效，電路短路，漏電傷人；重則威脅人員安全，沖毀洞內(nèi)機(jī)械設(shè)備，造成塌方，淹沒(méi)工作面，中斷施工，造成重大經(jīng)濟(jì)損失，危害環(huán)境。1.1.1.1 隧道水害的原因

隧道水害的成因是，修建隧道，破壞了山體原始的水系統(tǒng)平衡，隧道成為所穿過(guò)山體附近地下水集聚的通道。當(dāng)隧道圍巖與含水地層連通，而襯砌的防水及排水設(shè)施、方法不完善時(shí)，就必然要發(fā)生隧道水害。也可以將隧道水害歸結(jié)為客觀和主觀兩方面的原因。(1)隧道穿過(guò)含水的地層。

①砂類土和漂卵石類土含水地層。②節(jié)理、裂隙發(fā)育，含裂隙水的巖層。

③石灰?guī)r、白云巖等可溶性地層，當(dāng)有充水的溶槽、溶洞或暗河等與隧道相連通時(shí)。④淺埋隧道地段，地表水可沿覆蓋層的裂隙、孔洞滲透到隧道內(nèi)。(2)隧道襯砌防水及排水設(shè)施不完善 ①原建隧道襯砌防水、排水設(shè)施不全。

②混凝土襯砌施工質(zhì)量差，蜂窩、孔隙、裂縫多，自身防水能力差。③防水層施工質(zhì)量不良或材質(zhì)耐久性差，經(jīng)使用數(shù)年后失效。④混凝土的工作縫、伸縮縫、沉降縫等未做好防水處理。⑤襯砌變形后，產(chǎn)生的裂縫滲透水。⑥既有排水設(shè)施，如襯砌背后的暗溝、盲溝，無(wú)襯砌的輔助坑道、排水孔、暗槽等，年久失修阻塞。

1.1.1.2 常用的整治運(yùn)營(yíng)隧道漏水的基本方法(1)適當(dāng)疏排

對(duì)地表水豐富的淺埋隧道，當(dāng)?shù)乇頊瞎瓤油莘e水、滲水對(duì)隧道有影響時(shí)，用疏導(dǎo)積水、填平溝谷、砌溝排水等措施，使洞頂?shù)乇硇纬闪己玫呐潘到y(tǒng)，不使洞頂?shù)牡乇硭魅牖驖B入隧道。洞口仰坡邊緣周圍設(shè)截水溝和排水溝，并保持良好狀態(tài)。對(duì)地下水豐富、隧道內(nèi)無(wú)排水溝或排水溝深度不足而導(dǎo)致隧底積水的，應(yīng)采取增設(shè)水溝、將單側(cè)溝改為雙側(cè)溝、加深側(cè)溝或采取設(shè)置密并暗管加深水溝等措施。(2)注漿堵水

①向襯砌背后圍巖或回境層注漿。②向襯砌內(nèi)部注漿。③向基底注漿。(3)增設(shè)內(nèi)防水層

內(nèi)防水層雖然不能阻止水流進(jìn)入襯砌內(nèi)，但可阻止水流進(jìn)入隧道內(nèi)。增設(shè)內(nèi)防水層的方式有三種：一是刷涂，二是刮壓，三是噴涂。1.1.2襯砌裂損

隧道襯砌是承受地層壓力、防上圍巖變形坍落的工程主體建筑物。地層壓力的大小，主要取決于工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件和圍巖的物理力學(xué)特性，同時(shí)與施工方法、支護(hù)襯砌是否及時(shí)和工程質(zhì)量的好壞等因素有關(guān)。由于形變壓力、松動(dòng)壓力作用、地層沿隧道縱向分布及力學(xué)性態(tài)的不均勻作用、溫度和收縮應(yīng)力作用、圍巖膨脹性或凍脹性壓力作用、腐蝕性介質(zhì)作用、施工中人為因素、運(yùn)營(yíng)車輛的循環(huán)荷載作用等，使隧道襯砌結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生裂縫和變形，影響隧道的正常使用，統(tǒng)稱為隧道襯砌裂損病害。襯砌裂損是隧道病害的主要形式，隧道襯砌裂損破壞了隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，降低了襯砌結(jié)構(gòu)的安全可靠性，影響隧道的正常使用，甚至危及行車安全。襯砌裂損變形的主要危害有：(1)降低襯砌結(jié)構(gòu)對(duì)同巖的承載能力；

(2)使隧道凈空變小，侵入建筑限界，影響車輛安全通過(guò)；(3)拱部襯砌掉塊，影響行車和人身安全；

(4)裂縫漏水，造成洞內(nèi)設(shè)施銹蝕，道床翻漿，嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)產(chǎn)生凍害；

(5)鋪底和仰拱破損，基床翻漿、線路變形、危及行車安全，被迫降低車輛運(yùn)行速度，量增加養(yǎng)護(hù)維修工作量；

(6)在運(yùn)營(yíng)條件下對(duì)裂損襯砌進(jìn)行大修整治，施工與運(yùn)輸互相干擾，費(fèi)用增大。

針對(duì)襯砌裂損病害提出整治措施：裂縫整修，襯砌背后空洞壓漿，底版的穩(wěn)定處理，換拱、換邊墻。

1.1.3襯砌腐蝕

襯砌背后的腐蝕性環(huán)境水，容易沿襯砌的毛細(xì)孔、工作縫、變形縫及其他孔洞滲流到襯砌內(nèi)側(cè)，成為隧道滲漏水，對(duì)襯砌混凝土和砌石、灰縫產(chǎn)生物理性或化學(xué)性的侵蝕作用，造成襯砌腐蝕。隧道襯砌腐蝕分為物理性侵蝕和化學(xué)性腐蝕兩類。隧道襯砌腐蝕使混凝土變酥松，強(qiáng)度下降，降低隧道襯砌的承載能力，還會(huì)導(dǎo)致鋼軌及扣件腐蝕，縮短使用壽命，危及行車安全。產(chǎn)生腐蝕的三個(gè)要素是第一、腐蝕介質(zhì)的存在；第二、易腐蝕物質(zhì)的存在；第三、地下水的存在且具有活動(dòng)性。為確保隧道建筑物的安全使用，應(yīng)積極對(duì)襯砌腐蝕病害進(jìn)行防治。隧道襯砌防腐蝕措施，應(yīng)首先從搞好勘測(cè)設(shè)計(jì)著手，掌握隧道工程地質(zhì)和水文地質(zhì)資料，查明環(huán)境水含侵蝕性介質(zhì)的來(lái)源和成分，在正確判定其對(duì)襯砌混凝土侵蝕的程度的基礎(chǔ)上，因地制宜地采取防治措施。針對(duì)隧道腐蝕產(chǎn)生的原因和條件。目前，對(duì)隧道侵蝕采取的防治措施主要有以下幾種。

(1)提高襯砌的密實(shí)度和整體性。(2)外摻加料法。(3)選用耐侵蝕水泥。(4)加強(qiáng)襯砌外排水措施。

(5)使用密實(shí)的與混凝土不起化學(xué)作用的材料，在襯砌外表面做隔離防水層。(6)采用與侵蝕性環(huán)境水不起化學(xué)反應(yīng)的天然石料砌筑襯砌。(7)向襯砌背后壓注防蝕漿液。(8)防腐蝕混凝土。1.1.4隧道凍害

隧道凍害是寒冷地區(qū)和嚴(yán)寒地區(qū)的隧道內(nèi)水流和圍巖積水凍結(jié)，引起隧道拱部掛冰、邊墻結(jié)冰、洞內(nèi)網(wǎng)線設(shè)備掛冰、圍巖凍脹、襯砌脹裂、隧底冰椎、水溝冰塞、線路凍起等，影響到安全運(yùn)營(yíng)和建筑物的正常使用的各種病害。隧道凍害會(huì)導(dǎo)致襯砌凍裂開(kāi)脹，甚至疏松剝落，造成隧道襯砌結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)破壞，降低襯砌結(jié)構(gòu)的安全可靠性，嚴(yán)重影響運(yùn)輸?shù)陌踩驼＿\(yùn)行。隧道常見(jiàn)的凍害種類有：拱部結(jié)冰、邊墻結(jié)冰、圍巖凍脹破壞、襯砌發(fā)生冰楔、洞內(nèi)網(wǎng)線掛水等。

凍害形成的主要原因有：寒冷氣溫的作用，季節(jié)凍結(jié)圈的形成(如果隧道的排水設(shè)備在隧道的凍結(jié)圈內(nèi)，冬季易發(fā)生冰塞；在凍結(jié)圈內(nèi)如果圍巖的巖性是非凍脹性土，則不會(huì)發(fā)生凍脹性病害)。隧道在設(shè)計(jì)和施工時(shí)，對(duì)防凍問(wèn)題沒(méi)有考慮或考慮不周，造成襯砌防水能力不足，洞內(nèi)排水設(shè)施埋深不夠、治水措施不當(dāng)，施工有缺陷，都會(huì)造成和加重運(yùn)營(yíng)階段隧道的凍害。嚴(yán)寒及寒冷地區(qū)隧道凍害的防治，其基本措施是綜合治水、更換土壤、保溫防凍、結(jié)構(gòu)加強(qiáng)、防止融坍等，可根據(jù)實(shí)際情況綜合運(yùn)用。1.1.5隧道病害的防治

隧道病害給隧道的正常運(yùn)營(yíng)和安全都帶來(lái)影響，有時(shí)影響十分嚴(yán)重；而且，病害整治和保持運(yùn)營(yíng)之間矛盾突出，病害整治干擾正常運(yùn)營(yíng)，造成運(yùn)營(yíng)損失，而病害整治在空間、時(shí)間和施工條件都局限的條件下進(jìn)行，困難重重。因此，首先要預(yù)防為主，必須在設(shè)計(jì)階段就要采取預(yù)防措施，防止病害產(chǎn)生；另一方面，對(duì)出現(xiàn)的病害須查清病害原因、采取合理的措施進(jìn)行整治，提高隧道病害整治的工程質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益。1.2 滑坡的危害

滑坡是山區(qū)、丘陵地區(qū)常見(jiàn)的病害。它與地震、崩塌、泥石流一樣，是一種危害很大的不良自然地質(zhì)現(xiàn)象。我國(guó)幅員遼闊，有70 ％的地區(qū)，地質(zhì)地理?xiàng)l件十分復(fù)雜，滑坡分布尤為廣泛，西南、西北、華東、中南和華北的山區(qū)，丘陵以及黃土高原地區(qū)都有大量滑坡分布，亦是世界上受滑坡危害比較嚴(yán)重的國(guó)家之一?；聻檎w或幾大塊相繼滑動(dòng)，一般為緩慢地、長(zhǎng)期地、間歇性地沿滑動(dòng)方向向下滑動(dòng)，它可以延緩幾年、幾十年以至百年以上?；禄瑒?dòng)的土體或巖體，可大可小，小的百十立方米，大的可達(dá)幾十萬(wàn)甚至數(shù)百萬(wàn)立方米。滑坡具有很大的破壞力，大規(guī)模的滑坡會(huì)掩埋村鎮(zhèn)、摧毀工礦、中斷交通、堵塞江河、破壞農(nóng)田和森林，給國(guó)家建設(shè)和人民的生命財(cái)產(chǎn)造成嚴(yán)重的損失。1.2.1滑坡的概念

滑坡是一種山區(qū)鐵路、公路建設(shè)中常見(jiàn)的不良地質(zhì)現(xiàn)象，是一種斜坡變形形式，主要發(fā)生在山地、丘陵地區(qū)的斜坡上。對(duì)滑坡的含義，一般有兩種說(shuō)法：一是廣義的，即把斜坡巖(土)體順坡向下滑移的一切現(xiàn)象，統(tǒng)稱為滑坡。它包括崩塌和泥石流等；另一種是比較嚴(yán)謹(jǐn)?shù)模谝欢ǖ牡匦蔚刭|(zhì)條件下，由于外界條件的變化，各種自然或人為的因素影響(例如長(zhǎng)期受水浸潤(rùn)，削弱山體下部支撐力量等)，破壞了巖(土)體的力學(xué)平衡，使山坡上的不穩(wěn)定土體(巖體)在重力作用下，沿著一定的軟弱面(帶)作整體的、緩慢的、間歇性的向下滑動(dòng)的不良地質(zhì)現(xiàn)象，稱之為滑坡。1.2.2滑坡的種類 我國(guó)鐵路滑坡分類，是從鐵路工程地質(zhì)角度出發(fā)，目的是為了更有效地進(jìn)行鐵路沿線滑坡的預(yù)防和整治工作，盡可能減少滑坡所造成的危害，以保證鐵路運(yùn)輸更好地為我國(guó)社會(huì)主義建設(shè)事業(yè)任務(wù)。

(1)按組成滑坡的物質(zhì)分類 ①粘性土滑坡； ②黃土滑坡； ③堆填土滑坡； ④堆積土滑坡； ⑤破碎巖石滑坡； ⑥巖石滑坡。

(2)按主滑面成因類型分類 ①堆積面滑坡； ②層面滑坡； ③構(gòu)造面滑坡； ④同生面滑坡。

(3)按滑坡平面形態(tài)分類 ①圈椅形滑坡； ②橫長(zhǎng)形滑坡； ③縱長(zhǎng)形滑坡； ④勺形滑坡； ⑤葫蘆形滑坡； ⑥橢圓形滑坡。

(4)按滑體滑面的形狀分類 ①曲線形滑坡； ②直線形滑坡； ③折線形滑坡。(5)按滑面性質(zhì)分類 ①旋轉(zhuǎn)滑坡； ②構(gòu)造滑坡；

③錯(cuò)落轉(zhuǎn)化的滑坡； ④表層成層滑坡。1.2.3滑坡的危害

滑坡對(duì)鐵路交通運(yùn)輸?shù)奈：χ饕憩F(xiàn)在以下幾方面：(1)破壞線路、中斷行車

緩慢移動(dòng)的滑坡常常造成路基和線路上拱、下沉、外擠、擋墻變形及側(cè)溝破壞。滑坡一旦滑下，則掩埋路基、推毀線路設(shè)備。路基部分或整體滑動(dòng)的路堤滑坡使線路懸中，難易修復(fù)。(2)危害站場(chǎng)、砸壞站房 山區(qū)鐵路，要在深山峽谷中找一段地勢(shì)較平坦能設(shè)站的地方是很不容易的，而那些峽谷中的寬谷段，又常常是古老滑坡發(fā)育的地方。如寶成線的西坡、淡家莊、白水江等滑坡；成昆線的甘洛、乃托、紅石巖、鐵西等滑坡；貴昆線的大海哨滑坡，均位于車站上。由于站場(chǎng)挖方較多，常促使古老滑坡復(fù)活。在施工期間曾為整治這些滑坡花費(fèi)了巨大投資，運(yùn)營(yíng)以后尚未穩(wěn)定的滑坡也一直威脅站場(chǎng)的安全。(3)橋梁墩臺(tái)推移，隧道明洞摧毀

滑坡對(duì)山區(qū)橋梁、隧道、明洞也帶來(lái)了嚴(yán)重破壞。如1966年8月成昆線的會(huì)仙4號(hào)橋，在鋪軌架橋前，由于滑坡病害使橋臺(tái)被推移38 cm，7號(hào)墩被推移了7 cm，當(dāng)時(shí)無(wú)法鋪軌架梁，用軍便梁通過(guò)。又如貴昆線格里橋通車后，由于滑坡病害推動(dòng)了橋臺(tái)，并把橋墩推斷，最后只得把橋填死改成了路堤。其他如梅大支線的大深橋，成昆線的玉田三線橋、耳足橋、鐵西雙線橋、貴昆線的樹(shù)舍橋等均受到滑坡的破壞和威脅，不得不作抗滑工程來(lái)保證橋梁的安全。(4)肇成行車事故，人身傷亡嚴(yán)重

1974年9月成昆線彎高滑坡造成一列貨車顛覆。1981年8月16日在寶成線丁家壩～大灘間K 293+365，固山體滑塌造成812次貨車顛覆7輛，電力機(jī)車翻入嘉陵江中，中斷62 h11 min。l981年9月4日寶成線軍師廟K 313崩塌性滑坡，摧毀工棚，l3名職工殉難。給國(guó)家和人民生命造成了巨大的損失。(5)中斷交通運(yùn)輸，影響國(guó)計(jì)民生

滑坡除了直接破壞線路、路基、橋梁、隧道外，還有一種間接破壞，就是為泥石流提供了物質(zhì)來(lái)源。幾乎所有的泥石流溝的上流補(bǔ)給區(qū)都是崩塌滑坡的活動(dòng)區(qū)。特別當(dāng)滑坡阻斷溝中水流形成“滑坡壩”和“滑坡湖”時(shí)，一旦水位抬高，產(chǎn)生潰壩時(shí)，就形成了強(qiáng)大而急劇的泥石流，其危害性更大。破壞線路、中斷交通、嚴(yán)重影響人民生活和國(guó)民經(jīng)濟(jì)。(6)增加基建投資、加大維修費(fèi)用

滑坡除了破壞工程設(shè)施和中斷運(yùn)輸造成的直接損失外，為整治它常常要增建排水、支擋、減重等大量工程，不僅增加廣基建投資，而且增加了維修費(fèi)用、整治一個(gè)大中型滑坡，往往需要數(shù)十萬(wàn)、百余萬(wàn)、甚至上千萬(wàn)元的投資，如鐵西滑坡的處理費(fèi)用就達(dá)2 300萬(wàn)元。由此可見(jiàn)，滑坡給人類活動(dòng)的各個(gè)方面造成的損失是極為嚴(yán)重的。隨著人們對(duì)這—不良自然地質(zhì)現(xiàn)象的規(guī)律性的認(rèn)識(shí)逐漸深化，并治理滑坡災(zāi)害的能力也在不斷提高。1.2.4滑坡的防治

在修建鐵路和各種工程建筑物時(shí)，要想完全避過(guò)滑坡是不可能的，這就需要我們掌握滑坡發(fā)生和發(fā)展的規(guī)律，分清滑坡的性質(zhì)，提出對(duì)滑坡整治的工程措施。概括起來(lái)有以下幾點(diǎn)：(1)鐵路運(yùn)營(yíng)線路要避開(kāi)滑坡的影響。

(2)采用多種形式的截水溝、排水溝、急流槽來(lái)攔截和排引地表水；用截水滲溝、盲溝、縱向或橫向滲溝、支撐滲水溝、泄水隧洞等來(lái)疏干和排引地表水。

(3)在滑坡舌部或中前部修建各種形式的抗滑擋墻，在滑坡體其他不同部位修建各種多級(jí)擋墻，阻擋滑坡體的滑動(dòng)，這是一種對(duì)穩(wěn)定滑坡有長(zhǎng)久作用的有效措施。例如抗滑擋土墻、抗滑干砌片石垛、抗滑樁、鋼筋混凝土樁等。

(4)把滑坡體上部主滑和牽引地段的土石挖去，填在滑坡下部的抗滑地段，反壓阻滑，改善邊坡，減少下滑力，增加抗滑力，提高滑坡的穩(wěn)定性。這是經(jīng)常用來(lái)整治滑坡的—種簡(jiǎn)便方法。

(5)利用物理化學(xué)加固，改變滑動(dòng)帶的土石性質(zhì)，提高它的強(qiáng)度，從而達(dá)到穩(wěn)定滑坡的目的。例如采用焙燒法、電滲排水法、水泥灌漿法、化學(xué)灌漿、鉆孔孔底爆破法等物理化學(xué)方法整治滑坡。

(6)防止滑體、岸坡沖刷，采取綠化山坡，種樹(shù)植被等措施來(lái)穩(wěn)定滑坡。1.3 風(fēng)沙對(duì)鐵路的危害

風(fēng)沙對(duì)鐵路的危害類型大體可分為路基吹蝕和線路積沙兩種。當(dāng)風(fēng)力達(dá)到起沙風(fēng)而作用于路基時(shí)，沙植被風(fēng)吹揚(yáng)帶走，產(chǎn)生路基風(fēng)蝕。風(fēng)蝕過(guò)程中形成的風(fēng)沙流不斷地撞擊地表，繼續(xù)將沙粒揚(yáng)起，納入運(yùn)動(dòng)的氣流之中，使風(fēng)蝕過(guò)程逐漸擴(kuò)展；另一方面，路基本身又是風(fēng)沙流運(yùn)行的障礙物，導(dǎo)致風(fēng)速降低，在線路上形成旋渦，喪失其前進(jìn)速度，所攜帶的沙粒在線路上沉落，引起線路發(fā)生積沙現(xiàn)象。1.3.1產(chǎn)生風(fēng)沙危害的原因 鐵路受風(fēng)沙危害的原因：有自然因素和人為因素兩個(gè)方面。在自然因素中，主要是風(fēng)和沙源。風(fēng)是引起風(fēng)沙危害的動(dòng)力，豐富的沙源是形成風(fēng)沙危害的物質(zhì)基礎(chǔ)。人為因素是指人類活動(dòng)破壞了線路附近的植被，以及工程技術(shù)措施采用不合理而引起的沙害。我國(guó)大部分沙區(qū)均以西北風(fēng)和偏西風(fēng)為主，流動(dòng)沙丘通常以擺動(dòng)前進(jìn)式向前移動(dòng)，植被比較稀疏的半固定沙丘和輕質(zhì)土地遭受強(qiáng)烈的風(fēng)蝕作用。同時(shí)，通過(guò)風(fēng)沙地區(qū)線路的兩側(cè)，廣泛分布著大面積流沙、固定和半固定沙堆、戈壁、沙質(zhì)干河床、平沙地、沙荒及沙質(zhì)草原等，沙源極其豐富。這就是造成鐵路沙害的根本原因。一般說(shuō)來(lái)，風(fēng)沙對(duì)鐵路的危害，主要在流沙地區(qū)或天然植被不足以控制風(fēng)沙活動(dòng)的輕質(zhì)土壤地區(qū)，顯然是自然因素起主導(dǎo)作用。但是在固定沙丘和植被較稠密的沙質(zhì)草原地區(qū)，有些地段的線路沙害也十分嚴(yán)重，這就是人為因素起主導(dǎo)作用。在這些地區(qū)，往往由于不合理的開(kāi)墾、放牧和打柴等人類活動(dòng)，破壞了天然植被致使流沙再起，引起沙害。這是應(yīng)該特別注意防止的。在施工過(guò)程中，由于破壞現(xiàn)有天然植被面積過(guò)大或者取土、棄土不合理，又未及時(shí)采取防護(hù)措施，也是人為造成線路沙害的重要原因，必須引起注意。為了防止鐵路沙害，在靠近路基附近設(shè)置防沙柵、樹(shù)枝條高立式沙障或擋沙墻及聚沙堤等是十分有害的防沙措施，這種措施在短期內(nèi)效果顯著，但這正是在線路附近造成流動(dòng)沙堆的條件，一旦積沙埋沒(méi)障礙物時(shí)，就成為危害線路的沙源。有人稱這種防護(hù)措施為“引狼入室”，使線路造成舌狀沙害，對(duì)線路威脅最大。1.3.2防治風(fēng)沙的措施

