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摘要：铁路为大型线路工程，往往穿越多种地貌单元，土层条件多变，铁路路基沿线经过的地质条件差别较大，填料也不均匀一致，既有线铁路由于施工时的技术水平、经济条件及施工工艺等方面的原因，填料、结构设计采用较低的技术标准，容易导致各种路基病害的产生，路基的安全情况关系到列车的运行安全，因此路基病害严重影响列车的安全运行。本文分析了铁路路基的病害与检测技术。
关键词：铁路路基；病害；成因；检测技术
中图分类号：V448文献标识码： A
一、铁路路基病害类型、特性
铁路路基病害按路基断面形状可分为路堤病害与路堑病害两类; 按发生的部位可分为基床病害、路基本体病害和地基病害3种类型; 按表现形式可分为翻浆冒泥、下沉、挤出变形和冻害4类。基床表层是路基直接承受线路上部荷载的部分, 其作用为增强路基的强度和刚度, 使路基更加坚固、稳定, 并在列车通过时将路基的弹性变形控制在一定的范围之内; 使扩散到基床底层的动应力不超过基床的临界动应力; 防止道碴压入基床和基床上进入道床; 防止雨水从路基顶面浸入路基; 防冻。为此要重点关注基床表层部位的路基病害。翻浆冒泥一般易发生于基床土质不符合要求的部位, 其发展过程一般分为道心积水阶段、冒砂阶段、局部翻浆冒泥阶段、区段( 或通长) 翻浆冒泥阶段4个阶段。下沉主要是路基填筑密度不够和强度不足所致。表现形式有路基下沉、道碴囊或道碴袋。挤出主要是土体强度不足而产生的剪切破坏或塑性流动, 表现形式有路肩隆起、侧沟被挤等。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, 又引起不均匀的冻涨现象。尽管路基病害表现形式多样, 但产生路基病害的原因则主要是土质不良, 压实密度不足和排水不畅等, 病害产生的具体原因见表1。
二、铁路路基的各种病害的防治
1、路基面防排水
路基面防排水措施是在基床表层形成封闭层，可以采用中粗砂+复合土工膜、中粗砂+复合排水板或采用P. P. T高分子聚合材料作为封闭层。中粗砂+复合土工膜作为封闭层的设计比较常见，适用于补填高度较大的段落。基床加固后，清除表层的道砟之类的浮土，做出路拱后在其上设置封闭层，而后向上补填。中粗砂+复合排水板适用于补砟厚度相对较小的地段。挖除道碴，填筑中粗砂厚0. 10 m，中间夹铺一层复合防排水板，其上铺道碴厚0. 30 m，路肩两侧设挡碴墙。病害严重路段可采用P. P.T高分子聚合材料作封闭层，P. P.T高分子聚合筑路剂为一种新型的高分子土工聚合材料，液状，可溶于水，反应后形成不溶于水的凝胶体，它依靠材料中分子间的聚合反应，形成立体网状结构，将土颗粒紧紧连结成一个整体，改善天然土的基本性能，使土体具半刚半柔特性，强度及抗渗性能显著提高。利用P. P. T材料改良土体的工艺，施工快，操作简单，凝胶时间可调，处理厚度薄，特别适合目前铁路客货车流量大、要点时间短的情况。
2、压力灌浆法
压力灌浆是通过钻机, 并利用注浆设备, 分层均匀地将浆液注入路基土体中, 以充填、挤密和渗透的方式, 排出土颗粒间的裂隙中的水和空气, 并占据其空间, 使路基土体孔隙比减小, 强度提高。这种方法不破坏持力层上层结构, 经过压力注浆加固后, 路基岩土强度、胶结性能、整体性、承载力可显著提高, 从而使路面、路基下沉、滑动被基本控制。同时阻隔了地下水对填方土体的渗透, 提高了土体的防渗、防侵蚀、抗破坏能力。压力灌浆法不需要大量开挖、回填、碾压, 返修工作量不大, 占用施工场地较小, 不会影响列车运行且操作技术简便, 所需施工设备不多, 经济适中, 工期较短。
3、化学加固法
