铁路路基常见病害分析及预防整治技术

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第１章 绪论

1.1 研究背景

我国是一个地缘辽阔的国家，内陆面积广阔，山地、丘陵、盆地、沼泽多种多样的环境，使得各地区的工程地质都有千差万别而铁路作为运输工程的一种是连接各个地区的重要方式，这势必要经过多种多样的地质环境，遇到各种各样难以想象的困难。这些多样的地质环境为病害的产生提供了条件，在经济快速发展的今天铁路运输显得日益重要着使得病害的产生都伴随着巨大的经济损失。

1.2 研究现状

俗话说“要想富先修路”随着经济的快速发展铁路在运输工作中的作用越来越大，成为了主要的运输手段。随着铁路的蓬勃发展铁路路基病害也成了不可忽视大问题，不及时的对地基进行处理直接影响到列车的行车安全，还有能是列车倾覆造成重大的人员和经济损失。

1.2.1 国内现状

我国铁路发展虽然起步较晚但在高原铁路、重载铁路、客运专线和既有线路提速都重大建设和科技成果

据07年世界铁路里程统计我国以仅次于美国和俄罗斯荣居世界第三位，11年我国高速铁路迅猛发展后来居上超越日本稳做第一。

1.2.2 国外现状

现在国际上大力建设铁路的主要以发展中国家为主像我国、印度等，而像一些发达国家甚至出现缩减如英国、美国，这种情况的发生主要是国家发展带动运

输行业的转行，由于铁路运输的局限性，使得各国对待铁路的发展有了趋向性。形成了三种发展模式(1)以日本为代表的客运型铁路(2)以美国为代表的货运型铁路(3)以中国为代表的客货并重型铁路。

1.3 路基病害的意义

变形量超过了路基本身所能承受的最大限度就会影响线路及列车安全。我国既有路基因为国家初期经济条件差，所以使用的材料性质较差，在长期的车辆运行过程中容易产生病害。如果病害发生在运输繁重的地段，不但影响线路安全，还会影响通过能力，且大量消耗人力、物力和财力，造成巨大的经济损失。根据近些年铁道部对全国范围内路基病害进行统计，共发现了73406余处路基病害病害总长达到11830.3km。其中因为排水不良引起的路段长4421.4km，是所有病害总和的37.3%；因翻浆冒泥引起的病害路段长2661.9km，是病害总和的22.5%。根据数据分析可知排水不良严重影响到线路的安全发展。随着速度和载重的不断提高，为了使列车正常高效的运行，尽一切能力保证路基的刚度、稳定性不变。因为病害的普遍性和多发性对线路造成巨大的经济损失所有对路基各类病害所产生的原因系统的综合分析，能有效的预防整治常见病害的发生降低经济损失。对已经建成通车的线路进行的特点综合的测试，有利于及时的发现路基病害，在路基评价及应做出的整治措施提供重要的资料。

1.4 主要内容

本文内容一共分为5章，参考了许多图书和网上收集的质料，作为本文论述的重要依据，通过对各类路基病害的介绍分析总结了各种针对特殊病害的办法，通过对病害的预防整治技术的简单介绍，使读者更直观的了解各类病害的产生原因及其处理办法。

本文第1章主要介绍地基病害的背景及国内外现状等问题

本文第2章对路基病害的种类和各种病害产生的原因及其特殊性质 本文第3章主要将如何对路基病害进行检测和对各种病害的治理措施

本文第4章对青藏铁路做了一个简单的介绍，青藏铁路可以说是铁路建设上的一个奇迹，全线建设难度之大在我国绝无仅有包含了多种特殊病害，还有很多对特殊病害的新奇技术，可以说是铁路路基处理及整治的教科书

本文第5章是对全文的总结及对未来的展望，我们作为新一代的铁路人作为新时代的应该做到‘承上启下’的作用。‘承上’学习前人对路基病害做的深入研究更要学习前辈们勇于探索和创新的精神为后来者做出表率完成‘启下’的历史责任。

第2章 铁路路基病害产生的机理

铁路运输在各类运输行业中占很大比重有效的促进了国民经济建设。改革开放使我国进入了崛起的新时代，通过交流学习学会了国外的先进成果并在新线铁路中进行了应用，并通过改革创新，对既有是铁路线路进行补修跟改造，进一步加强了铁路线路的养护和维修工作。极大的改变了我国既有线路的运营状况，一定程度的增强了线路对自然环境和自然灾害的抵预能力，同时还增加了我们对于铁路线路的预防和整治措施的理论与实践等多方面知识的了解和加深，因为我们对铁路线路的更深入的了解有效的避免了路基病害的发生使线路得到了快速发展对发展国民经济，促进工业与农业快速发展，提高国民生活水平，改善偏远地区交通闭塞和科学文化技术落后的情况，进一步巩固国防建设，加强与国际上交流，都起到了积极作用。经济发展促进铁路向高速与重载发展。在对列车越来越高的需求下尽可能提高承载能力和运输能力变得急切需要，在发展过程中病害的产生给列车的安全运行造成了很大的阻碍。为了能在新的经济环境下完成运输任务，只有掌握路基常见病害分析及预防整治技术并将其应用在未来的铁路建设项目中，这样不仅可以提高铁路的运输能力还提高了铁路线路的安全性。

