第一篇：鐵路工程常見病害分析及預防整治技術

鐵路工程常見病害分析及預防整治技術（畢業論文）第1章 緒論

中國鐵路始建于1876年，鐵路運輸線是我國國民經濟的大動脈，在我國交通運輸體系中居于主導的骨干地位，它在國家的建設中占有重要地位。隨著我國改革開放的深入，我國在修新線鐵路時采用了國內外先進科技成果，與此同時，對既有鐵路進行補強和改造，并加強了對線路的養護和維修。較大的改善了鐵路的運營狀況，提高了鐵路抵抗自然災害的能力，豐富了預防和整治鐵路線路病害的理論與實踐，對發展國民經濟，促進工農業生產，改善人民生活，改變邊遠地區交通閉塞和文化技術落后面貌，鞏固國防，溝通國際交往，起到了國民經濟大動脈的重要作用。在當今社會經濟高速發展的情形下，對鐵路運輸的需求量在逐漸增大，鐵路運輸的發展將偏向高速和重載運輸。這樣就會加重鐵路線路的承載能力，造成鐵路線路損害，嚴重影響鐵路運輸。為了保證鐵路能夠很好的完成運輸任務，全面了解和掌握鐵路線路常見病害分析及預防整治技術非常的重要。1.1 隧道病害

隧道是埋置于地層中的工程建筑物，是人類利用地下空間的一種形式。廣義上是指：以某種用途、在地面下用任何方法按規定形狀和尺寸修筑的斷面積大于2 m2的洞室。鐵路隧道在運營中會出現滲漏水(水害)、襯砌裂損、隧道凍害、襯砌腐蝕、震害和洞內空氣污染等病害，還有火災威脅。這些病害和危害對隧道的安全、舒適、正常運營有重要影響和威脅。因此、在隧道規劃和設計階段要預防可能的病害、危害、進行合理設計；在隧道施工階段要采用合理的施工工藝、方法、措施和材料，以保證施工質量。在隧道運營階段要及時檢查、發現病害，分析病害成因，采用合理的整治設計和施工方法。如此，才能保證鐵路隧道工程的安全、暢通運營。1.1.1 隧道水害

隧道水害是指在隧道修建和運營過程遇到的水的干擾和危害，是最常見的隧道病害。主要指運營隧道水害(即圍巖的地下水和地表水直接或間接地以滲漏或涌出的形式進入隧道內造成的危害)。隧道滲漏水(水害)對隧道穩定、洞內設施、行車安全、地面建筑和隧道周圍水環境產生諸多不良影響甚至威脅，影響內部結構及附屬設施，降低使用壽命，嚴重時將危害到隧道及地下工程的運營安全。輕則造成洞內空氣潮濕，影響施工人員身體健康，機械設備銹蝕，絕緣設備失效，電路短路，漏電傷人；重則威脅人員安全，沖毀洞內機械設備，造成塌方，淹沒工作面，中斷施工，造成重大經濟損失，危害環境。1.1.1.1 隧道水害的原因

隧道水害的成因是，修建隧道，破壞了山體原始的水系統平衡，隧道成為所穿過山體附近地下水集聚的通道。當隧道圍巖與含水地層連通，而襯砌的防水及排水設施、方法不完善時，就必然要發生隧道水害。也可以將隧道水害歸結為客觀和主觀兩方面的原因。(1)隧道穿過含水的地層。

①砂類土和漂卵石類土含水地層。②節理、裂隙發育，含裂隙水的巖層。

③石灰巖、白云巖等可溶性地層，當有充水的溶槽、溶洞或暗河等與隧道相連通時。④淺埋隧道地段，地表水可沿覆蓋層的裂隙、孔洞滲透到隧道內。(2)隧道襯砌防水及排水設施不完善 ①原建隧道襯砌防水、排水設施不全。

②混凝土襯砌施工質量差，蜂窩、孔隙、裂縫多，自身防水能力差。③防水層施工質量不良或材質耐久性差，經使用數年后失效。④混凝土的工作縫、伸縮縫、沉降縫等未做好防水處理。⑤襯砌變形后，產生的裂縫滲透水。

⑥既有排水設施，如襯砌背后的暗溝、盲溝，無襯砌的輔助坑道、排水孔、暗槽等，年久失修阻塞。

1.1.1.2 常用的整治運營隧道漏水的基本方法(1)適當疏排

對地表水豐富的淺埋隧道，當地表溝谷坑洼積水、滲水對隧道有影響時，用疏導積水、填平溝谷、砌溝排水等措施，使洞頂地表形成良好的排水系統，不使洞頂的地表水流入或滲入隧道。洞口仰坡邊緣周圍設截水溝和排水溝，并保持良好狀態。對地下水豐富、隧道內無排水溝或排水溝深度不足而導致隧底積水的，應采取增設水溝、將單側溝改為雙側溝、加深側溝或采取設置密并暗管加深水溝等措施。(2)注漿堵水

①向襯砌背后圍巖或回境層注漿。②向襯砌內部注漿。③向基底注漿。(3)增設內防水層

內防水層雖然不能阻止水流進入襯砌內，但可阻止水流進入隧道內。增設內防水層的方式有三種：一是刷涂，二是刮壓，三是噴涂。1.1.2 襯砌裂損

隧道襯砌是承受地層壓力、防上圍巖變形坍落的工程主體建筑物。地層壓力的大小，主要取決于工程地質和水文地質條件和圍巖的物理力學特性，同時與施工方法、支護襯砌是否及時和工程質量的好壞等因素有關。由于形變壓力、松動壓力作用、地層沿隧道縱向分布及力學性態的不均勻作用、溫度和收縮應力作用、圍巖膨脹性或凍脹性壓力作用、腐蝕性介質作用、施工中人為因素、運營車輛的循環荷載作用等，使隧道襯砌結構物產生裂縫和變形，影響隧道的正常使用，統稱為隧道襯砌裂損病害。襯砌裂損是隧道病害的主要形式，隧道襯砌裂損破壞了隧道結構的穩定性，降低了襯砌結構的安全可靠性，影響隧道的正常使用，甚至危及行車安全。襯砌裂損變形的主要危害有：(1)降低襯砌結構對同巖的承載能力；

(2)使隧道凈空變小，侵入建筑限界，影響車輛安全通過；(3)拱部襯砌掉塊，影響行車和人身安全；

(4)裂縫漏水，造成洞內設施銹蝕，道床翻漿，嚴寒和寒冷地區產生凍害；

(5)鋪底和仰拱破損，基床翻漿、線路變形、危及行車安全，被迫降低車輛運行速度，量增加養護維修工作量；

(6)在運營條件下對裂損襯砌進行大修整治，施工與運輸互相干擾，費用增大。

針對襯砌裂損病害提出整治措施：裂縫整修，襯砌背后空洞壓漿，底版的穩定處理，換拱、換邊墻。

1.1.3 襯砌腐蝕

襯砌背后的腐蝕性環境水，容易沿襯砌的毛細孔、工作縫、變形縫及其他孔洞滲流到襯砌內側，成為隧道滲漏水，對襯砌混凝土和砌石、灰縫產生物理性或化學性的侵蝕作用，造成襯砌腐蝕。隧道襯砌腐蝕分為物理性侵蝕和化學性腐蝕兩類。隧道襯砌腐蝕使混凝土變酥松，強度下降，降低隧道襯砌的承載能力，還會導致鋼軌及扣件腐蝕，縮短使用壽命，危及行車安全。產生腐蝕的三個要素是第一、腐蝕介質的存在；第二、易腐蝕物質的存在；第三、地下水的存在且具有活動性。為確保隧道建筑物的安全使用，應積極對襯砌腐蝕病害進行防治。隧道襯砌防腐蝕措施，應首先從搞好勘測設計著手，掌握隧道工程地質和水文地質資料，查明環境水含侵蝕性介質的來源和成分，在正確判定其對襯砌混凝土侵蝕的程度的基礎上，因地制宜地采取防治措施。針對隧道腐蝕產生的原因和條件。目前，對隧道侵蝕采取的防治措施主要有以下幾種。

(1)提高襯砌的密實度和整體性。(2)外摻加料法。(3)選用耐侵蝕水泥。(4)加強襯砌外排水措施。

(5)使用密實的與混凝土不起化學作用的材料，在襯砌外表面做隔離防水層。(6)采用與侵蝕性環境水不起化學反應的天然石料砌筑襯砌。(7)向襯砌背后壓注防蝕漿液。(8)防腐蝕混凝土。1.1.4 隧道凍害

隧道凍害是寒冷地區和嚴寒地區的隧道內水流和圍巖積水凍結，引起隧道拱部掛冰、邊墻結冰、洞內網線設備掛冰、圍巖凍脹、襯砌脹裂、隧底冰椎、水溝冰塞、線路凍起等，影響到安全運營和建筑物的正常使用的各種病害。隧道凍害會導致襯砌凍裂開脹，甚至疏松剝落，造成隧道襯砌結構的失穩破壞，降低襯砌結構的安全可靠性，嚴重影響運輸的安全和正常運行。隧道常見的凍害種類有：拱部結冰、邊墻結冰、圍巖凍脹破壞、襯砌發生冰楔、洞內網線掛水等。

凍害形成的主要原因有：寒冷氣溫的作用，季節凍結圈的形成(如果隧道的排水設備在隧道的凍結圈內，冬季易發生冰塞；在凍結圈內如果圍巖的巖性是非凍脹性土，則不會發生凍脹性病害)。隧道在設計和施工時，對防凍問題沒有考慮或考慮不周，造成襯砌防水能力不足，洞內排水設施埋深不夠、治水措施不當，施工有缺陷，都會造成和加重運營階段隧道的凍害。嚴寒及寒冷地區隧道凍害的防治，其基本措施是綜合治水、更換土壤、保溫防凍、結構加強、防止融坍等，可根據實際情況綜合運用。1.1.5 隧道病害的防治

隧道病害給隧道的正常運營和安全都帶來影響，有時影響十分嚴重；而且，病害整治和保持運營之間矛盾突出，病害整治干擾正常運營，造成運營損失，而病害整治在空間、時間和施工條件都局限的條件下進行，困難重重。因此，首先要預防為主，必須在設計階段就要采取預防措施，防止病害產生；另一方面，對出現的病害須查清病害原因、采取合理的措施進行整治，提高隧道病害整治的工程質量和經濟效益。1.2 滑坡的危害

滑坡是山區、丘陵地區常見的病害。它與地震、崩塌、泥石流一樣，是一種危害很大的不良自然地質現象。我國幅員遼闊，有70 ％的地區，地質地理條件十分復雜，滑坡分布尤為廣泛，西南、西北、華東、中南和華北的山區，丘陵以及黃土高原地區都有大量滑坡分布，亦是世界上受滑坡危害比較嚴重的國家之一。滑坡為整體或幾大塊相繼滑動，一般為緩慢地、長期地、間歇性地沿滑動方向向下滑動，它可以延緩幾年、幾十年以至百年以上。滑坡滑動的土體或巖體，可大可小，小的百十立方米，大的可達幾十萬甚至數百萬立方米。滑坡具有很大的破壞力，大規模的滑坡會掩埋村鎮、摧毀工礦、中斷交通、堵塞江河、破壞農田和森林，給國家建設和人民的生命財產造成嚴重的損失。1.2.1 滑坡的概念

滑坡是一種山區鐵路、公路建設中常見的不良地質現象，是一種斜坡變形形式，主要發生在山地、丘陵地區的斜坡上。對滑坡的含義，一般有兩種說法：一是廣義的，即把斜坡巖(土)體順坡向下滑移的一切現象，統稱為滑坡。它包括崩塌和泥石流等；另一種是比較嚴謹的，在一定的地形地質條件下，由于外界條件的變化，各種自然或人為的因素影響(例如長期受水浸潤，削弱山體下部支撐力量等)，破壞了巖(土)體的力學平衡，使山坡上的不穩定土體(巖體)在重力作用下，沿著一定的軟弱面(帶)作整體的、緩慢的、間歇性的向下滑動的不良地質現象，稱之為滑坡。

1.2.2 滑坡的種類 我國鐵路滑坡分類，是從鐵路工程地質角度出發，目的是為了更有效地進行鐵路沿線滑坡的預防和整治工作，盡可能減少滑坡所造成的危害，以保證鐵路運輸更好地為我國社會主義建設事業任務。