防治鐵路沙害需要從預(yù)防和治理兩個(gè)方面著手。首先，應(yīng)盡量把線路通過(guò)地區(qū)沙害的潛在威脅減少到最小程度，并注意不使沙害的范圍擴(kuò)大；第二，在發(fā)生沙害地段，本著因地制宜，因害設(shè)防的原則，積極采取工程措施、生物措施和化學(xué)措施治理。因此，鐵路沙害的防治工作是貫穿在選線、施工及運(yùn)營(yíng)等各個(gè)階段的，每個(gè)階段都不應(yīng)忽視，龍其是運(yùn)營(yíng)階段，防治沙害是保證列車正常運(yùn)行的主要任務(wù)。下面分幾個(gè)主要部分?jǐn)⑹觥?1)選擇合理的路線

在風(fēng)沙地區(qū)修建鐵路，正確的選擇線路是防止鐵路沙害最有效、最經(jīng)濟(jì)的措施。①選擇沙害威脅最輕地段。

②使線路通過(guò)起伏不大的沙丘地段、使線路由沙區(qū)內(nèi)的古河道及山前平原的潛水帶邊緣通過(guò)。③力求使線路通過(guò)植被較好的固定沙丘及半固定沙丘。

④將線路選擇在沙丘體的上風(fēng)一側(cè)，將線路選擇在沙區(qū)間沼澤地或草墊子地的下風(fēng)側(cè)。⑤使線路與當(dāng)?shù)刂黠L(fēng)向平行，盡量避免彎道。⑥少占耕地。(2)路基本體防護(hù)

風(fēng)沙地區(qū)的鐵路路基，容易遭受風(fēng)蝕，尤其是路堤的路肩部位風(fēng)蝕最重，而且踩踏變形。路基本體防護(hù)的原則是根據(jù)路基本體遭受風(fēng)蝕為主的特點(diǎn)，因地制宜，就地取材，以達(dá)到不受風(fēng)蝕的目的。一般有下列措施：截砌碎卵石、路肩栽砌片石、平鋪卵礫石、加寬路面、黏土包坡、泥糊抹面、鋪草皮磚等。(3)線路兩側(cè)防護(hù)

①鋪設(shè)防護(hù)帶，合理確定防護(hù)帶的寬度。

②機(jī)械沙障固沙，一般采用高立式沙障、平鋪式沙障和草方格沙障。③植物固沙。

1.4 混凝土軌枕常見(jiàn)病害

混凝土軌枕線路由鋼軌、混凝土軌枕、扣件、道床等部分組成。鋼軌直接承受由機(jī)車車輛傳來(lái)的巨大壓力，并傳向軌枕?；炷淋壵硗ㄟ^(guò)軌下彈性墊層和中間扣件承受鋼軌傳來(lái)的豎向垂直力、橫向和縱向水平力后再將其分布于道床，并保持鋼軌正常的幾何位置?；炷淋壵碓谖覈?guó)鐵路鋪設(shè)使用已有多年的歷史，多年的經(jīng)驗(yàn)表明，混凝土軌枕的使用對(duì)強(qiáng)化軌道結(jié)構(gòu)、保證行車安全起到了重要作用。但是，內(nèi)軌枕在設(shè)計(jì)、制造和使用中的問(wèn)題，致使部分軌枕早期發(fā)生裂損，影響了正常作用。1.4.1混凝土軌枕傷損的主要形態(tài)(1)軌下截面出現(xiàn)過(guò)大的橫向裂縫

混凝土軌枕是一個(gè)接受不穩(wěn)定重復(fù)荷載的構(gòu)件，荷截的變化帶有隨機(jī)的性質(zhì)?；炷淋壵碓谑褂闷趦?nèi)軌下截面有可能出現(xiàn)大于該截面抗裂強(qiáng)度的荷載彎矩，在這種情況下就產(chǎn)生了橫向裂縫。一般來(lái)說(shuō)，這種裂縫較小，不致引起軌枕的失效。但在某些情況下，軌下截面的荷載彎矩遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于軌枕的抗裂強(qiáng)度，那就會(huì)出現(xiàn)過(guò)大的橫向裂縫，導(dǎo)致軌枕失效。(2)軌下截面壓潰

軌枕軌下部分由于橡膠墊板損壞或串出，使鋼軌直接作用于承軌槽，引起軌下部分混凝土壓潰。有些軌枕由于軌下截面橫向裂縫過(guò)大，混凝土受壓區(qū)產(chǎn)生過(guò)大的壓應(yīng)力使混凝土壓潰。(3)軌枕中間部分出現(xiàn)過(guò)大的橫向裂縫

軌枕中間部分出現(xiàn)的裂縫包括中間上部裂縫和下部裂縫兩種。軌枕中間上部出現(xiàn)裂縫，是由于軌枕中部產(chǎn)生較大的負(fù)彎矩所致；軌枕中間下部出現(xiàn)裂縫，是由于中部產(chǎn)生較大的正彎矩所致。通過(guò)調(diào)查得知，因軌枕中部出現(xiàn)過(guò)大的橫向裂縫而失效的軌枕多于因軌下截面出現(xiàn)橫向裂縫而失效的軌枕，因軌枕中間下部出現(xiàn)過(guò)大橫向裂縫而失效的軌枕多于因軌枕中間上部出現(xiàn)橫向裂縫而失效的軌枕。(4)軌枕中間部分壓潰

軌枕中間部分由于受了過(guò)大的正彎矩，不僅使軌枕中間部分的下部產(chǎn)生過(guò)大的裂縫，而且還引起截面受壓區(qū)的過(guò)大壓應(yīng)力，致使混凝土壓潰，這種情況一般發(fā)生在鋼軌接頭。有些軌枕由于中間部分承受了過(guò)大的負(fù)彎矩，不但引起中間部分的上部裂縫，而且還使中間截面下部受到過(guò)大的壓應(yīng)力以致壓潰，甚至出現(xiàn)鋼筋外露。(5)軌枕縱向裂縫

軌枕沿長(zhǎng)軸線方向的裂縫統(tǒng)稱縱向裂縫?？v向裂縫一般有端頭裂縫、端部上表面裂縫、側(cè)面水平縱向裂縫、釘孔縱裂、貫通縱裂等，縱向裂縫較多的部分是沿螺栓孔的兩側(cè)或應(yīng)力鋼筋處發(fā)生，并向端頭及中部發(fā)展。這種裂縫的出現(xiàn)，將嚴(yán)重地影響軌枕的使用壽命。(6)軌枕的龜裂

龜裂是軌枕表面縱橫交錯(cuò)的細(xì)小裂紋，一般多發(fā)生在軌枕端部及中部頂面和側(cè)面處。龜裂對(duì)軌枕的使用壽命影響也很大。(7)軌枕中間部分斜裂及扭傷

軌枕中間部分斜裂扭傷是指沿對(duì)角方向的破損。線路維修工作中的搗固作業(yè)，因在軌枕兩側(cè)進(jìn)行對(duì)角搗固，過(guò)車時(shí)容易使軌枕中間部分產(chǎn)生斜裂或扭傷。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，因線路維修養(yǎng)護(hù)不當(dāng)使軌枕中部扭斷、折斷的軌枕在傷損軌枕總數(shù)中占有一定的比例。(8)軌枕?yè)跫缙茡p

軌枕?yè)跫绯惺苡煽奂鱽?lái)的水平推力而產(chǎn)生破損，特別在小半徑曲線上這種現(xiàn)象十分普遍，有的采用加寬鐵座仍不能解決問(wèn)題，據(jù)統(tǒng)計(jì)，在半徑為400 m的曲線上，擋肩破損高達(dá)70 %。另外，由于墊片損壞或在軌枕制造過(guò)程中擋肩部分的缺陷也可能造成擋肩破損。(9)軌枕的腐蝕

在長(zhǎng)期放水地段和車輛裝載有害介質(zhì)散落在軌枕上，都會(huì)造成軌枕的腐蝕，輕者混凝上表面出現(xiàn)麻點(diǎn)、脫層等現(xiàn)象，重者鋼筋銹蝕，并逐漸向里延伸。(10)軌枕底邊掉塊

手工搗固沖擊軌枕底邊使混凝土掉塊，嚴(yán)重時(shí)掉塊面積可多達(dá)100 cm2，其結(jié)果是軌枕受力狀況惡化，容易出現(xiàn)應(yīng)力集中而造成其他各種傷損，并且削弱了軌道的穩(wěn)定性。1.4.2混凝土軌枕傷損的原因

造成混凝土軌枕傷損的主要原因主要有制造質(zhì)量、養(yǎng)護(hù)維修作業(yè)和結(jié)構(gòu)三個(gè)方面。(1)制造質(zhì)量

在混凝土軌枕各類損傷中，縱向裂縫對(duì)行車安全危害最大，而且一經(jīng)發(fā)生，發(fā)展極為迅速，嚴(yán)重者貫通軌枕全長(zhǎng)，造成劈裂和龜裂，混凝土疏松、剝落，對(duì)軌枕承載能力、保持軌道狀態(tài)能力和使用壽命危害很大，這類損傷一般都是由于制造質(zhì)量不良引起的。(2)養(yǎng)護(hù)維修作業(yè)

混凝土軌枕斷面和配筋的設(shè)計(jì)都是在一定受力條件的前提下進(jìn)行的而混凝上軌枕截面實(shí)際承受的荷載彎矩與線路養(yǎng)護(hù)維修作業(yè)有密切關(guān)系。在養(yǎng)護(hù)維修作業(yè)中，如果使軌枕受力狀態(tài)發(fā)生了變化，就可能出現(xiàn)軌枕斷面荷載彎矩大于軌枕抗裂強(qiáng)度的現(xiàn)象，以致產(chǎn)生軌枕傷損。養(yǎng)護(hù)維修作業(yè)對(duì)軌枕傷損的影響主要表現(xiàn)在以下幾方面：搗固作業(yè)、軌下墊層及絕緣緩沖墊片損壞沒(méi)有及時(shí)更換、沒(méi)有及時(shí)整治道床病害對(duì)軌枕受力極為不利、接頭養(yǎng)護(hù)不良、沒(méi)有及時(shí)消滅軌面不平順。(3)軌枕結(jié)構(gòu)

為了了解混凝土軌枕的使用情況進(jìn)而采取措施，提高軌枕結(jié)構(gòu)的可靠性，多年來(lái)，鐵道部有關(guān)單位曾組織了多次較大規(guī)模的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查。歷次調(diào)查的資料表明，現(xiàn)有軌枕按50年使用壽命的要求，考慮可能出現(xiàn)的非正常運(yùn)營(yíng)條件，軌枕結(jié)構(gòu)強(qiáng)度必須適當(dāng)提高。1.5 鋼軌接頭病害

鋼軌接頭是線路的薄弱環(huán)節(jié)，混凝土軌枕線路更為嚴(yán)重。機(jī)車車輛的輪對(duì)通過(guò)接頭時(shí)，因其不平順而產(chǎn)生劇烈振動(dòng)，加速線路狀態(tài)的變化，以致形成接頭病害。接頭病害產(chǎn)生之后，又進(jìn)一步加劇機(jī)車車輛輪對(duì)對(duì)線路的破壞作用，互為因果，使病害發(fā)展變化加速，養(yǎng)路工區(qū)幾乎無(wú)法應(yīng)付。在鋼軌、道床和路基狀態(tài)基本相同的情況下，混凝土軌枕線路接頭比木枕線路接頭變化快，各類接頭病害產(chǎn)生周期短，發(fā)展迅速。石碴沒(méi)有翻白之前，約每月保養(yǎng)一次，石碴一經(jīng)翻白，幾乎每周都要保養(yǎng)，石碴溜塌的接頭甚至每?jī)商炀鸵ｐB(yǎng)一次，接頭病害發(fā)展到這種程度之后，如不從根本上整治病害，接頭就很難維持正常工作狀態(tài)，影響鐵路運(yùn)營(yíng)。1.5.1鋼軌接頭病害分類

按接頭軌面狀態(tài)分：低扣接頭、磨耗不均勻接頭、錯(cuò)牙接頭、金屬剝離接頭、大軌縫。按接頭道床狀態(tài)分：翻漿接頭、翻白接頭、溜塌接頭、硬結(jié)接頭。

按接頭的結(jié)構(gòu)狀態(tài)分：接頭夾板下彎、上緣磨蝕、夾板螺栓的螺帽扭矩不足；扣件螺帽扭矩不足、扣板或軌距擋板不密貼、扣件失效等。

1.5.2鋼軌接頭病害的原因 鋼軌接頭病害的發(fā)生，最根本的原因在于軌道接頭存在結(jié)構(gòu)上的不平順，這就導(dǎo)致輪軌之間產(chǎn)生較大的附加動(dòng)力作用。過(guò)大的附加動(dòng)力作用又促使不平順的發(fā)展和附加動(dòng)力的增長(zhǎng)，同時(shí)也就促進(jìn)了接頭病害的發(fā)展，可見(jiàn)，鋼軌接頭病害的發(fā)生與發(fā)展是互為因果的。另外，由于養(yǎng)護(hù)方法不當(dāng)也會(huì)促使接頭病害產(chǎn)生和發(fā)展。(1)結(jié)構(gòu)不平順

鋼軌接頭在結(jié)構(gòu)上的不平順，指的是接頭軌縫；車輪壓在鋼軌的輸出端時(shí)，鄰接鋼軌的接受端有抬高趨勢(shì)，形成臺(tái)階；荷載下鋼軌接頭處的撓曲不是連續(xù)曲線，而是折線。當(dāng)折角、軌縫、臺(tái)階三個(gè)因素同時(shí)出現(xiàn)，都將產(chǎn)生輪軌沖擊，從而增大接頭處的附加動(dòng)力。(2)附加不平順

附加不平順是在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中形成的，以下幾種情況都可能引起附加不平順，如：結(jié)構(gòu)薄弱、軌面不均勻磨耗、彈性不足。(3)動(dòng)態(tài)不平順

動(dòng)態(tài)不平順一般有兩種情況：一種是軌道彈性不均和荷載波動(dòng)，輪軌接觸點(diǎn)軌跡呈波浪形不平順；另一種是線路存在暗坑吊板和道床不均勻的彈性下沉。這兩種不平順只有在動(dòng)態(tài)情況下才能表現(xiàn)出來(lái)。線路的動(dòng)態(tài)不平順增大了列車運(yùn)行中的沖擊和振動(dòng)。有的養(yǎng)護(hù)單位使用厚度不等、彈性不均的軌下墊板以及線路養(yǎng)護(hù)質(zhì)量不良，都加劇了軌道動(dòng)態(tài)不平順。

綜上所述，車輪通過(guò)鋼軌接頭處的軌縫，形成劇烈的沖擊和振動(dòng)，這是造成鋼軌接頭病害的外因；鋼軌斷面及接頭部分設(shè)計(jì)不合適以及淬火工藝不良則是鋼軌接頭產(chǎn)生病害的內(nèi)因，所以，長(zhǎng)度25 m鋼軌混凝土軌枕線路解決接頭病害的根本途徑要首先從改善鋼軌材質(zhì)、淬火技術(shù)要求、淬火工藝、鋼軌及夾板的設(shè)計(jì)等方面著手，同時(shí)在養(yǎng)護(hù)維修工作中也要采取符合混凝土軌枕線路特點(diǎn)的方法進(jìn)行作業(yè)，以改善鋼軌接頭的工作狀態(tài)。

第二篇：鐵路工程常見(jiàn)病害分析及預(yù)防整治技術(shù)

鐵路工程常見(jiàn)病害分析及預(yù)防整治技術(shù)（畢業(yè)論文）第1章 緒論

中國(guó)鐵路始建于1876年，鐵路運(yùn)輸線是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的大動(dòng)脈，在我國(guó)交通運(yùn)輸體系中居于主導(dǎo)的骨干地位，它在國(guó)家的建設(shè)中占有重要地位。隨著我國(guó)改革開(kāi)放的深入，我國(guó)在修新線鐵路時(shí)采用了國(guó)內(nèi)外先進(jìn)科技成果，與此同時(shí)，對(duì)既有鐵路進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)和改造，并加強(qiáng)了對(duì)線路的養(yǎng)護(hù)和維修。較大的改善了鐵路的運(yùn)營(yíng)狀況，提高了鐵路抵抗自然災(zāi)害的能力，豐富了預(yù)防和整治鐵路線路病害的理論與實(shí)踐，對(duì)發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)，促進(jìn)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，改善人民生活，改變邊遠(yuǎn)地區(qū)交通閉塞和文化技術(shù)落后面貌，鞏固國(guó)防，溝通國(guó)際交往，起到了國(guó)民經(jīng)濟(jì)大動(dòng)脈的重要作用。在當(dāng)今社會(huì)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的情形下，對(duì)鐵路運(yùn)輸?shù)男枨罅吭谥饾u增大，鐵路運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展將偏向高速和重載運(yùn)輸。這樣就會(huì)加重鐵路線路的承載能力，造成鐵路線路損害，嚴(yán)重影響鐵路運(yùn)輸。為了保證鐵路能夠很好的完成運(yùn)輸任務(wù)，全面了解和掌握鐵路線路常見(jiàn)病害分析及預(yù)防整治技術(shù)非常的重要。1.1 隧道病害

隧道是埋置于地層中的工程建筑物，是人類利用地下空間的一種形式。廣義上是指：以某種用途、在地面下用任何方法按規(guī)定形狀和尺寸修筑的斷面積大于2 m2的洞室。鐵路隧道在運(yùn)營(yíng)中會(huì)出現(xiàn)滲漏水(水害)、襯砌裂損、隧道凍害、襯砌腐蝕、震害和洞內(nèi)空氣污染等病害，還有火災(zāi)威脅。這些病害和危害對(duì)隧道的安全、舒適、正常運(yùn)營(yíng)有重要影響和威脅。因此、在隧道規(guī)劃和設(shè)計(jì)階段要預(yù)防可能的病害、危害、進(jìn)行合理設(shè)計(jì)；在隧道施工階段要采用合理的施工工藝、方法、措施和材料，以保證施工質(zhì)量。在隧道運(yùn)營(yíng)階段要及時(shí)檢查、發(fā)現(xiàn)病害，分析病害成因，采用合理的整治設(shè)計(jì)和施工方法。如此，才能保證鐵路隧道工程的安全、暢通運(yùn)營(yíng)。1.1.1 隧道水害

隧道水害是指在隧道修建和運(yùn)營(yíng)過(guò)程遇到的水的干擾和危害，是最常見(jiàn)的隧道病害。主要指運(yùn)營(yíng)隧道水害(即圍巖的地下水和地表水直接或間接地以滲漏或涌出的形式進(jìn)入隧道內(nèi)造成的危害)。隧道滲漏水(水害)對(duì)隧道穩(wěn)定、洞內(nèi)設(shè)施、行車安全、地面建筑和隧道周圍水環(huán)境產(chǎn)生諸多不良影響甚至威脅，影響內(nèi)部結(jié)構(gòu)及附屬設(shè)施，降低使用壽命，嚴(yán)重時(shí)將危害到隧道及地下工程的運(yùn)營(yíng)安全。輕則造成洞內(nèi)空氣潮濕，影響施工人員身體健康，機(jī)械設(shè)備銹蝕，絕緣設(shè)備失效，電路短路，漏電傷人；重則威脅人員安全，沖毀洞內(nèi)機(jī)械設(shè)備，造成塌方，淹沒(méi)工作面，中斷施工，造成重大經(jīng)濟(jì)損失，危害環(huán)境。1.1.1.1 隧道水害的原因

隧道水害的成因是，修建隧道，破壞了山體原始的水系統(tǒng)平衡，隧道成為所穿過(guò)山體附近地下水集聚的通道。當(dāng)隧道圍巖與含水地層連通，而襯砌的防水及排水設(shè)施、方法不完善時(shí)，就必然要發(fā)生隧道水害。也可以將隧道水害歸結(jié)為客觀和主觀兩方面的原因。(1)隧道穿過(guò)含水的地層。

①砂類土和漂卵石類土含水地層。②節(jié)理、裂隙發(fā)育，含裂隙水的巖層。

③石灰?guī)r、白云巖等可溶性地層，當(dāng)有充水的溶槽、溶洞或暗河等與隧道相連通時(shí)。④淺埋隧道地段，地表水可沿覆蓋層的裂隙、孔洞滲透到隧道內(nèi)。(2)隧道襯砌防水及排水設(shè)施不完善 ①原建隧道襯砌防水、排水設(shè)施不全。

②混凝土襯砌施工質(zhì)量差，蜂窩、孔隙、裂縫多，自身防水能力差。③防水層施工質(zhì)量不良或材質(zhì)耐久性差，經(jīng)使用數(shù)年后失效。④混凝土的工作縫、伸縮縫、沉降縫等未做好防水處理。⑤襯砌變形后，產(chǎn)生的裂縫滲透水。

⑥既有排水設(shè)施，如襯砌背后的暗溝、盲溝，無(wú)襯砌的輔助坑道、排水孔、暗槽等，年久失修阻塞。

1.1.1.2 常用的整治運(yùn)營(yíng)隧道漏水的基本方法(1)適當(dāng)疏排

對(duì)地表水豐富的淺埋隧道，當(dāng)?shù)乇頊瞎瓤油莘e水、滲水對(duì)隧道有影響時(shí)，用疏導(dǎo)積水、填平溝谷、砌溝排水等措施，使洞頂?shù)乇硇纬闪己玫呐潘到y(tǒng)，不使洞頂?shù)牡乇硭魅牖驖B入隧道。洞口仰坡邊緣周圍設(shè)截水溝和排水溝，并保持良好狀態(tài)。對(duì)地下水豐富、隧道內(nèi)無(wú)排水溝或排水溝深度不足而導(dǎo)致隧底積水的，應(yīng)采取增設(shè)水溝、將單側(cè)溝改為雙側(cè)溝、加深側(cè)溝或采取設(shè)置密并暗管加深水溝等措施。(2)注漿堵水

①向襯砌背后圍巖或回境層注漿。②向襯砌內(nèi)部注漿。③向基底注漿。(3)增設(shè)內(nèi)防水層

內(nèi)防水層雖然不能阻止水流進(jìn)入襯砌內(nèi)，但可阻止水流進(jìn)入隧道內(nèi)。增設(shè)內(nèi)防水層的方式有三種：一是刷涂，二是刮壓，三是噴涂。1.1.2 襯砌裂損

隧道襯砌是承受地層壓力、防上圍巖變形坍落的工程主體建筑物。地層壓力的大小，主要取決于工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件和圍巖的物理力學(xué)特性，同時(shí)與施工方法、支護(hù)襯砌是否及時(shí)和工程質(zhì)量的好壞等因素有關(guān)。由于形變壓力、松動(dòng)壓力作用、地層沿隧道縱向分布及力學(xué)性態(tài)的不均勻作用、溫度和收縮應(yīng)力作用、圍巖膨脹性或凍脹性壓力作用、腐蝕性介質(zhì)作用、施工中人為因素、運(yùn)營(yíng)車輛的循環(huán)荷載作用等，使隧道襯砌結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生裂縫和變形，影響隧道的正常使用，統(tǒng)稱為隧道襯砌裂損病害。襯砌裂損是隧道病害的主要形式，隧道襯砌裂損破壞了隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，降低了襯砌結(jié)構(gòu)的安全可靠性，影響隧道的正常使用，甚至危及行車安全。襯砌裂損變形的主要危害有：(1)降低襯砌結(jié)構(gòu)對(duì)同巖的承載能力；