2.1 路基的概念

路基为铁路轨道基本组成部分，经人为开挖与填充建造成的土木工程建筑，它的重要功能是提供轨道条件、承担轨道本身自重及列车运行过程中所产生的载重。路基为路面最为基础的部分，它不仅需要承担着自身土体的载重跟路面工程结构的质量，也需要承担火车在路面上运行的过程中所产生的列车行车荷载，可

以说路基工程为铁路工程中的主要承重主体。所以铁路工程建造中对路基工程的质量安全有着严格的要求。

2.2 路基的基本性能及病害

2.2.1 承载能力

荷载由车轮传给路基，使路基内部产生应力、应变和位移。当路基整体上或着其各组成部分因为自身强度小于列车运行时传和给路基的作用力、应变和位移时，那么路面结构将有可能产生沉陷或者轨道产生变形，使铁路不平顺，安全性降低，使用年限降低。因此，路基结构能够承受的最大荷载只有大于行车过程中的荷载时，才能保证铁路线路的安全快速运行。路基的结构要有足够的刚度，才能抵御荷载作用下自身结构不会产生过度变形，以减少常见病害的产生。

2.2.2 稳定性

地表上建的各类工程肯定会一定程度上破坏平衡，而破坏后产生新的平衡但是在此之前，工程是不太稳定的的。路基裸露在空气中，会受到温度和降水量变化各类不良因素都会对它产生影响。在不良因素的影响下路基难以继续维持设计要求，造成路基不稳定。

在地表上进行工程建造时，直接影响地表的受力情况。由于这些地区的地质条件不好导致承载能力较低，很容易出现路堤塌陷或滑坡等灾害。路线在选择了不在不良地质区域经过，必须通过严格的勘测和验算并严格按照施工设计要求进行工程施工，以免发生各类不良地质病害，确保路基稳定性，避免造成巨大工程损失，保证工程质量安全。

降雨是一种自然现象但却会影响路基结构内部的湿度，在地表低洼地带进行建设的路基容易导致排水不良，产生长期积水现象。长期的排水不良容易引起路堤结构的软化，降低路堤内部的承载能力。处于山坡路基如果长期排水不良极易造成滑坡或边坡滑塌等不良路基病害。可以说路基工程结构中排水系统的完整性是至关重要的，为路基安全性和稳定性提供重要保障。

冰冻较为厉害的地区，温度的剧烈变化引发路基的不稳定变化，温度高低变化会造成路基裂缝的大小变化，低温气候在地下水丰富的地区容易引起土体结构的膨胀，温度回升使动土融化体积缩小造成整体的工程结构也随着冻融产生裂痕并逐渐扩大。

2.2.3耐久性

铁路工程需要高额的成本，从规划、设计、施工到建成通车需要很长的时间，工程建造时间长需要的使用时间也长，所以路基工程需要良好的耐久性。

2.3 路基病害的分类

2.3.1 翻浆冒泥

翻浆冒泥病害产生的主要原因在于工程建造是路基土质没有达到设计要求，尤其在降雨量较大的地区路基在以细粒土为主要填料就使得该路段更容易产生翻浆冒泥病害[1]。列车经过该路段时由于力的作用使含水量过大的地基填料变为泥浆受挤压通过孔隙向上床翻冒，污染道砟给清理工作带来困难同时还降低道床的

弹性。严重影响列车行车安全。

2.3.2 路基下沉

路基下沉的主要原因是

因为路基密度和强度不能达到设计要求，表现形式有路基下沉、道砟囊或道砟袋，由于路基土密实度不足或地基松软。在水、荷重、自重及振动作用下发生局部或较大面积的竖向变形。经过长时间的运行以后，密度和强度与足以抵御外界的作用力时下沉量就会逐渐减少直至不下沉。[2]

2.3.3 挤出变形

挤出变形表现形式有路肩隆起、侧沟被挤，路肩外挤和边缘外膨。主要是由于土体强度不足而产生的剪切破坏或塑性流动，基床内的土经常处于软塑状态，在基床内的影响深度较大，在列车荷载的作用下，基床上发生剪切破坏产生外挤变形[3]。

2.3.4 路基坍塌

对于路基的坍塌和其他的病害有很大的区别。当洪水发生时，水可以非常迅速的侵入路基对其进行严重的破坏，同时由于洪水还有巨大的作用力产生，所以就很容易让路基产生坍塌，还有就是人们在施工的时候对于路基的压实度达不到工作的要求，在设计相应的坡度时候也设计的不合理，也容易在外界条件的影像下发生路堤的坍塌。所以一定是保证施工的质量，在此同时还要设计合理的防排水设施，这样二合一才可以更加安全的保护好路基，为我们长久的服务。

一些排水槽不能发挥其应有

的作用，和风暴的丘陵地区是迅猛，地表水太多，造成排，溢出块水沿山脊、水浸、路堤、边坡流下，边坡坍塌造成的开裂、损坏路面。当急流槽的基础欠压实，或者是其浆砌片石没有好好的防护其质量，局部的一些勾缝存在脱落的现象时，就非常容易导致积聚在此的水流下渗到路基的工作区域，发生黄土的溃散，对急流槽的底层产生局部的冲刷现象，当这种情况加剧的时候就会导致急流槽破坏，发生路堤的坍塌。