(1)按組成滑坡的物質分類 ①粘性土滑坡； ②黃土滑坡； ③堆填土滑坡； ④堆積土滑坡； ⑤破碎巖石滑坡； ⑥巖石滑坡。

(2)按主滑面成因類型分類 ①堆積面滑坡； ②層面滑坡； ③構造面滑坡； ④同生面滑坡。

(3)按滑坡平面形態分類 ①圈椅形滑坡； ②橫長形滑坡； ③縱長形滑坡； ④勺形滑坡； ⑤葫蘆形滑坡； ⑥橢圓形滑坡。

(4)按滑體滑面的形狀分類 ①曲線形滑坡； ②直線形滑坡； ③折線形滑坡。(5)按滑面性質分類 ①旋轉滑坡； ②構造滑坡；

③錯落轉化的滑坡； ④表層成層滑坡。1.2.3 滑坡的危害

滑坡對鐵路交通運輸的危害主要表現在以下幾方面：(1)破壞線路、中斷行車

緩慢移動的滑坡常常造成路基和線路上拱、下沉、外擠、擋墻變形及側溝破壞。滑坡一旦滑下，則掩埋路基、推毀線路設備。路基部分或整體滑動的路堤滑坡使線路懸中，難易修復。(2)危害站場、砸壞站房 山區鐵路，要在深山峽谷中找一段地勢較平坦能設站的地方是很不容易的，而那些峽谷中的寬谷段，又常常是古老滑坡發育的地方。如寶成線的西坡、淡家莊、白水江等滑坡；成昆線的甘洛、乃托、紅石巖、鐵西等滑坡；貴昆線的大海哨滑坡，均位于車站上。由于站場挖方較多，常促使古老滑坡復活。在施工期間曾為整治這些滑坡花費了巨大投資，運營以后尚未穩定的滑坡也一直威脅站場的安全。(3)橋梁墩臺推移，隧道明洞摧毀

滑坡對山區橋梁、隧道、明洞也帶來了嚴重破壞。如1966年8月成昆線的會仙4號橋，在鋪軌架橋前，由于滑坡病害使橋臺被推移38 cm，7號墩被推移了7 cm，當時無法鋪軌架梁，用軍便梁通過。又如貴昆線格里橋通車后，由于滑坡病害推動了橋臺，并把橋墩推斷，最后只得把橋填死改成了路堤。其他如梅大支線的大深橋，成昆線的玉田三線橋、耳足橋、鐵西雙線橋、貴昆線的樹舍橋等均受到滑坡的破壞和威脅，不得不作抗滑工程來保證橋梁的安全。(4)肇成行車事故，人身傷亡嚴重

1974年9月成昆線彎高滑坡造成一列貨車顛覆。1981年8月16日在寶成線丁家壩～大灘間K 293+365，固山體滑塌造成812次貨車顛覆7輛，電力機車翻入嘉陵江中，中斷62 h11 min。l981年9月4日寶成線軍師廟K 313崩塌性滑坡，摧毀工棚，l3名職工殉難。給國家和人民生命造成了巨大的損失。

(5)中斷交通運輸，影響國計民生

滑坡除了直接破壞線路、路基、橋梁、隧道外，還有一種間接破壞，就是為泥石流提供了物質來源。幾乎所有的泥石流溝的上流補給區都是崩塌滑坡的活動區。特別當滑坡阻斷溝中水流形成“滑坡壩”和“滑坡湖”時，一旦水位抬高，產生潰壩時，就形成了強大而急劇的泥石流，其危害性更大。破壞線路、中斷交通、嚴重影響人民生活和國民經濟。(6)增加基建投資、加大維修費用

滑坡除了破壞工程設施和中斷運輸造成的直接損失外，為整治它常常要增建排水、支擋、減重等大量工程，不僅增加廣基建投資，而且增加了維修費用、整治一個大中型滑坡，往往需要數十萬、百余萬、甚至上千萬元的投資，如鐵西滑坡的處理費用就達2 300萬元。由此可見，滑坡給人類活動的各個方面造成的損失是極為嚴重的。隨著人們對這—不良自然地質現象的規律性的認識逐漸深化，并治理滑坡災害的能力也在不斷提高。1.2.4 滑坡的防治

在修建鐵路和各種工程建筑物時，要想完全避過滑坡是不可能的，這就需要我們掌握滑坡發生和發展的規律，分清滑坡的性質，提出對滑坡整治的工程措施。概括起來有以下幾點：(1)鐵路運營線路要避開滑坡的影響。

(2)采用多種形式的截水溝、排水溝、急流槽來攔截和排引地表水；用截水滲溝、盲溝、縱向或橫向滲溝、支撐滲水溝、泄水隧洞等來疏干和排引地表水。

(3)在滑坡舌部或中前部修建各種形式的抗滑擋墻，在滑坡體其他不同部位修建各種多級擋墻，阻擋滑坡體的滑動，這是一種對穩定滑坡有長久作用的有效措施。例如抗滑擋土墻、抗滑干砌片石垛、抗滑樁、鋼筋混凝土樁等。

(4)把滑坡體上部主滑和牽引地段的土石挖去，填在滑坡下部的抗滑地段，反壓阻滑，改善邊坡，減少下滑力，增加抗滑力，提高滑坡的穩定性。這是經常用來整治滑坡的—種簡便方法。

(5)利用物理化學加固，改變滑動帶的土石性質，提高它的強度，從而達到穩定滑坡的目的。例如采用焙燒法、電滲排水法、水泥灌漿法、化學灌漿、鉆孔孔底爆破法等物理化學方法整治滑坡。

(6)防止滑體、岸坡沖刷，采取綠化山坡，種樹植被等措施來穩定滑坡。1.3 風沙對鐵路的危害

風沙對鐵路的危害類型大體可分為路基吹蝕和線路積沙兩種。當風力達到起沙風而作用于路基時，沙植被風吹揚帶走，產生路基風蝕。風蝕過程中形成的風沙流不斷地撞擊地表，繼續將沙粒揚起，納入運動的氣流之中，使風蝕過程逐漸擴展；另一方面，路基本身又是風沙流運行的障礙物，導致風速降低，在線路上形成旋渦，喪失其前進速度，所攜帶的沙粒在線路上沉落，引起線路發生積沙現象。1.3.1 產生風沙危害的原因 鐵路受風沙危害的原因：有自然因素和人為因素兩個方面。在自然因素中，主要是風和沙源。風是引起風沙危害的動力，豐富的沙源是形成風沙危害的物質基礎。人為因素是指人類活動破壞了線路附近的植被，以及工程技術措施采用不合理而引起的沙害。我國大部分沙區均以西北風和偏西風為主，流動沙丘通常以擺動前進式向前移動，植被比較稀疏的半固定沙丘和輕質土地遭受強烈的風蝕作用。同時，通過風沙地區線路的兩側，廣泛分布著大面積流沙、固定和半固定沙堆、戈壁、沙質干河床、平沙地、沙荒及沙質草原等，沙源極其豐富。這就是造成鐵路沙害的根本原因。一般說來，風沙對鐵路的危害，主要在流沙地區或天然植被不足以控制風沙活動的輕質土壤地區，顯然是自然因素起主導作用。但是在固定沙丘和植被較稠密的沙質草原地區，有些地段的線路沙害也十分嚴重，這就是人為因素起主導作用。在這些地區，往往由于不合理的開墾、放牧和打柴等人類活動，破壞了天然植被致使流沙再起，引起沙害。這是應該特別注意防止的。在施工過程中，由于破壞現有天然植被面積過大或者取土、棄土不合理，又未及時采取防護措施，也是人為造成線路沙害的重要原因，必須引起注意。為了防止鐵路沙害，在靠近路基附近設置防沙柵、樹枝條高立式沙障或擋沙墻及聚沙堤等是十分有害的防沙措施，這種措施在短期內效果顯著，但這正是在線路附近造成流動沙堆的條件，一旦積沙埋沒障礙物時，就成為危害線路的沙源。有人稱這種防護措施為“引狼入室”，使線路造成舌狀沙害，對線路威脅最大。1.3.2 防治風沙的措施

防治鐵路沙害需要從預防和治理兩個方面著手。首先，應盡量把線路通過地區沙害的潛在威脅減少到最小程度，并注意不使沙害的范圍擴大；第二，在發生沙害地段，本著因地制宜，因害設防的原則，積極采取工程措施、生物措施和化學措施治理。因此，鐵路沙害的防治工作是貫穿在選線、施工及運營等各個階段的，每個階段都不應忽視，龍其是運營階段，防治沙害是保證列車正常運行的主要任務。下面分幾個主要部分敘述。(1)選擇合理的路線

在風沙地區修建鐵路，正確的選擇線路是防止鐵路沙害最有效、最經濟的措施。①選擇沙害威脅最輕地段。

②使線路通過起伏不大的沙丘地段、使線路由沙區內的古河道及山前平原的潛水帶邊緣通過。

③力求使線路通過植被較好的固定沙丘及半固定沙丘。

④將線路選擇在沙丘體的上風一側，將線路選擇在沙區間沼澤地或草墊子地的下風側。⑤使線路與當地主風向平行，盡量避免彎道。⑥少占耕地。(2)路基本體防護

風沙地區的鐵路路基，容易遭受風蝕，尤其是路堤的路肩部位風蝕最重，而且踩踏變形。路基本體防護的原則是根據路基本體遭受風蝕為主的特點，因地制宜，就地取材，以達到不受風蝕的目的。一般有下列措施：截砌碎卵石、路肩栽砌片石、平鋪卵礫石、加寬路面、黏土包坡、泥糊抹面、鋪草皮磚等。(3)線路兩側防護

①鋪設防護帶，合理確定防護帶的寬度。

②機械沙障固沙，一般采用高立式沙障、平鋪式沙障和草方格沙障。③植物固沙。1.4 混凝土軌枕常見病害

混凝土軌枕線路由鋼軌、混凝土軌枕、扣件、道床等部分組成。鋼軌直接承受由機車車輛傳來的巨大壓力，并傳向軌枕。混凝土軌枕通過軌下彈性墊層和中間扣件承受鋼軌傳來的豎向垂直力、橫向和縱向水平力后再將其分布于道床，并保持鋼軌正常的幾何位置。混凝土軌枕在我國鐵路鋪設使用已有多年的歷史，多年的經驗表明，混凝土軌枕的使用對強化軌道結構、保證行車安全起到了重要作用。但是，內軌枕在設計、制造和使用中的問題，致使部分軌枕早期發生裂損，影響了正常作用。1.4.1 混凝土軌枕傷損的主要形態(1)軌下截面出現過大的橫向裂縫

混凝土軌枕是一個接受不穩定重復荷載的構件，荷截的變化帶有隨機的性質。混凝土軌枕在使用期內軌下截面有可能出現大于該截面抗裂強度的荷載彎矩，在這種情況下就產生了橫向裂縫。一般來說，這種裂縫較小，不致引起軌枕的失效。但在某些情況下，軌下截面的荷載彎矩遠遠大于軌枕的抗裂強度，那就會出現過大的橫向裂縫，導致軌枕失效。(2)軌下截面壓潰

軌枕軌下部分由于橡膠墊板損壞或串出，使鋼軌直接作用于承軌槽，引起軌下部分混凝土壓潰。有些軌枕由于軌下截面橫向裂縫過大，混凝土受壓區產生過大的壓應力使混凝土壓潰。(3)軌枕中間部分出現過大的橫向裂縫

軌枕中間部分出現的裂縫包括中間上部裂縫和下部裂縫兩種。軌枕中間上部出現裂縫，是由于軌枕中部產生較大的負彎矩所致；軌枕中間下部出現裂縫，是由于中部產生較大的正彎矩所致。通過調查得知，因軌枕中部出現過大的橫向裂縫而失效的軌枕多于因軌下截面出現橫向裂縫而失效的軌枕，因軌枕中間下部出現過大橫向裂縫而失效的軌枕多于因軌枕中間上部出現橫向裂縫而失效的軌枕。(4)軌枕中間部分壓潰

