黎欽線常見病害產(chǎn)生原因及防治方法研究

1、黎欽線常見病害產(chǎn)生原因及防治方法研究摘要:廣西沿海鐵路黎欽線地處廣西西南部,為大西南重要出海通道,現(xiàn)日通過列車17對。黎欽線建于1998年,當時修建標準按地鐵一級,國家二級,建立標準較低,由于逐年來運量不斷增加,該線已難于適應運量的不斷增加,尤其是路基問題突出,路基面寬度缺乏、高路堤下沉、路基邊坡溜塌等病害大量存在,難以適應目前運行的要求,也給行車平安埋下了隱患。近年來,為了改善線路狀況,不斷修改采取課題,并大量投入使用具有一定科技含量的新設備,使線路狀況有所改善,獲得了明顯的效果,對保證黎欽線的線路質量平衡穩(wěn)定發(fā)揮了積極的作用,為鐵路運輸平安暢通做出了應有的奉獻。關鍵詞:鐵路;路基病害;產(chǎn)生

2、原因;防治方法1鐵道路路概況黎欽線從南寧鐵路局沙江站接口(K0+000)到馬皇站(K107+994),全長107.910公里。由于黎欽線地處廣西西南站,沿途山巒疊嶂,鐵路盤山繞行,自然環(huán)境惡劣;該段線路共架設橋梁38座,延長4370,穿越隧道2座,延長617,設置涵渠455座,延長9430;線路鋪設普通二級道碴,線路鋪設鋼軌為P43再用軌普通鋼軌;鋪設軌枕為混凝土軌枕;黎欽正線上共有曲線81個,31666延長公里,占正線全長的29.3%,其中半徑小于600米的曲線有17個,7.665延長公里,占正線全長的7.1%,最小曲線半徑為R=599;線路最大坡度達6。黎欽線路條件由于先天的缺乏,線路從開

3、通運營已來,雖然經(jīng)過屢次整治,但線路狀況沒能從根本上得到該善,嚴重的危及著行車平安,這就給我們的養(yǎng)護維修增加了很大的困難。2地質地貌概況黎欽線地理位置處于廣西西南山區(qū),正處于溶巖過渡的地貌斜坡地帶,地形起伏劇烈,群山延綿不斷,形成了地質構造復雜,地表覆蓋層坡積、殘積或巖堆的特殊性,加上廣西西南受沿海暖濕氣流影響,降雨量豐富;巖層大都屬于沉積巖類的石灰?guī)r、泥灰?guī)r和炭質頁巖等;且斷層、褶皺、節(jié)理發(fā)育、巖層傾斜和整體性差;巖石主要為炭酸巖(各種類型的石灰?guī)r、白云巖等),亦有頁巖等少量其它巖層,屬于化學巖及生物化學巖的軟質巖,強度較低遇水易軟化,也容易風化,碳酸巖分布廣、厚度大、巖性純、巖落現(xiàn)象很強烈

4、,化學風化作用甚劇;由于碳酸巖受水的強烈溶蝕,隨水流途徑形成溶紋,久后擴展成溶隙,溶紋的延伸最終將基巖分割成不相連之巖塊;溶隙的開展最終形成溶洞,經(jīng)過長期風化侵蝕形成了獨特的喀斯特地形地貌。3常見病害類型、產(chǎn)生的原因及防治方法3.1危巖落石3.1.1形成及產(chǎn)生崩坍落石病害的主要原因黎欽線線路大部份修筑于群山間,或于山腳,或于山腰,地質地形條件復雜,鐵道路路沿途群山環(huán)繞,全區(qū)段共穿越大小山體121座,大部分地質構造復雜,覆蓋層坡積、殘積或巖堆,巖層大都屬于沉積巖類的石灰?guī)r、泥灰?guī)r和炭質頁巖,且斷層、褶皺、節(jié)理發(fā)育、巖層傾斜和整體性差,危巖不但沿線路連綿不斷,且立面上重重疊疊、坡面破碎,可謂線長、

5、面廣、落石源厚,危害嚴重。為認真做好崩坍落石病害的整治,以求獲得最正確整治效果,我們根據(jù)近幾年來黎欽線我段管內線路落石頻繁的地段,制定調查表(見表1),分成三個小組對沿線山體進展了全面調查,理解和分析該地段的地理地貌及落石成因。表1黎欽線危巖落石整治工程調查表根據(jù)實地調查或有關資料統(tǒng)計分析,黎欽線地形起伏劇烈,發(fā)育幼年期峰叢。巖石主要是炭酸巖(各種類型的石灰?guī)r、白云巖等),亦有頁巖等少量其它巖層。碳酸巖分布廣、厚度大、巖性純、巖落現(xiàn)象很強烈,化學風化作用甚劇。由于碳酸巖受水的強烈溶蝕,隨水流途徑形成溶紋,久后擴展成溶隙。溶隙的開展,溶紋的延伸最終將基巖分割成不相連之巖塊。一是它們的底座面是一個