2.3.5 边坡冲刷

当坡面坡度在急流中时，径

路宽度会发生较大的变化，不同径流量的宽度也会有所不同。局部流径深度增加，结果就是这个地方的下降，以便引起细沟。冲击波的形成造成深度的增加的同时，也增加了当地的摄动的流量，流速和当地激增的湍流强度，在流动方向上的冲击能量点出现，侵蚀剪应力也突然增加，在这些地方。增加径流侵蚀力突然增加一倍和湍流强度，将形成一系列的水在交界处的冲击波。作为一种严重的侵蚀，下降迅速成为深延长，在斜坡垂直连接，最后发展成细沟，形成沟或沟等。

2.3.6 陷穴

当有大量的降雨的时候，地基在水的

侵蚀作用和冲刷作用下形成许多的不同形状大小的暗穴带走大量的颗粒，就这样一直持续的发生，使土层内部产生洞穴。

2.3.7 滑坡落石

滑坡是指影响路基稳定的土（岩）体滑

动。分为边坡的深层滑动、路基滑移及山体滑坡[4]。

2.3.8 水浸路基

水浸路基指实际浸水超过设

计水位的路基．被水浸或淹没，引起一定的沉降或局部坍塌，当路堤缺乏足够的防护和加固设备时，导致路基稳定性受到影响或破坏。

2.3.9 冻害

冻害发生在寒冷地区，如路基土为透水性较差的细粒土，当含水量较高或基面积水，在冻结过程中，土中水重新分布和聚集形成冰块。又引起不均匀的冻胀现象。

2.3.10 沙害

我国国土面积辽阔在西北地区好多区域风沙严重经常会发生掩埋铁路的事件。路基病害归其根本还是因为土质不良或者是排水不良所引起的。

2.4 铁路路基病害

产生的机理

路基病害的产生和发展主要与地质环境、自然气候环境、行车荷载和土质的特殊原理有关[5]。是各项因素共同作用的结果，不同的病害的发生机理也各不相同有着各自的特殊特点。主要还是两个方面原因：

(1)病害的发生在于特定的地质环境；

(2)病害的发生与自然气候环境的变化和行车荷载相关连。

具体到一段线路上由于线路所在的地区地质条件是进化的结果，虽然也会有所不变化，除了人为影响以外还是比较稳定的，在夏季的时候由于降雨量的突然增加，使基土含水量迅速升高甚至达到饱和这时候的地基强度显著减小，使地基容易产生过大的变形，从而影响线路正常使用甚至是危及到列车的行车安全。

第3章 路基病害的预防与整治

3.1 病害的防治整治

路基病害的整治应从路基填料(改变其填料类型、改变填料的成分)防止水侵入(改善路基结构设计)、提高路基强度和刚度(改善路基结构设计)入手，路基的整治流程如下：

前期准备→总体方案→检测路基→细化方案→治理施工→效果评价[5] 处理病害的步骤：

(1)路基病害的检测需要对路基病害的类型、发生率、严重程度等级进行调查。

(2)造成病害主要因素为：填料、水侵、强度不足等问题； (3)应采取的措施：对病害进行实时监控检测综合治理病害。

3.1.1 路基滑坡的防治

路基滑坡的预防及治理。由于我国国土面积辽阔各种地域环境地质都有很大差异在山区地段滑坡病害尤为严重。斜度高的斜坡上岩土由于含水量的变化和风

化侵蚀的作用下在原有的位置整体剥落向下滑动叫做滑坡。在自然因素和人为因素的影响下土体剪切应力逐渐变小，同时土体结构也容易产生破坏导致土体发生向下的滑动。地表在发生滑坡前岩体裂缝会逐渐变化预示滑坡发生变化由小变大为蠕动、挤压、微动、滑动、大动和滑带六种状态。岩石区既有裂缝的结构，其界面上形成了滑坡，以及一般块体的线性和角边裂缝。

不良的地质条件是病害产生的基础条件，人为作用和环境水等条件的不利影响使个别路段更易发生滑坡现象。对滑坡进行综合性的整治的并根据不同病害的特点进行针对性的整治能够有效对滑坡进行整治。

(1)防治滑坡的原则：

①对有可能滑坡的路段进行实时的监测（包括该路段的环境及降雨变化），滑坡发生前一般会有先兆做到提早发现今早治理采取必要的工程措施，防止产生滑坡。

②早预防。滑坡发生与发展的早期阶段对滑坡进行预防整治在早期遏制病害发生的根苗，能有效的减少对线路影响，降低经济损失。

③在适合植物生长的地区种植根系发达的植物利用植物发达的根部固定边坡土壤增强表皮土壤的受冲刷能力；设置良好的排水系统因为大量降雨比较容易产生滑坡。

④排水措施，大部分引起滑坡发生的原因都和水有着密切的关系，含水量的增加直接增加滑坡产生的几率，这使得工程项目中排水工程的重要性尤为突出。根据对实际环境气候降水量的调查，采用合理的排水方法。在容易发生滑坡的路段建设工程设施对降水进行拦截并向有利的方向引出，预防滑坡可以在滑坡向外发展的边界以外修建截水沟，根据现场的实际环境以及地质条件综合性合理建设排水设施。