軌枕中間部分由于受了過大的正彎矩，不僅使軌枕中間部分的下部產生過大的裂縫，而且還引起截面受壓區的過大壓應力，致使混凝土壓潰，這種情況一般發生在鋼軌接頭。有些軌枕由于中間部分承受了過大的負彎矩，不但引起中間部分的上部裂縫，而且還使中間截面下部受到過大的壓應力以致壓潰，甚至出現鋼筋外露。(5)軌枕縱向裂縫

軌枕沿長軸線方向的裂縫統稱縱向裂縫。縱向裂縫一般有端頭裂縫、端部上表面裂縫、側面水平縱向裂縫、釘孔縱裂、貫通縱裂等，縱向裂縫較多的部分是沿螺栓孔的兩側或應力鋼筋處發生，并向端頭及中部發展。這種裂縫的出現，將嚴重地影響軌枕的使用壽命。(6)軌枕的龜裂

龜裂是軌枕表面縱橫交錯的細小裂紋，一般多發生在軌枕端部及中部頂面和側面處。龜裂對軌枕的使用壽命影響也很大。(7)軌枕中間部分斜裂及扭傷

軌枕中間部分斜裂扭傷是指沿對角方向的破損。線路維修工作中的搗固作業，因在軌枕兩側進行對角搗固，過車時容易使軌枕中間部分產生斜裂或扭傷。據調查統計，因線路維修養護不當使軌枕中部扭斷、折斷的軌枕在傷損軌枕總數中占有一定的比例。(8)軌枕擋肩破損

軌枕擋肩承受由扣件傳來的水平推力而產生破損，特別在小半徑曲線上這種現象十分普遍，有的采用加寬鐵座仍不能解決問題，據統計，在半徑為400 m的曲線上，擋肩破損高達70 %。另外，由于墊片損壞或在軌枕制造過程中擋肩部分的缺陷也可能造成擋肩破損。(9)軌枕的腐蝕

在長期放水地段和車輛裝載有害介質散落在軌枕上，都會造成軌枕的腐蝕，輕者混凝上表面出現麻點、脫層等現象，重者鋼筋銹蝕，并逐漸向里延伸。(10)軌枕底邊掉塊

手工搗固沖擊軌枕底邊使混凝土掉塊，嚴重時掉塊面積可多達100 cm2，其結果是軌枕受力狀況惡化，容易出現應力集中而造成其他各種傷損，并且削弱了軌道的穩定性。1.4.2 混凝土軌枕傷損的原因

造成混凝土軌枕傷損的主要原因主要有制造質量、養護維修作業和結構三個方面。(1)制造質量

在混凝土軌枕各類損傷中，縱向裂縫對行車安全危害最大，而且一經發生，發展極為迅速，嚴重者貫通軌枕全長，造成劈裂和龜裂，混凝土疏松、剝落，對軌枕承載能力、保持軌道狀態能力和使用壽命危害很大，這類損傷一般都是由于制造質量不良引起的。(2)養護維修作業

混凝土軌枕斷面和配筋的設計都是在一定受力條件的前提下進行的而混凝上軌枕截面實際承受的荷載彎矩與線路養護維修作業有密切關系。在養護維修作業中，如果使軌枕受力狀態發生了變化，就可能出現軌枕斷面荷載彎矩大于軌枕抗裂強度的現象，以致產生軌枕傷損。養護維修作業對軌枕傷損的影響主要表現在以下幾方面：搗固作業、軌下墊層及絕緣緩沖墊片損壞沒有及時更換、沒有及時整治道床病害對軌枕受力極為不利、接頭養護不良、沒有及時消滅軌面不平順。(3)軌枕結構

為了了解混凝土軌枕的使用情況進而采取措施，提高軌枕結構的可靠性，多年來，鐵道部有關單位曾組織了多次較大規模的現場調查。歷次調查的資料表明，現有軌枕按50年使用壽命的要求，考慮可能出現的非正常運營條件，軌枕結構強度必須適當提高。1.5 鋼軌接頭病害

鋼軌接頭是線路的薄弱環節，混凝土軌枕線路更為嚴重。機車車輛的輪對通過接頭時，因其不平順而產生劇烈振動，加速線路狀態的變化，以致形成接頭病害。接頭病害產生之后，又進一步加劇機車車輛輪對對線路的破壞作用，互為因果，使病害發展變化加速，養路工區幾乎無法應付。在鋼軌、道床和路基狀態基本相同的情況下，混凝土軌枕線路接頭比木枕線路接頭變化快，各類接頭病害產生周期短，發展迅速。石碴沒有翻白之前，約每月保養一次，石碴一經翻白，幾乎每周都要保養，石碴溜塌的接頭甚至每兩天就要保養一次，接頭病害發展到這種程度之后，如不從根本上整治病害，接頭就很難維持正常工作狀態，影響鐵路運營。1.5.1 鋼軌接頭病害分類

按接頭軌面狀態分：低扣接頭、磨耗不均勻接頭、錯牙接頭、金屬剝離接頭、大軌縫。按接頭道床狀態分：翻漿接頭、翻白接頭、溜塌接頭、硬結接頭。

按接頭的結構狀態分：接頭夾板下彎、上緣磨蝕、夾板螺栓的螺帽扭矩不足；扣件螺帽扭矩不足、扣板或軌距擋板不密貼、扣件失效等。

1.5.2 鋼軌接頭病害的原因 鋼軌接頭病害的發生，最根本的原因在于軌道接頭存在結構上的不平順，這就導致輪軌之間產生較大的附加動力作用。過大的附加動力作用又促使不平順的發展和附加動力的增長，同時也就促進了接頭病害的發展，可見，鋼軌接頭病害的發生與發展是互為因果的。另外，由于養護方法不當也會促使接頭病害產生和發展。(1)結構不平順

鋼軌接頭在結構上的不平順，指的是接頭軌縫；車輪壓在鋼軌的輸出端時，鄰接鋼軌的接受端有抬高趨勢，形成臺階；荷載下鋼軌接頭處的撓曲不是連續曲線，而是折線。當折角、軌縫、臺階三個因素同時出現，都將產生輪軌沖擊，從而增大接頭處的附加動力。(2)附加不平順

附加不平順是在運營過程中形成的，以下幾種情況都可能引起附加不平順，如：結構薄弱、軌面不均勻磨耗、彈性不足。(3)動態不平順

動態不平順一般有兩種情況：一種是軌道彈性不均和荷載波動，輪軌接觸點軌跡呈波浪形不平順；另一種是線路存在暗坑吊板和道床不均勻的彈性下沉。這兩種不平順只有在動態情況下才能表現出來。線路的動態不平順增大了列車運行中的沖擊和振動。有的養護單位使用厚度不等、彈性不均的軌下墊板以及線路養護質量不良，都加劇了軌道動態不平順。

綜上所述，車輪通過鋼軌接頭處的軌縫，形成劇烈的沖擊和振動，這是造成鋼軌接頭病害的外因；鋼軌斷面及接頭部分設計不合適以及淬火工藝不良則是鋼軌接頭產生病害的內因，所以，長度25 m鋼軌混凝土軌枕線路解決接頭病害的根本途徑要首先從改善鋼軌材質、淬火技術要求、淬火工藝、鋼軌及夾板的設計等方面著手，同時在養護維修工作中也要采取符合混凝土軌枕線路特點的方法進行作業，以改善鋼軌接頭的工作狀態。

第2章 土工合成材料在整治路基病害工程中的應用 2.1 土工合成材料的含義及其應用概況

土工合成材料是土木工程應用的合成材料的總稱。作為一種新型的土木工程材料，它是以人工合成的聚合物(如塑料、化纖、合成橡膠等)為原料，制成各種類型的產品，置于土體內部、表面或各種土體之間，發揮加強或保護土體的作用。

土工合成材料在土木、水利、交通、鐵道和環境工程中得到廣泛的應用，起到排水反濾、防滲、加筋、隔離、防護和減載等作用。這些作用是以不同的形式的產品來實現的，例如，土工織物用于濾層、隔離和防護；土工網和三維植被網墊用于排水和坡面的穩定；土工格柵、條帶和有紡或編織土工織物用于加筋、土工膜用于防滲等。復合型土工合成材料則結合了各自的優點，例如，兼有過濾和排水性能的土工織物和土工網復合材料，結合加筋和隔離功能的土工織物和土工格柵復合材料，而土工織物和土工膜結合形成的復合土工膜則既能防滲又具有防刺破的作用，同時具有與土較高的界面磨擦系數。盡管有眾多的產品和更多的潛在的應用形式，對于具體的工程應判斷土工合成材料的主要作用，選擇合理的設計公式，確定要求達到的性能指標，并尋求一個經濟上合適的施工方法。目前證明較成功的應用有：無紡土工織物代替粒狀級配濾層應用于反濾排水工程中，土工合成材料加筋擋土墻代替重力式擋土墻，塑料排水帶代替砂井，土工膜用于防滲材料等。在應用的初期，最擔心的是耐久性，忽視鋪放的位置，認為鋪土工合成材料總比不鋪好。而現在經驗證明在土中耐久性是可以保證的，相反，土工合成材料鋪放的位置不當或施工質量差，會降低作用，甚至適得其反。

土工合成材料的原材料是高分子聚合物(polymer)。它們是由煤、石油、天然氣或石灰石中提煉出來的化學物質制成，再進一步加工成纖維或合成材料片材，最后制成各種產品。制造土工合成材料的聚合物主要有聚乙烯(PE)、聚酯(PER)、聚酰胺(PA)、聚丙烯(PP)和聚氯乙烯(PVC)等。聚乙烯是在1931年前后，首先由英國ICI公司研制成功的，1939年成為商品在市場上出售，它是聚合物中分子結構最簡單的一種，可分為低分子量和高分子量兩類。聚乙烯的比重為0.92，耐酸堿，抗化學劑能力強，吸濕性低，低濕時仍具柔性，電絕緣性極好。在1950年前后，又開發出了高密度聚乙烯(HDPE)材料，其比重、機械強度、熔點和硬度等都比低密度的為優。聚酰胺約在1935年研制成功，俗名為尼龍，其吸濕性較高，干燥時有一定絕緣性、機械性能好。聚酯于1941年前后問世，它包括聚酯樹脂、聚酯纖維和聚酯橡膠等。

聚丙烯于1954年研制出來，1957年成為商品出售。它的比重為0.90～0.91，耐溫范圍-30 ℃～140 ℃，耐化學劑性能較好，惰性強，價格低廉，是目前應用最多的原材料之一。

此外，常用的原材料還有聚氯乙烯，它的比重為1.4，具有極好的化學穩定性，不燃燒，可用于制造透明薄膜、管道、板材等。以上五種原材料的性能對比如表2-1所示。表2-1 幾種高分子聚合物性能對比 性能

高分子聚合物

聚酯

聚酰胺

聚丙烯

聚乙烯

聚氯乙烯 單位質量

高

中

低

低

高 強度

高

中

低

低

低 彈性模量

高

中

低

低

低 破壞應變

中

中

高

高

高 蠕變性

低

中

高

高

抗紫外線

高

中

中

低

高 耐堿性

低

高

高

高

高 耐霉，耐蟲

中

中

中

高

高

應當指出，材料的強度還與纖維的制作方法有關。在應用土工合成材料時，其性能更受施工方法、應用環境和側限壓力大小的影響。土工合成材料在我國的應用，可以追溯到20世紀60年代，例如，北京市東北旺農場南干渠使用聚氯乙烯土工膜防滲。有紡織物首次應用的成功實例，是在1974年江蘇省江都縣嘶馬長江的護岸工程。該工程采用聚丙烯編織布，聚氯乙烯繩網和混凝土塊組成整體沉排，防止河床沖刷。無紡織物作為隔離材料，1981年，鐵路部門首先應用于防治“翻漿冒泥”現象。無紡織物作為反濾材料，1984年首次成功地應用于云南麥子河工程大壩上。1983年鐵路部門在廣茂鐵路路基中第一次采用了土工織物鋪設在軟土地基表面，增加了路堤的穩定性。

目前，品種繁多的人工合成材料陸續問世，它們可制成各種符合特定目的的產品，而且由于其具有質量輕、施工簡易、運輸方便、價格低廉料源豐富等優點，為土木工程提供了一種嶄新的較為理想的材料，并由此帶來一種實施簡便和經濟有效的技術途徑。土工合成材料是以合成材料為原材料制成的應用于巖土工程的各種產品的統稱。因為它們主要用于巖土工程，故冠以“土工”兩字，稱為土工合成材料，以區別于天然材料。近些年來，土工合成材料在全世界范圍內得到迅速的發展和廣泛的應用，取得了良好的經濟、社會和環境效應。土工合成材料技術被人們譽為20世紀巖土工程中的一項技術革命。2.2 土工合成材料的種類 2.2.1 土工織物

