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粉質黏土路基邊坡病害整治方案的探討

文檔作者：胡東波文檔來源：上海鐵路局阜陽工務段		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年04月03日
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上一篇：淺談滬杭客專建設施工危險源分析及預控

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上海鐵道科技2010年第1期135
粉質黏土路基邊坡病害整治方案帕搽i習
摘要粉質黏土路基地段，每逢
汛期，邊坡沖刷、坍塌等病害頻頻發(fā)
生，分析病害產(chǎn)生的原因，并采用干
砌片石、級配碎石覆蓋、種植香根草
等措施進行加固。
關鍵詞粉質黏土路基邊坡病害
整治方案
阜陽工務段管內京九鐵路K718礦
K742．．。。。屬粉質黏土路基地段，每逢汛
期，路基邊坡沖刷、坍塌等病害頻頻發(fā)
生，病害發(fā)生速度快，嚴重危及行車安
全。
1粉質黏土路基邊坡的病害特點及分析
1．1粉質黏土路基邊坡病害的特點
該地區(qū)粉質黏土內摩擦角110-320，
內聚力16kPa～38kPa，土體的滲透系數(shù)
約2x10％m／s。
主要病害有邊坡沖蝕、坍塌等。邊坡
沖蝕、坍塌是指受降雨影響造成坡面沖
刷成雞爪溝或表面溜坍，進而發(fā)生大面
積塌方的現(xiàn)象。
其特點：(1)均在汛期集中暴雨而發(fā)
生；(2)病害發(fā)展速度快、分布范圍廣，對
行車威脅大；(3)因病害點多面廣，整治
費用高；(4)在新線設計和既有線病害整
治時，由于未考慮粉質黏土的特殊性，常
規(guī)加固方案不能根治病害。
1．2粉質黏土的病害成因分析
1．2．1坡面沖蝕
路基邊坡抗沖刷性與許多因素有
關，決定因素是顆粒問聯(lián)結強度，聯(lián)結強
度決定于水膠作用力和分子作用力。因
粉質黏土中決定顆粒內聚力大小的蒙脫
胡東波上海鐵路局阜陽工務段
土、水云母等黏粒含量低，致使土顆粒間
聯(lián)結強度較低，抗沖刷極差。當汛期雨強
達某值時，首先雨滴沖擊破壞土顆粒間
脆弱的聯(lián)結，降雨在坡面形成的水流也
會沖擊并帶走土顆粒，坡面形成道道沖
溝。綜合影響粉質黏土沖刷性的內釙因
素，可以下式表示：
D=f(C．tea，L，l，P)
式中：D一沖刷程度；C一內聚力；a一坡
度；L一坡長(m)；I一雨強(mm／min)；P一植
被覆蓋率。
根據(jù)土壤學研究，土體沖刷與邊坡
坡率(tga)的立方成正比。坡面流量(Q= D．伽)則決定于坡長和雨強。當坡面
長降雨大時，匯集的水量越大，水流的末
速度相應大，故沖刷力就強。當坡面有較
好的植被時，則可減緩雨水對坡面的沖
刷作用。
1．2．2滲透破壞
水對土的滲透作用可分為靜水壓力
和動水壓力兩部分，其中靜水壓力所產(chǎn)
生的浮力雖不直接破壞土體，卻使土體
有效重量減輕而降低土體抵抗?jié)B透的能
力，是一種消極破壞力，單位土體的浮容
重：3,b叫fJ-n)fG-J)
其中：G--ys／yw；-／s，州分別為砂、水
的容重；n為孔隙率。
動水壓力所產(chǎn)生滲透力與滲透破壞
程度直接相關，是積極破壞力，滲透力
f--y／J(J為水力坡度)。
土體受滲透力頂托，土粒一經(jīng)松動，
土粒間摩擦力和內聚力可忽略不計，當