⑤减重措施，当坡面过陡且坡面上有处于不稳定状态的岩土时，在这种状态下斜面很有可能会发生滑坡现象，在这种情况下为坡体上部减重从而减小坡体的

下滑力达到预防滑坡的目的是一种经济且容易实现的预防办法。将上部的岩土堆在坡脚做成支挡结构使整治方法达到更好的优化。

⑥根据滑体推力的大小合理选用支挡结构。 (2)滑坡的防治措施：

①抗滑挡墙。抗滑挡

墙是的一种很实用且常见的防滑坡方法。在施工时简单方便，投资低效果明显，安全性高，是一种应用广泛的抗滑坡方式。抗滑挡墙的原理是以自身的重力抵消坡面的剪应力，常用一些自重大的工程材料如石料、钢筋混凝土等。

②抗滑桩。抗滑桩的原理就好像混凝土中的钢筋结构一样可以使岩土体更加坚固。而且抗滑桩还有建造方便、收效快、建造时间短、不影响正常行车、安全性高等好处。

③锚杆挡墙。锚杆

挡墙由锚杆、肋柱和挡板三部分组成，用于薄层块状滑坡或基岩埋深较浅、滑体横长滑面较陡的滑坡[6]。该结构比较适合机械化施工而且有效节约工程材料降低施工成本。

④抗滑明洞。该结构对防治滑坡效果显著但是缺点也非常明显工程投资大施工难度大影响正常通车，当然任何措施都有优缺点合理的选用不同防治措施才是病害防治的关键。

⑤通过改变土体的物理力学性质使坡体更加稳定。但是这种防治措施的施工工序太过复杂而且工程投资高，所以现在只在我国铁路施工中少部分路段进行试用。当现有的技术难以对某种特殊病害进行整治预防时，适当的改变路线规避病害地区也是一个很好的选择。

(3)地表排水设备有：

①边沟：其实就是在路基两侧或者一侧设置的排水沟渠，只要依据当地的气象水文情况和当地的一些特殊地形设置就可以了，在一般的情况下选择标准的横断面形式就可以的，它就可以基本确保能及时的把没有用的水流排除路基以外。它们的类型都差不多，在此就简单地介绍一下梯形的，梯形边沟的设计尺寸一般是这样的，底宽和深度0.4 ~ 0.6m，由于黄土地区的水分比较少，可以取下限或更小一点，不过注意不可以小于0.3m；流线型边沟就是将路堤横断面进行整修使其变得更加的圆滑。在对于边沟的边坡设计的时候，应根据截面内土壤类型选择。

边沟的材料一般选择石块进行，这样既可以防止水渗入路基又可以很好的防止水对边沟的冲刷作用，可谓是一举两得。对于这边沟的水最好不要与旁边的自然水系或者是其他农田灌溉的水渠想连接，要把出口设置在远离路基工作区域的地方。当然，也可以与其他的排水设施联合使用，但是要注意这么做的效果，为了整个排水系统的排水效果，出口位置的高程应该根据资料和图纸所确定。

②截水沟：截水沟是一个用来截

取山坡上向路基流下来的水的一个沟渠。截水沟的长度宜为200~500m。规范规定距路堑坡顶外缘大于等于5m，距路堤坡脚外缘大于等于2m，通常采用浆砌片石、浆砌块石或水泥混凝土预制块的形式。排水沟能有效地防止道路向下沉淀或水对路面和边坡的侵蚀。设置降水和暴雨频率高、坡层是软的地区有效防止水土流失。在多雨的地区，根据实际情况可以有一个或一个以上的截水沟，其作用是拦截在路基基床表层水的流动，对路堑边坡防护和边坡不受水的侵蚀。对于开挖路堑边坡的施工也需要注意一点，就是在开挖的过程中，开挖边坡2m就要和出水口相连接。

③排水沟：排水沟是将路积表面的水向外导流的一种工程设施，为了保护线路路基不会受到水的破坏影响正常工作，就可以设置这样的排水沟或者是其他的可以起到换水和调节水流的作用的排水设施。在黄土地区的路基修筑排水沟的时候，需要根据实际情况适当的加长排水沟的长度，如若排水沟设计的较短的时候，可能导致黄土的逐渐坍塌或者是塌方的病害来危及路基的稳定和安全。

④急流槽：急流槽就是将边

沟的水直接的排到路基的坡脚以外的排水设施。急流槽在排水的同时还可以减缓水流的速度，这样就会对路基起到一个很好的保护作用。在急流槽的尾部通常也需要设置消能措施。对于坡度的设计就要根据路基的坡度适当的确定了。材料的选择不仅可以有效的防止水对槽壁的冲刷，也可以起到一个加固和保护的作用。

⑤缓流井：如果在设计的时候，如果一个排水沟的坡度非常陡的话就可以把它设成两个排水的沟渠中间就用缓流井进行连接。两段水沟的落水高差最大可达15m。缓流井的尺寸大小要根据其上下连接的水沟而确定，在其深度上要根据排水的流量所设计。一般设置为方形。跌水就是一个阶梯形的排水沟渠。它主要就是为了更好的缓解高出水流流下来时候的冲击力。它们不同的部分有着不同的功能和不同的形式特点等。关于跌水的分类，可以把它分为两类，分别是单级跌水和多级跌水。对于这两种跌水来说，他们的区别基本没有，结构也很相似。那应该怎么选用呢？一般的情况下落差在3~5m以内的就选用单级跌水。超出这个的时候就可以考虑多级跌水了。那么对于在选择多级跌水的时候，应该怎么确定级数和落差呢？这个就要根据当地的地形情况，所要排除的水的流量，地基的具体