(2)使隧道凈空變小，侵入建筑限界，影響車輛安全通過(guò)；(3)拱部襯砌掉塊，影響行車和人身安全；

(4)裂縫漏水，造成洞內(nèi)設(shè)施銹蝕，道床翻漿，嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)產(chǎn)生凍害；

(5)鋪底和仰拱破損，基床翻漿、線路變形、危及行車安全，被迫降低車輛運(yùn)行速度，量增加養(yǎng)護(hù)維修工作量；

(6)在運(yùn)營(yíng)條件下對(duì)裂損襯砌進(jìn)行大修整治，施工與運(yùn)輸互相干擾，費(fèi)用增大。

針對(duì)襯砌裂損病害提出整治措施：裂縫整修，襯砌背后空洞壓漿，底版的穩(wěn)定處理，換拱、換邊墻。

1.1.3 襯砌腐蝕

襯砌背后的腐蝕性環(huán)境水，容易沿襯砌的毛細(xì)孔、工作縫、變形縫及其他孔洞滲流到襯砌內(nèi)側(cè)，成為隧道滲漏水，對(duì)襯砌混凝土和砌石、灰縫產(chǎn)生物理性或化學(xué)性的侵蝕作用，造成襯砌腐蝕。隧道襯砌腐蝕分為物理性侵蝕和化學(xué)性腐蝕兩類。隧道襯砌腐蝕使混凝土變酥松，強(qiáng)度下降，降低隧道襯砌的承載能力，還會(huì)導(dǎo)致鋼軌及扣件腐蝕，縮短使用壽命，危及行車安全。產(chǎn)生腐蝕的三個(gè)要素是第一、腐蝕介質(zhì)的存在；第二、易腐蝕物質(zhì)的存在；第三、地下水的存在且具有活動(dòng)性。為確保隧道建筑物的安全使用，應(yīng)積極對(duì)襯砌腐蝕病害進(jìn)行防治。隧道襯砌防腐蝕措施，應(yīng)首先從搞好勘測(cè)設(shè)計(jì)著手，掌握隧道工程地質(zhì)和水文地質(zhì)資料，查明環(huán)境水含侵蝕性介質(zhì)的來(lái)源和成分，在正確判定其對(duì)襯砌混凝土侵蝕的程度的基礎(chǔ)上，因地制宜地采取防治措施。針對(duì)隧道腐蝕產(chǎn)生的原因和條件。目前，對(duì)隧道侵蝕采取的防治措施主要有以下幾種。

(1)提高襯砌的密實(shí)度和整體性。(2)外摻加料法。(3)選用耐侵蝕水泥。(4)加強(qiáng)襯砌外排水措施。

(5)使用密實(shí)的與混凝土不起化學(xué)作用的材料，在襯砌外表面做隔離防水層。(6)采用與侵蝕性環(huán)境水不起化學(xué)反應(yīng)的天然石料砌筑襯砌。(7)向襯砌背后壓注防蝕漿液。(8)防腐蝕混凝土。1.1.4 隧道凍害

隧道凍害是寒冷地區(qū)和嚴(yán)寒地區(qū)的隧道內(nèi)水流和圍巖積水凍結(jié)，引起隧道拱部掛冰、邊墻結(jié)冰、洞內(nèi)網(wǎng)線設(shè)備掛冰、圍巖凍脹、襯砌脹裂、隧底冰椎、水溝冰塞、線路凍起等，影響到安全運(yùn)營(yíng)和建筑物的正常使用的各種病害。隧道凍害會(huì)導(dǎo)致襯砌凍裂開(kāi)脹，甚至疏松剝落，造成隧道襯砌結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)破壞，降低襯砌結(jié)構(gòu)的安全可靠性，嚴(yán)重影響運(yùn)輸?shù)陌踩驼＿\(yùn)行。隧道常見(jiàn)的凍害種類有：拱部結(jié)冰、邊墻結(jié)冰、圍巖凍脹破壞、襯砌發(fā)生冰楔、洞內(nèi)網(wǎng)線掛水等。

凍害形成的主要原因有：寒冷氣溫的作用，季節(jié)凍結(jié)圈的形成(如果隧道的排水設(shè)備在隧道的凍結(jié)圈內(nèi)，冬季易發(fā)生冰塞；在凍結(jié)圈內(nèi)如果圍巖的巖性是非凍脹性土，則不會(huì)發(fā)生凍脹性病害)。隧道在設(shè)計(jì)和施工時(shí)，對(duì)防凍問(wèn)題沒(méi)有考慮或考慮不周，造成襯砌防水能力不足，洞內(nèi)排水設(shè)施埋深不夠、治水措施不當(dāng)，施工有缺陷，都會(huì)造成和加重運(yùn)營(yíng)階段隧道的凍害。嚴(yán)寒及寒冷地區(qū)隧道凍害的防治，其基本措施是綜合治水、更換土壤、保溫防凍、結(jié)構(gòu)加強(qiáng)、防止融坍等，可根據(jù)實(shí)際情況綜合運(yùn)用。1.1.5 隧道病害的防治

隧道病害給隧道的正常運(yùn)營(yíng)和安全都帶來(lái)影響，有時(shí)影響十分嚴(yán)重；而且，病害整治和保持運(yùn)營(yíng)之間矛盾突出，病害整治干擾正常運(yùn)營(yíng)，造成運(yùn)營(yíng)損失，而病害整治在空間、時(shí)間和施工條件都局限的條件下進(jìn)行，困難重重。因此，首先要預(yù)防為主，必須在設(shè)計(jì)階段就要采取預(yù)防措施，防止病害產(chǎn)生；另一方面，對(duì)出現(xiàn)的病害須查清病害原因、采取合理的措施進(jìn)行整治，提高隧道病害整治的工程質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益。1.2 滑坡的危害

滑坡是山區(qū)、丘陵地區(qū)常見(jiàn)的病害。它與地震、崩塌、泥石流一樣，是一種危害很大的不良自然地質(zhì)現(xiàn)象。我國(guó)幅員遼闊，有70 ％的地區(qū)，地質(zhì)地理?xiàng)l件十分復(fù)雜，滑坡分布尤為廣泛，西南、西北、華東、中南和華北的山區(qū)，丘陵以及黃土高原地區(qū)都有大量滑坡分布，亦是世界上受滑坡危害比較嚴(yán)重的國(guó)家之一?；聻檎w或幾大塊相繼滑動(dòng)，一般為緩慢地、長(zhǎng)期地、間歇性地沿滑動(dòng)方向向下滑動(dòng)，它可以延緩幾年、幾十年以至百年以上。滑坡滑動(dòng)的土體或巖體，可大可小，小的百十立方米，大的可達(dá)幾十萬(wàn)甚至數(shù)百萬(wàn)立方米?；戮哂泻艽蟮钠茐牧?，大規(guī)模的滑坡會(huì)掩埋村鎮(zhèn)、摧毀工礦、中斷交通、堵塞江河、破壞農(nóng)田和森林，給國(guó)家建設(shè)和人民的生命財(cái)產(chǎn)造成嚴(yán)重的損失。1.2.1 滑坡的概念

滑坡是一種山區(qū)鐵路、公路建設(shè)中常見(jiàn)的不良地質(zhì)現(xiàn)象，是一種斜坡變形形式，主要發(fā)生在山地、丘陵地區(qū)的斜坡上。對(duì)滑坡的含義，一般有兩種說(shuō)法：一是廣義的，即把斜坡巖(土)體順坡向下滑移的一切現(xiàn)象，統(tǒng)稱為滑坡。它包括崩塌和泥石流等；另一種是比較嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?，在一定的地形地質(zhì)條件下，由于外界條件的變化，各種自然或人為的因素影響(例如長(zhǎng)期受水浸潤(rùn)，削弱山體下部支撐力量等)，破壞了巖(土)體的力學(xué)平衡，使山坡上的不穩(wěn)定土體(巖體)在重力作用下，沿著一定的軟弱面(帶)作整體的、緩慢的、間歇性的向下滑動(dòng)的不良地質(zhì)現(xiàn)象，稱之為滑坡。

1.2.2 滑坡的種類 我國(guó)鐵路滑坡分類，是從鐵路工程地質(zhì)角度出發(fā)，目的是為了更有效地進(jìn)行鐵路沿線滑坡的預(yù)防和整治工作，盡可能減少滑坡所造成的危害，以保證鐵路運(yùn)輸更好地為我國(guó)社會(huì)主義建設(shè)事業(yè)任務(wù)。

(1)按組成滑坡的物質(zhì)分類 ①粘性土滑坡； ②黃土滑坡； ③堆填土滑坡； ④堆積土滑坡； ⑤破碎巖石滑坡； ⑥巖石滑坡。

(2)按主滑面成因類型分類 ①堆積面滑坡； ②層面滑坡； ③構(gòu)造面滑坡； ④同生面滑坡。

(3)按滑坡平面形態(tài)分類 ①圈椅形滑坡； ②橫長(zhǎng)形滑坡； ③縱長(zhǎng)形滑坡； ④勺形滑坡； ⑤葫蘆形滑坡； ⑥橢圓形滑坡。

(4)按滑體滑面的形狀分類 ①曲線形滑坡； ②直線形滑坡； ③折線形滑坡。(5)按滑面性質(zhì)分類 ①旋轉(zhuǎn)滑坡； ②構(gòu)造滑坡；

③錯(cuò)落轉(zhuǎn)化的滑坡； ④表層成層滑坡。1.2.3 滑坡的危害

滑坡對(duì)鐵路交通運(yùn)輸?shù)奈：χ饕憩F(xiàn)在以下幾方面：(1)破壞線路、中斷行車

緩慢移動(dòng)的滑坡常常造成路基和線路上拱、下沉、外擠、擋墻變形及側(cè)溝破壞?；乱坏┗?，則掩埋路基、推毀線路設(shè)備。路基部分或整體滑動(dòng)的路堤滑坡使線路懸中，難易修復(fù)。(2)危害站場(chǎng)、砸壞站房 山區(qū)鐵路，要在深山峽谷中找一段地勢(shì)較平坦能設(shè)站的地方是很不容易的，而那些峽谷中的寬谷段，又常常是古老滑坡發(fā)育的地方。如寶成線的西坡、淡家莊、白水江等滑坡；成昆線的甘洛、乃托、紅石巖、鐵西等滑坡；貴昆線的大海哨滑坡，均位于車站上。由于站場(chǎng)挖方較多，常促使古老滑坡復(fù)活。在施工期間曾為整治這些滑坡花費(fèi)了巨大投資，運(yùn)營(yíng)以后尚未穩(wěn)定的滑坡也一直威脅站場(chǎng)的安全。(3)橋梁墩臺(tái)推移，隧道明洞摧毀

滑坡對(duì)山區(qū)橋梁、隧道、明洞也帶來(lái)了嚴(yán)重破壞。如1966年8月成昆線的會(huì)仙4號(hào)橋，在鋪軌架橋前，由于滑坡病害使橋臺(tái)被推移38 cm，7號(hào)墩被推移了7 cm，當(dāng)時(shí)無(wú)法鋪軌架梁，用軍便梁通過(guò)。又如貴昆線格里橋通車后，由于滑坡病害推動(dòng)了橋臺(tái)，并把橋墩推斷，最后只得把橋填死改成了路堤。其他如梅大支線的大深橋，成昆線的玉田三線橋、耳足橋、鐵西雙線橋、貴昆線的樹(shù)舍橋等均受到滑坡的破壞和威脅，不得不作抗滑工程來(lái)保證橋梁的安全。(4)肇成行車事故，人身傷亡嚴(yán)重

1974年9月成昆線彎高滑坡造成一列貨車顛覆。1981年8月16日在寶成線丁家壩～大灘間K 293+365，固山體滑塌造成812次貨車顛覆7輛，電力機(jī)車翻入嘉陵江中，中斷62 h11 min。l981年9月4日寶成線軍師廟K 313崩塌性滑坡，摧毀工棚，l3名職工殉難。給國(guó)家和人民生命造成了巨大的損失。

(5)中斷交通運(yùn)輸，影響國(guó)計(jì)民生

滑坡除了直接破壞線路、路基、橋梁、隧道外，還有一種間接破壞，就是為泥石流提供了物質(zhì)來(lái)源。幾乎所有的泥石流溝的上流補(bǔ)給區(qū)都是崩塌滑坡的活動(dòng)區(qū)。特別當(dāng)滑坡阻斷溝中水流形成“滑坡壩”和“滑坡湖”時(shí)，一旦水位抬高，產(chǎn)生潰壩時(shí)，就形成了強(qiáng)大而急劇的泥石流，其危害性更大。破壞線路、中斷交通、嚴(yán)重影響人民生活和國(guó)民經(jīng)濟(jì)。(6)增加基建投資、加大維修費(fèi)用

滑坡除了破壞工程設(shè)施和中斷運(yùn)輸造成的直接損失外，為整治它常常要增建排水、支擋、減重等大量工程，不僅增加廣基建投資，而且增加了維修費(fèi)用、整治一個(gè)大中型滑坡，往往需要數(shù)十萬(wàn)、百余萬(wàn)、甚至上千萬(wàn)元的投資，如鐵西滑坡的處理費(fèi)用就達(dá)2 300萬(wàn)元。由此可見(jiàn)，滑坡給人類活動(dòng)的各個(gè)方面造成的損失是極為嚴(yán)重的。隨著人們對(duì)這—不良自然地質(zhì)現(xiàn)象的規(guī)律性的認(rèn)識(shí)逐漸深化，并治理滑坡災(zāi)害的能力也在不斷提高。1.2.4 滑坡的防治

在修建鐵路和各種工程建筑物時(shí)，要想完全避過(guò)滑坡是不可能的，這就需要我們掌握滑坡發(fā)生和發(fā)展的規(guī)律，分清滑坡的性質(zhì)，提出對(duì)滑坡整治的工程措施。概括起來(lái)有以下幾點(diǎn)：(1)鐵路運(yùn)營(yíng)線路要避開(kāi)滑坡的影響。

(2)采用多種形式的截水溝、排水溝、急流槽來(lái)攔截和排引地表水；用截水滲溝、盲溝、縱向或橫向滲溝、支撐滲水溝、泄水隧洞等來(lái)疏干和排引地表水。

(3)在滑坡舌部或中前部修建各種形式的抗滑擋墻，在滑坡體其他不同部位修建各種多級(jí)擋墻，阻擋滑坡體的滑動(dòng)，這是一種對(duì)穩(wěn)定滑坡有長(zhǎng)久作用的有效措施。例如抗滑擋土墻、抗滑干砌片石垛、抗滑樁、鋼筋混凝土樁等。

(4)把滑坡體上部主滑和牽引地段的土石挖去，填在滑坡下部的抗滑地段，反壓阻滑，改善邊坡，減少下滑力，增加抗滑力，提高滑坡的穩(wěn)定性。這是經(jīng)常用來(lái)整治滑坡的—種簡(jiǎn)便方法。

(5)利用物理化學(xué)加固，改變滑動(dòng)帶的土石性質(zhì)，提高它的強(qiáng)度，從而達(dá)到穩(wěn)定滑坡的目的。例如采用焙燒法、電滲排水法、水泥灌漿法、化學(xué)灌漿、鉆孔孔底爆破法等物理化學(xué)方法整治滑坡。

(6)防止滑體、岸坡沖刷，采取綠化山坡，種樹(shù)植被等措施來(lái)穩(wěn)定滑坡。1.3 風(fēng)沙對(duì)鐵路的危害

風(fēng)沙對(duì)鐵路的危害類型大體可分為路基吹蝕和線路積沙兩種。當(dāng)風(fēng)力達(dá)到起沙風(fēng)而作用于路基時(shí)，沙植被風(fēng)吹揚(yáng)帶走，產(chǎn)生路基風(fēng)蝕。風(fēng)蝕過(guò)程中形成的風(fēng)沙流不斷地撞擊地表，繼續(xù)將沙粒揚(yáng)起，納入運(yùn)動(dòng)的氣流之中，使風(fēng)蝕過(guò)程逐漸擴(kuò)展；另一方面，路基本身又是風(fēng)沙流運(yùn)行的障礙物，導(dǎo)致風(fēng)速降低，在線路上形成旋渦，喪失其前進(jìn)速度，所攜帶的沙粒在線路上沉落，引起線路發(fā)生積沙現(xiàn)象。1.3.1 產(chǎn)生風(fēng)沙危害的原因 鐵路受風(fēng)沙危害的原因：有自然因素和人為因素兩個(gè)方面。在自然因素中，主要是風(fēng)和沙源。風(fēng)是引起風(fēng)沙危害的動(dòng)力，豐富的沙源是形成風(fēng)沙危害的物質(zhì)基礎(chǔ)。人為因素是指人類活動(dòng)破壞了線路附近的植被，以及工程技術(shù)措施采用不合理而引起的沙害。我國(guó)大部分沙區(qū)均以西北風(fēng)和偏西風(fēng)為主，流動(dòng)沙丘通常以擺動(dòng)前進(jìn)式向前移動(dòng)，植被比較稀疏的半固定沙丘和輕質(zhì)土地遭受強(qiáng)烈的風(fēng)蝕作用。同時(shí)，通過(guò)風(fēng)沙地區(qū)線路的兩側(cè)，廣泛分布著大面積流沙、固定和半固定沙堆、戈壁、沙質(zhì)干河床、平沙地、沙荒及沙質(zhì)草原等，沙源極其豐富。這就是造成鐵路沙害的根本原因。一般說(shuō)來(lái)，風(fēng)沙對(duì)鐵路的危害，主要在流沙地區(qū)或天然植被不足以控制風(fēng)沙活動(dòng)的輕質(zhì)土壤地區(qū)，顯然是自然因素起主導(dǎo)作用。但是在固定沙丘和植被較稠密的沙質(zhì)草原地區(qū)，有些地段的線路沙害也十分嚴(yán)重，這就是人為因素起主導(dǎo)作用。在這些地區(qū)，往往由于不合理的開(kāi)墾、放牧和打柴等人類活動(dòng)，破壞了天然植被致使流沙再起，引起沙害。這是應(yīng)該特別注意防止的。在施工過(guò)程中，由于破壞現(xiàn)有天然植被面積過(guò)大或者取土、棄土不合理，又未及時(shí)采取防護(hù)措施，也是人為造成線路沙害的重要原因，必須引起注意。為了防止鐵路沙害，在靠近路基附近設(shè)置防沙柵、樹(shù)枝條高立式沙障或擋沙墻及聚沙堤等是十分有害的防沙措施，這種措施在短期內(nèi)效果顯著，但這正是在線路附近造成流動(dòng)沙堆的條件，一旦積沙埋沒(méi)障礙物時(shí)，就成為危害線路的沙源。有人稱這種防護(hù)措施為“引狼入室”，使線路造成舌狀沙害，對(duì)線路威脅最大。1.3.2 防治風(fēng)沙的措施

防治鐵路沙害需要從預(yù)防和治理兩個(gè)方面著手。首先，應(yīng)盡量把線路通過(guò)地區(qū)沙害的潛在威脅減少到最小程度，并注意不使沙害的范圍擴(kuò)大；第二，在發(fā)生沙害地段，本著因地制宜，因害設(shè)防的原則，積極采取工程措施、生物措施和化學(xué)措施治理。因此，鐵路沙害的防治工作是貫穿在選線、施工及運(yùn)營(yíng)等各個(gè)階段的，每個(gè)階段都不應(yīng)忽視，龍其是運(yùn)營(yíng)階段，防治沙害是保證列車正常運(yùn)行的主要任務(wù)。下面分幾個(gè)主要部分?jǐn)⑹觥?1)選擇合理的路線

在風(fēng)沙地區(qū)修建鐵路，正確的選擇線路是防止鐵路沙害最有效、最經(jīng)濟(jì)的措施。①選擇沙害威脅最輕地段。

②使線路通過(guò)起伏不大的沙丘地段、使線路由沙區(qū)內(nèi)的古河道及山前平原的潛水帶邊緣通過(guò)。

③力求使線路通過(guò)植被較好的固定沙丘及半固定沙丘。

④將線路選擇在沙丘體的上風(fēng)一側(cè)，將線路選擇在沙區(qū)間沼澤地或草墊子地的下風(fēng)側(cè)。⑤使線路與當(dāng)?shù)刂黠L(fēng)向平行，盡量避免彎道。⑥少占耕地。(2)路基本體防護(hù)

風(fēng)沙地區(qū)的鐵路路基，容易遭受風(fēng)蝕，尤其是路堤的路肩部位風(fēng)蝕最重，而且踩踏變形。路基本體防護(hù)的原則是根據(jù)路基本體遭受風(fēng)蝕為主的特點(diǎn)，因地制宜，就地取材，以達(dá)到不受風(fēng)蝕的目的。一般有下列措施：截砌碎卵石、路肩栽砌片石、平鋪卵礫石、加寬路面、黏土包坡、泥糊抹面、鋪草皮磚等。(3)線路兩側(cè)防護(hù)

①鋪設(shè)防護(hù)帶，合理確定防護(hù)帶的寬度。

②機(jī)械沙障固沙，一般采用高立式沙障、平鋪式沙障和草方格沙障。③植物固沙。1.4 混凝土軌枕常見(jiàn)病害

混凝土軌枕線路由鋼軌、混凝土軌枕、扣件、道床等部分組成。鋼軌直接承受由機(jī)車車輛傳來(lái)的巨大壓力，并傳向軌枕。混凝土軌枕通過(guò)軌下彈性墊層和中間扣件承受鋼軌傳來(lái)的豎向垂直力、橫向和縱向水平力后再將其分布于道床，并保持鋼軌正常的幾何位置?；炷淋壵碓谖覈?guó)鐵路鋪設(shè)使用已有多年的歷史，多年的經(jīng)驗(yàn)表明，混凝土軌枕的使用對(duì)強(qiáng)化軌道結(jié)構(gòu)、保證行車安全起到了重要作用。但是，內(nèi)軌枕在設(shè)計(jì)、制造和使用中的問(wèn)題，致使部分軌枕早期發(fā)生裂損，影響了正常作用。1.4.1 混凝土軌枕傷損的主要形態(tài)(1)軌下截面出現(xiàn)過(guò)大的橫向裂縫

混凝土軌枕是一個(gè)接受不穩(wěn)定重復(fù)荷載的構(gòu)件，荷截的變化帶有隨機(jī)的性質(zhì)。混凝土軌枕在使用期內(nèi)軌下截面有可能出現(xiàn)大于該截面抗裂強(qiáng)度的荷載彎矩，在這種情況下就產(chǎn)生了橫向裂縫。一般來(lái)說(shuō)，這種裂縫較小，不致引起軌枕的失效。但在某些情況下，軌下截面的荷載彎矩遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于軌枕的抗裂強(qiáng)度，那就會(huì)出現(xiàn)過(guò)大的橫向裂縫，導(dǎo)致軌枕失效。(2)軌下截面壓潰

軌枕軌下部分由于橡膠墊板損壞或串出，使鋼軌直接作用于承軌槽，引起軌下部分混凝土壓潰。有些軌枕由于軌下截面橫向裂縫過(guò)大，混凝土受壓區(qū)產(chǎn)生過(guò)大的壓應(yīng)力使混凝土壓潰。(3)軌枕中間部分出現(xiàn)過(guò)大的橫向裂縫