6、斜面,常是傾角很大,形成滾落的幾何條件。二是土隨水滲入溶隙,減少了摩擦系數(shù)。三是石巖樹根的伸長。一方面大大加速溶紋、溶隙的開展,另一方面那么產(chǎn)生推動巖塊滾落的另一主動力,三者的組合造成巖塊的滾落。3.1.2危巖落石病害危害線路的情況黎欽線從開通至今,逐年來巖石風化加重,節(jié)理發(fā)育,巖層傾斜和整體性差,植被根系常被破壞。致使鐵道路路沿途兩側危石林立搖搖欲墜,危巖落石砸壞線路設備或侵入限界被列車撞上的事故時有發(fā)生。據(jù)我段的統(tǒng)計,在雨季平均每年有1-2次危巖落石下山,不同程度的打壞線路。3.1.3采取的整治方法通過調查分析,黎欽線的崩坍落石主要有三種類型:一類是陡壁落石,落石能量較大;二類是斜坡落石;

7、三類是開鑿坡面落石。根據(jù)黎欽線我段管內線路崩坍落石病害多,影響線路長,對行車平安威脅很大的實際情況,我們積極貫徹“以守為主,整治結合的防治崩坍落石病害的工作原那么,在整治工作中,采勸因地制宜、就地取材、土洋結合、綜合整治的原那么。黎欽線崩坍落石病害整治的方法中,除了巡守戒備外,在當前本錢緊缺、段資金金額減少得情況下,使用“鋼軌欄柵方法較為經(jīng)濟可行,但“鋼軌欄柵方法沒能徹底鏟除崩坍落石病害的危害,迫使我們只能采勸因地制宜、就地取材、土洋結合、綜合整治的原那么,在重點地段按實際采取各種措施方法對危巖落石病害進展整治。(1)根治情況。我段危石根治的方法是設置一個危石整治班,對危石進展檢查清理,采取多

8、種靈敏的方法,一是支頂、支撐,對于上部探頭、下部懸空的危巖而危巖又較堅硬完好、節(jié)理較少時,采用鋼軌或鋼筋混凝土柱支頂、支撐;二是嵌補把危石與山體連成一體就地穩(wěn)定;三是砌攔石擋墻擋護;四是爆破徹底去除。(2)明峒情況。明峒是整治崩坍落石措施中最有力的一種,由于條件有限,為了節(jié)省投資,在開鑿隧道時,都是在沒有方法時才開鑿隧道,又是晚進洞早出洞,往往是在開挖了很深的路塹時才進洞,這樣又容易遭到危巖落石的損害;在黎欽線我段管內隧道中不同程度地增加了延長洞門。(3)“鋼軌欄柵的施工整治情況。為防止落石墮落后越出鋼軌欄柵,我們在預計施工處,一是選點前進展屢次拋物試驗,且施工點間隔 落石點的坡度不應陡于60

9、度到65度;二是設置鋼軌欄柵處在線路與陡坡有一定間隔 ,以減少因鋼軌欄柵損壞后造成線路的二次破壞。為進步鋼軌欄柵的承載才能及攔截才能,我們一是在進展鋼軌欄柵設計中增加立柱的掩埋深度,并用水泥沙漿澆注,進步立柱的結實性;二是增加橫軌密度及鋼軌欄柵立柱支撐軌,以進步鋼軌欄柵的抗沖擊力;三是對軌排的連接的螺拴孔,嚴格控制螺拴孔徑,并增加焊接的強度。經(jīng)過屢次的施行,在“鋼軌欄柵的整治崩坍落石上,獲得了一定的成績,但同時也暴露出一些缺點:一是承載才能較低,特別是在工藝上還有缺陷,不耐沖擊;二是鋼軌欄柵被沖擊壞時,落石沖擊力較少,直接侵入線路;三是單排軌柵抗擊力低,難以抵御落石能量力大的危巖坍落。為進步整