情况，施工条件和工程量还有所需要的材料等决定了。一般情况下，各级跌水都可以采用相等的跌差来布置。

⑥蒸发池：蒸发池就是一个汇集水的池子。但是尤其是在黄土地区就特别的适合这样的排水设施。因为黄土地区处于干旱或者是半干旱的气候，降水比较少，而且排水的时候也存在一些困难。关于蒸发池的原理和设计施工需要注意一些：(1)应设置0.5%的蒸发池池底横坡，入口应与排水沟顺利衔接，应进行围护四周的蒸发器。(2)根据蒸发池的具体情况，应采取相应措施，加强对蒸发池的防治，不要把其设置在附近地面有盐渍化或沼泽现象的地方或对周围环境造成不利影响。(3) 在选择位置的时候，一定要根据实际情况和研究的资料，确定合适的距离。

(4)地下防排水设施：

①暗沟：暗沟的主要工作原理就是

在这暗沟内埋入不同粒径的颗粒组建成为一个合理的透水层，通过这个将路基内的水引入暗沟在顺着暗沟排走，远离路基的工作区域，保障路基的安全稳定。沟前必须设置混凝土保护层，顶板覆盖大于50cm厚度。

②渗井：对于渗井这种地下排水设施而言，它的原理很简单，就是将路基的地下水通过渗透的方法将这些影响路基稳定的水引排到沟渠或者是管道当中，然后在通过管道或者是沟渠把水排到路基工作区域以外的制定地方。它只是起到一个降低地下水位或者是拦截地下水的作用。渗沟它也是多种多样的，不过依据其特点可以简单的把它们分成三类，分别是洞式渗沟和管式渗沟还有填石渗沟。在修筑这些渗沟的时候都要注意一些问题，就是应该设置相应的反滤层、排水层、封闭层，这样才可以让这些渗沟更好的为黄土地区的路基的防排水工作服务。

③渗水隧洞：它渗水隧洞的主要功能是用于截排地下水或者是引排埋藏较深的地下水，同时也可以与其他的地下排水设施配合共同使用就比如与渗井和渗管群配合使用，主要是用来排除具有许多含水层的复杂地层中的地下水。[7]设置渗水隧洞的时候必须详尽准确掌握该地区路基水文地质资料必须查明地下水的特点和分布情况，如层次、分布及流量，以便更加准确地确定出隧洞所应该设置的对应位置。因此再设计时有的隧洞出水口流槽应该长达几十米，甚至一百多米，这个可以依据实际情况而定。在设置这个渗水隧洞的时候，要在洞壁的最外层设置反滤层。在洞壁要设置一些泄水孔，对于泄水孔的安排一般要交错排列，但是不要太多，之间要保持一定的距离这个可以根据实地的情况进行考虑，洞身用浆砌石片或者是混凝土作为修筑的材料，在洞底也要铺设用浆砌石作为材料的底板.

3.1.2 路基崩塌落石的防治

崩塌落石在陡峻的斜坡地区，岩石在重力作用下突然的向下滚落、崩塌现象，由于地形原因和其特性发生突然而且很难预测。在山区复杂的地质环境下很难预防，是影响山区铁路行车安全的一种非常常见的路基病害，容易造成大量的经济损失，甚至是严重的人员伤亡。

(1)造成崩塌的原因：

①地形条件：在大于45°的山体斜坡尤其是55°～75°的大坡度斜坡最容易产生崩塌。

②岩层条件：风化坚硬岩层形成的大坡度斜坡比由软质岩石形成的小坡度地带更容易产生崩塌落石。边坡岩土体中大都存在有很多结构面，将岩体切割成苦干不连续块体，容易产生崩塌。

③水的作用：岩土体中含水量的大小是引发崩塌的重要原因。大部分崩塌事件都发生在强降雨不久之后，主要是岩石在水的渗透作用下变得软化，而水又有润滑和搬运作用又使岩体内部的摩擦因数减小，大大提高了崩塌的几率。

(2防治原则是:

①病害的整治主要还是以预防为主要手段防患于未然尽量将病害在早期进行整治管理，以减少病害扩大造成更大的经济损失。

②在建造铁路时要对规划路段进行勘察研究，遇到不能治理或者难以治理投资过大的严重地段，可以考虑绕避的措施，也是一种有效的防治病害的措施。

③当人员进行养护时发现线路经过的地区有要发生落石的危险时要及时处理以避免危害变大，损失增加。

④当某路段发生病害以后，要一次性将病害处理完善不留尾巴，避免病害反复发生危害一直存在工作做之不尽。

⑤病害的防治要按照铁路所处路段的实际地质环境气候条件和不同病害的特殊性质，综合各方面原因合理防治。

(3)防治措施有:

①对于小块的碎石

防治时可以利用落石坑、落石沟、拦石墙、拦石网等进行小规模治理还可以节约成本。

②形状较大的落石一般修建明洞、棚洞的措施，既能阻挡向下滚落的落石，还有支撑用。

③对于一些不能消除的岩石可以采用支挡措施。缓坡路段可以采用护坡，坡度较大的路段可以采用护墙结构。工程勘察时期发现某些路段治理困难或不能治理时可以适当的改变线路

(4)养护维修要点：

①在病害容易发生的路段要经常检查。检查工作主要是防范工作，在病害发生前及时的发现病害并作出相应的措施，以减少病害的突然发生造成经济损失。

②在检查线路时发现落石要及时清理，发现工程结构发生损坏的要及时的进行维修。在大范围产生塌落石的地段要根据当地的实际情况合理的设置报警装置，以在病害即将发生或发生后迅速做出反应及时处理防止车辆发生事故。

3.1.3 基床翻浆冒泥、下沉外挤的防治

翻浆冒泥和下沉外挤病害产生的主要原因都离不开水的影响。列车经过该路段时由于力的作用使含水量过大的地基填料变为泥浆受挤压通过孔隙向上床翻冒，污染道砟给清理工作带来困难同时还降低道床的弹性。如果路基产生严重的下沉外挤，可能使列车出轨严重影响行车安全，对线路安全有很大的影响。

防治要根据当地实际情况地质环境不同病害的特殊性质，综合各方面原因合理选择预防措施已得到最好的治理效果。

(1)排水。引起大部分病害发生的原因都和水有着密切的关系，含水量的增加直接增加病害产生的几率，这使得工程项目中排水工程的重要性尤为突出。根据对实际环境气候降水量的调查，采用合理的排水方法。在容易发生滑坡的路段建设工程设施对降水进行拦截并向有利的方向引出。

(2)路基强度直接影响工程质量安全，如果路基强度不能达到设计要求，线路发生病害的几率会大大增加。

3.1.4 路基陷穴的防治

在工程建造时路基下面的洞穴或软土空间突然向下塌陷。当有大量的降雨的时候，地基在水的侵蚀作用和冲刷作用下形成许多的不同形状大小的暗穴带走大

量的颗粒，就这样一直持续的发生，逐渐扩大形成较大或者露出于地面的其他形式的洞穴，而这些洞穴的突然坍塌就是陷穴。尤其是黄土地区在铁路建成后由于黄土的特殊性质（湿陷性），当该地区出现强降雨后若路基出现排水不良的情况，则很容易出现陷穴。

(1)形成原因：主要是洞穴顶部的岩土体承受的重力大于的自身受力的极限，又受到水的影响使承载力进一步降低出现坍塌。与隧道结构类似工程结构在坍塌的下部则叫做塌方，工程结构在坍塌的上部则叫做陷穴，主要原因都是承载力不足。

(2)预防措施：预防陷穴首先要在工程勘测阶段对线路经过的所有路线进行仔细的测量，在工程建造前期及早发现隐藏的土体洞穴，并根据科学运算检验线路经过洞穴是否安全，若不安全及时采取措施进行整治。因为黄土的特殊性质所以黄土中发生陷穴主要原因是因为含水量的增加，一般建有良好的排水结构的路段是能够避免出现陷穴的。

(3)整治措施：在陷穴发生之前对线路进行仔细的勘察做到提早发现，当陷穴发生以后要及时采取办法对陷穴进行整治以减少对线路造成更大的损害，并在每次陷穴发生后仔细的对其产生原因处理的办法进行记录，为将来出现的类似病害提供资料。

在陷穴的治理和整治中水都是一种很重要的因素，水对岩土体都起到了非常重要的影响，所以做好排水工程预防了一半的病害的产生。

3.1.5 路基冲刷的防治

当坡面坡度在急流中时，径路宽度会发生较大的变化，不同径流量的宽度也会有所不同。局部流径深度增加，结果就是这个地方的下降，以便引起细沟。冲击波的形成造成深度的增加的同时，也增加了当地的摄动的流量，流速和当地激增的湍流强度，在流动方向上的冲击能量点出现，侵蚀剪应力也突然增加，在这些地方，增加径流侵蚀力突然增加一倍和湍流强度，将形成一系列的水在交界处的冲击波。

(1)直接防护方式：

①干砌石护坡。适用于不

受主流冲刷的路堤边坡[8]。

②浆砌片护坡。适用于主流冲刷及波浪作用强烈的路堤边坡[8]。 ③抛石。在水流流向平顺的方向，没有局部冲刷。

④石笼。适用于既

受洪水冲刷又缺少大石料的区段。

⑤挡水墙。适用于峡谷急流和水流冲刷严重地段。

无论哪种防护措施都有自己的优缺点和局限性。所以防护的方式是没有好坏的，只要综合当地的实际情况在不同地段合理选用不同的防治办法达到经济适用的效果，就是最好的治理措施。

(2)间接防护方式：

①挑水坝。适用于

河床较宽，水流性质较易改变的河段[8]，防护地段较长，更宜采用。

②顺坝。适置横向导流建筑物。防护地段较长，更宜采用适用于河不太宽，洪水时流速较大河水深较的河段。侵占河槽较少又能减轻对路堤的冲刷，但宜和加固路堤边坡配合使用[8]。