軌枕中間部分出現(xiàn)的裂縫包括中間上部裂縫和下部裂縫兩種。軌枕中間上部出現(xiàn)裂縫，是由于軌枕中部產(chǎn)生較大的負(fù)彎矩所致；軌枕中間下部出現(xiàn)裂縫，是由于中部產(chǎn)生較大的正彎矩所致。通過(guò)調(diào)查得知，因軌枕中部出現(xiàn)過(guò)大的橫向裂縫而失效的軌枕多于因軌下截面出現(xiàn)橫向裂縫而失效的軌枕，因軌枕中間下部出現(xiàn)過(guò)大橫向裂縫而失效的軌枕多于因軌枕中間上部出現(xiàn)橫向裂縫而失效的軌枕。(4)軌枕中間部分壓潰

軌枕中間部分由于受了過(guò)大的正彎矩，不僅使軌枕中間部分的下部產(chǎn)生過(guò)大的裂縫，而且還引起截面受壓區(qū)的過(guò)大壓應(yīng)力，致使混凝土壓潰，這種情況一般發(fā)生在鋼軌接頭。有些軌枕由于中間部分承受了過(guò)大的負(fù)彎矩，不但引起中間部分的上部裂縫，而且還使中間截面下部受到過(guò)大的壓應(yīng)力以致壓潰，甚至出現(xiàn)鋼筋外露。(5)軌枕縱向裂縫

軌枕沿長(zhǎng)軸線方向的裂縫統(tǒng)稱縱向裂縫?？v向裂縫一般有端頭裂縫、端部上表面裂縫、側(cè)面水平縱向裂縫、釘孔縱裂、貫通縱裂等，縱向裂縫較多的部分是沿螺栓孔的兩側(cè)或應(yīng)力鋼筋處發(fā)生，并向端頭及中部發(fā)展。這種裂縫的出現(xiàn)，將嚴(yán)重地影響軌枕的使用壽命。(6)軌枕的龜裂

龜裂是軌枕表面縱橫交錯(cuò)的細(xì)小裂紋，一般多發(fā)生在軌枕端部及中部頂面和側(cè)面處。龜裂對(duì)軌枕的使用壽命影響也很大。(7)軌枕中間部分斜裂及扭傷

軌枕中間部分斜裂扭傷是指沿對(duì)角方向的破損。線路維修工作中的搗固作業(yè)，因在軌枕兩側(cè)進(jìn)行對(duì)角搗固，過(guò)車時(shí)容易使軌枕中間部分產(chǎn)生斜裂或扭傷。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，因線路維修養(yǎng)護(hù)不當(dāng)使軌枕中部扭斷、折斷的軌枕在傷損軌枕總數(shù)中占有一定的比例。(8)軌枕?yè)跫缙茡p

軌枕?yè)跫绯惺苡煽奂鱽?lái)的水平推力而產(chǎn)生破損，特別在小半徑曲線上這種現(xiàn)象十分普遍，有的采用加寬鐵座仍不能解決問(wèn)題，據(jù)統(tǒng)計(jì)，在半徑為400 m的曲線上，擋肩破損高達(dá)70 %。另外，由于墊片損壞或在軌枕制造過(guò)程中擋肩部分的缺陷也可能造成擋肩破損。(9)軌枕的腐蝕

在長(zhǎng)期放水地段和車輛裝載有害介質(zhì)散落在軌枕上，都會(huì)造成軌枕的腐蝕，輕者混凝上表面出現(xiàn)麻點(diǎn)、脫層等現(xiàn)象，重者鋼筋銹蝕，并逐漸向里延伸。(10)軌枕底邊掉塊

手工搗固沖擊軌枕底邊使混凝土掉塊，嚴(yán)重時(shí)掉塊面積可多達(dá)100 cm2，其結(jié)果是軌枕受力狀況惡化，容易出現(xiàn)應(yīng)力集中而造成其他各種傷損，并且削弱了軌道的穩(wěn)定性。1.4.2 混凝土軌枕傷損的原因

造成混凝土軌枕傷損的主要原因主要有制造質(zhì)量、養(yǎng)護(hù)維修作業(yè)和結(jié)構(gòu)三個(gè)方面。(1)制造質(zhì)量

在混凝土軌枕各類損傷中，縱向裂縫對(duì)行車安全危害最大，而且一經(jīng)發(fā)生，發(fā)展極為迅速，嚴(yán)重者貫通軌枕全長(zhǎng)，造成劈裂和龜裂，混凝土疏松、剝落，對(duì)軌枕承載能力、保持軌道狀態(tài)能力和使用壽命危害很大，這類損傷一般都是由于制造質(zhì)量不良引起的。(2)養(yǎng)護(hù)維修作業(yè)

混凝土軌枕斷面和配筋的設(shè)計(jì)都是在一定受力條件的前提下進(jìn)行的而混凝上軌枕截面實(shí)際承受的荷載彎矩與線路養(yǎng)護(hù)維修作業(yè)有密切關(guān)系。在養(yǎng)護(hù)維修作業(yè)中，如果使軌枕受力狀態(tài)發(fā)生了變化，就可能出現(xiàn)軌枕斷面荷載彎矩大于軌枕抗裂強(qiáng)度的現(xiàn)象，以致產(chǎn)生軌枕傷損。養(yǎng)護(hù)維修作業(yè)對(duì)軌枕傷損的影響主要表現(xiàn)在以下幾方面：搗固作業(yè)、軌下墊層及絕緣緩沖墊片損壞沒(méi)有及時(shí)更換、沒(méi)有及時(shí)整治道床病害對(duì)軌枕受力極為不利、接頭養(yǎng)護(hù)不良、沒(méi)有及時(shí)消滅軌面不平順。(3)軌枕結(jié)構(gòu)

為了了解混凝土軌枕的使用情況進(jìn)而采取措施，提高軌枕結(jié)構(gòu)的可靠性，多年來(lái)，鐵道部有關(guān)單位曾組織了多次較大規(guī)模的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查。歷次調(diào)查的資料表明，現(xiàn)有軌枕按50年使用壽命的要求，考慮可能出現(xiàn)的非正常運(yùn)營(yíng)條件，軌枕結(jié)構(gòu)強(qiáng)度必須適當(dāng)提高。1.5 鋼軌接頭病害

鋼軌接頭是線路的薄弱環(huán)節(jié)，混凝土軌枕線路更為嚴(yán)重。機(jī)車車輛的輪對(duì)通過(guò)接頭時(shí)，因其不平順而產(chǎn)生劇烈振動(dòng)，加速線路狀態(tài)的變化，以致形成接頭病害。接頭病害產(chǎn)生之后，又進(jìn)一步加劇機(jī)車車輛輪對(duì)對(duì)線路的破壞作用，互為因果，使病害發(fā)展變化加速，養(yǎng)路工區(qū)幾乎無(wú)法應(yīng)付。在鋼軌、道床和路基狀態(tài)基本相同的情況下，混凝土軌枕線路接頭比木枕線路接頭變化快，各類接頭病害產(chǎn)生周期短，發(fā)展迅速。石碴沒(méi)有翻白之前，約每月保養(yǎng)一次，石碴一經(jīng)翻白，幾乎每周都要保養(yǎng)，石碴溜塌的接頭甚至每?jī)商炀鸵ｐB(yǎng)一次，接頭病害發(fā)展到這種程度之后，如不從根本上整治病害，接頭就很難維持正常工作狀態(tài)，影響鐵路運(yùn)營(yíng)。1.5.1 鋼軌接頭病害分類

按接頭軌面狀態(tài)分：低扣接頭、磨耗不均勻接頭、錯(cuò)牙接頭、金屬剝離接頭、大軌縫。按接頭道床狀態(tài)分：翻漿接頭、翻白接頭、溜塌接頭、硬結(jié)接頭。

按接頭的結(jié)構(gòu)狀態(tài)分：接頭夾板下彎、上緣磨蝕、夾板螺栓的螺帽扭矩不足；扣件螺帽扭矩不足、扣板或軌距擋板不密貼、扣件失效等。

1.5.2 鋼軌接頭病害的原因 鋼軌接頭病害的發(fā)生，最根本的原因在于軌道接頭存在結(jié)構(gòu)上的不平順，這就導(dǎo)致輪軌之間產(chǎn)生較大的附加動(dòng)力作用。過(guò)大的附加動(dòng)力作用又促使不平順的發(fā)展和附加動(dòng)力的增長(zhǎng)，同時(shí)也就促進(jìn)了接頭病害的發(fā)展，可見(jiàn)，鋼軌接頭病害的發(fā)生與發(fā)展是互為因果的。另外，由于養(yǎng)護(hù)方法不當(dāng)也會(huì)促使接頭病害產(chǎn)生和發(fā)展。(1)結(jié)構(gòu)不平順

鋼軌接頭在結(jié)構(gòu)上的不平順，指的是接頭軌縫；車輪壓在鋼軌的輸出端時(shí)，鄰接鋼軌的接受端有抬高趨勢(shì)，形成臺(tái)階；荷載下鋼軌接頭處的撓曲不是連續(xù)曲線，而是折線。當(dāng)折角、軌縫、臺(tái)階三個(gè)因素同時(shí)出現(xiàn)，都將產(chǎn)生輪軌沖擊，從而增大接頭處的附加動(dòng)力。(2)附加不平順

附加不平順是在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中形成的，以下幾種情況都可能引起附加不平順，如：結(jié)構(gòu)薄弱、軌面不均勻磨耗、彈性不足。(3)動(dòng)態(tài)不平順

動(dòng)態(tài)不平順一般有兩種情況：一種是軌道彈性不均和荷載波動(dòng)，輪軌接觸點(diǎn)軌跡呈波浪形不平順；另一種是線路存在暗坑吊板和道床不均勻的彈性下沉。這兩種不平順只有在動(dòng)態(tài)情況下才能表現(xiàn)出來(lái)。線路的動(dòng)態(tài)不平順增大了列車運(yùn)行中的沖擊和振動(dòng)。有的養(yǎng)護(hù)單位使用厚度不等、彈性不均的軌下墊板以及線路養(yǎng)護(hù)質(zhì)量不良，都加劇了軌道動(dòng)態(tài)不平順。

綜上所述，車輪通過(guò)鋼軌接頭處的軌縫，形成劇烈的沖擊和振動(dòng)，這是造成鋼軌接頭病害的外因；鋼軌斷面及接頭部分設(shè)計(jì)不合適以及淬火工藝不良則是鋼軌接頭產(chǎn)生病害的內(nèi)因，所以，長(zhǎng)度25 m鋼軌混凝土軌枕線路解決接頭病害的根本途徑要首先從改善鋼軌材質(zhì)、淬火技術(shù)要求、淬火工藝、鋼軌及夾板的設(shè)計(jì)等方面著手，同時(shí)在養(yǎng)護(hù)維修工作中也要采取符合混凝土軌枕線路特點(diǎn)的方法進(jìn)行作業(yè)，以改善鋼軌接頭的工作狀態(tài)。

第2章 土工合成材料在整治路基病害工程中的應(yīng)用 2.1 土工合成材料的含義及其應(yīng)用概況

土工合成材料是土木工程應(yīng)用的合成材料的總稱。作為一種新型的土木工程材料，它是以人工合成的聚合物(如塑料、化纖、合成橡膠等)為原料，制成各種類型的產(chǎn)品，置于土體內(nèi)部、表面或各種土體之間，發(fā)揮加強(qiáng)或保護(hù)土體的作用。

土工合成材料在土木、水利、交通、鐵道和環(huán)境工程中得到廣泛的應(yīng)用，起到排水反濾、防滲、加筋、隔離、防護(hù)和減載等作用。這些作用是以不同的形式的產(chǎn)品來(lái)實(shí)現(xiàn)的，例如，土工織物用于濾層、隔離和防護(hù)；土工網(wǎng)和三維植被網(wǎng)墊用于排水和坡面的穩(wěn)定；土工格柵、條帶和有紡或編織土工織物用于加筋、土工膜用于防滲等。復(fù)合型土工合成材料則結(jié)合了各自的優(yōu)點(diǎn)，例如，兼有過(guò)濾和排水性能的土工織物和土工網(wǎng)復(fù)合材料，結(jié)合加筋和隔離功能的土工織物和土工格柵復(fù)合材料，而土工織物和土工膜結(jié)合形成的復(fù)合土工膜則既能防滲又具有防刺破的作用，同時(shí)具有與土較高的界面磨擦系數(shù)。盡管有眾多的產(chǎn)品和更多的潛在的應(yīng)用形式，對(duì)于具體的工程應(yīng)判斷土工合成材料的主要作用，選擇合理的設(shè)計(jì)公式，確定要求達(dá)到的性能指標(biāo)，并尋求一個(gè)經(jīng)濟(jì)上合適的施工方法。目前證明較成功的應(yīng)用有：無(wú)紡?fù)凉た椢锎媪罴?jí)配濾層應(yīng)用于反濾排水工程中，土工合成材料加筋擋土墻代替重力式擋土墻，塑料排水帶代替砂井，土工膜用于防滲材料等。在應(yīng)用的初期，最擔(dān)心的是耐久性，忽視鋪放的位置，認(rèn)為鋪土工合成材料總比不鋪好。而現(xiàn)在經(jīng)驗(yàn)證明在土中耐久性是可以保證的，相反，土工合成材料鋪放的位置不當(dāng)或施工質(zhì)量差，會(huì)降低作用，甚至適得其反。

土工合成材料的原材料是高分子聚合物(polymer)。它們是由煤、石油、天然氣或石灰石中提煉出來(lái)的化學(xué)物質(zhì)制成，再進(jìn)一步加工成纖維或合成材料片材，最后制成各種產(chǎn)品。制造土工合成材料的聚合物主要有聚乙烯(PE)、聚酯(PER)、聚酰胺(PA)、聚丙烯(PP)和聚氯乙烯(PVC)等。聚乙烯是在1931年前后，首先由英國(guó)ICI公司研制成功的，1939年成為商品在市場(chǎng)上出售，它是聚合物中分子結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的一種，可分為低分子量和高分子量?jī)深悺＞垡蚁┑谋戎貫?.92，耐酸堿，抗化學(xué)劑能力強(qiáng)，吸濕性低，低濕時(shí)仍具柔性，電絕緣性極好。在1950年前后，又開(kāi)發(fā)出了高密度聚乙烯(HDPE)材料，其比重、機(jī)械強(qiáng)度、熔點(diǎn)和硬度等都比低密度的為優(yōu)。聚酰胺約在1935年研制成功，俗名為尼龍，其吸濕性較高，干燥時(shí)有一定絕緣性、機(jī)械性能好。聚酯于1941年前后問(wèn)世，它包括聚酯樹(shù)脂、聚酯纖維和聚酯橡膠等。

聚丙烯于1954年研制出來(lái)，1957年成為商品出售。它的比重為0.90～0.91，耐溫范圍-30 ℃～140 ℃，耐化學(xué)劑性能較好，惰性強(qiáng)，價(jià)格低廉，是目前應(yīng)用最多的原材料之一。

此外，常用的原材料還有聚氯乙烯，它的比重為1.4，具有極好的化學(xué)穩(wěn)定性，不燃燒，可用于制造透明薄膜、管道、板材等。以上五種原材料的性能對(duì)比如表2-1所示。表2-1 幾種高分子聚合物性能對(duì)比 性能

高分子聚合物

聚酯

聚酰胺

聚丙烯

聚乙烯

聚氯乙烯 單位質(zhì)量

高

中

低

低

高 強(qiáng)度

高

中

低

低

低 彈性模量

高

中

低

低

低 破壞應(yīng)變

中

中

高

高

高 蠕變性

低

中

高

高

抗紫外線

高

中

中

低

高 耐堿性

低

高

高

高

高 耐霉，耐蟲(chóng)

中

中

中

高

高

應(yīng)當(dāng)指出，材料的強(qiáng)度還與纖維的制作方法有關(guān)。在應(yīng)用土工合成材料時(shí)，其性能更受施工方法、應(yīng)用環(huán)境和側(cè)限壓力大小的影響。土工合成材料在我國(guó)的應(yīng)用，可以追溯到20世紀(jì)60年代，例如，北京市東北旺農(nóng)場(chǎng)南干渠使用聚氯乙烯土工膜防滲。有紡織物首次應(yīng)用的成功實(shí)例，是在1974年江蘇省江都縣嘶馬長(zhǎng)江的護(hù)岸工程。該工程采用聚丙烯編織布，聚氯乙烯繩網(wǎng)和混凝土塊組成整體沉排，防止河床沖刷。無(wú)紡織物作為隔離材料，1981年，鐵路部門首先應(yīng)用于防治“翻漿冒泥”現(xiàn)象。無(wú)紡織物作為反濾材料，1984年首次成功地應(yīng)用于云南麥子河工程大壩上。1983年鐵路部門在廣茂鐵路路基中第一次采用了土工織物鋪設(shè)在軟土地基表面，增加了路堤的穩(wěn)定性。

目前，品種繁多的人工合成材料陸續(xù)問(wèn)世，它們可制成各種符合特定目的的產(chǎn)品，而且由于其具有質(zhì)量輕、施工簡(jiǎn)易、運(yùn)輸方便、價(jià)格低廉料源豐富等優(yōu)點(diǎn)，為土木工程提供了一種嶄新的較為理想的材料，并由此帶來(lái)一種實(shí)施簡(jiǎn)便和經(jīng)濟(jì)有效的技術(shù)途徑。土工合成材料是以合成材料為原材料制成的應(yīng)用于巖土工程的各種產(chǎn)品的統(tǒng)稱。因?yàn)樗鼈冎饕糜趲r土工程，故冠以“土工”兩字，稱為土工合成材料，以區(qū)別于天然材料。近些年來(lái)，土工合成材料在全世界范圍內(nèi)得到迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效應(yīng)。土工合成材料技術(shù)被人們譽(yù)為20世紀(jì)巖土工程中的一項(xiàng)技術(shù)革命。2.2 土工合成材料的種類 2.2.1 土工織物

2.2.1.1 土工織物的種類

土工織物為透水性土工合成材料。土工織物的制造一般要經(jīng)過(guò)兩個(gè)步驟：首先把聚合物原料加工成絲、短纖維、紗或條帶，然后再制成平面結(jié)構(gòu)的土工織物。許多不同的高分子聚合物已經(jīng)用作不同土工織物產(chǎn)品的原料，土工織物按制造方法分為針織型、無(wú)紡或非織造型和機(jī)織或有紡型三類。針織型目前已很少應(yīng)用，有紡?fù)凉た椢镉蓛山M平行的呈正交或斜交的經(jīng)線和緯線交織而成，其主要缺點(diǎn)是沿經(jīng)線和緯線的強(qiáng)度高，而與經(jīng)緯線斜交方向的強(qiáng)度低，無(wú)紡?fù)凉た椢锸前牙w維作定向的或隨意的排列，再經(jīng)過(guò)加工而成，按照聯(lián)結(jié)纖維的方法不同，可分為化學(xué)(粘結(jié)劑)聯(lián)結(jié)、熱力聯(lián)結(jié)和機(jī)械聯(lián)結(jié)三種。其主要優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)度沒(méi)有顯著的方向性，對(duì)變形的適應(yīng)性較大，目前世界上80 %的土工織物屬于這種類型。

土工織物突出的優(yōu)點(diǎn)是重量輕，整體連續(xù)性好(可做成較大面積的整體)，施工方便，抗拉強(qiáng)度較高，耐腐蝕和抗微生物侵蝕性好。缺點(diǎn)是未經(jīng)特殊處理，則抗紫外線能力低，如暴露在外受紫外線直接照射容易老化，但如不直接暴露，抗老化及耐久性能仍較高，土工織物的性能與其聚合物原料、土工織物的種類及加工制造方法密切相關(guān)。(1)織造型土工織物

這類產(chǎn)品又稱有紡?fù)凉た椢?，是最早的土工織物產(chǎn)品。它的制造分兩道工序：先將聚合物原料加工成絲或紗或帶，再借織機(jī)制成平面結(jié)構(gòu)的布狀產(chǎn)品。織造時(shí)常包括相互垂直的兩組平行絲，沿織機(jī)(長(zhǎng))方向的稱經(jīng)絲，橫過(guò)織機(jī)(寬)方向的稱緯絲。這種織物看來(lái)簡(jiǎn)單，卻有著不同的絲種和不同的織法。絲種包括單絲、多絲及二者的混合。單絲是單根絲，典型直徑約為0.5 mm，它是將聚合物熱熔后從模具中擠壓出來(lái)的連續(xù)長(zhǎng)絲。在擠出同時(shí)或剛擠出后將絲拉伸，使其中的分子定向，以提高絲的強(qiáng)度。多絲是由若干根單絲組成的，在制造高強(qiáng)土工織物時(shí)常采用多絲。多絲也有用切割成的短絲(一般長(zhǎng)100 mm)搓擰而成的。早期的土工織物系由單絲織成，后來(lái)發(fā)展為采用扁絲。扁絲是由聚合物薄片經(jīng)利刀切成的薄條，其厚度比單絲薄得多，且在切片前后都要牽引拉伸以提高其強(qiáng)度。扁絲寬度約為3 mm，是其厚度的一二十倍。目前的大多數(shù)編織土工織物是由扁絲織成，而圓絲和扁絲結(jié)合織成的織物有較高的滲透性。

另一種特殊的扁絲叫裂膜絲，它是將一根扁絲剖成許多根細(xì)絲，但仍連在一起。由裂膜絲織成的織物較為密實(shí)，柔軟而滲透性小。多絲和裂膜絲結(jié)合織成的編織物厚度可達(dá)1～2 mm，比扁絲織成的要厚。織造型土工織物有三種基本的織造型式：平紋、斜紋和緞紋。平紋是一種最簡(jiǎn)單、應(yīng)用最多的織法，其形式是經(jīng)、緯絲一上一下。斜紋則是經(jīng)絲跳越幾根緯絲，最簡(jiǎn)單的形式是經(jīng)絲二上一下。緞紋織法是經(jīng)絲和緯絲長(zhǎng)距離的跳越，例如經(jīng)絲五上一下。這種織法運(yùn)用于衣料類產(chǎn)品。

在織造時(shí)，由于梭子要不斷地牽引緯絲從經(jīng)絲的空間中穿過(guò)，故要求經(jīng)絲強(qiáng)度比緯絲的高。采用不同的絲和紗以及不同的織法，可以使織成的產(chǎn)品具有不同的特性。例如平紋織物有明顯的各向異性，其經(jīng)、緯向的摩擦系數(shù)也不一樣；圓絲織物的滲透性一般比扁絲的要高，每厘米長(zhǎng)的經(jīng)絲間穿越的緯絲愈多，織物也愈密愈強(qiáng)，滲透性則愈低。單絲的表面積較多絲的要小，其防止生物淤堵的性能要好一些。聚丙烯的老化速度比聚酯和聚乙烯的要快等等。由此可見(jiàn)，可以借調(diào)整絲(紗)的材質(zhì)、品種和織造方式等來(lái)得到符合工程要求的強(qiáng)度、經(jīng)緯強(qiáng)度比、摩擦系數(shù)、等效孔徑和耐久性等各項(xiàng)指標(biāo)。在工程實(shí)施中應(yīng)根據(jù)具體要求來(lái)優(yōu)選產(chǎn)品，鋪設(shè)時(shí)要注意材料的合理鋪設(shè)方向。(2)非織造型土工織物

