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粉質(zhì)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(wù)段		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時間： 2025年04月03日
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上海鐵道科技2010年第1期135
粉質(zhì)黏土路基邊坡病害整治方案帕搽i習(xí)
摘要粉質(zhì)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(jìn)行加固。
關(guān)鍵詞粉質(zhì)黏土路基邊坡病害
整治方案
阜陽工務(wù)段管內(nèi)京九鐵路K718礦
K742．．。。。屬粉質(zhì)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(yán)重危及行車安
全。
1粉質(zhì)黏土路基邊坡的病害特點(diǎn)及分析
1．1粉質(zhì)黏土路基邊坡病害的特點(diǎn)
該地區(qū)粉質(zhì)黏土內(nèi)摩擦角110-320，
內(nèi)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(jìn)而發(fā)生大面
積塌方的現(xiàn)象。
其特點(diǎn)：(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(diǎn)多面廣，整治
費(fèi)用高；(4)在新線設(shè)計和既有線病害整
治時，由于未考慮粉質(zhì)黏土的特殊性，常
規(guī)加固方案不能根治病害。
1．2粉質(zhì)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(guān)，決定因素是顆粒問聯(lián)結(jié)強(qiáng)度，聯(lián)結(jié)強(qiáng)
度決定于水膠作用力和分子作用力。因
粉質(zhì)黏土中決定顆粒內(nèi)聚力大小的蒙脫
胡東波上海鐵路局阜陽工務(wù)段
土、水云母等黏粒含量低，致使土顆粒間
聯(lián)結(jié)強(qiáng)度較低，抗沖刷極差。當(dāng)汛期雨強(qiáng)
達(dá)某值時，首先雨滴沖擊破壞土顆粒間
脆弱的聯(lián)結(jié)，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(zhì)黏土沖刷性的內(nèi)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(nèi)聚力；a一坡
度；L一坡長(m)；I一雨強(qiáng)(mm／min)；P一植
被覆蓋率。
根據(jù)土壤學(xué)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(qiáng)。當(dāng)坡面
長降雨大時，匯集的水量越大，水流的末
速度相應(yīng)大，故沖刷力就強(qiáng)。當(dāng)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(guān)，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(nèi)聚力可忽略不計，當(dāng)
背水路堤坡腳發(fā)生流土?xí)r，坡腳首先軟
化失穩(wěn)，從而導(dǎo)致路堤坍塌。
1．2．3洛蝕破壞
邊坡坍塌是粉質(zhì)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(qiáng)度衰減和振動液化的結(jié)果。
基床表層中單元土體的強(qiáng)度在列車
荷載作用下衰減，而動應(yīng)力因列車提速
而升高，當(dāng)抗剪強(qiáng)度小于剪應(yīng)力時，導(dǎo)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(jié)。同時，承壓水在
尋找出水路徑以消散空隙水壓力。當(dāng)出
水路徑形成后，自由水流出路堤邊界，并
帶出粉質(zhì)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(zhì)黏土路堤邊坡病害的整治措施
2．1干砌片石護(hù)坡
在京九線上行K738舢一K739+銣地
段，采用干砌片石護(hù)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(qiáng)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(hù)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(shè)備系統(tǒng)加工而成的。其石
灰?guī)r的物理力學(xué)性能要求如表1。
級配碎石的要求和作用機(jī)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(zhì)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(dāng)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(hù)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(xué)性能表
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2．3種植香根草護(hù)坡
香根草以其獨(dú)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(qiáng)度，而且生態(tài)、經(jīng)濟(jì)
效益顯著。
香根草根龐大且深扎，剪切強(qiáng)度及
穿扎能力強(qiáng)，猶如”土壤鉚釘”，可有效地
網(wǎng)絡(luò)土體和聚合土體。香根草根的抗張
強(qiáng)度是一般鋼材的極限強(qiáng)度的六分之一
即75MPa。耐極度干旱和洪澇，適應(yīng)降
雨量200mm～3000mm，適應(yīng)溫度一15℃一
50℃，適應(yīng)PH值3—11的范圍。該方案
主要應(yīng)用于路基護(hù)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(dāng)降雨量大于常
年汛期降雨量時，路基邊坡的級配碎石
護(hù)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(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的地段對級
配碎石進(jìn)行篩分試驗(yàn)，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(jié)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(guān)系曲線見圖2。
表2 碎石篩分結(jié)果表