化学加固着眼于提高土体本身的工程性质。依据原土的物理及化学构成和工程条件的不同, 可以选用不同的加固材料和施工工艺, 使加固材料和原土发生完全或部分的混合, 产生一系列复杂的物理、化学反应, 从而使土体的承载力、密实度和耐水性都得到较大提高。化学加固法加固效果的好坏除与方法本身的针对性及各项工艺参数的选择有关外, 更大程度上取决于注浆和粉体加固材料的性质、配比及用量。
4、边坡治理
边坡危害的防治除了采取各种手段进行排水外，还可以对有滑动迹象的边坡减重；在边坡两边打抗滑桩以固定边坡；根据滑体推力的大小，选用适当的支挡结构防滑；修建铆杆挡墙、防滑明洞等方法。上述整治措施难以奏效时，在经济技术合理情况下，可以考虑改线绕避。对于路基崩塌落石可采取修建拦截类构造，例如落石平台、落石坑、落石沟、拦石墙、钢轨栅栏及柔性攔石网等。也可修建遮栏类结构用于加固大危岩大孤石等，还可修建护坡锁定易风化剥落的边坡。
5、隐蔽性冲空等治理
对于隐蔽性冲空、溶洞、陷穴和塌陷必须预先弄清楚受此类危害影响路基范围内气候、水文、工程地质等情况，并了解其变化规律，为防治病害提供第一手资料，根据坑穴发生的部位、规模、大小、埋藏深度、顶部厚度等采取开挖回填、可钻孔灌砂或浆、对地基进行强夯，或局部区域用桩基强化挤密等方法进行处理。还可采用网格梁、地基梁、框架梁跨越，或其他类梁跨越等饶过过于大的坑穴。每种措施都要做好排水，尤其是黄土陷穴，排水设施有效、完善与否是整治成败的的关键。
三、既有线铁路路基病害检测技术
1、检测位置及检测内容的确定
1.1采用地质雷达进行路基断面填筑料质量（包括均匀性、密实度及软弱夹层、空洞）等病害的检测，初步判明路基病害情况。
1.2在基床表层线路中心处（双线2个测点，单线1个测点）进行动力触探试验或EVD动态平板载荷试验检测路基基床承载力情况。
1.3在路基中线处，基床表层或开挖0.6 m、1.2 m、1.8 m深（按基床填筑深度确定）进行灌水法检测基床表层或基床底层深度的填料密度或路基压实系数。
2、检测原理
2.1采用地质雷达法对检测区段内的路基进行地质雷达扫描检测路基内在病害缺陷。
地质雷达主机通过发射天线在路基道床表面向道床内部及基床发射电磁波，当电磁波遇到不同的路基填料及病害界面时便会发生反射和透射，反射波又被接收天线接收。此时雷达主机记录下电磁波从反射到接收的双程走时t，电磁波的传播速度v可标定出来，所以地质雷达探测路基深度d=v×t/2，所以得到反射面的深度即可判断道床和基床的厚度，路基病害位置。
当雷达波向路基传播时遇到不同填料以及路基基床表层、基床底层各层分界面、病害地段时，都会发生不同程度的反射、折射和散射，产生不同程度的波能吸收和衰减衰减，集中反映在波形和波阻特征变化上。分析研究接收回波的特征差异就可以判断路基病害缺陷及范围。
2.2动力触探或EVD动态平板载荷试验检测路基各层的承载力。
动力触探是利用一定的落锤能量将与触探杆相连接的探头打入土中根据打入的难易程度表示为贯入度或贯入阻力来判断土的工程性质的一种原位测试方法可用于确定各种填筑料路基的承载力，还可用于查明路基在水平和垂直方向上的均匀程度确定路基土的承载力，一般对路基基床以下黏性土可用轻型动力触探检测，对路基基床本体部分可用重型或特重型触探检测，因现场路基行车、或其路基病害整治等原因可能造成路基基床填料有不确定性，因此在实际既有线路基检测种根据现场路基情况现场确定采用何种动力触探检测。
动力触探实际检测时先清开石碴，再用钻具钻至路基表层，然后对所需试验路基基床进行触探。
结束语
铁路路基病害的发生是其特定的地质环境与其相应的环境变化共同作用的结果，搞清楚各种路基病害的类型及发生机理，并进行准确的检测，是预防铁路路基病害并进行有效治理的基础。
参考文献
[1]刘国鹏 铁路路基病害问题及控制措施江西建材-2012年4期
[2]曾昭发，刘四新，王者江，等.探地雷达方法原理及应用[M].北京：科学出版社，2006.