這類產(chǎn)品又稱無(wú)紡?fù)凉た椢?。根?jù)粘合方式的不同，非織造型土工織物分為熱粘合、化學(xué)粘合和機(jī)械粘合等三種。熱粘合法織造型土土織物的制造，是將纖維在傳送帶上成網(wǎng)，讓其通過(guò)兩個(gè)反向轉(zhuǎn)動(dòng)的熱輥之間熱壓，纖維網(wǎng)受到一定溫度，部分纖維軟化熔融，互相粘連，冷卻后得到固化。該法主要用于生產(chǎn)薄型土工織物，厚度一般為0.5～1.0 mm。由于纖維是隨機(jī)分布的，織物中形成無(wú)數(shù)大小不一的開(kāi)孔。再因?yàn)闊o(wú)經(jīng)緯絲之分，故其強(qiáng)度的各向異性不明顯。

紡粘法是粘合法中的一種，是將聚合物原料經(jīng)過(guò)熔融、擠壓，紡絲成網(wǎng)，纖維加固后形成的產(chǎn)品。這種織物厚度薄面強(qiáng)度高，滲透性大。由于制造流程短，產(chǎn)品質(zhì)量好，品種規(guī)格多，成本低，用途廣，近年來(lái)在我國(guó)發(fā)展較快。

化學(xué)粘合法土工織物，是通過(guò)不同工藝，將粘合劑均勻地施加到纖維網(wǎng)中，待粘合劑固化。纖維之間便互相粘連，使網(wǎng)得以加固，厚度可達(dá)3 mm。常用的粘合劑有聚烯酯、聚酯乙烯等。也可以在施加粘合劑前加以滾壓，得到較薄的和孔徑較小的產(chǎn)品。這類產(chǎn)品在工程中的應(yīng)用較少。

機(jī)械粘合法是以不同的機(jī)械工具將纖維網(wǎng)加固，應(yīng)用最廣的是針刺法，還有用水刺法的。針刺法利用裝在針刺機(jī)底板上的許多截面為三角形或棱形且側(cè)面有鉤刺的針，由機(jī)器帶動(dòng)，作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，讓網(wǎng)內(nèi)的纖維互相纏結(jié)，從而織網(wǎng)得以加固。產(chǎn)品厚度一般在1 mm以上，孔隙率高，滲透性大，反濾排水性能均佳，在水利工程中應(yīng)用很廣。水刺法是利用高壓噴射水流射入纖維網(wǎng)，使纖維互相纏綿加固。其產(chǎn)品較為柔軟，主要用作衛(wèi)生用品，工程中尚未應(yīng)用。

2.2.2 土工膜

土工膜是一種基本不透水的材料。根據(jù)原材料不同，可分為聚合物土工膜和瀝青土工膜兩大類。為了適應(yīng)工程應(yīng)用中不同強(qiáng)度和變形的需要，兩類中又各有不加筋(單一或混合材料)和加筋或組合的類型。聚合物膜在工廠制造，瀝青膜則大多在現(xiàn)場(chǎng)制造。制造土工膜的聚合物有熱塑塑料(如聚氯乙烯)、結(jié)晶熱塑塑料(如高密度聚乙烯)、熱塑彈性體(如氯化聚乙烯)和橡膠(如氯丁橡膠)等。工廠制造土工膜的方法主要有擠出、壓延或加涂料等。擠出是將熔化的聚合物通過(guò)模具制成土工膜，厚0.25～4 mm。壓延則是將熱塑性聚合物通過(guò)熱輥壓成土工膜，厚0.25～2 mm。加涂料是將聚合物均勻涂在紙片上，待冷卻后將土工膜揭下來(lái)而成?，F(xiàn)場(chǎng)制造土工膜是在地面噴涂或敷一層冷或熱的粘滯聚合物而成。瀝青土工膜用的是瀝青聚合物或合成橡膠。

制造土工膜時(shí)還需要摻入一定量的添加劑，使在不改變材料基本特性的情況下，改善其某些性能和降低成本。例如摻入碳黑可以提高抗日光紫外線能力，延緩老化；摻入鉛鹽、鋇、鈣等衍生物以提高材料的抗熱、抗光照穩(wěn)定性；摻入滑石等潤(rùn)滑劑以改善材料可操作性；摻入殺菌劑可防止細(xì)菌破壞等。對(duì)于瀝青類土工膜，其主要的摻入材料是一些填料或纖維。填料可為細(xì)礦粉，它能增加膜的強(qiáng)度且降低其成本；加入纖維，也是為提高膜的強(qiáng)度。2.2.3 土工復(fù)合材料 土工織物、土工膜和某些特種土工合成材料，以其兩種或兩種以上的土工材料互相結(jié)合起來(lái)，成為土工復(fù)合材料。土工復(fù)合材料可將不同構(gòu)成材料的性質(zhì)結(jié)合起來(lái)，更好地滿足具體工程的需要，能起到多種功能的作用。如復(fù)合土工膜，將土工膜和土工織物按要求制成土工膜—土工織物組合物，稱復(fù)合土工膜。土工膜主要用來(lái)防滲，土工織物起加筋、排水和增加土工膜與土面之間的摩擦力的作用。又如土工復(fù)合排水材料，它是以無(wú)紡?fù)凉た椢锖屯凉ぞW(wǎng)、土工膜或不同形狀的合成材料芯材組成的排水材料，用于軟基排水固結(jié)處理、路基縱向橫向排水、建筑地下排水管道、集水井、支擋建筑物的墻后排水、隧道排水、堤壩排水設(shè)施等。不同的工程有不同的綜合功能要求，故土工復(fù)合材料的品種繁多，可以說(shuō)土工復(fù)合材料是當(dāng)前和今后一段時(shí)期發(fā)展的大方向。這里主要介紹復(fù)合土工膜和土工復(fù)合排水材料兩類。2.2.3.1 復(fù)合土工膜

復(fù)合土工膜是用土工織物或其他材料與土工膜結(jié)合而成的不透水材料。根據(jù)主要功能的不同，復(fù)合土工膜可劃分為加筋型土工膜和橫向排水型土工膜兩種。(1)加筋型土工膜

加筋型土工膜具有較高的強(qiáng)度和模量，以滿足工程中防滲與受力的要求，如氯丁橡膠土工膜和經(jīng)編土工膜。加筋土工膜的厚度：聚合物有涂料的三層壓延加筋土工膜厚0.75～1.5 mm；聚合物五層壓延加筋土工膜厚1.0～1.5 mm。(2)橫向排水型土工膜

橫向排水型土工膜一般由無(wú)紡?fù)凉た椢锱c土工膜復(fù)合而成，常見(jiàn)的有“一布一膜”、“兩布一膜”。其中，無(wú)紡?fù)凉た椢锊粌H具有橫向排水作用，而且對(duì)土工膜起保護(hù)作用。2.2.3.2 土工復(fù)合排水材料

土工復(fù)合排水材料是薄型土工織物包裹不同材料制成的不同形狀的芯材組合成的一種復(fù)合型排水產(chǎn)品。這種產(chǎn)品克服了土工織物沿織物平面方向排水能力小的缺點(diǎn)，可以沿產(chǎn)品芯材水平方向的排水通道通暢地排水，而外包的土工織物作為濾層以阻止土顆粒進(jìn)入排水通道。復(fù)合排水帶主要用于軟土地基豎向排水固結(jié)處理等，我國(guó)生產(chǎn)及工程上普遍采用的產(chǎn)品主要是塑料排水帶。復(fù)合排水板具有廣泛的用途，如路基縱向橫向排水、支擋建筑物的墻后過(guò)濾排水、隧道襯砌后防排水、建筑物地下排水通道、堤壩排水設(shè)施等。(1)塑料排水帶

塑料排水帶是由不同截面形狀的連續(xù)塑料芯板外面包裹非織造土工織物(濾膜)而成。芯板的原材料為聚丙烯、聚乙烯或聚氯乙烯。芯板截面有多種型式，常見(jiàn)的有城垛式、口琴式和乳頭式等。芯板起骨架作用，截面形成的縱向溝槽供通水之用，面濾膜多為滌綸無(wú)紡織物，作用是濾土、透水。

塑料排水帶的施工是利用插帶機(jī)將其埋設(shè)在土層中的預(yù)定位置。塑料帶前端與錨靴相連，用插帶機(jī)導(dǎo)桿頂住錨靴，插入土層中，達(dá)到預(yù)定深度后拔出導(dǎo)桿，但排水帶仍留在預(yù)定位置，在高出地面一定高度(0.5 m左右)剪斷排水帶，施工時(shí)可用靜荷或動(dòng)荷送桿，靜荷送桿對(duì)土層擾動(dòng)小，較為常用。我國(guó)插帶機(jī)的插入深度可達(dá)約25 m，入土速率可達(dá)6 m/min。排水帶的平面分布間距可借理論計(jì)算確定，一般為1～2 m。排水帶插入軟基后，為排除土中的多余水量提供了捷徑，多余水可水平向通過(guò)帶的濾膜進(jìn)入芯板溝槽，再向上由地表的透水料墊層排走。排水帶在公路、碼頭、水閘等軟基加固工程中應(yīng)用廣泛，以加速軟土固結(jié)。(2)軟式排水管

軟式排水管又稱為滲水軟管，是由高強(qiáng)鋼絲圈作為支撐體，以及具有反濾、透水及保護(hù)作用的管壁包裹材料兩部分構(gòu)成的。高強(qiáng)鋼絲由鋼線經(jīng)磷酸防銹處理，外包—層PVC材料，使其與空氣及水隔絕，避免氧化生銹。包裹材料有三層，內(nèi)層為透水層，由高強(qiáng)特多龍紗或尼龍紗作為經(jīng)紗，特殊材料為緯紗制成；中層為非織造土工織物過(guò)濾層；外層為與內(nèi)層材料相同的覆蓋層。為確保軟式排水管的復(fù)合整體性，支撐體和管壁外裹材料間，以及外裹各層之間都采用了強(qiáng)力粘結(jié)劑粘合牢固。軟式排水管兼有硬水管的耐壓與耐久性能，又有軟水管的柔性和輕便特點(diǎn)，過(guò)濾性強(qiáng)，排水性好，可用于各種排水工程中。(3)其他復(fù)合排水材料

現(xiàn)在已生產(chǎn)出各種型式芯材和外包濾膜的復(fù)合排水材料。芯材有平板上立管柱的，有做成各種奶頭形的，有土工網(wǎng)的，還有用塑料絲纏成的網(wǎng)狀體的等等，它們均具有較大的排水能力，可按工程需要選用。2.2.4 土工特種材料

土工特種材料是為工程特定需要而生產(chǎn)的產(chǎn)品，品種多，現(xiàn)選擇幾種主要產(chǎn)品說(shuō)明如下。2.2.4.1 土工格柵

土工格柵是在聚丙烯或高密度聚乙烯板材上先沖孔，然后進(jìn)行拉伸而成的帶長(zhǎng)方形或方形孔的板材。加熱拉伸是讓材料中的高分子定向排列，以獲得較高的抗拉強(qiáng)度和較低的延伸率。按拉伸方向不同，格柵分為單向拉伸(孔近矩形)和雙向拉伸(孔近方形)兩種。前者在拉伸方向上有較高強(qiáng)度，后者在兩個(gè)拉伸方向上皆有較高強(qiáng)度。土工格柵的品種和規(guī)格很多，目前開(kāi)發(fā)的新品種有用加筋帶縱橫相連而成的，也有用高強(qiáng)合成材料絲縱橫連接而成的等等。2.2.4.2 土工網(wǎng)

土工網(wǎng)是以聚丙烯或聚乙烯為原料，應(yīng)用熱塑擠出法生產(chǎn)的具有較大孔徑和較大剛度的平面結(jié)構(gòu)材料?？梢蚓W(wǎng)孔尺寸、形狀、厚度和制造方法的不同而造成性能上的很大差異。一般而言，土工網(wǎng)的抗拉強(qiáng)度都較低，延伸率較高。這類產(chǎn)品常用于坡面防護(hù)、植草、軟基加固墊層，或用于制造復(fù)合排水材料。一般說(shuō)來(lái)，它只有在受力水平不高的場(chǎng)合，才能用于加筋。

2.2.4.3 土工模袋

土工模袋是由上下兩層土工織物制成的大面積連續(xù)袋狀材料，袋內(nèi)充填混凝土或水泥砂漿，凝固后形成整體混凝土板，可用作護(hù)坡。這種袋體代替了混凝土的澆注模板，故而得名。模袋上下兩層之間用一定長(zhǎng)度的尼龍繩來(lái)保持其間隔，可以控制填充時(shí)的厚度。澆注在現(xiàn)場(chǎng)用高壓泵進(jìn)行?；炷粱蛏皾{注入模袋后，多余水量可從織物孔隙中排走，故而降低了水分，加快了凝固速度，使強(qiáng)度增高。按加工工藝的不同，可將模袋分為兩類，即機(jī)織模袋和簡(jiǎn)易模袋。前者是由工廠生產(chǎn)的定型產(chǎn)品，而后者是用手工縫制而成的。2.2.4.4 土工格室

土工格室是由強(qiáng)化的高密度聚乙烯寬帶，每隔一定間距以強(qiáng)力焊接而形成的網(wǎng)狀格室結(jié)構(gòu)。典型的條帶厚1.2 mm、寬100 mm，每隔300 mm進(jìn)行焊接。格室張開(kāi)后，可填以土料，由于格室對(duì)土的側(cè)向位移的限制，可大大提高土體的剛度和強(qiáng)度。它可用于處理軟弱地基，增大其承載力，沙漠地帶可用于固沙，還可用于護(hù)坡等。2.2.4.5 土工管及土工包

土工管、土工包是用經(jīng)防老化處理的高強(qiáng)土工織物制成的大型管袋及包裹體，可有效地護(hù)岸和用于崩岸搶險(xiǎn)，或利用其堆筑堤防，解決疏浚棄土的放置難題。土工包是將大面積高強(qiáng)度的土工織物攤鋪在可開(kāi)底的空駁船內(nèi)，充填200～800 m3料物，將織物包裹閉合，運(yùn)到一定部位，沉至預(yù)定位置。在國(guó)外，該技術(shù)大量用于環(huán)保。2.2.4.6 聚苯乙烯板塊

聚苯乙烯板塊稱泡沫塑料，是以聚苯乙烯聚合物為原料，加入發(fā)泡劑制成的。它的主要特點(diǎn)是質(zhì)量極輕、導(dǎo)熱系數(shù)低、吸水率小，但也有一定抗壓強(qiáng)度。由于其質(zhì)輕，可用它代替土料，填筑橋端的引堤，解決橋頭跳車問(wèn)題、其導(dǎo)熱系數(shù)低，故在寒冷地帶，可用該材料板塊防止結(jié)構(gòu)物凍害，例如在擋墻背面或閘底板下，放置泡沫塑料以防止凍脹等。2.2.4.7 土工合成材料粘土墊層

土工合成材料粘土墊層是由兩層或多層土工織物(或土工膜)中間夾一層膨潤(rùn)土粉末(或其他滲透性材料)以針刺(縫合或粘接)而成的—種復(fù)合材料。它與壓實(shí)粘土墊層相比，具有體積小、質(zhì)量輕、具柔性、密封性良好、抗剪強(qiáng)度較高、施工簡(jiǎn)便、適應(yīng)不均勻沉降等優(yōu)點(diǎn)，可以代替—般的粘土密封層，用于水利或土木工程中的防滲或密封設(shè)計(jì)。國(guó)外大量用于廢料坑的底部防滲襯砌和頂部封蓋。2.3 土工合成材料的工程特性 2.3.1 物理特性 2.3.1.1 厚度

土工合成材料厚度用mm表示，厚度變化對(duì)織物的孔隙率、透水性和過(guò)濾性等水力特性有很大的影響。常用的各種土工合成材料的厚度是：土工織物一般為0.1～5 mm，最厚的可達(dá)十幾毫米；土工膜一般為0.25～0.75 mm，最厚的可達(dá)2～4 mm；復(fù)合型材料有時(shí)采用較薄的土工膜，最薄可達(dá)0.1 mm；土工格柵的厚度隨部位的不同而異，其肋厚一般由0.5 mm至幾十毫米。有些材料在受壓時(shí)厚度變化很大，需規(guī)定在某固定壓力下測(cè)定厚度。一般規(guī)定此壓力為2 kPa。根據(jù)工程需要還應(yīng)測(cè)試在20 kPa、200 kPa壓力下的系列厚度。土工織物厚度可采用專門的厚度測(cè)試儀，土工膜厚度可直接用千分尺測(cè)定，—般要求加壓面積為25 cm2，試樣面積應(yīng)大于加壓面積的2倍，加壓時(shí)間30 s，試樣不少于10塊。2.3.1.2 單位面積質(zhì)量

單位面積質(zhì)量為單位面積土工合成材料具有的質(zhì)量，它反映材料多方面的性能，如抗拉強(qiáng)度、頂破強(qiáng)度等力學(xué)性能以及孔隙率、滲透性等水力學(xué)性能。通常以g/m2表示，是土工合成材料的主要物理性能之一。土工織物和土工膜單位面積質(zhì)量受原材料密度的影響，同時(shí)受厚度、外加劑和含水量的影響，常用的土工織物單位面積質(zhì)量一般在50～1 200 g/m2的范圍內(nèi)。測(cè)定單位面積質(zhì)量采用秤量法，試樣面積為100 cm2，數(shù)量不得少于10塊，天平秤量讀數(shù)應(yīng)精確到0.01 g(現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試為0.1 g)。測(cè)試前要求試樣在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下恒溫(20±2 ℃)，恒濕(65 %±2 %)24 h。2.3.2 力學(xué)特性

反映土工合成材料力學(xué)特性的指標(biāo)主要有拉伸特性及抗拉強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度、頂破強(qiáng)度、刺破強(qiáng)度、穿透強(qiáng)度及握持強(qiáng)度等。2.3.2.1 拉伸特性及抗拉強(qiáng)度 土工合成材料是柔性材料，大多通過(guò)其抗拉強(qiáng)度來(lái)承受荷載以發(fā)揮工程作用，因此抗拉強(qiáng)度及其應(yīng)變是土工合成材料的主要特性指標(biāo)。土工合成材料的抗拉強(qiáng)度與測(cè)定時(shí)的試樣寬度、形狀、約束條件有關(guān)，必須在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的條件下測(cè)定。土工織物在受力過(guò)程中厚度是變化的，不易精確測(cè)定，故其受力大小一般以單位寬度所承受的力來(lái)表示，單位為kN/m或N/m，而不是習(xí)慣上所用的單位面積的應(yīng)力來(lái)表示。

目前測(cè)定抗拉強(qiáng)度基本上是沿用紡織品條帶拉伸試驗(yàn)方法，即把試樣兩端用夾具夾住，以一定的速率施加荷載進(jìn)行拉伸直到破壞，測(cè)得試樣自身斷裂強(qiáng)度及變形，并繪出應(yīng)力—應(yīng)變曲線。目前條帶拉伸試驗(yàn)的試樣分寬條與窄條兩種，寬條試樣寬200 mm、長(zhǎng)100 mm，寬長(zhǎng)比B/L＝2；窄條試樣寬50 mm、長(zhǎng)100 mm，寬長(zhǎng)比B/L=1/2。試驗(yàn)機(jī)具應(yīng)選擇具有等速拉伸性能、能測(cè)讀拉伸過(guò)程中拉力和伸長(zhǎng)量或直接記錄拉力—伸長(zhǎng)關(guān)系曲線的拉力機(jī)，同時(shí)要求試樣的最大斷裂力在滿量程的10 %～90 %范圍內(nèi)。國(guó)內(nèi)規(guī)定拉伸速率為50 mm/min。目前關(guān)于土工合成材料的拉伸力學(xué)特性一般采用室內(nèi)無(wú)側(cè)限拉伸試驗(yàn)進(jìn)行測(cè)試。但現(xiàn)場(chǎng)埋設(shè)在填料中的土工筋材的力學(xué)特性因填料的約束作用而不同，人們?cè)ㄟ^(guò)對(duì)不同寬帶的試件進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，以評(píng)價(jià)筋材受側(cè)向約束的影響。但更科學(xué)的是應(yīng)將筋材埋在填料中進(jìn)行測(cè)試。此時(shí)的力學(xué)特性所受影響因素較多。有約束的拉伸試驗(yàn)表明，約束力將增加土工織物的抗拉強(qiáng)度和模量，對(duì)于土工格網(wǎng)和土工格柵，約束力的影響更為顯著，因?yàn)槌私缑娴哪Σ磷枇ν?，筋材橫肋所受拉伸方向的土壓力還將約束其變形，從而增大了模量。2.3.2.2 握持強(qiáng)度

土工織物承受集中力的現(xiàn)象普遍存在，握持強(qiáng)度是反映其分散集中力的能力。握持強(qiáng)度試驗(yàn)選用的儀器一般與條帶拉伸試驗(yàn)相同，但試驗(yàn)方法不同。握持強(qiáng)度試驗(yàn)是握持試樣兩端部分寬度而進(jìn)行的一種拉力試驗(yàn)。它的強(qiáng)度由兩部分組成，一部分為試樣被握持寬度的抗拉強(qiáng)度；一部分為相鄰纖維提供的附加抗拉強(qiáng)度。它與條帶拉伸強(qiáng)度之間沒(méi)有簡(jiǎn)單的對(duì)比關(guān)系。由于各單位所采用的試樣和夾具的尺寸不盡相同，試驗(yàn)的難度也較大，因此測(cè)得的成果相差很多。一般不宜作為設(shè)計(jì)依據(jù)。只可用作不同土工織物的抗拉強(qiáng)度的比較。土工織物握持力一般為0.3～6.0 kN。2.3.2.3 撕裂強(qiáng)度

土工織物和土工膜在鋪設(shè)和使用過(guò)程中，常常會(huì)有不同程度的破損。撕裂強(qiáng)度反映了試樣抵抗擴(kuò)大破損裂口的能力，可評(píng)價(jià)不同土工織物和土工膜被擴(kuò)大破損程度的難易，是土工合成材料應(yīng)用中的重要力學(xué)指標(biāo)。

目前撕裂強(qiáng)度試驗(yàn)仍沿用紡織品標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法。常用的紡織品撕裂試驗(yàn)，按試樣形狀分為梯形法、翼形法以及舌形法，舌形法又分為單縫與雙縫兩種。目前多采用梯形法測(cè)定土工膜及土工織物的撕裂強(qiáng)度，這種試驗(yàn)從其加力方式看，近似于張拉試驗(yàn)。土工織物梯形撕裂強(qiáng)度值一般為0.15～30 kN，不加筋土工膜的梯形撕裂強(qiáng)度值一般為0.03～0.4 kN。2.3.2.4 頂破強(qiáng)度 刺破強(qiáng)度及穿透強(qiáng)度 在工程應(yīng)用中，土工織物及土工膜常被置于兩種不同粒徑的材料之間，受到粒料的頂破作用，同樣也將受到拋填粒料引起的法向荷載。根據(jù)粒徑大小形狀、土工織物及土工膜接觸面的受力特征和破壞形式的不同，可分為頂破、刺破和穿透幾種受力狀態(tài)。