10、治效果,我們在原有根底上進展改造。一是對落石量較大的坡段,且條件答應的情況下,建立雙排或多排鋼軌欄柵,逐步減少落石的沖擊力,使之到達攔截的目的;二是增加鋼軌欄柵立柱的密度,并在每根立柱軌上增加支撐軌,進步鋼軌欄柵整體的抗擊力。三是對原修建的單排軌柵進展整體整修加固或增加雙排及多排鋼軌欄柵,以進步危巖落石的攔截力,確保列車運行平安。經(jīng)過對黎欽線崩坍落石病害整治方案研究中,施行“攔截、“戒備等綜合方案獲得了一定的成效。經(jīng)過前一階段的工作使我們感到:黎欽線的崩坍落石病害整治,主要應在危險地段巡守及“攔截等輕型措施上。從每年安排的施工資金看,要使我段管內線路地段對抗落石的平安概率到達100%,這至少在

11、多年內是不可能的,應進一步加快整治步伐,以求大范圍內有一個較高的平安概率。另外,我們將在前一階段的根底上,加強信息反應,注意軌柵的欄截情況及雙排、多排軌柵的抗擊力,針對實際,制定對策,改良方法,進步攔截才能。同時,我們將修訂和完善軌柵的施工質量標準,以進步施工質量,將“攔截與其它防治形成綜合配套使用,為運輸平安作出新的奉獻。(4)運營鐵路危石防護柔性網(wǎng)的設置情況。黎欽線橫州飛龍區(qū)間k14+200+325地段,線路左側為高路堤,右側為路塹,塹頂以上是上陡下緩的自然山坡,緩坡帶坡度為40度,坡面有0.21的覆蓋層,植被非常發(fā)育,后側坡度在70度左右的陡崖,高出路基80150左右,坡面主要為裸露的灰

12、巖,巖體呈現(xiàn)強風化狀態(tài),加上受構造影響,節(jié)理裂隙非常發(fā)育,縱橫交織,規(guī)律性較差,裂縫間距為0.11.2左右,該段坡崖崩塌落石較多,其中1.02.4噸重落石較常見,嚴重危險行車平安。使用瑞士布魯克(成都)工程設計的Rx-050型SNS柔性被動防護網(wǎng)(后簡稱“防護網(wǎng)),是簡便快捷的一種整治山坡落石問題的方法。(5)系統(tǒng)設計。根據(jù)該段邊坡地形地質條件和落石特征,選用“防護網(wǎng),其防護能級為500Kpa,系統(tǒng)高度為4,總長度為150,布置在中部緩坡帶下側高離路基平面20左右位置處。為了便于當?shù)胤拍聊撩窈托竽恋耐ㄐ?系統(tǒng)按70和80兩段布置,兩段沿走向方向在中部重疊5,順坡向程度間距10左右。(6)“防護

13、網(wǎng)系統(tǒng)施工方法及程序。測量定位:按照設計并結合現(xiàn)場地形對鋼柱和錨桿根底進展測量定位,設計標準間距10,現(xiàn)場可在8-12之間調整,現(xiàn)場放線長度比設計系統(tǒng)長度減少3-8%,對地形起伏較大,系統(tǒng)布置難同一等高線布置時取上限8%,對地形較平規(guī)那么,系統(tǒng)布置能根本上同一等高線沿直線布置時取下限3%為宜?；娱_挖:當開挖至基巖未到達設計深度時,那么在基坑內的錨孔位置鉆鑿桿孔,待錨桿插入基巖并注漿后蔡灌注上部根底混凝土。預埋錨桿并灌注根底混凝土。對巖石根底應為鉆鑿錨桿孔和錨桿安裝,對混凝土根底亦可在灌注后鉆孔安裝錨桿,安裝完畢將孔灌入水泥砂漿?；惭b。將基座套入地腳螺拴并用螺帽擰緊。鋼柱及上側拉錨繩安裝。

14、將鋼柱順坡向上放置并使鋼柱底部位于基座上,將上拉繩的掛環(huán)掛于鋼柱頂端掛座上,將拉錨繩的另一端與對應的上拉錨桿環(huán)套連接并用繩卡暫時固定(設置中間加固和下拉錨繩時,同上拉錨繩一起安裝或待上拉繩安裝好后再安裝均可);將鋼柱緩慢抬起并對準基座,將鋼柱底部插入基座中,最后插入連接螺桿并擰緊;通過上拉錨繩來按設計方位調整好鋼柱的方位,拉緊上拉錨繩并用繩卡固定。側拉錨桿的安裝。安裝方法同上拉錨繩方法,但必須再上拉錨繩安裝好前方可進展。格棚安裝。格棚鋪掛再鋼繩網(wǎng)的內側,并應疊蓋鋼繩網(wǎng)上緣并折到網(wǎng)的外側15,用扎絲固定到網(wǎng)上,格棚底部應沿斜坡向上敷設0.5左右,為使下支撐繩與地面間不留縫隙,用一些石塊將格棚底部