2.2.1.1 土工織物的種類

土工織物為透水性土工合成材料。土工織物的制造一般要經過兩個步驟：首先把聚合物原料加工成絲、短纖維、紗或條帶，然后再制成平面結構的土工織物。許多不同的高分子聚合物已經用作不同土工織物產品的原料，土工織物按制造方法分為針織型、無紡或非織造型和機織或有紡型三類。針織型目前已很少應用，有紡土工織物由兩組平行的呈正交或斜交的經線和緯線交織而成，其主要缺點是沿經線和緯線的強度高，而與經緯線斜交方向的強度低，無紡土工織物是把纖維作定向的或隨意的排列，再經過加工而成，按照聯結纖維的方法不同，可分為化學(粘結劑)聯結、熱力聯結和機械聯結三種。其主要優點是強度沒有顯著的方向性，對變形的適應性較大，目前世界上80 %的土工織物屬于這種類型。

土工織物突出的優點是重量輕，整體連續性好(可做成較大面積的整體)，施工方便，抗拉強度較高，耐腐蝕和抗微生物侵蝕性好。缺點是未經特殊處理，則抗紫外線能力低，如暴露在外受紫外線直接照射容易老化，但如不直接暴露，抗老化及耐久性能仍較高，土工織物的性能與其聚合物原料、土工織物的種類及加工制造方法密切相關。(1)織造型土工織物

這類產品又稱有紡土工織物，是最早的土工織物產品。它的制造分兩道工序：先將聚合物原料加工成絲或紗或帶，再借織機制成平面結構的布狀產品。織造時常包括相互垂直的兩組平行絲，沿織機(長)方向的稱經絲，橫過織機(寬)方向的稱緯絲。這種織物看來簡單，卻有著不同的絲種和不同的織法。絲種包括單絲、多絲及二者的混合。單絲是單根絲，典型直徑約為0.5 mm，它是將聚合物熱熔后從模具中擠壓出來的連續長絲。在擠出同時或剛擠出后將絲拉伸，使其中的分子定向，以提高絲的強度。多絲是由若干根單絲組成的，在制造高強土工織物時常采用多絲。多絲也有用切割成的短絲(一般長100 mm)搓擰而成的。早期的土工織物系由單絲織成，后來發展為采用扁絲。扁絲是由聚合物薄片經利刀切成的薄條，其厚度比單絲薄得多，且在切片前后都要牽引拉伸以提高其強度。扁絲寬度約為3 mm，是其厚度的一二十倍。目前的大多數編織土工織物是由扁絲織成，而圓絲和扁絲結合織成的織物有較高的滲透性。

另一種特殊的扁絲叫裂膜絲，它是將一根扁絲剖成許多根細絲，但仍連在一起。由裂膜絲織成的織物較為密實，柔軟而滲透性小。多絲和裂膜絲結合織成的編織物厚度可達1～2 mm，比扁絲織成的要厚。織造型土工織物有三種基本的織造型式：平紋、斜紋和緞紋。平紋是一種最簡單、應用最多的織法，其形式是經、緯絲一上一下。斜紋則是經絲跳越幾根緯絲，最簡單的形式是經絲二上一下。緞紋織法是經絲和緯絲長距離的跳越，例如經絲五上一下。這種織法運用于衣料類產品。

在織造時，由于梭子要不斷地牽引緯絲從經絲的空間中穿過，故要求經絲強度比緯絲的高。采用不同的絲和紗以及不同的織法，可以使織成的產品具有不同的特性。例如平紋織物有明顯的各向異性，其經、緯向的摩擦系數也不一樣；圓絲織物的滲透性一般比扁絲的要高，每厘米長的經絲間穿越的緯絲愈多，織物也愈密愈強，滲透性則愈低。單絲的表面積較多絲的要小，其防止生物淤堵的性能要好一些。聚丙烯的老化速度比聚酯和聚乙烯的要快等等。由此可見，可以借調整絲(紗)的材質、品種和織造方式等來得到符合工程要求的強度、經緯強度比、摩擦系數、等效孔徑和耐久性等各項指標。在工程實施中應根據具體要求來優選產品，鋪設時要注意材料的合理鋪設方向。(2)非織造型土工織物

這類產品又稱無紡土工織物。根據粘合方式的不同，非織造型土工織物分為熱粘合、化學粘合和機械粘合等三種。熱粘合法織造型土土織物的制造，是將纖維在傳送帶上成網，讓其通過兩個反向轉動的熱輥之間熱壓，纖維網受到一定溫度，部分纖維軟化熔融，互相粘連，冷卻后得到固化。該法主要用于生產薄型土工織物，厚度一般為0.5～1.0 mm。由于纖維是隨機分布的，織物中形成無數大小不一的開孔。再因為無經緯絲之分，故其強度的各向異性不明顯。

紡粘法是粘合法中的一種，是將聚合物原料經過熔融、擠壓，紡絲成網，纖維加固后形成的產品。這種織物厚度薄面強度高，滲透性大。由于制造流程短，產品質量好，品種規格多，成本低，用途廣，近年來在我國發展較快。

化學粘合法土工織物，是通過不同工藝，將粘合劑均勻地施加到纖維網中，待粘合劑固化。纖維之間便互相粘連，使網得以加固，厚度可達3 mm。常用的粘合劑有聚烯酯、聚酯乙烯等。也可以在施加粘合劑前加以滾壓，得到較薄的和孔徑較小的產品。這類產品在工程中的應用較少。

機械粘合法是以不同的機械工具將纖維網加固，應用最廣的是針刺法，還有用水刺法的。針刺法利用裝在針刺機底板上的許多截面為三角形或棱形且側面有鉤刺的針，由機器帶動，作上下往復運動，讓網內的纖維互相纏結，從而織網得以加固。產品厚度一般在1 mm以上，孔隙率高，滲透性大，反濾排水性能均佳，在水利工程中應用很廣。水刺法是利用高壓噴射水流射入纖維網，使纖維互相纏綿加固。其產品較為柔軟，主要用作衛生用品，工程中尚未應用。

2.2.2 土工膜

土工膜是一種基本不透水的材料。根據原材料不同，可分為聚合物土工膜和瀝青土工膜兩大類。為了適應工程應用中不同強度和變形的需要，兩類中又各有不加筋(單一或混合材料)和加筋或組合的類型。聚合物膜在工廠制造，瀝青膜則大多在現場制造。制造土工膜的聚合物有熱塑塑料(如聚氯乙烯)、結晶熱塑塑料(如高密度聚乙烯)、熱塑彈性體(如氯化聚乙烯)和橡膠(如氯丁橡膠)等。工廠制造土工膜的方法主要有擠出、壓延或加涂料等。擠出是將熔化的聚合物通過模具制成土工膜，厚0.25～4 mm。壓延則是將熱塑性聚合物通過熱輥壓成土工膜，厚0.25～2 mm。加涂料是將聚合物均勻涂在紙片上，待冷卻后將土工膜揭下來而成。現場制造土工膜是在地面噴涂或敷一層冷或熱的粘滯聚合物而成。瀝青土工膜用的是瀝青聚合物或合成橡膠。

制造土工膜時還需要摻入一定量的添加劑，使在不改變材料基本特性的情況下，改善其某些性能和降低成本。例如摻入碳黑可以提高抗日光紫外線能力，延緩老化；摻入鉛鹽、鋇、鈣等衍生物以提高材料的抗熱、抗光照穩定性；摻入滑石等潤滑劑以改善材料可操作性；摻入殺菌劑可防止細菌破壞等。對于瀝青類土工膜，其主要的摻入材料是一些填料或纖維。填料可為細礦粉，它能增加膜的強度且降低其成本；加入纖維，也是為提高膜的強度。2.2.3 土工復合材料 土工織物、土工膜和某些特種土工合成材料，以其兩種或兩種以上的土工材料互相結合起來，成為土工復合材料。土工復合材料可將不同構成材料的性質結合起來，更好地滿足具體工程的需要，能起到多種功能的作用。如復合土工膜，將土工膜和土工織物按要求制成土工膜—土工織物組合物，稱復合土工膜。土工膜主要用來防滲，土工織物起加筋、排水和增加土工膜與土面之間的摩擦力的作用。又如土工復合排水材料，它是以無紡土工織物和土工網、土工膜或不同形狀的合成材料芯材組成的排水材料，用于軟基排水固結處理、路基縱向橫向排水、建筑地下排水管道、集水井、支擋建筑物的墻后排水、隧道排水、堤壩排水設施等。不同的工程有不同的綜合功能要求，故土工復合材料的品種繁多，可以說土工復合材料是當前和今后一段時期發展的大方向。這里主要介紹復合土工膜和土工復合排水材料兩類。2.2.3.1 復合土工膜

復合土工膜是用土工織物或其他材料與土工膜結合而成的不透水材料。根據主要功能的不同，復合土工膜可劃分為加筋型土工膜和橫向排水型土工膜兩種。(1)加筋型土工膜

加筋型土工膜具有較高的強度和模量，以滿足工程中防滲與受力的要求，如氯丁橡膠土工膜和經編土工膜。加筋土工膜的厚度：聚合物有涂料的三層壓延加筋土工膜厚0.75～1.5 mm；聚合物五層壓延加筋土工膜厚1.0～1.5 mm。(2)橫向排水型土工膜

橫向排水型土工膜一般由無紡土工織物與土工膜復合而成，常見的有“一布一膜”、“兩布一膜”。其中，無紡土工織物不僅具有橫向排水作用，而且對土工膜起保護作用。2.2.3.2 土工復合排水材料

土工復合排水材料是薄型土工織物包裹不同材料制成的不同形狀的芯材組合成的一種復合型排水產品。這種產品克服了土工織物沿織物平面方向排水能力小的缺點，可以沿產品芯材水平方向的排水通道通暢地排水，而外包的土工織物作為濾層以阻止土顆粒進入排水通道。復合排水帶主要用于軟土地基豎向排水固結處理等，我國生產及工程上普遍采用的產品主要是塑料排水帶。復合排水板具有廣泛的用途，如路基縱向橫向排水、支擋建筑物的墻后過濾排水、隧道襯砌后防排水、建筑物地下排水通道、堤壩排水設施等。(1)塑料排水帶

塑料排水帶是由不同截面形狀的連續塑料芯板外面包裹非織造土工織物(濾膜)而成。芯板的原材料為聚丙烯、聚乙烯或聚氯乙烯。芯板截面有多種型式，常見的有城垛式、口琴式和乳頭式等。芯板起骨架作用，截面形成的縱向溝槽供通水之用，面濾膜多為滌綸無紡織物，作用是濾土、透水。

塑料排水帶的施工是利用插帶機將其埋設在土層中的預定位置。塑料帶前端與錨靴相連，用插帶機導桿頂住錨靴，插入土層中，達到預定深度后拔出導桿，但排水帶仍留在預定位置，在高出地面一定高度(0.5 m左右)剪斷排水帶，施工時可用靜荷或動荷送桿，靜荷送桿對土層擾動小，較為常用。我國插帶機的插入深度可達約25 m，入土速率可達6 m/min。排水帶的平面分布間距可借理論計算確定，一般為1～2 m。排水帶插入軟基后，為排除土中的多余水量提供了捷徑，多余水可水平向通過帶的濾膜進入芯板溝槽，再向上由地表的透水料墊層排走。排水帶在公路、碼頭、水閘等軟基加固工程中應用廣泛，以加速軟土固結。(2)軟式排水管

軟式排水管又稱為滲水軟管，是由高強鋼絲圈作為支撐體，以及具有反濾、透水及保護作用的管壁包裹材料兩部分構成的。高強鋼絲由鋼線經磷酸防銹處理，外包—層PVC材料，使其與空氣及水隔絕，避免氧化生銹。包裹材料有三層，內層為透水層，由高強特多龍紗或尼龍紗作為經紗，特殊材料為緯紗制成；中層為非織造土工織物過濾層；外層為與內層材料相同的覆蓋層。為確保軟式排水管的復合整體性，支撐體和管壁外裹材料間，以及外裹各層之間都采用了強力粘結劑粘合牢固。軟式排水管兼有硬水管的耐壓與耐久性能，又有軟水管的柔性和輕便特點，過濾性強，排水性好，可用于各種排水工程中。(3)其他復合排水材料