(1)頂破強(qiáng)度是反映土工織物及土工膜抵抗垂直織物平面的法向壓力的能力。頂破試驗(yàn)與刺破強(qiáng)度試驗(yàn)相比，壓力面積相對(duì)較大，材料呈雙向受力狀態(tài)。所用試驗(yàn)方法有液壓脹破試驗(yàn)、圓球頂破試驗(yàn)和相CBR頂破試驗(yàn)。

(2)刺破強(qiáng)度是反映土工織物或土工膜抵抗小面積集中荷載(如有棱角的石子或樹(shù)枝等)的能力。試驗(yàn)方法與圓球頂破試驗(yàn)相似，只是以金屬桿代替圓球。

(3)穿透強(qiáng)度可通過(guò)穿透試驗(yàn)測(cè)得，這種試驗(yàn)是模擬工程施工中具有尖角的石塊或其它銳利物落在土工織物或土工膜上的情況，用穿透試驗(yàn)所得孔眼的大小，評(píng)價(jià)土工織物或土工膜抵御穿透的能力。2.3.3 水力學(xué)特性 由于土工織物、細(xì)孔土工網(wǎng)等土工合成材料可以使水及空氣自由地通過(guò)，并能有效地截留和控制土顆粒的流失，因此被廣泛他用作排水和過(guò)濾材料。為此必須研究其水力學(xué)特性，其主要包括兩方面：—是透水與導(dǎo)水能力；二是阻止顆粒流失的能力。這些特性涉及到土工合成材料的孔隙率、孔徑大小與分布情況、滲透特性等。土工織物的滲透特性是其重要水力學(xué)特性之一。在過(guò)濾標(biāo)準(zhǔn)及其它有關(guān)水力學(xué)中，是一項(xiàng)不可缺少的重要指標(biāo)。根據(jù)工程的需要，通常要確定垂直于織物平面的滲透特性和平行于織物平面的滲透特性。垂直于織物平面的滲透特性，主要用垂直滲透系數(shù) 表示。該系數(shù)是滲流的水力梯度等于1時(shí)的滲流速度，一般服從達(dá)西定律，土工織物的滲透系數(shù)約為 ～ cm/s，其中無(wú)紡織物的滲透系數(shù)為 ～ cm/s。使用土工膜的目的在于防滲，它可以阻擋水、水氣、氣體及有害物質(zhì)(例如甲醇、丙酮和二甲苯等)的滲透。土工膜在水壓力作用下產(chǎn)生滲流的原因是由于制造時(shí)的不均勻性和缺陷等因素所造成的，有些細(xì)微的通道，則是在一定的水壓力下被水沖破而形成的，溫度變化引起水體積變化，土工膜的滲透系數(shù)愈小，溫度對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響愈大。土工織物用作濾層時(shí)，水從被保護(hù)土中流過(guò)織物，在流動(dòng)中使土顆粒集聚在織物表面的孔口上，堵塞水流通道的進(jìn)口，或是細(xì)顆粒沉積在孔隙內(nèi)部，逐漸減小通道的有效過(guò)水面積。前者稱為堵塞，后者稱為淤堵，堵塞一般發(fā)生在滲流開(kāi)始階段，而淤堵則隨時(shí)間增長(zhǎng)而加重。目前判斷織物濾層淤堵，通常是通過(guò)觀察通過(guò)織物的流量減小以及進(jìn)入織物的土顆粒增多的現(xiàn)象來(lái)評(píng)估，還不能給出淤堵程度的允許值，只能通過(guò)被保護(hù)土與織物濾層的長(zhǎng)期工作試驗(yàn)，觀測(cè)滲透流量的變化與穩(wěn)定情況來(lái)評(píng)估。2.3.4 耐久性

土工合成材料的耐久性包括許多方面，主要是指對(duì)紫外線輻射、溫度變化、化學(xué)與生物侵蝕、干濕變化、凍融變化和機(jī)械磨損等外界因素變化的抵御能力，材料的耐久性主要與聚合物的類型及添加劑的性質(zhì)有關(guān)。

土工合成材料的老化現(xiàn)象主要是因?yàn)楦叻肿泳酆衔锞哂墟湽?jié)結(jié)構(gòu)，受外界因素的影響發(fā)生降解反應(yīng)或交聯(lián)反應(yīng)的結(jié)果。使材料老化的各種因素中，陽(yáng)光輻射起著最重要的作用。紫外線具有很大的能量，能夠切斷許多聚合物的分子鏈，或者引發(fā)光氧化反應(yīng)。其試驗(yàn)方法主要有自然老化和人工老化兩大類，近幾年采用了一系列措施以增加聚合物的抗老化能力，并取得了很好的效果。添加防老化劑、方法簡(jiǎn)便，效果顯著，是當(dāng)前防老化的主要途徑。土工合成材料在有覆蓋的情況下(或埋在土中)，老化速度緩慢。聚合物對(duì)化學(xué)腐蝕一般具有較高的抵抗能力，但某些特殊的化學(xué)藥劑或廢品對(duì)聚合物有腐蝕作用。因而利用土工合成材料(土工膜)作污水或廢物存儲(chǔ)池的防滲材料時(shí)，對(duì)其化學(xué)穩(wěn)定性要認(rèn)真對(duì)待。土工合成材料在鋪設(shè)過(guò)程中易受損傷，且不易被發(fā)現(xiàn)，國(guó)外試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，埋在土中的織物老化主要是由于機(jī)械傷引起的，鋪設(shè)造成的孔洞是使材料強(qiáng)度降低的主要因素?？锥磾?shù)愈多，原始強(qiáng)度降低得愈多。在高溫條件下，合成材料將發(fā)生熔融現(xiàn)象。有時(shí)溫度雖未達(dá)到融點(diǎn)，聚合物分子結(jié)構(gòu)也可能發(fā)生變化，影響材料的彈性模量和強(qiáng)度。有些聚合物在特別低的溫度下，也使柔性降低、質(zhì)地變脆，影響其力學(xué)特性，給施工及接縫造成困難。此外，干濕度和凍融變化可能使一部分空氣或冰屑存在織物內(nèi)部，影響其滲透特性。2.4 土工合成材料的功能

土工合成材料具有多方面的功能，一種土工合成材料往往就兼有數(shù)種功能。隨著土工復(fù)合材料的發(fā)展，所兼有的功能就更多。總的說(shuō)來(lái)，土工合成材料的主要功能可歸納為六類，即過(guò)濾作用、排水作用、隔離作用、防滲作用、防護(hù)作用以及加筋作用。2.4.1 過(guò)濾作用

把土工織物置于土體表面或相鄰?fù)翆又g，可以有效地阻止土顆粒通過(guò)。從而防止由于土顆粒的過(guò)量流失而造成土體的破壞。同時(shí)允許土中的水或氣體通過(guò)織物自由排出，以免由于孔隙水壓力的升高而造成土體的失穩(wěn)等不利后果。

土工織物可適用于土石壩粘土心墻或粘土斜墻的濾層，土石壩或堤壩內(nèi)的各種排水體的濾層，儲(chǔ)灰壩或尾礦壩的初期壩上游壩面的濾層。堤、壩、河、渠及海岸塊石或混凝土護(hù)坡的濾層，水閘下游護(hù)坡下部的濾層，擋土墻回填土中排水系統(tǒng)的濾層，排水暗道周邊或碎石排水暗溝周邊的濾層，水利工程中水井、減壓井或測(cè)壓管的濾層等。2.4.2 排水作用

有些土工合成材料可以在土體中形成排水通道，把土中的水分匯集起來(lái)，沿著材料的平面排出體外。較厚的針刺型無(wú)紡織物和某些具有較多孔隙的復(fù)合型土工合成材料都可以起排水作用。

它們可適用于土壩內(nèi)垂直或水平排水，土壩或土堤中的防滲土工膜后面或混凝土護(hù)面下部的排水。埋入土體中消散孔隙水壓力，軟基處理中垂直排水，擋土墻后面的排水，各種建筑物后面的排水，排除隧洞周邊滲水、減輕周邊所承受的外水壓力，人工填土地基或運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地基的排水等。2.4.3.隔離作用

隔離是指在兩種物理力學(xué)性質(zhì)不同的材料之間鋪設(shè)土工合成材料，使它們不互相混雜。例如將碎石和細(xì)粒土隔離，軟土和填土之間隔離等等。隔離可以為工程帶來(lái)許多預(yù)期的良好效應(yīng)，舉例說(shuō)明如下：

(1)通過(guò)隔離層，引起應(yīng)力擴(kuò)散作用，使地基土的沉降量得到一定程度的均化。(2)隔離提供排水面，加速地基土固結(jié)，使承載力提高。

(3)隔離層起整體性作用，可使要求的地基粗粒料支持層的厚度減少，節(jié)約建筑材料。

(4)地基中有部分軟弱區(qū)域，或有小范圍洞穴，鋪隔離層有架橋作用，以掩蓋和減弱洞穴區(qū)或軟弱區(qū)的影響。

(5)在地下水位較高的地基中，隔離層可以切斷毛細(xì)水上升，防止鹽堿化，或減弱凍脹。(6)道路基床中，隔離是防治翻漿冒泥的有效措施。(7)隔離層還起一定的保溫作用。

用于隔離的土工合成材料應(yīng)以它們?cè)诠こ讨械挠猛緛?lái)確定。應(yīng)用最多的是有紡和無(wú)紡?fù)凉た椢铩Ｈ绻麑?duì)材料的強(qiáng)度要求較高，有時(shí)還要求以土工網(wǎng)或土工格柵作為材料的墊層。當(dāng)要求隔離防滲時(shí)，則需要土工膜或復(fù)合土工膜。2.4.4 防滲作用

土工膜和復(fù)合型土工合成材料，可以防止液體的滲漏、氣體的揮發(fā)，保護(hù)環(huán)境或建筑物的安全。它們可用于土石壩和庫(kù)區(qū)的防滲，渠道防滲，隧道和涵管周圍防滲，防止各類大型液體容器或水池的滲漏和蒸發(fā)，屋頂防漏，用于修筑施工圍堰等。2.4.5 防護(hù)作用

多種土工合成材料對(duì)土體或水面，可起防護(hù)作用。它們主要用于防止河岸或海岸被沖刷，防止垃圾、廢料或廢液污染地下水或散發(fā)臭味，防止水面蒸發(fā)或空氣中灰塵污染水面，防止土體凍害等。2.4.6 加筋作用

很多土工合成材料埋在土體中，可以分布土體的應(yīng)力，增加土體的模量，傳遞拉應(yīng)力，限制土體側(cè)向位移；還可以增加土體和其它材料之間的摩阻力，提高土體及有關(guān)建筑物的穩(wěn)定性，土工織物、土工格柵、土工網(wǎng)及一些特種或復(fù)合型的土工合成材料，都具有加筋作用。它們可用于加強(qiáng)軟弱地基，加強(qiáng)邊坡穩(wěn)定性，用作擋土墻回填土中的加筋或錨固擋土墻的面板，修筑包裹式擋土墻或橋臺(tái)，加固柔性路面、防止反射裂縫的發(fā)展等。第3章省略見(jiàn)諒 第4章 結(jié)論

4.1 土工合成材料應(yīng)用中存在的問(wèn)題

(1)在工程實(shí)際應(yīng)用中，設(shè)計(jì)對(duì)土工合成材料的技術(shù)指標(biāo)、施工工藝和方法常有特定的要求，但個(gè)別工程實(shí)施后達(dá)不到預(yù)期效果。主要原因是施工技術(shù)問(wèn)題，部分施工人員對(duì)這一新型材料還比較生疏，施工設(shè)備和方法比較落后，操作不規(guī)范，以致施工質(zhì)量達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。(2)土工合成材料本身制約著工程質(zhì)量，有些產(chǎn)品工藝落后，成本較高，質(zhì)量難以達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。

(3)工程施工中，部分單位在購(gòu)買材料時(shí)低價(jià)竟標(biāo)，更有相當(dāng)多的單位沒(méi)有檢測(cè)設(shè)備和檢測(cè)人員，沒(méi)有把好質(zhì)量關(guān)。因此，土工合成材料在生產(chǎn)及施工應(yīng)用上，還缺乏必要的、嚴(yán)格的行業(yè)管理。4.2 結(jié)論

《鐵路路基土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》自發(fā)布實(shí)施以來(lái)，有力促進(jìn)了鐵路土工合成材料的應(yīng)用，路基工程質(zhì)量得到了質(zhì)的提高。但由于設(shè)計(jì)理論的相對(duì)滯后，土工合成材料生產(chǎn)廠家眾多，產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，技術(shù)規(guī)范有關(guān)條款不易操作等諸多原因，限制了進(jìn)一步的推廣應(yīng)用。我認(rèn)為在規(guī)范修訂時(shí)，如下方面予以考慮完善。

(1)增加土工合成材料生產(chǎn)原料的技術(shù)要求，分不同地區(qū)、不同的應(yīng)用條件提出相應(yīng)產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)。對(duì)作為重要受力構(gòu)件的材料(如加筋土擋土墻拉筋帶)，要增加蠕變強(qiáng)度等指標(biāo)。(2)各類結(jié)構(gòu)、構(gòu)筑物的計(jì)算理論和方法要在規(guī)范中明確和進(jìn)一步細(xì)化；隨著工程實(shí)踐的積累，宜增加高墻(如單級(jí)超過(guò)10 m的加筋土擋土墻)、包裹式加筋土擋土墻、加陡邊坡加筋路堤、土工格室加固軟基等計(jì)算方法。

(3)補(bǔ)充新型土工合成材料，如經(jīng)編土工格柵、立體植被網(wǎng)、雙向拉伸土工格柵的應(yīng)用條件和技術(shù)要求。

(4)吸收近年來(lái)土工合成材料應(yīng)用的成功經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，進(jìn)一步完善設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量檢驗(yàn)條款。(5)實(shí)踐證明，基床鋪設(shè)隔斷材料(如復(fù)合土工膜)宜全斷面滿鋪。

(6)參照國(guó)標(biāo)和其它標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一材料名稱，制定較詳細(xì)的技術(shù)指標(biāo)、檢驗(yàn)(測(cè))項(xiàng)目和標(biāo)準(zhǔn)。土工合成材料在工程應(yīng)用中有著極為突出的優(yōu)勢(shì)，在公路、鐵路、水利、環(huán)保工程等方面，就地取材，原來(lái)不能利用的淤泥、沙土、碎石等采用土工合成材料后都能變成堅(jiān)固的路基和擋墻，無(wú)需開(kāi)山取石取土修建，有效地保護(hù)了自然生態(tài)環(huán)境，防止了水土流失和山體滑坡。隨著科技的不斷發(fā)展土工合成材料的用途將不斷延伸，推廣土工合成材料的首要目的和優(yōu)勢(shì)就是保護(hù)生態(tài)環(huán)境，有著其他材料不可替代的優(yōu)點(diǎn)。

土工合成材料作為一項(xiàng)新技術(shù)，在我國(guó)應(yīng)用的歷史尚短，與先進(jìn)國(guó)家相比，其應(yīng)用和發(fā)展水平還有一定差異。今后對(duì)土工合成材料的應(yīng)用我們要做到“用對(duì)、用好、用精”：“用對(duì)”是指使用的場(chǎng)合和部位要正確，所選的材料要對(duì)路，不能選錯(cuò)或用錯(cuò)；“用好”是要求做出合理的設(shè)計(jì)，組織精心的施工，實(shí)行經(jīng)常性的維護(hù)；“用精”即在使用中要有發(fā)展、有創(chuàng)新。

參考文獻(xiàn)

[1] 楊新安，黃宏偉.隧道病害與防治[M].同濟(jì)大學(xué)出版社,2003.33～35.[2] 鄭晉文.關(guān)于隧道滲漏水處理的研究[J].科技情況開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟(jì),2004,(01):43～46.[3] 金海.關(guān)于隧道襯砌產(chǎn)生裂縫的原因及防治[J].西部探礦工程,2005,(10):31～33.[4] 崔凌秋.寒冷地區(qū)隧道滲漏與凍害綜合防治技術(shù)探討[J].現(xiàn)代隧道技術(shù)，2005,(05):45～48.[5] 鄧蘇.滑坡病害整治設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題[J].路基工程,1996,(01):30～34.[6] 趙性存.中國(guó)沙漠鐵路工程[M].中國(guó)鐵道出版社.1988.77～82.[7] 李肖倫.我國(guó)鐵路沙害的防治[J].中國(guó)鐵路,2004,(11):131～138.[8] 盧祖文.混凝土軌枕線路維修[S].1995.67～71.[9] 孫國(guó)瑛，沈善良等.鐵路工務(wù)[M].西南交通大學(xué)出版社,1998.157～163.[10] 宋偉香.土工合成材料的工程應(yīng)用[J].莆田學(xué)院學(xué)報(bào),2003,(03):27～29.[11] 曾錫庭，于志強(qiáng).土工格室及其應(yīng)用[J].中國(guó)港灣建設(shè),2001(2):21～25.[12] 龐士榮.土工合成材料的主要性能及在巖土工程中的應(yīng)用[J].路基工程,1997(2):51～55.[13] 楊若芳,楊燦文.防止翻漿冒泥新技術(shù)——土工聚合物的應(yīng)用[M].中國(guó)鐵道出版社,1989.26～34.[14] 楊廣慶.路基工程[M].中國(guó)鐵道出版社,2003.169～173.[15] 李新國(guó),王元戰(zhàn),張連福.土工合成材料加筋技術(shù)研究及工程應(yīng)用[J].港工技術(shù),2004(2):53～54.[16] 劉俊彥,羅強(qiáng).采用土工合成材料作軟土地基淺層處理的試驗(yàn)研究[J].鐵道建筑技術(shù),2002(5): 25～29.

第三篇：淺談鐵路線路常見(jiàn)病害分析及預(yù)防整治技術(shù)

淺談鐵路線路常見(jiàn)病害分析及預(yù)防整治技術(shù)

摘 要：鐵路線路設(shè)備是鐵路運(yùn)輸業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)備。經(jīng)常保持線路設(shè)備完整和質(zhì)量均衡，是列車能以規(guī)定速度安全、平穩(wěn)和不間斷地運(yùn)行，并能延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。合理養(yǎng)護(hù)鐵路線路，及時(shí)有效的分析、預(yù)防和整治設(shè)備病害，為實(shí)現(xiàn)鐵路跨越式發(fā)展，確保鐵路線路質(zhì)量是保障鐵路運(yùn)輸安全的必要。

關(guān)鍵詞：鐵路線路；病害原因；預(yù)防方法

鐵路線路由于機(jī)車車輛的動(dòng)力作用和自然條件對(duì)線路的影響，常年裸露在大自然中，軌道幾何尺寸不斷發(fā)生變化。路基、道床隨時(shí)發(fā)生變形，線路設(shè)備不斷機(jī)械磨損，計(jì)劃維修、緊急補(bǔ)修和重點(diǎn)整治比例安排的不合理，維修方法不當(dāng)，以及周期性的大、中修工作未能夠及時(shí)進(jìn)行，因而對(duì)鐵路線路造成諸多病害。伴隨著鐵路跨越式發(fā)展戰(zhàn)略的不斷深化，威海地方鐵路實(shí)現(xiàn)了貨物直通運(yùn)輸并開(kāi)辦集裝箱運(yùn)輸業(yè)務(wù)的重載列車運(yùn)行。重載列車的開(kāi)行，在快速擴(kuò)充運(yùn)輸能力，大大降低成本的同時(shí)，也相應(yīng)地加劇了對(duì)鐵路線路的破壞。導(dǎo)致鋼軌、聯(lián)接零件及軌枕不斷磨損，線路設(shè)備、道床變化加快。道床臟污、板結(jié)、變形、翻漿冒泥等病害增多。從維修中可以看到，重載鐵路軌道結(jié)構(gòu)破壞主要以線路爬行、鋼軌及接頭聯(lián)接零件病害和曲線病害居多。為了能夠預(yù)防這些病害的發(fā)生和發(fā)展，工務(wù)段要找出其病害形成的原因，進(jìn)行合理整治，以加強(qiáng)設(shè)備的使用壽命，保持線路設(shè)備完整和質(zhì)量均衡。以規(guī)定速度安全、平穩(wěn)和不間斷地運(yùn)行。下面就結(jié)合近幾年威海地方鐵路設(shè)備養(yǎng)護(hù)維修中存在的問(wèn)題進(jìn)行分析。

一、線路爬行、線路爬行的原因

線路爬行是萬(wàn)病之源，形成爬行的原因很多，其中主要有：鋼軌在動(dòng)荷載下的撓曲；列車運(yùn)行的縱向力；鋼軌溫度變化；車輪在接頭處撞擊鋼軌；列車制動(dòng)等。當(dāng)線路上防爬設(shè)備不足，扣件的扣壓力及道床縱向阻力不夠時(shí)就會(huì)加劇線路爬行。一般認(rèn)為鋼軌撓曲是線路爬行的主要原因，而其他的因素則促成和加劇了線路的爬行。、預(yù)防線路爬行的方法

(1)防止線路爬行的措施主要是增加線路縱向阻力。加強(qiáng)軌枕與道床間的防爬阻力，方法是保持道床的標(biāo)準(zhǔn)斷面，做到軌枕底下道碴厚度夠，軌枕盒內(nèi)道碴豐滿，軌枕兩端碴肩夠?qū)?，加?qiáng)搗固。整好長(zhǎng)平，保持線路平順，夯實(shí)道床。此外對(duì)臟污嚴(yán)重的道床一定要進(jìn)行清篩，以防止因翻漿冒泥和線路爬底，降低線路縱向阻力。

(2)保持扣件的應(yīng)有扣壓力。為了增加鋼軌與夾板之間，鋼軌與墊板之間、墊板與軌枕之間的阻力，應(yīng)及時(shí)擰緊螺栓，擰緊扣件。對(duì)于失效的扣件應(yīng)及時(shí)更換和整修。

(3)及時(shí)整治接頭病害。有病害的接頭會(huì)加劇列車對(duì)鋼軌的沖擊力，加大鋼軌爬行。對(duì)馬鞍型磨耗接頭、低接頭、破損的鋼軌頭部都要及時(shí)進(jìn)行整治。對(duì)于連續(xù)的大軌縫和成段軌縫不均的地段要進(jìn)行整治。

二、鋼軌接頭病害、鋼軌及聯(lián)結(jié)零件病害的原因

(1)由于軋鋼質(zhì)量不好，出廠時(shí)鋼軌內(nèi)就存在核傷。

(2)接頭養(yǎng)護(hù)不良，加重車輪沖擊。車輪行經(jīng)鋼軌接頭處，因接頭形成了折角，車輪從一根鋼軌走上另一根鋼軌時(shí)，有懸空跳過(guò)去的現(xiàn)象，發(fā)生了沖擊，這個(gè)沖擊力一部分使鋼軌端部和夾板撓曲，一部分使鋼軌頂面及夾板和連接零件發(fā)生磨耗。如有低接頭和接頭松軟或軌縫過(guò)大，過(guò)車時(shí)接頭處發(fā)生的折角就會(huì)增大，車輪對(duì)接頭的沖擊也越嚴(yán)重，結(jié)果造成鋼軌、夾板和連接零件的嚴(yán)重磨損或折斷。