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--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(guān)系曲線="圖2舍灰量與客重的關(guān)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(hù)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(jìn)行防護(hù)處理與
其它路基坡面防護(hù)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(yùn)，人工就地卸
車，適當(dāng)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(cè)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(yùn)雜費(fèi)，是鐵路內(nèi)部運(yùn)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(fèi)用是干砌片石的36％，漿砌
片石的30％1"1。
4．3進(jìn)度快、工期短
施工進(jìn)度取決于路用車的編組數(shù)量
和到達(dá)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(yùn)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(nèi)京九線兩側(cè)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(hù)，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(hù)體是“柔性”的，片石
防護(hù)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(jié)束語
采用以上三種方案整治粉質(zhì)黏土路
基沖蝕、坍塌等病害的目的是通過試驗(yàn)，
與以往整治方案進(jìn)行比較，從更有效、經(jīng)
濟(jì)的方面確定整治粉質(zhì)黏土路基病害的
方法。
(1)當(dāng)路基邊坡高(下轉(zhuǎn)第104頁)
萬方數(shù)據(jù)
104 輪對自動涂漆烘干設(shè)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(dú)立的噴漆房和獨(dú)立的烘干房，以確保噴槍無堵塞，空
氣進(jìn)行過濾再進(jìn)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(fēng)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(yuǎn)紅外加熱和內(nèi)
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(diǎn)感應(yīng)作為該系統(tǒng)的命令執(zhí)行，以確保各部動
作的準(zhǔn)確性、可靠性。
4技術(shù)關(guān)鍵
4．1工藝布局
根據(jù)車輛段工作現(xiàn)場實(shí)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(guān)鍵。我段輪對
自動涂漆烘干設(shè)備的工藝布局如圖l所示：通過推臂小車往
復(fù)運(yùn)動實(shí)現(xiàn)輪對定位動作：準(zhǔn)備位、噴涂清漆位、中間停頓
位、烘干房烘干位、出輪位，達(dá)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(shè)置
為保證車軸軸身和車輪表面(踏面和輪輞內(nèi)、外側(cè)面除
外)均勻噴涂清漆，系統(tǒng)選用六只噴槍同時進(jìn)行噴漆(詳見圖
2)。中間二只噴槍通過橫向往返運(yùn)動，側(cè)面四只噴槍通過上下
一定角度往復(fù)擺動，配合輪對旋轉(zhuǎn)實(shí)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(shù)難點(diǎn)是噴槍堵塞需清洗(或浸泡)噴
槍。而該設(shè)備采用：一是自動噴槍；二是按規(guī)定要求或程序進(jìn)
行自動清洗；三是油漆調(diào)配采用特殊工藝，從而實(shí)現(xiàn)了油漆
噴槍免清洗無堵塞的目的。
圖2噴槍設(shè)置示意圖
5技術(shù)指標(biāo)
(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(shí)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(dá)標(biāo)。
6效果評價
依據(jù)設(shè)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(shí)際使用，其效果主要有以下幾點(diǎn)：
6．1操作簡單。勞動強(qiáng)度低
由于該機(jī)采用PC全自動集中控制，操作人員在各項準(zhǔn)
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(yùn)
行按鈕，輪對從噴涂到烘干及出輪自動循環(huán)運(yùn)行，大大減輕
了現(xiàn)場勞動強(qiáng)度。
6．2工作效率高
由于采用了全自動集中控制，現(xiàn)場實(shí)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(wù)。
6．3性能可靠，環(huán)境得到有效保護(hù)
該套設(shè)備運(yùn)行過程中性能可靠，配套設(shè)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(hù)得到控制，并能
有效保護(hù)職工身心健康。
責(zé)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(hù)坡(厚度>10．5m)整治路基邊坡
沖刷、坍塌，優(yōu)于干砌片石護(hù)坡和漿砌片
石護(hù)坡，且經(jīng)濟(jì)效益和社會效益十分顯
著。
(2)當(dāng)路基邊坡高度大于5．0m時。
采用干砌片石護(hù)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(shù)的要求。
(3)粉質(zhì)黏土分布廣，病害種類多，
對行車安全威脅大，建議將該土質(zhì)納入
鐵路特殊土路基設(shè)計規(guī)范，使工程技術(shù)
人員對其特殊性有足夠的認(rèn)識。
參考文獻(xiàn)
【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(yàn)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(shù)的研
究嘲．蚌鐵分技驗(yàn)字(2003)2號；
【4】張守利．用石粉覆蓋法進(jìn)行粉砂土路堤坡面防
護(hù)叨．路基工程，2000(2)：40--41。
責(zé)任編輯：萬寶安 </口l>

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