現在已生產出各種型式芯材和外包濾膜的復合排水材料。芯材有平板上立管柱的，有做成各種奶頭形的，有土工網的，還有用塑料絲纏成的網狀體的等等，它們均具有較大的排水能力，可按工程需要選用。2.2.4 土工特種材料

土工特種材料是為工程特定需要而生產的產品，品種多，現選擇幾種主要產品說明如下。2.2.4.1 土工格柵

土工格柵是在聚丙烯或高密度聚乙烯板材上先沖孔，然后進行拉伸而成的帶長方形或方形孔的板材。加熱拉伸是讓材料中的高分子定向排列，以獲得較高的抗拉強度和較低的延伸率。按拉伸方向不同，格柵分為單向拉伸(孔近矩形)和雙向拉伸(孔近方形)兩種。前者在拉伸方向上有較高強度，后者在兩個拉伸方向上皆有較高強度。土工格柵的品種和規格很多，目前開發的新品種有用加筋帶縱橫相連而成的，也有用高強合成材料絲縱橫連接而成的等等。2.2.4.2 土工網

土工網是以聚丙烯或聚乙烯為原料，應用熱塑擠出法生產的具有較大孔徑和較大剛度的平面結構材料。可因網孔尺寸、形狀、厚度和制造方法的不同而造成性能上的很大差異。一般而言，土工網的抗拉強度都較低，延伸率較高。這類產品常用于坡面防護、植草、軟基加固墊層，或用于制造復合排水材料。一般說來，它只有在受力水平不高的場合，才能用于加筋。

2.2.4.3 土工模袋

土工模袋是由上下兩層土工織物制成的大面積連續袋狀材料，袋內充填混凝土或水泥砂漿，凝固后形成整體混凝土板，可用作護坡。這種袋體代替了混凝土的澆注模板，故而得名。模袋上下兩層之間用一定長度的尼龍繩來保持其間隔，可以控制填充時的厚度。澆注在現場用高壓泵進行。混凝土或砂漿注入模袋后，多余水量可從織物孔隙中排走，故而降低了水分，加快了凝固速度，使強度增高。按加工工藝的不同，可將模袋分為兩類，即機織模袋和簡易模袋。前者是由工廠生產的定型產品，而后者是用手工縫制而成的。2.2.4.4 土工格室

土工格室是由強化的高密度聚乙烯寬帶，每隔一定間距以強力焊接而形成的網狀格室結構。典型的條帶厚1.2 mm、寬100 mm，每隔300 mm進行焊接。格室張開后，可填以土料，由于格室對土的側向位移的限制，可大大提高土體的剛度和強度。它可用于處理軟弱地基，增大其承載力，沙漠地帶可用于固沙，還可用于護坡等。2.2.4.5 土工管及土工包

土工管、土工包是用經防老化處理的高強土工織物制成的大型管袋及包裹體，可有效地護岸和用于崩岸搶險，或利用其堆筑堤防，解決疏浚棄土的放置難題。土工包是將大面積高強度的土工織物攤鋪在可開底的空駁船內，充填200～800 m3料物，將織物包裹閉合，運到一定部位，沉至預定位置。在國外，該技術大量用于環保。2.2.4.6 聚苯乙烯板塊

聚苯乙烯板塊稱泡沫塑料，是以聚苯乙烯聚合物為原料，加入發泡劑制成的。它的主要特點是質量極輕、導熱系數低、吸水率小，但也有一定抗壓強度。由于其質輕，可用它代替土料，填筑橋端的引堤，解決橋頭跳車問題、其導熱系數低，故在寒冷地帶，可用該材料板塊防止結構物凍害，例如在擋墻背面或閘底板下，放置泡沫塑料以防止凍脹等。2.2.4.7 土工合成材料粘土墊層

土工合成材料粘土墊層是由兩層或多層土工織物(或土工膜)中間夾一層膨潤土粉末(或其他滲透性材料)以針刺(縫合或粘接)而成的—種復合材料。它與壓實粘土墊層相比，具有體積小、質量輕、具柔性、密封性良好、抗剪強度較高、施工簡便、適應不均勻沉降等優點，可以代替—般的粘土密封層，用于水利或土木工程中的防滲或密封設計。國外大量用于廢料坑的底部防滲襯砌和頂部封蓋。2.3 土工合成材料的工程特性 2.3.1 物理特性 2.3.1.1 厚度

土工合成材料厚度用mm表示，厚度變化對織物的孔隙率、透水性和過濾性等水力特性有很大的影響。常用的各種土工合成材料的厚度是：土工織物一般為0.1～5 mm，最厚的可達十幾毫米；土工膜一般為0.25～0.75 mm，最厚的可達2～4 mm；復合型材料有時采用較薄的土工膜，最薄可達0.1 mm；土工格柵的厚度隨部位的不同而異，其肋厚一般由0.5 mm至幾十毫米。有些材料在受壓時厚度變化很大，需規定在某固定壓力下測定厚度。一般規定此壓力為2 kPa。根據工程需要還應測試在20 kPa、200 kPa壓力下的系列厚度。土工織物厚度可采用專門的厚度測試儀，土工膜厚度可直接用千分尺測定，—般要求加壓面積為25 cm2，試樣面積應大于加壓面積的2倍，加壓時間30 s，試樣不少于10塊。2.3.1.2 單位面積質量

單位面積質量為單位面積土工合成材料具有的質量，它反映材料多方面的性能，如抗拉強度、頂破強度等力學性能以及孔隙率、滲透性等水力學性能。通常以g/m2表示，是土工合成材料的主要物理性能之一。土工織物和土工膜單位面積質量受原材料密度的影響，同時受厚度、外加劑和含水量的影響，常用的土工織物單位面積質量一般在50～1 200 g/m2的范圍內。測定單位面積質量采用秤量法，試樣面積為100 cm2，數量不得少于10塊，天平秤量讀數應精確到0.01 g(現場測試為0.1 g)。測試前要求試樣在標準大氣壓下恒溫(20±2 ℃)，恒濕(65 %±2 %)24 h。2.3.2 力學特性

反映土工合成材料力學特性的指標主要有拉伸特性及抗拉強度、撕裂強度、頂破強度、刺破強度、穿透強度及握持強度等。2.3.2.1 拉伸特性及抗拉強度 土工合成材料是柔性材料，大多通過其抗拉強度來承受荷載以發揮工程作用，因此抗拉強度及其應變是土工合成材料的主要特性指標。土工合成材料的抗拉強度與測定時的試樣寬度、形狀、約束條件有關，必須在標準規定的條件下測定。土工織物在受力過程中厚度是變化的，不易精確測定，故其受力大小一般以單位寬度所承受的力來表示，單位為kN/m或N/m，而不是習慣上所用的單位面積的應力來表示。

目前測定抗拉強度基本上是沿用紡織品條帶拉伸試驗方法，即把試樣兩端用夾具夾住，以一定的速率施加荷載進行拉伸直到破壞，測得試樣自身斷裂強度及變形，并繪出應力—應變曲線。目前條帶拉伸試驗的試樣分寬條與窄條兩種，寬條試樣寬200 mm、長100 mm，寬長比B/L＝2；窄條試樣寬50 mm、長100 mm，寬長比B/L=1/2。試驗機具應選擇具有等速拉伸性能、能測讀拉伸過程中拉力和伸長量或直接記錄拉力—伸長關系曲線的拉力機，同時要求試樣的最大斷裂力在滿量程的10 %～90 %范圍內。國內規定拉伸速率為50 mm/min。目前關于土工合成材料的拉伸力學特性一般采用室內無側限拉伸試驗進行測試。但現場埋設在填料中的土工筋材的力學特性因填料的約束作用而不同，人們曾通過對不同寬帶的試件進行拉伸試驗，以評價筋材受側向約束的影響。但更科學的是應將筋材埋在填料中進行測試。此時的力學特性所受影響因素較多。有約束的拉伸試驗表明，約束力將增加土工織物的抗拉強度和模量，對于土工格網和土工格柵，約束力的影響更為顯著，因為除了界面的摩擦阻力外，筋材橫肋所受拉伸方向的土壓力還將約束其變形，從而增大了模量。2.3.2.2 握持強度

土工織物承受集中力的現象普遍存在，握持強度是反映其分散集中力的能力。握持強度試驗選用的儀器一般與條帶拉伸試驗相同，但試驗方法不同。握持強度試驗是握持試樣兩端部分寬度而進行的一種拉力試驗。它的強度由兩部分組成，一部分為試樣被握持寬度的抗拉強度；一部分為相鄰纖維提供的附加抗拉強度。它與條帶拉伸強度之間沒有簡單的對比關系。由于各單位所采用的試樣和夾具的尺寸不盡相同，試驗的難度也較大，因此測得的成果相差很多。一般不宜作為設計依據。只可用作不同土工織物的抗拉強度的比較。土工織物握持力一般為0.3～6.0 kN。2.3.2.3 撕裂強度

土工織物和土工膜在鋪設和使用過程中，常常會有不同程度的破損。撕裂強度反映了試樣抵抗擴大破損裂口的能力，可評價不同土工織物和土工膜被擴大破損程度的難易，是土工合成材料應用中的重要力學指標。

目前撕裂強度試驗仍沿用紡織品標準測試方法。常用的紡織品撕裂試驗，按試樣形狀分為梯形法、翼形法以及舌形法，舌形法又分為單縫與雙縫兩種。目前多采用梯形法測定土工膜及土工織物的撕裂強度，這種試驗從其加力方式看，近似于張拉試驗。土工織物梯形撕裂強度值一般為0.15～30 kN，不加筋土工膜的梯形撕裂強度值一般為0.03～0.4 kN。2.3.2.4 頂破強度 刺破強度及穿透強度 在工程應用中，土工織物及土工膜常被置于兩種不同粒徑的材料之間，受到粒料的頂破作用，同樣也將受到拋填粒料引起的法向荷載。根據粒徑大小形狀、土工織物及土工膜接觸面的受力特征和破壞形式的不同，可分為頂破、刺破和穿透幾種受力狀態。

(1)頂破強度是反映土工織物及土工膜抵抗垂直織物平面的法向壓力的能力。頂破試驗與刺破強度試驗相比，壓力面積相對較大，材料呈雙向受力狀態。所用試驗方法有液壓脹破試驗、圓球頂破試驗和相CBR頂破試驗。

(2)刺破強度是反映土工織物或土工膜抵抗小面積集中荷載(如有棱角的石子或樹枝等)的能力。試驗方法與圓球頂破試驗相似，只是以金屬桿代替圓球。

(3)穿透強度可通過穿透試驗測得，這種試驗是模擬工程施工中具有尖角的石塊或其它銳利物落在土工織物或土工膜上的情況，用穿透試驗所得孔眼的大小，評價土工織物或土工膜抵御穿透的能力。2.3.3 水力學特性 由于土工織物、細孔土工網等土工合成材料可以使水及空氣自由地通過，并能有效地截留和控制土顆粒的流失，因此被廣泛他用作排水和過濾材料。為此必須研究其水力學特性，其主要包括兩方面：—是透水與導水能力；二是阻止顆粒流失的能力。這些特性涉及到土工合成材料的孔隙率、孔徑大小與分布情況、滲透特性等。土工織物的滲透特性是其重要水力學特性之一。在過濾標準及其它有關水力學中，是一項不可缺少的重要指標。根據工程的需要，通常要確定垂直于織物平面的滲透特性和平行于織物平面的滲透特性。垂直于織物平面的滲透特性，主要用垂直滲透系數 表示。該系數是滲流的水力梯度等于1時的滲流速度，一般服從達西定律，土工織物的滲透系數約為 ～ cm/s，其中無紡織物的滲透系數為 ～ cm/s。使用土工膜的目的在于防滲，它可以阻擋水、水氣、氣體及有害物質(例如甲醇、丙酮和二甲苯等)的滲透。土工膜在水壓力作用下產生滲流的原因是由于制造時的不均勻性和缺陷等因素所造成的，有些細微的通道，則是在一定的水壓力下被水沖破而形成的，溫度變化引起水體積變化，土工膜的滲透系數愈小，溫度對試驗結果的影響愈大。土工織物用作濾層時，水從被保護土中流過織物，在流動中使土顆粒集聚在織物表面的孔口上，堵塞水流通道的進口，或是細顆粒沉積在孔隙內部，逐漸減小通道的有效過水面積。前者稱為堵塞，后者稱為淤堵，堵塞一般發生在滲流開始階段，而淤堵則隨時間增長而加重。目前判斷織物濾層淤堵，通常是通過觀察通過織物的流量減小以及進入織物的土顆粒增多的現象來評估，還不能給出淤堵程度的允許值，只能通過被保護土與織物濾層的長期工作試驗，觀測滲透流量的變化與穩定情況來評估。2.3.4 耐久性