(3)在車輪沖擊力作用下，端部頂面受到很大的壓力，產(chǎn)生塑性變形。由于淬火與未淬火部分的硬度不同，形成馬鞍型磨耗。

(4)搗固不良和線路爬行。

① 搗固不良的線路，列車通過(guò)時(shí)，鋼軌上下反復(fù)撓曲，使鋼軌內(nèi)部組織連續(xù)發(fā)生拉張和壓縮的反復(fù)應(yīng)力，容易受到破壞。如遇到鋼軌顆粒間帶有微小空隙時(shí)，會(huì)使空隙迅速擴(kuò)大，形成內(nèi)部斑痕，以致折斷。

②線路爬行，造成低接頭、拉大軌縫或在接頭附近發(fā)生小坑、三角坑時(shí)。一方面增大車輪對(duì)鋼軌的沖擊，另一方面又增大接頭處的上下曲折，這樣，就更容易造成鋼軌、夾板及連接零件的磨損或折斷。

(5)曲線超高不正確，造成鋼軌磨損。

(6)線路上鋪設(shè)的鋼軌，軌底坡不合，鋼軌頂面容易發(fā)生磨損。

(7)換軌時(shí)設(shè)置軌縫過(guò)大和接頭錯(cuò)牙，形成先天性的軌面不平順。轉(zhuǎn)貼于 中國(guó)論文下載中心

(8)墊板和扣件養(yǎng)護(hù)不良。墊板位置歪斜，常造成軌底壓在墊板邊棱上，軌底局部負(fù)擔(dān)重壓，造成破裂或折斷。

2、預(yù)防鋼軌及接頭連接零件病害的方法2、1 加強(qiáng)鋼軌和夾板的養(yǎng)護(hù)工作

(1)加強(qiáng)鋼軌的檢查，發(fā)現(xiàn)重傷鋼軌和夾板，應(yīng)及時(shí)更換；

(2)及時(shí)矯直硬彎鋼軌；

(3)及時(shí)焊補(bǔ)軌面擦傷；

(4)經(jīng)常注意擰緊扣件，整修防爬設(shè)備，鎖定鋼軌，防止爬行，不使軌縫拉大。

2、2 加強(qiáng)接頭養(yǎng)護(hù)

(1)加強(qiáng)接頭搗固，保持道床豐滿，并加以夯實(shí)。接頭軌枕材質(zhì)盡可能一致，間距符合規(guī)定，以保持支承條件一致。

(2)經(jīng)常上緊夾板螺栓，保持接頭堅(jiān)固。由于列車的不斷打擊，會(huì)引起螺栓松弛，接頭松動(dòng)。其結(jié)果使接頭不能作為一個(gè)整體來(lái)抵抗外力，個(gè)別零件可能因負(fù)擔(dān)過(guò)重而損壞。同時(shí)還會(huì)增加夾板和軌端的磨耗加劇接頭的不平順。如果接縫處夾板因磨耗而與鋼軌下顎之間存在空隙在l mm以上，應(yīng)及時(shí)墊以符合規(guī)定的三角鐵片。

(3)及時(shí)清篩接頭范圍內(nèi)的不潔道碴，以免結(jié)成硬殼，失去彈性，或引起翻漿冒泥，造成顯著的不平順。

(4)及時(shí)消滅軌面高低錯(cuò)牙，接頭軌面及軌距線內(nèi)側(cè)錯(cuò)牙不得超過(guò)l mm。

(5)用上彎夾板整治低接頭。上彎夾板是將一般夾板用彎軌器上彎，上彎量一般以1．2 mm為宜。當(dāng)換了上彎夾板后，鋼軌接頭處4根軌枕范圍內(nèi)軌面抬高，容易出現(xiàn)空吊板及螺栓松動(dòng)，因此，必須加強(qiáng)搗固，擰緊螺栓。

(6)及時(shí)調(diào)整軌縫。大軌縫是造成接頭病害的重要原因。因此，軌縫必須均勻，并符合規(guī)定要求，發(fā)現(xiàn)大軌縫應(yīng)及時(shí)整正。2、3 及時(shí)整修軌底坡及時(shí)整修軌底坡，使之符合規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。

三、曲線鋼軌病害、曲線鋼軌磨耗的原因

(1)鋼軌的位置不正確。

鋼軌在空間的位置不正確是造成鋼軌磨耗的主要原因。由于鋼軌位置不正確，使里外股鋼軌受力不均勻和鋼軌偏壓，列車行走不平穩(wěn)產(chǎn)生附壓力打擊鋼軌而加速軌面磨耗。超高不合適，引起里外股鋼軌受偏載和輪軌的不正常接觸，而加速了鋼軌的磨耗。軌底坡不正確，使鋼軌頂面與車輪踏面不相吻合，鋼軌頂面受偏壓，也會(huì)加速鋼軌磨耗。

(2)養(yǎng)護(hù)不良造成鋼軌磨耗。

① 曲線不圓順、方向不良，使列車通過(guò)時(shí)產(chǎn)生搖晃，這也會(huì)加速鋼軌磨耗。

② 軌距超限，使車輪與鋼軌的內(nèi)接情況不好，增加行車阻力與搖晃，這也會(huì)加速鋼軌磨耗。

③緩和曲線超高的遞減距離不夠，引起列車在緩和曲線運(yùn)行時(shí)發(fā)生震動(dòng)、搖晃和沖擊，使鋼軌加速磨耗。

(3)鋼軌本身質(zhì)量不好，在列車運(yùn)行時(shí)增加了磨耗。、預(yù)防曲線病害的方法

(1)保持正矢不超限，定期調(diào)查現(xiàn)場(chǎng)正矢，細(xì)心計(jì)算，全面撥正。特別是要保持曲線頭尾的圓順。對(duì)于曲線“鵝頭”、“支嘴”等病害要及時(shí)整治。

(2)做好緩和曲線超高順坡和正矢的遞減，順坡和遞減時(shí)應(yīng)等量進(jìn)行，不要忽大忽小，緩和曲線頭尾可適當(dāng)增減3mm 的超高。

(3)合理設(shè)置外軌的超高。超高過(guò)大會(huì)加劇外股鋼軌的側(cè)面磨耗和里股鋼軌的垂直磨耗。相反如超高過(guò)小，對(duì)外股鋼軌也不利。

(4)加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，經(jīng)常保持曲線狀態(tài)良好，保持方向順、軌面平、軌距水平不超限是減少列車的搖晃，減少車輪沖擊力的有效措施之一。因此，應(yīng)定期撥道，經(jīng)常養(yǎng)護(hù)，預(yù)防病害的發(fā)生。

(5)調(diào)整軌底坡，使鋼軌踏面坡度符號(hào)車輪踏面。使車輛的重心落在鋼軌中心線上，減少鋼軌磨耗。

(6)貫徹定期涂油制度，鋼軌側(cè)面涂油是減少曲線外股鋼軌側(cè)面磨耗的有效方法之一，一般能使曲線上股鋼軌的所有壽命延長(zhǎng)2倍。

四、結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)鋼軌病害的綜合整治和預(yù)防，可延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，減少養(yǎng)修成本的投入。但是，由于鋼軌受力特征極其復(fù)雜，探索和總結(jié)鋼軌病害整治、預(yù)防措施的工作仍然十分艱巨。

第四篇：鐵路線路常見(jiàn)病害分析及預(yù)防整治技術(shù)

鐵路線路常見(jiàn)病害分析及預(yù)防整治技術(shù)

學(xué) 生 姓 名：

高 軍 祥

學(xué)

號(hào)：

0930498

專 業(yè) 班 級(jí)：

鐵道工程技術(shù)(394110班)

指 導(dǎo) 教 師：

劉 興 文

西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文

摘要

中國(guó)鐵路始建于1876年，鐵路運(yùn)輸線在我國(guó)的建設(shè)中占有重要地位。在當(dāng)今社會(huì)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的情形下，鐵路運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展將偏向高速和重載運(yùn)輸，這樣就會(huì)加重鐵路線路的承載能力，造成鐵路線路損害，嚴(yán)重影響鐵路運(yùn)輸。鐵路線路設(shè)備是鐵路運(yùn)輸業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)備。因此，合理養(yǎng)護(hù)鐵路線路，及時(shí)有效的分析、預(yù)防和整治設(shè)備病害，提高鐵路線路抵抗災(zāi)害的能力，為實(shí)現(xiàn)鐵路跨越式發(fā)展，確保鐵路線路質(zhì)量是保障鐵路運(yùn)輸安全的必要。

線路病害的整治工作一直以來(lái)都是鐵路部門極為重要的環(huán)節(jié)，我在通過(guò)查閱大量有關(guān)鐵路線路病害和整治資料的基礎(chǔ)上，針對(duì)我國(guó)鐵路線路病害現(xiàn)狀，有針對(duì)性的提出一些常見(jiàn)鐵路線路病害發(fā)生的機(jī)理，介紹了鐵路線路病害的類型、防治原則和整治措施。

關(guān)鍵詞：鐵路線路；病害原因；預(yù)防方法

-IIII***810131415

西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文

引言

多數(shù)鐵路線路常年裸露在大自然中，由于機(jī)車車輛的動(dòng)力作用和自然條件對(duì)線路的影響，軌道幾何尺寸不斷發(fā)生變化。加之路基、道床隨時(shí)發(fā)生變形，線路設(shè)備不斷機(jī)械磨損，計(jì)劃維修、緊急補(bǔ)修和重點(diǎn)整治比例安排的不合理，維修方法不當(dāng)，以及周期性的大、中修工作未能夠及時(shí)進(jìn)行，因而對(duì)鐵路線路造成諸多病害。為保持鐵路經(jīng)常處于符合鐵路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的良好狀態(tài)，我們就必須對(duì)鐵路路基、軌道等進(jìn)行養(yǎng)護(hù)維修作業(yè)。鐵路線路養(yǎng)護(hù)的基本任務(wù)就是通過(guò)對(duì)線路的系統(tǒng)檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)線路上的一切不符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)象和病害，并查清其原因，以便合理地計(jì)劃和組織線路的養(yǎng)護(hù)作業(yè)，消除病害和縮小病害影響，使線路經(jīng)常處于完好狀態(tài)，保證列車按照規(guī)定的速度，平穩(wěn)、安全和不間斷地運(yùn)行。

鐵路線路常見(jiàn)病害分析及預(yù)防整治技術(shù)

1.線路爬行病害

列車車輪沿鋼軌運(yùn)行時(shí),除產(chǎn)生豎直力和橫向力外,還有縱向水平力。由于縱向力的作用,使鋼軌沿著軌枕或軌道框架沿著道床頂面縱向移動(dòng),這種現(xiàn)象稱為線路爬行,使鋼軌產(chǎn)生爬行的縱向水平力稱為爬行力。

1.1.線路爬行的原因

線路爬行是萬(wàn)病之源，形成爬行的主要原因有：鋼軌在動(dòng)荷載下的撓曲、列車運(yùn)行的縱向力、鋼軌溫度變化、車輪在接頭處撞擊鋼軌、列車制動(dòng)等。當(dāng)線路上防爬設(shè)備不足，扣件的扣壓力及道床縱向阻力不夠時(shí)就會(huì)加劇線路爬行。一般認(rèn)為鋼軌撓曲是線路爬行的最主要原因，而其他的因素則促成和加劇了線路的爬行。

1.2.預(yù)防線路爬行的方法

防止線路爬行的措施主要是增加線路縱向阻力。加強(qiáng)軌枕與道床間的防爬阻力，方法是保持道床的標(biāo)準(zhǔn)斷面，做到軌枕底下道碴厚度足夠、軌枕盒內(nèi)道碴豐滿、軌枕兩端碴肩夠?qū)?、加?qiáng)搗固、保持線路平順、夯實(shí)道床。此外對(duì)臟污嚴(yán)重的道床一定要進(jìn)行清篩，以防止因翻漿冒泥和線路爬底，降低線路縱向阻力。還應(yīng)保持扣件的應(yīng)有扣壓力。為了增加鋼軌與夾板之間，墊板與軌枕之間的阻力，應(yīng)及時(shí)擰緊螺栓，擰緊扣件。對(duì)于失效的扣件應(yīng)及時(shí)更換和整修。

2鋼軌接頭病害

圖2：鋼軌接頭

鐵路線路常見(jiàn)病害分析及預(yù)防整治技術(shù)

b.做好緩和曲線超高順坡和正矢的遞減，順坡和遞減時(shí)應(yīng)等量進(jìn)行，不要忽大忽小，緩和曲線頭尾可適當(dāng)增減3mm 的超高。

c.合理設(shè)置外軌的超高。超高過(guò)大會(huì)加劇外股鋼軌的側(cè)面磨耗和里股鋼軌的垂直磨耗。相反如超高過(guò)小，對(duì)外股鋼軌也不利。

d.加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，經(jīng)常保持曲線狀態(tài)良好，保持方向順、軌面平、軌距水平不超限是減少列車的搖晃，減少車輪沖擊力的有效措施之一。因此，應(yīng)定期撥道，經(jīng)常養(yǎng)護(hù)，預(yù)防病害的發(fā)生。

e.調(diào)整軌底坡，使鋼軌踏面坡度符合車輪踏面。使車輛的重心落在鋼軌中心線上，減少鋼軌磨耗。

f.貫徹定期涂油制度，鋼軌側(cè)面涂油是減少曲線外股鋼軌側(cè)面磨耗的有效方法之一，一般能使曲線上股鋼軌的所有壽命延長(zhǎng)2倍。

4.混凝土軌枕常見(jiàn)病害

混凝土軌枕線路由鋼軌、混凝土軌枕、扣件、道床等部分組成。鋼軌直接承受由機(jī)車車輛傳來(lái)的巨大壓力，并傳向軌枕。混凝土軌枕通過(guò)軌下彈性墊層和中間扣件承受鋼軌傳來(lái)的豎向垂直力、橫向和縱向水平力后再將其分布于道床，并保持鋼軌正常的幾何位置。混凝土軌枕在我國(guó)鐵路鋪設(shè)使用已有多年的歷史，多年的經(jīng)驗(yàn)表明，混凝土軌枕的使用對(duì)強(qiáng)化軌道結(jié)構(gòu)、保證行車安全起到了重要作用。但是，軌枕在設(shè)計(jì)、制造和使用中的問(wèn)題，致使部分軌枕早期發(fā)生裂損，影響了正常作用。

4.1.混凝土軌枕傷損的主要形態(tài)

(1)軌下截面出現(xiàn)過(guò)大的橫向裂縫

混凝土軌枕是一個(gè)接受不穩(wěn)定重復(fù)荷載的構(gòu)件，荷截的變化帶有隨機(jī)的性質(zhì)。混凝土軌枕在使用期內(nèi)軌下截面有可能出現(xiàn)大于該截面抗裂強(qiáng)度的荷載彎矩，在這種情況下就產(chǎn)生了橫向裂縫。一般來(lái)說(shuō)，這種裂縫較小，不致引起軌枕的失效。但在某些情況下，軌下截面的荷載彎矩遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于軌枕的抗裂強(qiáng)度，那就會(huì)出現(xiàn)過(guò)大的橫向裂縫，導(dǎo)致軌枕失效。

(2)軌下截面壓潰

軌枕軌下部分由于橡膠墊板損壞或串出，使鋼軌直接作用于承軌槽，引起軌下部分混凝土壓潰。有些軌枕由于軌下截面橫向裂縫過(guò)大，混凝土受壓區(qū)產(chǎn)生過(guò)大的壓應(yīng)力使混凝土壓潰。

(3)軌枕中間部分出現(xiàn)過(guò)大的橫向裂縫

軌枕中間部分出現(xiàn)的裂縫包括中間上部裂縫和下部裂縫兩種。軌枕中間上部出現(xiàn)裂縫，是由于軌枕中部產(chǎn)生較大的負(fù)彎矩所致；軌枕中間下部出現(xiàn)裂縫，是由于中部產(chǎn)生較大的正彎矩所致。通過(guò)調(diào)查得知，因軌枕中部出現(xiàn)過(guò)大的橫向裂縫而失效的軌枕多

鐵路線路常見(jiàn)病害分析及預(yù)防整治技術(shù)

為迅速，嚴(yán)重者貫通軌枕全長(zhǎng)，造成劈裂和龜裂，混凝土疏松、剝落，對(duì)軌枕承載能力、保持軌道狀態(tài)能力和使用壽命危害很大，這類損傷一般都是由于制造質(zhì)量不良引起的。

(2)養(yǎng)護(hù)維修作業(yè)

混凝土軌枕斷面和配筋的設(shè)計(jì)都是在一定受力條件的前提下進(jìn)行的，而混凝上軌枕截面實(shí)際承受的荷載彎矩與線路養(yǎng)護(hù)維修作業(yè)有密切關(guān)系。在養(yǎng)護(hù)維修作業(yè)中，如果使軌枕受力狀態(tài)發(fā)生了變化，就可能出現(xiàn)軌枕斷面荷載彎矩大于軌枕抗裂強(qiáng)度的現(xiàn)象，以致產(chǎn)生軌枕傷損。養(yǎng)護(hù)維修作業(yè)對(duì)軌枕傷損的影響主要表現(xiàn)在以下幾方面：搗固作業(yè)、軌下墊層及絕緣緩沖墊片損壞沒(méi)有及時(shí)更換、沒(méi)有及時(shí)整治道床病害對(duì)軌枕受力極為不利、接頭養(yǎng)護(hù)不良、沒(méi)有及時(shí)消滅軌面不平順。

(3)軌枕結(jié)構(gòu)

為了了解混凝土軌枕的使用情況進(jìn)而采取措施，提高軌枕結(jié)構(gòu)的可靠性，多年來(lái)，鐵道部有關(guān)單位曾組織了多次較大規(guī)模的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查。歷次調(diào)查的資料表明，現(xiàn)有軌枕按50年使用壽命的要求，考慮可能出現(xiàn)的非正常運(yùn)營(yíng)條件，軌枕結(jié)構(gòu)強(qiáng)度必須適當(dāng)提高。

4.3.混凝土軌枕病害整治

根據(jù)使用情況設(shè)計(jì)出更合理軌枕來(lái)提高軌枕結(jié)構(gòu)的可靠性和高強(qiáng)度的軌枕。在維修作業(yè)時(shí)要小心盡可能的不要去損壞軌枕。

5.道床病害

道床是軌道框架的基礎(chǔ)。軌道變形的主要原因是道床的變形，道床的不均勻沉降將引起一系列的病害，直接危及行車安全。因此，必須知道道床變形原因及其病害整治以保證線路的平順性使列車安全運(yùn)行。

5.1.道床病害產(chǎn)生的原因

(1)道砟質(zhì)量不良

有些道砟是石灰?guī)r材質(zhì)該類道砟的強(qiáng)度低耐磨性和抗沖擊性、抗壓碎性能差。現(xiàn)在的鐵路逐步實(shí)現(xiàn)重載化。在列車重力反復(fù)作用下道砟相互擠壓磨損而且磨損后是粉末狀容易出現(xiàn)翻漿、板結(jié)等病害。

(2)路基基床翻漿：

路基基床的密實(shí)度不足，在列車荷載的長(zhǎng)期作用下道床顆粒嵌入基床形成一層膜致使地表水無(wú)法排出形成翻漿積水等病害。

b.日常維修工作中將路基面的平順度破壞導(dǎo)致基床表面不平路基表面的排水不暢。

c.其他成因沙塵客車的垃圾及糞便嚴(yán)重污染道床減小了道床的滲水性和彈性易行成板結(jié)翻漿等病害。

5.2.道床病害的整治

鐵路線路常見(jiàn)病害分析及預(yù)防整治技術(shù)

害，經(jīng)常保持其狀態(tài)良好；各部尺寸符合要求；零件齊全發(fā)揮作用；延長(zhǎng)道岔使用壽命；保證道岔暢通無(wú)阻。

6.1.道岔常見(jiàn)病害及產(chǎn)生原因

(1)道岔方向不良

造成道岔方向不良病害的原因主要由于養(yǎng)護(hù)維修部徹底。在經(jīng)常維修中，只顧道岔本身，隨彎就彎，不考慮前后線路接續(xù)情況，有的鋪設(shè)道岔時(shí)，位置不正確，其方向靠道釘把持，列車通過(guò)后，軌距、方向保持不住，加之各部連結(jié)零件不好，尺寸不符、道釘失效，軌撐、滑床板、跟端連接零件松弛，護(hù)軌長(zhǎng)度不夠，輪緣槽寬度不夠，軌距不合等，列車通過(guò)時(shí)，增加列車的沖擊和搖晃，使道岔方向發(fā)生變化。

(2)轉(zhuǎn)轍器部位的病害

轉(zhuǎn)轍器部位的病害有：尖軌跳動(dòng)、尖軌不密貼、尖軌磨耗、尖軌爬行以及尖軌扳動(dòng)不靈活等

a.尖軌跳動(dòng)一般是由活接頭、間隔鐵、夾板、尖軌螺栓孔、雙頭螺栓等磨耗；尖軌跟部橋型墊板和防跳動(dòng)卡鐵缺少和失效；搗固不均勻、岔枕彎曲有空吊板；跟部接頭錯(cuò)牙；尖軌中部滑床板和尖軌拱腰等造成的。

b.軌與基本軌不密貼主要由于滑床板本身不平直、軌撐外形不標(biāo)準(zhǔn)、組裝不合適、道岔爬行、滑床板與軌撐磨耗、基本軌軋出飛邊、滑床板擋肩被擠開(kāi)等。基本軌框架尺寸，尖軌動(dòng)程不符合規(guī)定；尖軌頂鐵過(guò)長(zhǎng)；基本軌彎折點(diǎn)位置不恰當(dāng)或彎折量不當(dāng)，基本軌或尖軌有硬彎；尖軌斷面寬50mm處內(nèi)側(cè)刨切長(zhǎng)度不夠；道岔爬行，四股鋼軌錯(cuò)位，各設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)點(diǎn)不對(duì)應(yīng)。

c.轉(zhuǎn)轍部分軌距擴(kuò)大是由于基本軌外側(cè)軌距塊與基本軌軌底邊緣有縫隙，經(jīng)過(guò)列車長(zhǎng)時(shí)間的碾壓，造成框架尺寸擴(kuò)大；螺栓直徑與墊板孔直徑配合公差及螺栓、墊板銹蝕造成的螺栓直徑變細(xì)，墊板圓孔擴(kuò)大，加之制造誤差導(dǎo)致軌距擴(kuò)大；尖軌、基本軌側(cè)磨嚴(yán)重；軌距塊安裝號(hào)碼不正確。

d.尖軌、可動(dòng)心軌爬行竄動(dòng)是由于尖軌處于半自由伸縮狀態(tài)，容易產(chǎn)生爬行；制造、運(yùn)輸、存放裝卸等環(huán)節(jié)易造成尖軌側(cè)彎，上道后與基本軌不密貼，列車通過(guò)時(shí)易造成晃車；長(zhǎng)心軌僅依靠6根岔枕上的扣件阻力和3塊間隔鐵間螺栓摩阻力來(lái)阻止心軌竄動(dòng)，因阻力不足易造成心軌爬行。

e.道岔尖軌磨損分為直尖軌磨損和曲尖軌的側(cè)磨，都會(huì)帶來(lái)行車不平順，尤其直尖軌側(cè)磨直接影響直向通過(guò)的高速旅客列車，造成行車舒適性下降。曲尖軌側(cè)磨：曲尖軌側(cè)磨多集中在出發(fā)列車通過(guò)的側(cè)向道岔，列車起動(dòng)后逐步加速,輪軌作用下,機(jī)車輪在大功率的扭動(dòng)下,形成滾動(dòng)加滑動(dòng)的趨勢(shì)，列車進(jìn)入側(cè)向道岔時(shí)輪緣緊貼鋼軌內(nèi)側(cè)的踏面圓弧,形成刨切趨勢(shì),并逐漸積累,產(chǎn)生鋼軌側(cè)磨。直尖軌側(cè)磨：直尖軌側(cè)磨跟道岔結(jié)構(gòu)及養(yǎng)護(hù)狀態(tài)密切相關(guān)。尖軌是一個(gè)變截面鋼軌件,其可動(dòng)部分支承在滑床臺(tái)上,與滑床臺(tái)無(wú)扣