③防水林带。适用于路基外侧河滩季节性洪水冲刷地段，但导流建筑物的修建是一项技术复杂、工程浩大的措施[8]。

防护工程措施要根据实际情况合理选用一种或多种措施综合使用。 3.1.6 路基冻害的防治

中国冻土面积辽阔，尤其以东北地区季节性冻土为主，由于水的冻融体积会随着发生很大变化使土体体积发生变化产生裂隙，而冰雪冻融含水量也会增加给地基带来新的病害如翻浆冒泥、道碴陷槽等。我国西北高原地区主要是永冻土常年不化。这类冻土主要在于施工难度大，在施工过程中产生的热量使冻土软化改变原来的受力。

路基中含有的水相互聚拢结冰由于水结冰后体积增大所以使地基产生冻胀。

(1)影响因素：

①温度的影响。地下土文档发生变化会使其中的水结冰或融化，水的冻融会使水在地基中发生运动导致病害扩大。

②土质的影响。由粒径大于0.1mm的粗颗粗组成的土质，无冻胀或冻胀较小，如砂、砾石、碎石等；由粒径小于0.1mm细颗粒组成的土质，如砂黏土、黏土等，有较大冻胀性，尤其是黏粒含量大于15%，密度较小的粉粒土冻胀最强烈[9]。

③水分的影响。土的天然含水量越大，冻胀性也越大，特别是有地下水补给时，会发生强烈的冻胀[9]。

(2)预防措施：

①经常进行收拾道床卫生清理道砟异物避免阻挡正常排水； ②检查边坡平整性避免积水现象的发生；

③时常进行地基检测，建造完整的排水设施，减少水对路基的影响。 3.1.7 路基雪害的防治

中国国土面积广阔各个省份气候有很大差异，我国北部如黑龙江、吉林、内蒙古等省分冬季时间长温度较低温差变化大，在我国西部地区如西藏、青海地区平均海拔高个别地区更是常年积雪终年不化。这些地方不仅在建造铁路线路线路的时候有着重重地困难，建造以后也给线路的检测维修造成的极大的不便，强降雪之后给铁路运输造成不便严重的还会影响列车的行车安全。容易造成积雪主要是因为铁路线路在建造时对不同地形、地貌的选择，积雪的程度的大小不仅受特殊地段的影响还会受人工建造物的影响。根据常年的经验证实，在下列几种情况下线路更易造成积雪现象：

(1)设有车站或站场的路段； (2)线路中路堑跟路堤的过度地处； (3)路堑深度比较浅在2m以下的地段；

(4)路堤高度比较矮在1.2m以下的地段；

(5)两条或以上线路并行水平高度你不同高差大于0.3m线路地区。

对雪害的防治方法可以有效的避免线路被积雪掩盖后对行车安全造成的影响。大量降雪其实就相当于增加了降雨量，雪化了就是水路基含水量的增加直接影响到路基承载力，使路基承载力降低，而路基含水量的增加又产生了新的路基病害如之前所叙翻浆冒泥和陷穴。防治雪害最经济的办法就是种植防护林带，不仅节约成本有效防治病害，还能起到保护环境绿色生态的效果。防雪林防治的办法需要一定的时间使种植的植物生长到满足防护的要求，在这段时间内再积雪路段修建一些临时防雪建筑是很有必要的。在冬季容易发生强降雪，这就使得一些不积雪地段在一定时间内也会产生积雪现象甚至可能影响行车安全。为了避免这种情况的发生，在一些特殊路段，准备一些应急的除雪装备是很有必要的。

3.1.8 路基沙害的防治

只有经过沙漠地区的铁路线路才会沙害产生，因为我国国土面积辽阔各种土质环境都有，部分线路在经济发展的要求下势必经过沙漠地区，沙漠中缺少植被覆盖使沙子在风力吹动下移动，沙流在经过铁路建筑物时容易聚集甚至埋没铁路线路，危害线路安全甚至行车安全。

沙害是沙子等小颗粒在风力作用下在线路上堆积对线路造成影响甚至危及线路安全，在风力作用下风沙还会侵蚀路堤边坡。当积聚的沙粒覆盖了轨枕面，则属于一级沙害，风沙覆盖了轨枕面没有覆盖轨面的，属于二级沙害；风沙覆盖面低于枕面，属于三级沙害。防治沙害要根据实际情况综合治理。整治沙害的主要措施有植物带防沙和工程防沙两类。植物带防沙是整治沙害的有效措施，不仅可以防止风力对线路侵蚀，还能有效的改善当地的生态环境和改良土壤环境。

植物带防沙主要以种植植物林带为主。防护林带可以根据实际情况多种植物搭配种植。植物的的种植可以高矮搭配立体式种植，防护林的宽度在15～25倍树高最为合适。特殊地段也要根据当地的实际情况沙害的严重程度适当增加防护林带宽度。防沙林植物品种要根据植物的生长特性以及实际环境进行树种的选择，既能最大限度的提高植物的存活率还能有效的完成防风固沙的作用。

工程固沙是在一些不适合植物生长的地段进行的有效防治措施。常见的工程种类有两个：(1)针对路基本体的防护措施。使用不同的材料对路基和路堑进行防护。(2)针对路基两侧进行的防护措施。在路基两侧修建防沙、固沙、导沙的工程设施，以保证风沙不会对线路进行覆盖。导沙的防护设施主要是在路基的上风向建造导沙堤等工程。