土工合成材料的耐久性包括許多方面，主要是指對紫外線輻射、溫度變化、化學與生物侵蝕、干濕變化、凍融變化和機械磨損等外界因素變化的抵御能力，材料的耐久性主要與聚合物的類型及添加劑的性質有關。

土工合成材料的老化現象主要是因為高分子聚合物具有鏈節結構，受外界因素的影響發生降解反應或交聯反應的結果。使材料老化的各種因素中，陽光輻射起著最重要的作用。紫外線具有很大的能量，能夠切斷許多聚合物的分子鏈，或者引發光氧化反應。其試驗方法主要有自然老化和人工老化兩大類，近幾年采用了一系列措施以增加聚合物的抗老化能力，并取得了很好的效果。添加防老化劑、方法簡便，效果顯著，是當前防老化的主要途徑。土工合成材料在有覆蓋的情況下(或埋在土中)，老化速度緩慢。聚合物對化學腐蝕一般具有較高的抵抗能力，但某些特殊的化學藥劑或廢品對聚合物有腐蝕作用。因而利用土工合成材料(土工膜)作污水或廢物存儲池的防滲材料時，對其化學穩定性要認真對待。土工合成材料在鋪設過程中易受損傷，且不易被發現，國外試驗研究發現，埋在土中的織物老化主要是由于機械傷引起的，鋪設造成的孔洞是使材料強度降低的主要因素。孔洞數愈多，原始強度降低得愈多。在高溫條件下，合成材料將發生熔融現象。有時溫度雖未達到融點，聚合物分子結構也可能發生變化，影響材料的彈性模量和強度。有些聚合物在特別低的溫度下，也使柔性降低、質地變脆，影響其力學特性，給施工及接縫造成困難。此外，干濕度和凍融變化可能使一部分空氣或冰屑存在織物內部，影響其滲透特性。2.4 土工合成材料的功能

土工合成材料具有多方面的功能，一種土工合成材料往往就兼有數種功能。隨著土工復合材料的發展，所兼有的功能就更多。總的說來，土工合成材料的主要功能可歸納為六類，即過濾作用、排水作用、隔離作用、防滲作用、防護作用以及加筋作用。2.4.1 過濾作用

把土工織物置于土體表面或相鄰土層之間，可以有效地阻止土顆粒通過。從而防止由于土顆粒的過量流失而造成土體的破壞。同時允許土中的水或氣體通過織物自由排出，以免由于孔隙水壓力的升高而造成土體的失穩等不利后果。

土工織物可適用于土石壩粘土心墻或粘土斜墻的濾層，土石壩或堤壩內的各種排水體的濾層，儲灰壩或尾礦壩的初期壩上游壩面的濾層。堤、壩、河、渠及海岸塊石或混凝土護坡的濾層，水閘下游護坡下部的濾層，擋土墻回填土中排水系統的濾層，排水暗道周邊或碎石排水暗溝周邊的濾層，水利工程中水井、減壓井或測壓管的濾層等。2.4.2 排水作用

有些土工合成材料可以在土體中形成排水通道，把土中的水分匯集起來，沿著材料的平面排出體外。較厚的針刺型無紡織物和某些具有較多孔隙的復合型土工合成材料都可以起排水作用。

它們可適用于土壩內垂直或水平排水，土壩或土堤中的防滲土工膜后面或混凝土護面下部的排水。埋入土體中消散孔隙水壓力，軟基處理中垂直排水，擋土墻后面的排水，各種建筑物后面的排水，排除隧洞周邊滲水、減輕周邊所承受的外水壓力，人工填土地基或運動場地基的排水等。2.4.3.隔離作用

隔離是指在兩種物理力學性質不同的材料之間鋪設土工合成材料，使它們不互相混雜。例如將碎石和細粒土隔離，軟土和填土之間隔離等等。隔離可以為工程帶來許多預期的良好效應，舉例說明如下：

(1)通過隔離層，引起應力擴散作用，使地基土的沉降量得到一定程度的均化。(2)隔離提供排水面，加速地基土固結，使承載力提高。

(3)隔離層起整體性作用，可使要求的地基粗粒料支持層的厚度減少，節約建筑材料。

(4)地基中有部分軟弱區域，或有小范圍洞穴，鋪隔離層有架橋作用，以掩蓋和減弱洞穴區或軟弱區的影響。

(5)在地下水位較高的地基中，隔離層可以切斷毛細水上升，防止鹽堿化，或減弱凍脹。(6)道路基床中，隔離是防治翻漿冒泥的有效措施。(7)隔離層還起一定的保溫作用。

用于隔離的土工合成材料應以它們在工程中的用途來確定。應用最多的是有紡和無紡土工織物。如果對材料的強度要求較高，有時還要求以土工網或土工格柵作為材料的墊層。當要求隔離防滲時，則需要土工膜或復合土工膜。2.4.4 防滲作用

土工膜和復合型土工合成材料，可以防止液體的滲漏、氣體的揮發，保護環境或建筑物的安全。它們可用于土石壩和庫區的防滲，渠道防滲，隧道和涵管周圍防滲，防止各類大型液體容器或水池的滲漏和蒸發，屋頂防漏，用于修筑施工圍堰等。2.4.5 防護作用

多種土工合成材料對土體或水面，可起防護作用。它們主要用于防止河岸或海岸被沖刷，防止垃圾、廢料或廢液污染地下水或散發臭味，防止水面蒸發或空氣中灰塵污染水面，防止土體凍害等。2.4.6 加筋作用

很多土工合成材料埋在土體中，可以分布土體的應力，增加土體的模量，傳遞拉應力，限制土體側向位移；還可以增加土體和其它材料之間的摩阻力，提高土體及有關建筑物的穩定性，土工織物、土工格柵、土工網及一些特種或復合型的土工合成材料，都具有加筋作用。它們可用于加強軟弱地基，加強邊坡穩定性，用作擋土墻回填土中的加筋或錨固擋土墻的面板，修筑包裹式擋土墻或橋臺，加固柔性路面、防止反射裂縫的發展等。第3章省略見諒 第4章 結論

4.1 土工合成材料應用中存在的問題

(1)在工程實際應用中，設計對土工合成材料的技術指標、施工工藝和方法常有特定的要求，但個別工程實施后達不到預期效果。主要原因是施工技術問題，部分施工人員對這一新型材料還比較生疏，施工設備和方法比較落后，操作不規范，以致施工質量達不到設計要求。(2)土工合成材料本身制約著工程質量，有些產品工藝落后，成本較高，質量難以達到規定標準。

(3)工程施工中，部分單位在購買材料時低價竟標，更有相當多的單位沒有檢測設備和檢測人員，沒有把好質量關。因此，土工合成材料在生產及施工應用上，還缺乏必要的、嚴格的行業管理。4.2 結論

《鐵路路基土工合成材料應用技術規范》自發布實施以來，有力促進了鐵路土工合成材料的應用，路基工程質量得到了質的提高。但由于設計理論的相對滯后，土工合成材料生產廠家眾多，產品質量參差不齊，技術規范有關條款不易操作等諸多原因，限制了進一步的推廣應用。我認為在規范修訂時，如下方面予以考慮完善。

(1)增加土工合成材料生產原料的技術要求，分不同地區、不同的應用條件提出相應產品技術指標。對作為重要受力構件的材料(如加筋土擋土墻拉筋帶)，要增加蠕變強度等指標。(2)各類結構、構筑物的計算理論和方法要在規范中明確和進一步細化；隨著工程實踐的積累，宜增加高墻(如單級超過10 m的加筋土擋土墻)、包裹式加筋土擋土墻、加陡邊坡加筋路堤、土工格室加固軟基等計算方法。

(3)補充新型土工合成材料，如經編土工格柵、立體植被網、雙向拉伸土工格柵的應用條件和技術要求。

(4)吸收近年來土工合成材料應用的成功經驗和教訓，進一步完善設計和施工質量檢驗條款。(5)實踐證明，基床鋪設隔斷材料(如復合土工膜)宜全斷面滿鋪。

(6)參照國標和其它標準，統一材料名稱，制定較詳細的技術指標、檢驗(測)項目和標準。土工合成材料在工程應用中有著極為突出的優勢，在公路、鐵路、水利、環保工程等方面，就地取材，原來不能利用的淤泥、沙土、碎石等采用土工合成材料后都能變成堅固的路基和擋墻，無需開山取石取土修建，有效地保護了自然生態環境，防止了水土流失和山體滑坡。隨著科技的不斷發展土工合成材料的用途將不斷延伸，推廣土工合成材料的首要目的和優勢就是保護生態環境，有著其他材料不可替代的優點。

土工合成材料作為一項新技術，在我國應用的歷史尚短，與先進國家相比，其應用和發展水平還有一定差異。今后對土工合成材料的應用我們要做到“用對、用好、用精”：“用對”是指使用的場合和部位要正確，所選的材料要對路，不能選錯或用錯；“用好”是要求做出合理的設計，組織精心的施工，實行經常性的維護；“用精”即在使用中要有發展、有創新。

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第二篇：鐵路工程常見病害分析及預防整治技術

鐵路工程常見病害分析及預防整治技術

中國鐵路始建于1876年，鐵路運輸線是我國國民經濟的大動脈，在我國交通運輸體系中居于主導的骨干地位，它在國家的建設中占有重要地位。隨著我國改革開放的深入，我國在修新線鐵路時采用了國內外先進科技成果，與此同時，對既有鐵路進行補強和改造，并加強了對線路的養護和維修。較大的改善了鐵路的運營狀況，提高了鐵路抵抗自然災害的能力，豐富了預防和整治鐵路線路病害的理論與實踐，對發展國民經濟，促進工農業生產，改善人民生活，改變邊遠地區交通閉塞和文化技術落后面貌，鞏固國防，溝通國際交往，起到了國民經濟大動脈的重要作用。在當今社會經濟高速發展的情形下，對鐵路運輸的需求量在逐漸增大，鐵路運輸的發展將偏向高速和重載運輸。這樣就會加重鐵路線路的承載能力，造成鐵路線路損害，嚴重影響鐵路運輸。為了保證鐵路能夠很好的完成運輸任務，全面了解和掌握鐵路線路常見病害分析及預防整治技術非常的重要。1.1 隧道病害

隧道是埋置于地層中的工程建筑物，是人類利用地下空間的一種形式。廣義上是指：以某種用途、在地面下用任何方法按規定形狀和尺寸修筑的斷面積大于2 m2的洞室。鐵路隧道在運營中會出現滲漏水(水害)、襯砌裂損、隧道凍害、襯砌腐蝕、震害和洞內空氣污染等病害，還有火災威脅。這些病害和危害對隧道的安全、舒適、正常運營有重要影響和威脅。因此、在隧道規劃和設計階段要預防可能的病害、危害、進行合理設計；在隧道施工階段要采用合理的施工工藝、方法、措施和材料，以保證施工質量。在隧道運營階段要及時檢查、發現病害，分析病害成因，采用合理的整治設計和施工方法。如此，才能保證鐵路隧道工程的安全、暢通運營。1.1.1隧道水害

隧道水害是指在隧道修建和運營過程遇到的水的干擾和危害，是最常見的隧道病害。主要指運營隧道水害(即圍巖的地下水和地表水直接或間接地以滲漏或涌出的形式進入隧道內造成的危害)。隧道滲漏水(水害)對隧道穩定、洞內設施、行車安全、地面建筑和隧道周圍水環境產生諸多不良影響甚至威脅，影響內部結構及附屬設施，降低使用壽命，嚴重時將危害到隧道及地下工程的運營安全。輕則造成洞內空氣潮濕，影響施工人員身體健康，機械設備銹蝕，絕緣設備失效，電路短路，漏電傷人；重則威脅人員安全，沖毀洞內機械設備，造成塌方，淹沒工作面，中斷施工，造成重大經濟損失，危害環境。1.1.1.1 隧道水害的原因