背水路堤坡腳發(fā)生流土時，坡腳首先軟
化失穩(wěn)，從而導致路堤坍塌。
1．2．3洛蝕破壞
邊坡坍塌是粉質黏土路基在汛期雨
季易發(fā)生的的水害，它是集中水流、土的
動強度衰減和振動液化的結果。
基床表層中單元土體的強度在列車
荷載作用下衰減，而動應力因列車提速
而升高，當抗剪強度小于剪應力時，導致
基床中單元土體發(fā)生剪切破壞，裂隙產(chǎn)
生，為水在基床表層中下滲提供了通道。
發(fā)生振動液化的自由水具有較高的水壓
力，對周圍土顆粒有滲透和劈裂作用，從
而破壞了土顆粒間聯(lián)結。同時，承壓水在
尋找出水路徑以消散空隙水壓力。當出
水路徑形成后，自由水流出路堤邊界，并
帶出粉質黏土顆粒時，自由水在路堤中
滲流的通路逐漸形成，潛蝕破壞開始。
2粉質黏土路堤邊坡病害的整治措施
2．1干砌片石護坡
在京九線上行K738舢一K739+銣地
段，采用干砌片石護坡，下加碎石、滲濾
布墊層，該方案主要在高度大于5．0m的
路基。
滲濾布具有強度高，耐酸堿，尺寸穩(wěn)
定性好，抗沖擊，抗老化，隔離土體，排水
和反濾作用。
2．2級配碎石護坡
在京九線K721椰一K729御地段，采
用級配碎石整治路基邊坡沖刷、坍塌等
病害，該方案主要在高度小于5．0m的路
基。
級配碎石來自采石廠生產(chǎn)的石灰?guī)r
道碴，經(jīng)分篩設備系統(tǒng)加工而成的。其石
灰?guī)r的物理力學性能要求如表1。
級配碎石的要求和作用機理：覆蓋
厚度不小于50cm，粒徑小于2～5cm的顆
粒重量占總重的69。4％071．9％左右，含
灰量(粒徑<0．1mm)占總重的990／0．20．00／0，
萬方數(shù)據(jù)
136 粉質黏土路基邊坡病害整治方案的探討
坡度1：1．5～l：1．75。碎石在自重作用下
與坡面、地面土體形成平衡體，當降雨
時，雨水直接作用在碎石體表面，大大減
少雨水對邊坡土體表面的直接沖蝕，雨
水與坡面以滲透方式接觸；而石灰?guī)r碎
石中的CaCO，粉末遇水與碎石顆粒形
成一層反濾、滲水的柔性保護殼，使路基
面和滲入的雨水，沿坡面反濾地流出坡
腳。
表1級配碎石的物理力學性能表
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2．3種植香根草護坡
香根草以其獨特的生物特性，一般
草本植物無法具備的工程特性以及許多
草本植物不及的生態(tài)特性，成為優(yōu)良的
水土保持植物。同時由于其深根性，大
大提高土壤的剪切強度，而且生態(tài)、經(jīng)濟
效益顯著。
香根草根龐大且深扎，剪切強度及
穿扎能力強，猶如”土壤鉚釘”，可有效地
網(wǎng)絡土體和聚合土體。香根草根的抗張
強度是一般鋼材的極限強度的六分之一
即75MPa。耐極度干旱和洪澇，適應降
雨量200mm～3000mm，適應溫度一15℃一
50℃，適應PH值3—11的范圍。該方案
主要應用于路基護道等其他方案施工困
難的部位。
3級配碎石顆粒組成的確定
穩(wěn)定狀態(tài)的概念：當降雨量大于常
年汛期降雨量時，路基邊坡的級配碎石
護坡，經(jīng)過2—3個汛期的暴雨沖刷作用，
始終能保持相對穩(wěn)定的狀態(tài)。
我們在達到穩(wěn)定狀態(tài)的地段對級
配碎石進行篩分試驗，分析路基邊坡碎
石的顆粒組成，含灰量和容重，從而確
定路基邊坡穩(wěn)定狀態(tài)下，對碎石的級配
要求。
碎石篩分結果見表2t1I,{21，穩(wěn)定狀態(tài)