第4章 工程实例

4.1 青藏铁路遇到的病害

青藏铁路在修建的过程中遇到了很多难题，其中三大世界性难题高原缺氧、多年冻土、脆弱的生态系统。

青藏铁路的大部分路段都处在高原地段，所以如何在极度恶劣的高原环境中在常年冻土上建造铁路线路。即便在世界范围内如何在高原冻土地区修建铁路都是一个难题，找不到太好的解决方法。早在很久以前世界上就有国家在冻土区建造铁路，在修建过程中遇到了很多的困难，建成以后铁路病害发生的几率也一直居高不下。青藏是世界上海拔最高、面积最大冻土分布最多的高原，青藏铁路就是唯一一条穿过这片无人区的铁路。

青藏高原冻土面积辽阔工程施工难度大。温度对在冻土上修建铁路有巨大的影响。冻土随着温度的变化体积也会产生变化温度越低体积膨胀，上层建筑会被会顶起。温度升高冻土融化，土体体积又会缩小。所以冻土的反复冻融引起的体积膨胀缩小，直接造成路基变形，严重影响正常行车和行车安全。

4.2 青藏铁路预防病害的措施

青藏铁路建设首次采取“主动降温、冷却地基、保护冻土”的设计原则，这对“被动保温”是一场革命。设计中，绕避不良冻土现象发育的地段，遇到高温极不稳定的厚层地下冰冻土地段，采取“以桥梁通过”的办法。施工中，采用片石通风路基、片石通风护道、通风管路基、热棒、铺设保温板等多项措施，提高冻土路基的稳定性，其中不少冻土工程措施都是国内外首创。在青藏铁路上有一种特殊的路基，即在土路堤底部填筑一定厚度片石，上面再铺筑土层的路基。第

一次在国内使用长111公里的“片石层通风路基”，原理与电扇类似冬季给地基散热，温度高的时候片石还能较少的吸收热量相当于冷却，通过这种方式减小冻土路基的温差变化使路基更加稳定。

为保护青藏高原独特而珍贵的野生动物资源，铁路选线尽量避开野生动物栖息活动的重点区域。对必须经过野生动物活动区域的路段，组织专家研究野生动物保护问题，掌握沿线野生动物分布习性和迁徙规律，尽量减少对它们的干扰。根据不同动物的迁徙习性，通道被设计为桥梁下方、隧道上方及缓坡平交三种形式。

建设者采用分段施工、植被移植的方法，先将施工区的草皮切成块，然后用铲车将草皮连同土壤一起搬到草皮移植区，专人负责养护。路基成型后，再把草皮移植恢复到路基边坡上。对昆仑山以南自然条件较好的地段，精选适合高原生长的草种，辅以适合的喷播、覆膜等技术，尽力恢复地表植被。在沱沱河、安多、当雄等高海拔地段，进行种植和移植草皮试验，获得成功后在全线推广，开创了世界高原、高寒地区人工植草试验成功的先例。

青藏铁路是一条集经济、政治、旅游为一体举世瞩目的高原铁路。西藏地区地处高原青藏铁路修建前对外界交流沟通不便，所以为西藏蒙上了神秘的面纱，让人们对雪域高原、白云雪山、飞流峡谷、原始森林，等美景充满了向往。青藏铁路的修建所使用的一些方法是处理和预防铁路路基病害的教科书。

第5章 总结与展望

5.1总结

铁路是关键基础设施和民生工程。本文就对铁路路基的概念、路基的基本性能及病害、 路基病害的分类、路基病害的预防与整治进行了简单的介绍。并列举青藏铁路遇到的病害和青藏铁路预防病害的措施这一工程实例。

对于路基病害的危害性铁路部门应该引起足够的重视，在深入的分析并掌握病害产生机理的前提下，和铁路路基所承担的运输任务量以及路基所在地的具体

环境和地质条件等相结合，有针对性的提出病害整治措施，尽可能的降低病害对铁路路基的影响，从根本上确保铁路运行的安全与稳定性。

由于所学知识、所查文献不够，也没有具体实践，文中还有很多缺点，如还有很多的路基病害的处理方法并没有被收录进来，而且对于很多的处治方法并不是很了解，致使介绍过程和实际的功用有些出入，这是我仍需改进的地方。

5.2 展望

公路运输和飞机这类运输方式难以满足我国有大量的客货运输需求，铁路作为客运和货运的主要交通工具非常适合我国。所以铁路在现在以及为来都是带动国家经济发展的重要要交通方式。随着我国经济社会的发展，我国的客货运量必定会大幅增长，客运铁路必定会向着高速铁路客运专线发展，货运也会有大量的重载列车出现。即将出现的铁路运输状况也给铁路路基带来了严重的挑战。在大力发展高速客运专线的今天，路基工后沉降的控制如达不到要求，不仅会影响客运专线高速行驶,还会增加运输成本,延长运输时间,增加养护维修作业的工作量。致使高速铁路客运专线应有社会经济效益和旅客舒适度达不到预期的目标。

所以在今后的十几年里，我国会大力发展高速铁路。在高速铁路的发展时，铁路路基处理技术也要随之发展。对于路基病害的预防和整治技术也会日渐成熟。我国铁路的发展已经站在了世界的前沿，对于路基处理技术也要继续发展领先于世界水平。

参考文献

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