隧道水害的成因是，修建隧道，破壞了山體原始的水系統平衡，隧道成為所穿過山體附近地下水集聚的通道。當隧道圍巖與含水地層連通，而襯砌的防水及排水設施、方法不完善時，就必然要發生隧道水害。也可以將隧道水害歸結為客觀和主觀兩方面的原因。(1)隧道穿過含水的地層。

①砂類土和漂卵石類土含水地層。②節理、裂隙發育，含裂隙水的巖層。

③石灰巖、白云巖等可溶性地層，當有充水的溶槽、溶洞或暗河等與隧道相連通時。④淺埋隧道地段，地表水可沿覆蓋層的裂隙、孔洞滲透到隧道內。(2)隧道襯砌防水及排水設施不完善 ①原建隧道襯砌防水、排水設施不全。

②混凝土襯砌施工質量差，蜂窩、孔隙、裂縫多，自身防水能力差。③防水層施工質量不良或材質耐久性差，經使用數年后失效。④混凝土的工作縫、伸縮縫、沉降縫等未做好防水處理。⑤襯砌變形后，產生的裂縫滲透水。⑥既有排水設施，如襯砌背后的暗溝、盲溝，無襯砌的輔助坑道、排水孔、暗槽等，年久失修阻塞。

1.1.1.2 常用的整治運營隧道漏水的基本方法(1)適當疏排

對地表水豐富的淺埋隧道，當地表溝谷坑洼積水、滲水對隧道有影響時，用疏導積水、填平溝谷、砌溝排水等措施，使洞頂地表形成良好的排水系統，不使洞頂的地表水流入或滲入隧道。洞口仰坡邊緣周圍設截水溝和排水溝，并保持良好狀態。對地下水豐富、隧道內無排水溝或排水溝深度不足而導致隧底積水的，應采取增設水溝、將單側溝改為雙側溝、加深側溝或采取設置密并暗管加深水溝等措施。(2)注漿堵水

①向襯砌背后圍巖或回境層注漿。②向襯砌內部注漿。③向基底注漿。(3)增設內防水層

內防水層雖然不能阻止水流進入襯砌內，但可阻止水流進入隧道內。增設內防水層的方式有三種：一是刷涂，二是刮壓，三是噴涂。1.1.2襯砌裂損

隧道襯砌是承受地層壓力、防上圍巖變形坍落的工程主體建筑物。地層壓力的大小，主要取決于工程地質和水文地質條件和圍巖的物理力學特性，同時與施工方法、支護襯砌是否及時和工程質量的好壞等因素有關。由于形變壓力、松動壓力作用、地層沿隧道縱向分布及力學性態的不均勻作用、溫度和收縮應力作用、圍巖膨脹性或凍脹性壓力作用、腐蝕性介質作用、施工中人為因素、運營車輛的循環荷載作用等，使隧道襯砌結構物產生裂縫和變形，影響隧道的正常使用，統稱為隧道襯砌裂損病害。襯砌裂損是隧道病害的主要形式，隧道襯砌裂損破壞了隧道結構的穩定性，降低了襯砌結構的安全可靠性，影響隧道的正常使用，甚至危及行車安全。襯砌裂損變形的主要危害有：(1)降低襯砌結構對同巖的承載能力；

(2)使隧道凈空變小，侵入建筑限界，影響車輛安全通過；(3)拱部襯砌掉塊，影響行車和人身安全；

(4)裂縫漏水，造成洞內設施銹蝕，道床翻漿，嚴寒和寒冷地區產生凍害；

(5)鋪底和仰拱破損，基床翻漿、線路變形、危及行車安全，被迫降低車輛運行速度，量增加養護維修工作量；

(6)在運營條件下對裂損襯砌進行大修整治，施工與運輸互相干擾，費用增大。

針對襯砌裂損病害提出整治措施：裂縫整修，襯砌背后空洞壓漿，底版的穩定處理，換拱、換邊墻。

1.1.3襯砌腐蝕

襯砌背后的腐蝕性環境水，容易沿襯砌的毛細孔、工作縫、變形縫及其他孔洞滲流到襯砌內側，成為隧道滲漏水，對襯砌混凝土和砌石、灰縫產生物理性或化學性的侵蝕作用，造成襯砌腐蝕。隧道襯砌腐蝕分為物理性侵蝕和化學性腐蝕兩類。隧道襯砌腐蝕使混凝土變酥松，強度下降，降低隧道襯砌的承載能力，還會導致鋼軌及扣件腐蝕，縮短使用壽命，危及行車安全。產生腐蝕的三個要素是第一、腐蝕介質的存在；第二、易腐蝕物質的存在；第三、地下水的存在且具有活動性。為確保隧道建筑物的安全使用，應積極對襯砌腐蝕病害進行防治。隧道襯砌防腐蝕措施，應首先從搞好勘測設計著手，掌握隧道工程地質和水文地質資料，查明環境水含侵蝕性介質的來源和成分，在正確判定其對襯砌混凝土侵蝕的程度的基礎上，因地制宜地采取防治措施。針對隧道腐蝕產生的原因和條件。目前，對隧道侵蝕采取的防治措施主要有以下幾種。

(1)提高襯砌的密實度和整體性。(2)外摻加料法。(3)選用耐侵蝕水泥。(4)加強襯砌外排水措施。

(5)使用密實的與混凝土不起化學作用的材料，在襯砌外表面做隔離防水層。(6)采用與侵蝕性環境水不起化學反應的天然石料砌筑襯砌。(7)向襯砌背后壓注防蝕漿液。(8)防腐蝕混凝土。1.1.4隧道凍害

隧道凍害是寒冷地區和嚴寒地區的隧道內水流和圍巖積水凍結，引起隧道拱部掛冰、邊墻結冰、洞內網線設備掛冰、圍巖凍脹、襯砌脹裂、隧底冰椎、水溝冰塞、線路凍起等，影響到安全運營和建筑物的正常使用的各種病害。隧道凍害會導致襯砌凍裂開脹，甚至疏松剝落，造成隧道襯砌結構的失穩破壞，降低襯砌結構的安全可靠性，嚴重影響運輸的安全和正常運行。隧道常見的凍害種類有：拱部結冰、邊墻結冰、圍巖凍脹破壞、襯砌發生冰楔、洞內網線掛水等。

凍害形成的主要原因有：寒冷氣溫的作用，季節凍結圈的形成(如果隧道的排水設備在隧道的凍結圈內，冬季易發生冰塞；在凍結圈內如果圍巖的巖性是非凍脹性土，則不會發生凍脹性病害)。隧道在設計和施工時，對防凍問題沒有考慮或考慮不周，造成襯砌防水能力不足，洞內排水設施埋深不夠、治水措施不當，施工有缺陷，都會造成和加重運營階段隧道的凍害。嚴寒及寒冷地區隧道凍害的防治，其基本措施是綜合治水、更換土壤、保溫防凍、結構加強、防止融坍等，可根據實際情況綜合運用。1.1.5隧道病害的防治

隧道病害給隧道的正常運營和安全都帶來影響，有時影響十分嚴重；而且，病害整治和保持運營之間矛盾突出，病害整治干擾正常運營，造成運營損失，而病害整治在空間、時間和施工條件都局限的條件下進行，困難重重。因此，首先要預防為主，必須在設計階段就要采取預防措施，防止病害產生；另一方面，對出現的病害須查清病害原因、采取合理的措施進行整治，提高隧道病害整治的工程質量和經濟效益。1.2 滑坡的危害

滑坡是山區、丘陵地區常見的病害。它與地震、崩塌、泥石流一樣，是一種危害很大的不良自然地質現象。我國幅員遼闊，有70 ％的地區，地質地理條件十分復雜，滑坡分布尤為廣泛，西南、西北、華東、中南和華北的山區，丘陵以及黃土高原地區都有大量滑坡分布，亦是世界上受滑坡危害比較嚴重的國家之一。滑坡為整體或幾大塊相繼滑動，一般為緩慢地、長期地、間歇性地沿滑動方向向下滑動，它可以延緩幾年、幾十年以至百年以上。滑坡滑動的土體或巖體，可大可小，小的百十立方米，大的可達幾十萬甚至數百萬立方米。滑坡具有很大的破壞力，大規模的滑坡會掩埋村鎮、摧毀工礦、中斷交通、堵塞江河、破壞農田和森林，給國家建設和人民的生命財產造成嚴重的損失。1.2.1滑坡的概念

滑坡是一種山區鐵路、公路建設中常見的不良地質現象，是一種斜坡變形形式，主要發生在山地、丘陵地區的斜坡上。對滑坡的含義，一般有兩種說法：一是廣義的，即把斜坡巖(土)體順坡向下滑移的一切現象，統稱為滑坡。它包括崩塌和泥石流等；另一種是比較嚴謹的，在一定的地形地質條件下，由于外界條件的變化，各種自然或人為的因素影響(例如長期受水浸潤，削弱山體下部支撐力量等)，破壞了巖(土)體的力學平衡，使山坡上的不穩定土體(巖體)在重力作用下，沿著一定的軟弱面(帶)作整體的、緩慢的、間歇性的向下滑動的不良地質現象，稱之為滑坡。1.2.2滑坡的種類 我國鐵路滑坡分類，是從鐵路工程地質角度出發，目的是為了更有效地進行鐵路沿線滑坡的預防和整治工作，盡可能減少滑坡所造成的危害，以保證鐵路運輸更好地為我國社會主義建設事業任務。

(1)按組成滑坡的物質分類 ①粘性土滑坡； ②黃土滑坡； ③堆填土滑坡； ④堆積土滑坡； ⑤破碎巖石滑坡； ⑥巖石滑坡。

(2)按主滑面成因類型分類 ①堆積面滑坡； ②層面滑坡； ③構造面滑坡； ④同生面滑坡。

(3)按滑坡平面形態分類 ①圈椅形滑坡； ②橫長形滑坡； ③縱長形滑坡； ④勺形滑坡； ⑤葫蘆形滑坡； ⑥橢圓形滑坡。

(4)按滑體滑面的形狀分類 ①曲線形滑坡； ②直線形滑坡； ③折線形滑坡。(5)按滑面性質分類 ①旋轉滑坡； ②構造滑坡；

③錯落轉化的滑坡； ④表層成層滑坡。1.2.3滑坡的危害

滑坡對鐵路交通運輸的危害主要表現在以下幾方面：(1)破壞線路、中斷行車

緩慢移動的滑坡常常造成路基和線路上拱、下沉、外擠、擋墻變形及側溝破壞。滑坡一旦滑下，則掩埋路基、推毀線路設備。路基部分或整體滑動的路堤滑坡使線路懸中，難易修復。(2)危害站場、砸壞站房 山區鐵路，要在深山峽谷中找一段地勢較平坦能設站的地方是很不容易的，而那些峽谷中的寬谷段，又常常是古老滑坡發育的地方。如寶成線的西坡、淡家莊、白水江等滑坡；成昆線的甘洛、乃托、紅石巖、鐵西等滑坡；貴昆線的大海哨滑坡，均位于車站上。由于站場挖方較多，常促使古老滑坡復活。在施工期間曾為整治這些滑坡花費了巨大投資，運營以后尚未穩定的滑坡也一直威脅站場的安全。(3)橋梁墩臺推移，隧道明洞摧毀

滑坡對山區橋梁、隧道、明洞也帶來了嚴重破壞。如1966年8月成昆線的會仙4號橋，在鋪軌架橋前，由于滑坡病害使橋臺被推移38 cm，7號墩被推移了7 cm，當時無法鋪軌架梁，用軍便梁通過。又如貴昆線格里橋通車后，由于滑坡病害推動了橋臺，并把橋墩推斷，最后只得把橋填死改成了路堤。其他如梅大支線的大深橋，成昆線的玉田三線橋、耳足橋、鐵西雙線橋、貴昆線的樹舍橋等均受到滑坡的破壞和威脅，不得不作抗滑工程來保證橋梁的安全。(4)肇成行車事故，人身傷亡嚴重