下的碎石級配曲線見圖1，含灰量與容
重的關系曲線見圖2。
表2 碎石篩分結果表
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圖l碎石級配曲線
--tk．--上l[" _x005F_x0033_5-="35-" 一且72I="一且72I" _x005F_x0037_一="7一" 圖2舍灰量與客重的關系曲線="圖2舍灰量與客重的關系曲線" 通過曲線圖和現(xiàn)場穩(wěn)定狀態(tài)分析得="通過曲線圖和現(xiàn)場穩(wěn)定狀態(tài)分析得">5ram顆粒，占28．1％～
31．6％；粒徑5-2mm顆粒，占34．20％～
43．3％；粒徑2-0．5mm顆粒，占13．0％～
15．O％；粒徑0．5—0．1mm顆粒，占0．1％一
0．2％；粒徑組<0．1mm顆粒，占9．9％～
22％，干容重平均在15．7kN／m3左右。這
種級配易形成柔性保護殼，利于表面草
皮、紫穗槐等植物生長，邊坡處于穩(wěn)定狀
態(tài)。
4效果分析
從現(xiàn)場加固情況來看，用級配碎石
覆蓋方法對路基坡面進行防護處理與
其它路基坡面防護方法相比，有以下幾
方面優(yōu)勢：
4．1施工簡單
該方案用路用車裝運，人工就地卸
車，適當在坡面均勻、整形、夯拍，使坡面
形成即可。為防止污染道床，可事先在
卸料一側道床邊坡上覆蓋聚乙烯塑料
布，清理完碎石后再將塑料布收起，可多
次使用。
4．2成本低
級配碎石的主要材料是采石場生產(chǎn)
片石或道碴的副產(chǎn)品，工程造價的主要
因素是運雜費，是鐵路內部運輸收入。
既降低成本，又解決采石場的后顧之憂。
就施工情況來看，處理同樣工作量的路
基，該方案費用是干砌片石的36％，漿砌
片石的30％1"1。
4．3進度快、工期短
施工進度取決于路用車的編組數(shù)量
和到達速度，通常每列可編組30—40輛
車，根據(jù)路基高度情況，可采取一次或兩
次停車卸料，此方案在目前運量大的情
況下更適合大范圍，短工期的搶修工程。
4．4對既有坡面植被破壞小
管內京九線兩側路基坡面已種植紫
穗槐等灌木，用該方案施工不破壞灌木
根系，僅在施工時除去植被上枝，一年后
仍能長出枝葉。若用于砌片石或漿砌片
石防護，既有綠化植被均要破壞。
4．5后期維修投入少
級配碎石防護體是“柔性”的，片石
防護體則是“岡4性”的，它很容易隨路基
的下沉變形而破損，也容易被線路大中
修時卸笨重材料砸壞，且日常維修成本
也比其它砌體低得多。
5結束語
采用以上三種方案整治粉質黏土路
基沖蝕、坍塌等病害的目的是通過試驗，
與以往整治方案進行比較，從更有效、經(jīng)
濟的方面確定整治粉質黏土路基病害的
方法。
(1)當路基邊坡高(下轉第104頁)
萬方數(shù)據(jù)
104 輪對自動涂漆烘干設備的研制
作，節(jié)省了人力。
3．2流水作業(yè)
噴漆房、烘干房恒溫、過濾、無污染排煙除塵，該流水線
采用獨立的噴漆房和獨立的烘干房，以確保噴槍無堵塞，空
氣進行過濾再進行排放。
3．3合理利用能源
在用車輛段、車輛工廠、車輪廠現(xiàn)有風源作為動力源的
同時，烘干加熱系統(tǒng)選用加熱快、效率高的遠紅外加熱和內
置式熱源循環(huán)系統(tǒng)。
3．4執(zhí)行控制系統(tǒng)
利用無觸點感應作為該系統(tǒng)的命令執(zhí)行，以確保各部動
作的準確性、可靠性。
4技術關鍵
4．1工藝布局