鐵路線路常見(jiàn)病害分析及預(yù)防整治技術(shù)

因。尤其是心軌部分長(zhǎng)大墊板折斷較多。此部分墊板位于長(zhǎng)岔枕中部，在列車荷載作用下長(zhǎng)岔枕產(chǎn)生一定的撓度，長(zhǎng)大墊板隨岔枕共同變形，但由于墊板與岔枕間不密貼使墊板同時(shí)受彎剪作用而損壞。滑床板開(kāi)焊既有設(shè)計(jì)、制造上的原因,又有養(yǎng)護(hù)維修方面的原因。制造上的原因主要是焊接件質(zhì)量不過(guò)關(guān),強(qiáng)度不夠。設(shè)計(jì)制造方面的原因主要體現(xiàn)在曲基本軌 一側(cè)開(kāi)焊較多,究其原因主要是直向行車時(shí)行車速度高、密度大,直尖軌受力帶動(dòng) 滑床板下沉,而曲基本軌則被動(dòng)施加滑床板以向上的力。高頻率反復(fù)振動(dòng)造成曲股 滑床板開(kāi)焊較多。從養(yǎng)護(hù)原因上看,鋼枕前后滑床板開(kāi)焊多,主要是鋼枕部不易搗固,容易形成暗坑、吊板造成滑床板開(kāi)焊。道岔墊板損壞使得鋼軌件失去與軌下基礎(chǔ)的牢固連接造成道岔的幾何尺寸難以保證進(jìn)而影響行車?；才_(tái)的脫焊造成尖 軌扳動(dòng)所需要的力矩增大，可能造成尖軌卡死無(wú)法扳動(dòng)造成嚴(yán)重行車事故。

6.2.提速道岔病害的整治措施

(1)根據(jù)《鐵路線路修理規(guī)則》規(guī)定，道岔維修應(yīng)包括兩線間距小于5.2m的連接曲線軌向，維修中要撥正道岔前后方向，彎好曲基本軌，加強(qiáng)道岔及前后各75m線路鎖定，防止爬行，使道岔方向經(jīng)常處于良好狀態(tài)。

(2)轉(zhuǎn)轍器部位的病害整治措施 a.尖軌跳動(dòng)

如果是由于零件磨耗嚴(yán)重而造成尖軌跳動(dòng)，可以用焊補(bǔ)、更換零件的辦法加以解決；如果是因橋型墊板和防跳卡鐵的毛病造成的，則應(yīng)增補(bǔ)跟部橋型墊板和卡鐵。如果是因搗固不良造成的，則應(yīng)加強(qiáng)尖軌跟部搗固，使軌底堅(jiān)實(shí)，強(qiáng)度均衡，清除吊板；是錯(cuò)牙造成的就消滅錯(cuò)牙；是拱腰造成的就整治滑床板拱腰和尖軌拱腰。為防止跳動(dòng)，也可以在基本軌底下增設(shè)防跳板，把防跳板一頭用螺栓固定在尖軌中部，另一頭彎折緊貼在基本軌軌底，起道阻止尖軌跳動(dòng)的作用。

b.尖軌與基本軌不密貼

用烘爐將滑床板擋肩打直，在原位16～20mm加厚滑床板上，再焊上一塊鐵代替擋肩；在軌撐與滑床板之間用立柱螺栓連接；用螺紋道釘把滑床板牢固地釘固在枕木上；在軌撐與基本軌之間用橫穿螺栓固定在一起。這樣就可以保持基本軌的穩(wěn)固，解決了尖軌的不密貼和“三道縫”等病害。①嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)控制兩基本軌間的框架尺寸，使框架尺寸保持在允許范圍以內(nèi)。②采用撥、改、彎等方法，調(diào)整直基本軌方向，調(diào)整曲基本軌第一、二彎折點(diǎn)位置及彎折矢距，使第一、二彎折點(diǎn)間成直線。③尖軌豎切部分可利用專用液壓尖軌調(diào)整器，對(duì)尖軌的線型進(jìn)行調(diào)整，保證尖軌與基本軌密貼良好。頂鐵太短應(yīng)采取在頂鐵與基本軌間加墊調(diào)整片的方法來(lái)解決。④尖軌硬彎，一是更換；二是在天窗時(shí)間內(nèi)，與電務(wù)人員配合，用液壓尖軌調(diào)整器進(jìn)行調(diào)整。

c.轉(zhuǎn)轍部分軌距擴(kuò)大

不同號(hào)碼的軌距塊不能解決時(shí)，可在墊板孔內(nèi)增加厚度不等的半圓形鐵片，或安裝

0

鐵路線路常見(jiàn)病害分析及預(yù)防整治技術(shù)

同時(shí)在護(hù)軌增加軌撐的辦法來(lái)增加轍叉及護(hù)軌的整體性。

(4)滑床板及護(hù)軌墊板開(kāi)焊

滑床板、護(hù)軌墊板安設(shè)時(shí)，必須做到與軌底密貼，減少受力不均勻?；舶?、護(hù)軌墊板開(kāi)焊后，應(yīng)該拆下，打磨后再進(jìn)行焊接。提高搗固質(zhì)量，消滅暗坑、空吊板等現(xiàn)象。

(5)混凝土岔枕尼龍?zhí)坠苁?/p>

減少野蠻作業(yè)。嚴(yán)禁用錘敲打螺栓。對(duì)已失效的尼龍?zhí)坠埽瑧?yīng)先用鉆孔機(jī)將尼龍?zhí)坠茼敵?，再用環(huán)氧樹(shù)脂將新尼龍?zhí)坠芄潭ā?/p>

(6)道岔螺釘?shù)膯?wèn)題整治方案。

保持道岔的良好幾何型位，盡量減少道岔內(nèi)部以及前后100米內(nèi)的小方向，保持道岔的框架尺寸及道岔支距以減少列車經(jīng)過(guò)道岔是產(chǎn)生的橫向力；安裝大螺栓不能用錘打，難擰時(shí)要分析原因，修正后再耐心擰入；螺釘要經(jīng)常檢查，發(fā)現(xiàn)有松動(dòng)現(xiàn)象要及時(shí)復(fù)緊；要定期涂油,且每年不少于兩遍，及時(shí)更換失效彈簧墊圈，涂油時(shí)套管底孔，不能封閉堵死；道岔應(yīng)采用機(jī)械搗固,及時(shí)消滅空吊板，綜合整治有病害的接頭，焊接接頭要打磨平整減少輪軌間動(dòng)力作用；改進(jìn)螺紋的結(jié)構(gòu)，增加強(qiáng)度等。

(7)道岔墊板出現(xiàn)的問(wèn)題整治措施

對(duì)岔區(qū)加強(qiáng)搗固，尤其是岔心長(zhǎng)岔枕中部，以減少岔枕在列車荷載作用下的變形；加強(qiáng)監(jiān)視，對(duì)墊板上的大螺釘進(jìn)行及時(shí)復(fù)緊，保持墊板與岔枕接觸良好；及時(shí)更換墊板及滑床板下大膠墊，保持彈性，減小列車的沖擊力；保持轉(zhuǎn)折部分的幾何尺寸，盡量減少尖軌與滑床臺(tái)間離縫；滑床臺(tái)要及時(shí)涂油，減少尖軌扳動(dòng)時(shí)的磨阻力；加強(qiáng)滑床臺(tái)焊接質(zhì)量等等。

西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文

結(jié)束語(yǔ)

鐵路線路病害的種類很多，我通過(guò)對(duì)鐵路線路的病害產(chǎn)生進(jìn)行了簡(jiǎn)單的研究，掌握了病害產(chǎn)生的原因，并結(jié)合了自己所學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)和在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)所總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)得出了一些關(guān)于線路病害的整治辦法。近年來(lái)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)水平進(jìn)入了一個(gè)高速發(fā)展的時(shí)期我國(guó)的鐵路運(yùn)輸業(yè)也隨之邁入了一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期。中國(guó)的鐵路 逐漸走向高速化和重載化，這就要對(duì)鐵路線路的整體狀況有了相當(dāng)高的要求。因此，這對(duì)鐵路線路工的工作提出了新的問(wèn)題，必須掌握扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)及時(shí)的找出線路的病害并且迅速的去把病害消除掉。同時(shí)為取得較好的整治效果并確保線路的順暢和列車運(yùn)行安全，有必要對(duì)線路病害的整治機(jī)理及整治工藝進(jìn)行對(duì)比研究。只要我們充分發(fā)揮我國(guó)集中力量辦大事的優(yōu)勢(shì)，吸收世界鐵路線路病害整治方面的先進(jìn)、成熟的技術(shù)成果，創(chuàng)新完善提高，精心組織、精心設(shè)計(jì)、精心施工，就一定能打造出具有中國(guó)特色的世界一流鐵路，一定能形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的關(guān)于鐵路病害整治的技術(shù)體系。

通過(guò)對(duì)鋼軌病害的綜合整治和預(yù)防，可延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，減少養(yǎng)修成本的投入。但是，由于鋼軌受力特征極其復(fù)雜，探索和總結(jié)鋼軌病害整治、預(yù)防措施的工作仍然十分艱巨。

鐵路線路常見(jiàn)病害分析及預(yù)防整治技術(shù)

致謝

最后，對(duì)為我完成論文而辛勤勞作的校領(lǐng)導(dǎo)、班主任老師及各位老師表示感謝，特別是對(duì)指導(dǎo)老師表示衷心的感謝！

在我設(shè)計(jì)本次論文的過(guò)程中參閱了許多的著作和文獻(xiàn)資料，在此，對(duì)于他們的作者、編者，一并表示衷心的感謝！由于時(shí)間和水平有限，設(shè)計(jì)中難免存在一些失誤甚至是錯(cuò)誤之處，懇請(qǐng)老師批評(píng)指正。

西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文

參考文獻(xiàn)

? 何宏斌，現(xiàn)代軌道原理與養(yǎng)護(hù)維修，西南交通大學(xué)出版社，2007.8 ? 古愛(ài)軍，鐵路軌道，中國(guó)鐵道出版社，2005.1 ? 盧祖文，混凝土軌枕線路維修，1995.67-71

? 孫國(guó)瑛，沈善良等，鐵路工務(wù)，西南交通大學(xué)出版社，1998.157-163 ? 沈相宙等，鐵路道岔養(yǎng)護(hù)，中國(guó)鐵道出版社，2004.02 ? 佟立本，鐵道概論，中國(guó)鐵道出版社，2006.? 郝贏，鐵道工程，西南交通大學(xué)，2005.? 中國(guó)交通技術(shù)信息網(wǎng)，路基病害及防治，2007.? 鐵道部，鐵路線路修理規(guī)則，中國(guó)鐵道出版社,2006 ? 郭抗美，工程地質(zhì)，中國(guó)建材工業(yè)出版社，2006.

第五篇：鐵路隧道常見(jiàn)病害分析及預(yù)防整治技術(shù)

鐵路隧道常見(jiàn)病害分析及預(yù)防整治技術(shù)

摘要：介紹了鐵路隧道在施工和運(yùn)營(yíng)中常見(jiàn)病害的種類及造成的危害，分析了各種病害的成因，提出了隧道病害的治理技術(shù)和防范措施。 關(guān)鍵詞：鐵路；隧道病害；防治技術(shù)

中圖分類號(hào)：U457+.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：C 文章編號(hào)：1007—6921(2009)23—0093—02

隧道是鐵路線路穿越山嶺的主要手段，在運(yùn)營(yíng)中常常會(huì)出現(xiàn)對(duì)隧道安全運(yùn)營(yíng)有重要影響和威脅的病害。因此，在隧道規(guī)劃和設(shè)計(jì)階段要預(yù)防可能的病害，進(jìn)行合理設(shè)計(jì)；在施工階段要采用合理的施工工藝、方法、措施和材料，最大限度地提升隧道的工程質(zhì)量；在隧道運(yùn)營(yíng)階段要及時(shí)檢查、發(fā)現(xiàn)病害，分析病害成因，采用合理的整治和維護(hù)方法。這樣，才能保證鐵路隧道工程的安全、暢通運(yùn)營(yíng)。 1 隧道常見(jiàn)病害種類和成因分析

隧道病害根據(jù)成因的不同，包括水害、襯砌裂損、襯砌腐蝕、隧道凍害等多種。

1.1 隧道水害

隧道水害是指在隧道修建和運(yùn)營(yíng)過(guò)程遇到的水的干擾和危害，是最常見(jiàn)的隧道病害。主要指圍巖的地下水和地表水以滲漏或涌出的形式進(jìn)入隧道內(nèi)造成的危害。隧道滲漏水對(duì)隧道穩(wěn)定、洞內(nèi)設(shè)施、行車安全、地面建筑和隧道周圍環(huán)境產(chǎn)生諸多不良影響，降低使用壽命，威脅運(yùn)營(yíng)安全。輕則造成洞內(nèi)空氣潮濕，影響施工人員身體健康，機(jī)械設(shè)備銹蝕，絕緣設(shè)備失效，電路短路，漏電傷人；重則導(dǎo)致人員傷害，沖毀洞內(nèi)機(jī)械設(shè)備，形成塌方，淹沒(méi)工作面，中斷施工，造成重大經(jīng)濟(jì)損失。造成水害的原因主要有以下幾個(gè)方面：

1.1.1 隧道開(kāi)挖對(duì)地下水的影響：①隧道開(kāi)挖會(huì)引起圍巖應(yīng)力的釋放和重分布，改變圍巖的力學(xué)特性及水的涇流路線，造成四周的水向隧道內(nèi)匯集和積聚，使隧道處于地下水的包圍中，給隧道滲漏水創(chuàng)造了條件；②隧道四周地下水滲流場(chǎng)的改變，進(jìn)一步引起應(yīng)力場(chǎng)的不斷調(diào)整，可能引起的局部應(yīng)力集中、地層不均勻沉降或滑移面活動(dòng)都將對(duì)隧道結(jié)構(gòu)造成破壞，使得襯砌結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫等，形成滲漏水通道，產(chǎn)生滲漏水；③隧道開(kāi)挖可能引起的古滑坡復(fù)活或新滑坡、或礦產(chǎn)采空區(qū)失穩(wěn)、或大的塌方、或大量失水后的地面沉陷以及地震或人為誘發(fā)地震等都會(huì)破壞隧道襯砌結(jié)構(gòu)，引起隧道滲漏水病害。

1.1.2 混凝土施工中產(chǎn)生的滲漏水通道：①混凝土澆筑時(shí)水灰比過(guò)大，形成開(kāi)放性毛細(xì)泌水管路；②混凝土拌和物和易性不佳、混凝土質(zhì)地不夠均勻、水泥漿未能與骨料表面很好黏結(jié)、未能很好灌滿搗實(shí)產(chǎn)生疏松層或留下各種外形的縫隙與孔洞，形成透水縫隙；③襯砌混凝土材料中有雜物，腐爛后形成縫隙或孔洞。在兩環(huán)混凝土接縫部位，由于擋頭板未拆除干凈，腐爛后形成縫隙而漏水；④“三縫”處理不當(dāng)，產(chǎn)生漏水縫隙；⑤防水板安裝不規(guī)范，未處理好防水板的接縫和破損部位，導(dǎo)致滲水，排水管路堵塞。 1.2 襯砌裂損

隧道襯砌是承受地層壓力、防止圍巖變形坍落的工程主體建筑物。地層壓力的大小，主要取決于工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件和圍巖的物理力學(xué)特性，同時(shí)與施工方法、支護(hù)襯砌是否及時(shí)和工程質(zhì)量的好壞等因素有關(guān)。由于形變壓力作用、松動(dòng)壓力作用、地層沿隧道縱向分布及力學(xué)性態(tài)的不均勻作用、溫度和收縮應(yīng)力作用、圍巖膨脹性或凍脹性壓力作用、腐蝕性介質(zhì)作用、施工中人為因素、運(yùn)營(yíng)車輛的循環(huán)荷載作用等，使隧道襯砌結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生裂縫和變形，統(tǒng)稱為隧道襯砌裂損病害。襯砌裂損是隧道病害的主要形式，隧道襯砌裂損破壞了隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，降低了襯砌結(jié)構(gòu)的安全可靠性，影響隧道的正常使用，甚至危及行車安全。襯砌裂損變形的主要危害有：①降低襯砌結(jié)構(gòu)對(duì)同巖的承載能力；②使隧道凈空變小，侵入建筑限界，影響車輛安全通過(guò)；③拱部襯砌掉塊，影響行車和人身安全；④裂縫漏水，造成洞內(nèi)設(shè)施銹蝕，道床翻漿；⑤鋪底和仰拱破損，基床翻漿、線路變形。

1.3 襯砌腐蝕

襯砌背后的腐蝕性環(huán)境水，容易沿襯砌的毛細(xì)孔、工作縫、變形縫及其他孔洞滲流到襯砌內(nèi)側(cè)，成為隧道滲漏水，對(duì)襯砌混凝土和砌石、灰縫產(chǎn)生物理性或化學(xué)性的侵蝕作用，造成襯砌腐蝕。隧道襯砌腐蝕分為物理性侵蝕和化學(xué)性腐蝕兩類。隧道襯砌腐蝕使混凝土變酥松，強(qiáng)度下降，降低襯砌的承載能力，還會(huì)導(dǎo)致鋼軌及扣件腐蝕，縮短使用壽命，危及行車安全。產(chǎn)生腐蝕的3個(gè)要素：①腐蝕介質(zhì)的存在；②易腐蝕物質(zhì)的存在；③地下水的存在且具有活動(dòng)性。1.4 隧道凍害

隧道凍害是寒冷地區(qū)的隧道內(nèi)水流和圍巖積水凍結(jié)，引起的影響隧道安全運(yùn)營(yíng)和附屬物正常使用的各種危害。隧道凍害會(huì)導(dǎo)致襯砌凍裂開(kāi)脹，甚至疏松剝落，造成隧道襯砌結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)破壞，降低襯砌結(jié)構(gòu)的安全可靠性，嚴(yán)重影響運(yùn)輸安全。常見(jiàn)的隧道凍害種類有：隧道拱部掛冰、邊墻結(jié)冰、洞內(nèi)網(wǎng)線設(shè)備掛冰、圍巖凍脹、襯砌脹裂、隧底冰椎、水溝冰塞、線路凍起等。凍害形成的主要原因有：寒冷氣溫的作用；季節(jié)凍結(jié)圈的形成；隧道在設(shè)計(jì)和施工時(shí)，對(duì)防凍問(wèn)題沒(méi)有考慮或考慮不周，造成襯砌防水能力不足；洞內(nèi)排水設(shè)施埋深不夠、治水措施不當(dāng)，都會(huì)造成和加重運(yùn)營(yíng)階段隧道的凍害。 2 隧道病害的整治技術(shù)

2.1 常用的整治隧道水害的方法

①注漿堵水；②向襯砌背后圍巖注漿；③向襯砌內(nèi)部注漿；④向基底注漿；⑤增設(shè)內(nèi)防水層。

內(nèi)防水層雖然不能阻止水流進(jìn)入襯砌內(nèi)，但可阻止水流進(jìn)入隧道內(nèi)。增設(shè)內(nèi)防水層的方式有3種：①刷涂；②刮壓；③噴涂。 2.2 襯砌裂損病害整治措施

裂縫整修，襯砌背后空洞壓漿，底版的穩(wěn)定處理，換拱、換邊墻。 2.3 隧道襯砌防腐蝕措施 主要從搞好勘測(cè)設(shè)計(jì)著手，掌握隧道工程地質(zhì)和水文地質(zhì)資料，查明環(huán)境水含侵蝕性介質(zhì)的來(lái)源和成分，在正確判定其對(duì)襯砌混凝土侵蝕的程度的基礎(chǔ)上，因地制宜地采取防治措施。針對(duì)隧道腐蝕產(chǎn)生的原因和條件。目前，對(duì)隧道侵蝕采取的防治措施主要有以下幾種：①提高襯砌的密實(shí)度和整體性；②外摻加料法；③選用耐侵蝕水泥；④加強(qiáng)襯砌外排水措施；⑤使用密實(shí)的與混凝土不起化學(xué)作用的材料，在襯砌外表面做隔離防水層；⑥采用與侵蝕性環(huán)境水不起化學(xué)反應(yīng)的天然石料砌筑襯砌；⑦向襯砌背后壓注防蝕漿液；⑧使用防腐蝕混凝土。 2.4 隧道凍害的防治

基本措施是綜合治水、更換土壤、保溫防凍、結(jié)構(gòu)加強(qiáng)、防止融坍等，可根據(jù)實(shí)際情況綜合運(yùn)用。 3 結(jié)論

隧道病害是非常普遍的現(xiàn)象，其原因是多方面的，既有地質(zhì)、環(huán)境方面的客觀因素；也有施工、設(shè)計(jì)方面的人為因素。隧道病害一方面大大惡化了施工條件和鐵路運(yùn)營(yíng)條件，另一方面直接威脅到隧道的結(jié)構(gòu)和運(yùn)營(yíng)安全。隧道病害的整治必須各種技術(shù)綜合運(yùn)用，提高隧道修建的技術(shù)水平；治理的時(shí)機(jī)應(yīng)選擇在施工期進(jìn)行，要堅(jiān)持“一次根治、不留后患”的治理原則。 ［參考文獻(xiàn)］

［1］楊新安，黃宏偉.隧道病害與防治［M］.上海：同濟(jì)大學(xué)出版社,2003.33～35.

［2］鄭晉文.關(guān)于隧道滲漏水處理的研究［J］.科技情況開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟(jì),2004,(1):43～46.

［3］金海.關(guān)于隧道襯砌產(chǎn)生裂縫的原因及防治［J］.西部探礦工程,2005,(10):31～33.

［4］崔凌秋.寒冷地區(qū)隧道滲漏與凍害綜合防治技術(shù)探討［J］.現(xiàn)代隧道技術(shù)，2005,(5):45～48. ［5］鄧蘇.滑坡病害整治設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題［J］.路基工程,1996,(1):30～34.