关键词：铁路路基；病害；成因；检测技术
中图分类号：V448文献标识码： A
一、铁路路基病害类型、特性
铁路路基病害按路基断面形状可分为路堤病害与路堑病害两类; 按发生的部位可分为基床病害、路基本体病害和地基病害3种类型; 按表现形式可分为翻浆冒泥、下沉、挤出变形和冻害4类。基床表层是路基直接承受线路上部荷载的部分, 其作用为增强路基的强度和刚度, 使路基更加坚固、稳定, 并在列车通过时将路基的弹性变形控制在一定的范围之内; 使扩散到基床底层的动应力不超过基床的临界动应力; 防止道碴压入基床和基床上进入道床; 防止雨水从路基顶面浸入路基; 防冻。为此要重点关注基床表层部位的路基病害。翻浆冒泥一般易发生于基床土质不符合要求的部位, 其发展过程一般分为道心积水阶段、冒砂阶段、局部翻浆冒泥阶段、区段( 或通长) 翻浆冒泥阶段4个阶段。下沉主要是路基填筑密度不够和强度不足所致。表现形式有路基下沉、道碴囊或道碴袋。挤出主要是土体强度不足而产生的剪切破坏或塑性流动, 表现形式有路肩隆起、侧沟被挤等。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, 又引起不均匀的冻涨现象。尽管路基病害表现形式多样, 但产生路基病害的原因则主要是土质不良, 压实密度不足和排水不畅等, 病害产生的具体原因见表1。
二、铁路路基的各种病害的防治
1、路基面防排水
路基面防排水措施是在基床表层形成封闭层，可以采用中粗砂+复合土工膜、中粗砂+复合排水板或采用P. P. T高分子聚合材料作为封闭层。中粗砂+复合土工膜作为封闭层的设计比较常见，适用于补填高度较大的段落。基床加固后，清除表层的道砟之类的浮土，做出路拱后在其上设置封闭层，而后向上补填。中粗砂+复合排水板适用于补砟厚度相对较小的地段。挖除道碴，填筑中粗砂厚0. 10 m，中间夹铺一层复合防排水板，其上铺道碴厚0. 30 m，路肩两侧设挡碴墙。病害严重路段可采用P. P.T高分子聚合材料作封闭层，P. P.T高分子聚合筑路剂为一种新型的高分子土工聚合材料，液状，可溶于水，反应后形成不溶于水的凝胶体，它依靠材料中分子间的聚合反应，形成立体网状结构，将土颗粒紧紧连结成一个整体，改善天然土的基本性能，使土体具半刚半柔特性，强度及抗渗性能显著提高。利用P. P. T材料改良土体的工艺，施工快，操作简单，凝胶时间可调，处理厚度薄，特别适合目前铁路客货车流量大、要点时间短的情况。
2、压力灌浆法
压力灌浆是通过钻机, 并利用注浆设备, 分层均匀地将浆液注入路基土体中, 以充填、挤密和渗透的方式, 排出土颗粒间的裂隙中的水和空气, 并占据其空间, 使路基土体孔隙比减小, 强度提高。这种方法不破坏持力层上层结构, 经过压力注浆加固后, 路基岩土强度、胶结性能、整体性、承载力可显著提高, 从而使路面、路基下沉、滑动被基本控制。同时阻隔了地下水对填方土体的渗透, 提高了土体的防渗、防侵蚀、抗破坏能力。压力灌浆法不需要大量开挖、回填、碾压, 返修工作量不大, 占用施工场地较小, 不会影响列车运行且操作技术简便, 所需施工设备不多, 经济适中, 工期较短。
3、化学加固法
化学加固着眼于提高土体本身的工程性质。依据原土的物理及化学构成和工程条件的不同, 可以选用不同的加固材料和施工工艺, 使加固材料和原土发生完全或部分的混合, 产生一系列复杂的物理、化学反应, 从而使土体的承载力、密实度和耐水性都得到较大提高。化学加固法加固效果的好坏除与方法本身的针对性及各项工艺参数的选择有关外, 更大程度上取决于注浆和粉体加固材料的性质、配比及用量。