根據(jù)車輛段工作現(xiàn)場實際狀況，合理利用現(xiàn)有空間并滿
足工藝流程的要求，是整個項目研制成敗的關鍵。我段輪對
自動涂漆烘干設備的工藝布局如圖l所示：通過推臂小車往
復運動實現(xiàn)輪對定位動作：準備位、噴涂清漆位、中間停頓
位、烘干房烘干位、出輪位，達到最大限度5條輪對同時動
作，減少中間停留空位時間。
圖1輪對自動涂漆烘干工藝布局
4．2噴槍的設置
為保證車軸軸身和車輪表面(踏面和輪輞內、外側面除
外)均勻噴涂清漆，系統(tǒng)選用六只噴槍同時進行噴漆(詳見圖
2)。中間二只噴槍通過橫向往返運動，側面四只噴槍通過上下
一定角度往復擺動，配合輪對旋轉實現(xiàn)輪對自動噴涂清漆。
4．3嚷槍的選擇
噴槍不堵塞、自動化清洗。目前油漆噴槍無論是人工噴
漆還是自動化噴漆，技術難點是噴槍堵塞需清洗(或浸泡)噴
槍。而該設備采用：一是自動噴槍；二是按規(guī)定要求或程序進
行自動清洗；三是油漆調配采用特殊工藝，從而實現(xiàn)了油漆
噴槍免清洗無堵塞的目的。
圖2噴槍設置示意圖
5技術指標
(1)工作時間：60—90s／條(含噴涂烘干)；
(2)噴涂均勻，不留死角；
(3)系統(tǒng)實現(xiàn)流水作業(yè)自動化；
(4)單位噴涂時間：21：：k／條；
(5)空氣排放達標。
6效果評價
依據(jù)設計方案，經(jīng)過3個多月的研制，生產(chǎn)出的LZPX一
Ⅲ型輪對自動噴漆烘干線在南京東車輛段現(xiàn)場安裝使用。通
過近半年的現(xiàn)場實際使用，其效果主要有以下幾點：
6．1操作簡單。勞動強度低
由于該機采用PC全自動集中控制，操作人員在各項準
備工作做好的前提下，在整個作業(yè)過程中只需按一次啟動運
行按鈕，輪對從噴涂到烘干及出輪自動循環(huán)運行，大大減輕
了現(xiàn)場勞動強度。
6．2工作效率高
由于采用了全自動集中控制，現(xiàn)場實際噴涂烘干輪對僅
用60秒就能完成一條，滿足了段修檢修量為45輛／天的生產(chǎn)
任務。
6．3性能可靠，環(huán)境得到有效保護
該套設備運行過程中性能可靠，配套設備采用了吸附過
濾排放的防污染控制模式，現(xiàn)場的環(huán)境保護得到控制，并能
有效保護職工身心健康。
責任編輯：陸繼紅
來稿日期：2009—12一15
(上接第136頁)度小于5．0m時，采用級
配碎石護坡(厚度>10．5m)整治路基邊坡
沖刷、坍塌，優(yōu)于干砌片石護坡和漿砌片
石護坡，且經(jīng)濟效益和社會效益十分顯
著。
(2)當路基邊坡高度大于5．0m時。
采用干砌片石護坡(碎石墊層≥0．2m)整
治路基邊坡沖刷、坍塌病害，滿足使用和
技術的要求。
(3)粉質黏土分布廣，病害種類多，
對行車安全威脅大，建議將該土質納入
鐵路特殊土路基設計規(guī)范，使工程技術
人員對其特殊性有足夠的認識。
參考文獻
【l】鐵路路基施工規(guī)范(TBl0202-2002)Is]．北京
中國鐵道出版社，2002；
【2]鐵路工程土工試驗規(guī)程(TBlol02—2004)[s]．
北京：中國鐵道出版社,2004；
【3】張建國等．鐵路粉砂土路基病害整治技術的研
究嘲．蚌鐵分技驗字(2003)2號；
【4】張守利．用石粉覆蓋法進行粉砂土路堤坡面防
護叨．路基工程，2000(2)：40--41。
責任編輯：萬寶安 </口l>

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