15、壓住,每張格棚間疊蓋約10,用扎絲將格棚固定到網(wǎng)上,每平方米固定約4處。危石防護試驗。“防護網(wǎng)攔截落石在黎欽線k14+200-+325地段進展試驗,垂直程度高度45的山頂上選8塊三向近似一樣質量約500600kg的巖石,逐個用人工撬滾落,落石速度快、騰躍、彈跳及沖擊不偏不斜,正好落在“防護網(wǎng)系統(tǒng)中。落石速度=15.7/s騰躍=14.18/s彈跳:h1=0.4h2=1.52h3=1.08試驗結果說明,危石碰在SNS柔性防護網(wǎng)上反彈最大塊徑0.3313,重約8.3KN。設緩沖層容許量為17KN/3,內摩擦角為35度,落石沖擊緩沖速度VR=15.7/s。石塊單位容量為22KN/3,根據(jù)上述資料求出填

16、土緩沖層厚度B與落石沖擊力P。求填土緩沖層厚度B:根據(jù)鐵路工務技術手冊?路基?(9-19)及(9-20)公式計算得:Z=0.6()平安系數(shù)一般取1.5。B=1.5Z=1.5*0.6=0.9求沖擊力P:根據(jù)鐵路工務技術手冊?路基?(9-18)公式計算得:P=343kg由于設計的防護能級為500Ka343Kpa,因此符合要求并且平安可靠。采用“防護網(wǎng)攔截危石有以下優(yōu)點:不影響列車運行;采用拼裝式施工,工藝簡單,施工便捷,工期短;造價低,安裝150“防護網(wǎng)只需投資60萬元,修建150得明洞需要投資150多萬元,150得攔石墻需要投資100多萬元,節(jié)約投資一般左右;設計年限長,節(jié)省維修養(yǎng)護費用。黎欽線

17、我段管內線路崩坍落石病害,經(jīng)過多年我段的努力整治,雖然獲得了一定的效果,但整治速度比不上風化產(chǎn)生的速度,這就注定整治崩坍落石是一項長期而艱巨的工作,這就要求我們不斷地努力。3.2路塹邊坡坍塌3.2.1造成路塹邊坡坍塌的主要成因路塹邊坡坍塌是在路塹邊坡坡度陡于天然休止角(土體到達天然極限穩(wěn)定平衡狀態(tài)時,坡面與程度面的夾角叫做天然休止角或穩(wěn)定安息角)時,由于其穩(wěn)定性差,在坡面水或地下水作用下發(fā)生的一種變形形式,常發(fā)生于節(jié)理較發(fā)育、巖層較破碎、風化較嚴重的巖質路塹或土質路塹,這種病害在平常開展過程時間較長,開場時只是在路塹頂附近出現(xiàn)裂縫,并緩慢地逐漸擴大,擴大到一定程度時,在外界條件的影響下,突然順

18、邊坡坍塌下來,在大坍塌之前,常有部分坍塌伴生,并能聽到巖石的錯動聲音,大變形之后,還常有小的部分坍塌發(fā)生,每次坍塌都不按固定的面挪動,但坍塌體下緣均位于臨空面,一直坍塌到巖層或土層的穩(wěn)定安息角為止;黎欽線大部份修筑于群山間,由于修建標準低,使我段管內線路部分路段處在高堤深塹中,這部份線路的高堤深塹主要由灰質頁巖、泥灰?guī)r的巖石摻粘松土等組成,路塹邊坡坡度大多大于天然休止角,穩(wěn)定性差;因此一旦遭遇大雨或暴雨來襲時,山洪來勢兇猛,極易發(fā)生路塹護坡坍塌災害,造成線路斷道,威脅行車平安;加上桂西北山區(qū)位于北方冷空氣與南方暖濕氣流交匯處,降雨量豐富;另外云貴高原邊緣過度段地形起伏大,暖濕氣流易沿坡面上升如遇冷空氣及易造成強降雨,這些不利的外界因數(shù)條件,極易引起路塹邊坡坍塌。3.2.2歷年來的水害發(fā)生路塹邊坡坍塌情況路塹邊坡坍塌,在黎欽線我段管內線路上較為常見,據(jù)我段的統(tǒng)計,在每年雨季平均每月都有因雨水而引發(fā)的路塹邊坡坍塌水害,只是程度大小不同而已,有些小坍塌