4、边坡治理
边坡危害的防治除了采取各种手段进行排水外，还可以对有滑动迹象的边坡减重；在边坡两边打抗滑桩以固定边坡；根据滑体推力的大小，选用适当的支挡结构防滑；修建铆杆挡墙、防滑明洞等方法。上述整治措施难以奏效时，在经济技术合理情况下，可以考虑改线绕避。对于路基崩塌落石可采取修建拦截类构造，例如落石平台、落石坑、落石沟、拦石墙、钢轨栅栏及柔性攔石网等。也可修建遮栏类结构用于加固大危岩大孤石等，还可修建护坡锁定易风化剥落的边坡。
5、隐蔽性冲空等治理
对于隐蔽性冲空、溶洞、陷穴和塌陷必须预先弄清楚受此类危害影响路基范围内气候、水文、工程地质等情况，并了解其变化规律，为防治病害提供第一手资料，根据坑穴发生的部位、规模、大小、埋藏深度、顶部厚度等采取开挖回填、可钻孔灌砂或浆、对地基进行强夯，或局部区域用桩基强化挤密等方法进行处理。还可采用网格梁、地基梁、框架梁跨越，或其他类梁跨越等饶过过于大的坑穴。每种措施都要做好排水，尤其是黄土陷穴，排水设施有效、完善与否是整治成败的的关键。
三、既有线铁路路基病害检测技术
1、检测位置及检测内容的确定
1.1采用地质雷达进行路基断面填筑料质量（包括均匀性、密实度及软弱夹层、空洞）等病害的检测，初步判明路基病害情况。
1.2在基床表层线路中心处（双线2个测点，单线1个测点）进行动力触探试验或EVD动态平板载荷试验检测路基基床承载力情况。
1.3在路基中线处，基床表层或开挖0.6 m、1.2 m、1.8 m深（按基床填筑深度确定）进行灌水法检测基床表层或基床底层深度的填料密度或路基压实系数。
2、检测原理
2.1采用地质雷达法对检测区段内的路基进行地质雷达扫描检测路基内在病害缺陷。
地质雷达主机通过发射天线在路基道床表面向道床内部及基床发射电磁波，当电磁波遇到不同的路基填料及病害界面时便会发生反射和透射，反射波又被接收天线接收。此时雷达主机记录下电磁波从反射到接收的双程走时t，电磁波的传播速度v可标定出来，所以地质雷达探测路基深度d=v×t/2，所以得到反射面的深度即可判断道床和基床的厚度，路基病害位置。
当雷达波向路基传播时遇到不同填料以及路基基床表层、基床底层各层分界面、病害地段时，都会发生不同程度的反射、折射和散射，产生不同程度的波能吸收和衰减衰减，集中反映在波形和波阻特征变化上。分析研究接收回波的特征差异就可以判断路基病害缺陷及范围。
2.2动力触探或EVD动态平板载荷试验检测路基各层的承载力。
动力触探是利用一定的落锤能量将与触探杆相连接的探头打入土中根据打入的难易程度表示为贯入度或贯入阻力来判断土的工程性质的一种原位测试方法可用于确定各种填筑料路基的承载力，还可用于查明路基在水平和垂直方向上的均匀程度确定路基土的承载力，一般对路基基床以下黏性土可用轻型动力触探检测，对路基基床本体部分可用重型或特重型触探检测，因现场路基行车、或其路基病害整治等原因可能造成路基基床填料有不确定性，因此在实际既有线路基检测种根据现场路基情况现场确定采用何种动力触探检测。
动力触探实际检测时先清开石碴，再用钻具钻至路基表层，然后对所需试验路基基床进行触探。
结束语
铁路路基病害的发生是其特定的地质环境与其相应的环境变化共同作用的结果，搞清楚各种路基病害的类型及发生机理，并进行准确的检测，是预防铁路路基病害并进行有效治理的基础。
参考文献
[1]刘国鹏 铁路路基病害问题及控制措施江西建材-2012年4期
[2]曾昭发，刘四新，王者江，等.探地雷达方法原理及应用[M].北京：科学出版社，2006.