1974年9月成昆線彎高滑坡造成一列貨車顛覆。1981年8月16日在寶成線丁家壩～大灘間K 293+365，固山體滑塌造成812次貨車顛覆7輛，電力機車翻入嘉陵江中，中斷62 h11 min。l981年9月4日寶成線軍師廟K 313崩塌性滑坡，摧毀工棚，l3名職工殉難。給國家和人民生命造成了巨大的損失。(5)中斷交通運輸，影響國計民生

滑坡除了直接破壞線路、路基、橋梁、隧道外，還有一種間接破壞，就是為泥石流提供了物質來源。幾乎所有的泥石流溝的上流補給區都是崩塌滑坡的活動區。特別當滑坡阻斷溝中水流形成“滑坡壩”和“滑坡湖”時，一旦水位抬高，產生潰壩時，就形成了強大而急劇的泥石流，其危害性更大。破壞線路、中斷交通、嚴重影響人民生活和國民經濟。(6)增加基建投資、加大維修費用

滑坡除了破壞工程設施和中斷運輸造成的直接損失外，為整治它常常要增建排水、支擋、減重等大量工程，不僅增加廣基建投資，而且增加了維修費用、整治一個大中型滑坡，往往需要數十萬、百余萬、甚至上千萬元的投資，如鐵西滑坡的處理費用就達2 300萬元。由此可見，滑坡給人類活動的各個方面造成的損失是極為嚴重的。隨著人們對這—不良自然地質現象的規律性的認識逐漸深化，并治理滑坡災害的能力也在不斷提高。1.2.4滑坡的防治

在修建鐵路和各種工程建筑物時，要想完全避過滑坡是不可能的，這就需要我們掌握滑坡發生和發展的規律，分清滑坡的性質，提出對滑坡整治的工程措施。概括起來有以下幾點：(1)鐵路運營線路要避開滑坡的影響。

(2)采用多種形式的截水溝、排水溝、急流槽來攔截和排引地表水；用截水滲溝、盲溝、縱向或橫向滲溝、支撐滲水溝、泄水隧洞等來疏干和排引地表水。

(3)在滑坡舌部或中前部修建各種形式的抗滑擋墻，在滑坡體其他不同部位修建各種多級擋墻，阻擋滑坡體的滑動，這是一種對穩定滑坡有長久作用的有效措施。例如抗滑擋土墻、抗滑干砌片石垛、抗滑樁、鋼筋混凝土樁等。

(4)把滑坡體上部主滑和牽引地段的土石挖去，填在滑坡下部的抗滑地段，反壓阻滑，改善邊坡，減少下滑力，增加抗滑力，提高滑坡的穩定性。這是經常用來整治滑坡的—種簡便方法。

(5)利用物理化學加固，改變滑動帶的土石性質，提高它的強度，從而達到穩定滑坡的目的。例如采用焙燒法、電滲排水法、水泥灌漿法、化學灌漿、鉆孔孔底爆破法等物理化學方法整治滑坡。

(6)防止滑體、岸坡沖刷，采取綠化山坡，種樹植被等措施來穩定滑坡。1.3 風沙對鐵路的危害

風沙對鐵路的危害類型大體可分為路基吹蝕和線路積沙兩種。當風力達到起沙風而作用于路基時，沙植被風吹揚帶走，產生路基風蝕。風蝕過程中形成的風沙流不斷地撞擊地表，繼續將沙粒揚起，納入運動的氣流之中，使風蝕過程逐漸擴展；另一方面，路基本身又是風沙流運行的障礙物，導致風速降低，在線路上形成旋渦，喪失其前進速度，所攜帶的沙粒在線路上沉落，引起線路發生積沙現象。1.3.1產生風沙危害的原因 鐵路受風沙危害的原因：有自然因素和人為因素兩個方面。在自然因素中，主要是風和沙源。風是引起風沙危害的動力，豐富的沙源是形成風沙危害的物質基礎。人為因素是指人類活動破壞了線路附近的植被，以及工程技術措施采用不合理而引起的沙害。我國大部分沙區均以西北風和偏西風為主，流動沙丘通常以擺動前進式向前移動，植被比較稀疏的半固定沙丘和輕質土地遭受強烈的風蝕作用。同時，通過風沙地區線路的兩側，廣泛分布著大面積流沙、固定和半固定沙堆、戈壁、沙質干河床、平沙地、沙荒及沙質草原等，沙源極其豐富。這就是造成鐵路沙害的根本原因。一般說來，風沙對鐵路的危害，主要在流沙地區或天然植被不足以控制風沙活動的輕質土壤地區，顯然是自然因素起主導作用。但是在固定沙丘和植被較稠密的沙質草原地區，有些地段的線路沙害也十分嚴重，這就是人為因素起主導作用。在這些地區，往往由于不合理的開墾、放牧和打柴等人類活動，破壞了天然植被致使流沙再起，引起沙害。這是應該特別注意防止的。在施工過程中，由于破壞現有天然植被面積過大或者取土、棄土不合理，又未及時采取防護措施，也是人為造成線路沙害的重要原因，必須引起注意。為了防止鐵路沙害，在靠近路基附近設置防沙柵、樹枝條高立式沙障或擋沙墻及聚沙堤等是十分有害的防沙措施，這種措施在短期內效果顯著，但這正是在線路附近造成流動沙堆的條件，一旦積沙埋沒障礙物時，就成為危害線路的沙源。有人稱這種防護措施為“引狼入室”，使線路造成舌狀沙害，對線路威脅最大。1.3.2防治風沙的措施

防治鐵路沙害需要從預防和治理兩個方面著手。首先，應盡量把線路通過地區沙害的潛在威脅減少到最小程度，并注意不使沙害的范圍擴大；第二，在發生沙害地段，本著因地制宜，因害設防的原則，積極采取工程措施、生物措施和化學措施治理。因此，鐵路沙害的防治工作是貫穿在選線、施工及運營等各個階段的，每個階段都不應忽視，龍其是運營階段，防治沙害是保證列車正常運行的主要任務。下面分幾個主要部分敘述。(1)選擇合理的路線

在風沙地區修建鐵路，正確的選擇線路是防止鐵路沙害最有效、最經濟的措施。①選擇沙害威脅最輕地段。

②使線路通過起伏不大的沙丘地段、使線路由沙區內的古河道及山前平原的潛水帶邊緣通過。③力求使線路通過植被較好的固定沙丘及半固定沙丘。

④將線路選擇在沙丘體的上風一側，將線路選擇在沙區間沼澤地或草墊子地的下風側。⑤使線路與當地主風向平行，盡量避免彎道。⑥少占耕地。(2)路基本體防護

風沙地區的鐵路路基，容易遭受風蝕，尤其是路堤的路肩部位風蝕最重，而且踩踏變形。路基本體防護的原則是根據路基本體遭受風蝕為主的特點，因地制宜，就地取材，以達到不受風蝕的目的。一般有下列措施：截砌碎卵石、路肩栽砌片石、平鋪卵礫石、加寬路面、黏土包坡、泥糊抹面、鋪草皮磚等。(3)線路兩側防護

①鋪設防護帶，合理確定防護帶的寬度。

②機械沙障固沙，一般采用高立式沙障、平鋪式沙障和草方格沙障。③植物固沙。

1.4 混凝土軌枕常見病害

混凝土軌枕線路由鋼軌、混凝土軌枕、扣件、道床等部分組成。鋼軌直接承受由機車車輛傳來的巨大壓力，并傳向軌枕。混凝土軌枕通過軌下彈性墊層和中間扣件承受鋼軌傳來的豎向垂直力、橫向和縱向水平力后再將其分布于道床，并保持鋼軌正常的幾何位置。混凝土軌枕在我國鐵路鋪設使用已有多年的歷史，多年的經驗表明，混凝土軌枕的使用對強化軌道結構、保證行車安全起到了重要作用。但是，內軌枕在設計、制造和使用中的問題，致使部分軌枕早期發生裂損，影響了正常作用。1.4.1混凝土軌枕傷損的主要形態(1)軌下截面出現過大的橫向裂縫

混凝土軌枕是一個接受不穩定重復荷載的構件，荷截的變化帶有隨機的性質。混凝土軌枕在使用期內軌下截面有可能出現大于該截面抗裂強度的荷載彎矩，在這種情況下就產生了橫向裂縫。一般來說，這種裂縫較小，不致引起軌枕的失效。但在某些情況下，軌下截面的荷載彎矩遠遠大于軌枕的抗裂強度，那就會出現過大的橫向裂縫，導致軌枕失效。(2)軌下截面壓潰

軌枕軌下部分由于橡膠墊板損壞或串出，使鋼軌直接作用于承軌槽，引起軌下部分混凝土壓潰。有些軌枕由于軌下截面橫向裂縫過大，混凝土受壓區產生過大的壓應力使混凝土壓潰。(3)軌枕中間部分出現過大的橫向裂縫

軌枕中間部分出現的裂縫包括中間上部裂縫和下部裂縫兩種。軌枕中間上部出現裂縫，是由于軌枕中部產生較大的負彎矩所致；軌枕中間下部出現裂縫，是由于中部產生較大的正彎矩所致。通過調查得知，因軌枕中部出現過大的橫向裂縫而失效的軌枕多于因軌下截面出現橫向裂縫而失效的軌枕，因軌枕中間下部出現過大橫向裂縫而失效的軌枕多于因軌枕中間上部出現橫向裂縫而失效的軌枕。(4)軌枕中間部分壓潰

軌枕中間部分由于受了過大的正彎矩，不僅使軌枕中間部分的下部產生過大的裂縫，而且還引起截面受壓區的過大壓應力，致使混凝土壓潰，這種情況一般發生在鋼軌接頭。有些軌枕由于中間部分承受了過大的負彎矩，不但引起中間部分的上部裂縫，而且還使中間截面下部受到過大的壓應力以致壓潰，甚至出現鋼筋外露。(5)軌枕縱向裂縫

軌枕沿長軸線方向的裂縫統稱縱向裂縫。縱向裂縫一般有端頭裂縫、端部上表面裂縫、側面水平縱向裂縫、釘孔縱裂、貫通縱裂等，縱向裂縫較多的部分是沿螺栓孔的兩側或應力鋼筋處發生，并向端頭及中部發展。這種裂縫的出現，將嚴重地影響軌枕的使用壽命。(6)軌枕的龜裂

龜裂是軌枕表面縱橫交錯的細小裂紋，一般多發生在軌枕端部及中部頂面和側面處。龜裂對軌枕的使用壽命影響也很大。(7)軌枕中間部分斜裂及扭傷

軌枕中間部分斜裂扭傷是指沿對角方向的破損。線路維修工作中的搗固作業，因在軌枕兩側進行對角搗固，過車時容易使軌枕中間部分產生斜裂或扭傷。據調查統計，因線路維修養護不當使軌枕中部扭斷、折斷的軌枕在傷損軌枕總數中占有一定的比例。(8)軌枕擋肩破損

軌枕擋肩承受由扣件傳來的水平推力而產生破損，特別在小半徑曲線上這種現象十分普遍，有的采用加寬鐵座仍不能解決問題，據統計，在半徑為400 m的曲線上，擋肩破損高達70 %。另外，由于墊片損壞或在軌枕制造過程中擋肩部分的缺陷也可能造成擋肩破損。(9)軌枕的腐蝕

在長期放水地段和車輛裝載有害介質散落在軌枕上，都會造成軌枕的腐蝕，輕者混凝上表面出現麻點、脫層等現象，重者鋼筋銹蝕，并逐漸向里延伸。(10)軌枕底邊掉塊

手工搗固沖擊軌枕底邊使混凝土掉塊，嚴重時掉塊面積可多達100 cm2，其結果是軌枕受力狀況惡化，容易出現應力集中而造成其他各種傷損，并且削弱了軌道的穩定性。1.4.2混凝土軌枕傷損的原因

造成混凝土軌枕傷損的主要原因主要有制造質量、養護維修作業和結構三個方面。(1)制造質量

在混凝土軌枕各類損傷中，縱向裂縫對行車安全危害最大，而且一經發生，發展極為迅速，嚴重者貫通軌枕全長，造成劈裂和龜裂，混凝土疏松、剝落，對軌枕承載能力、保持軌道狀態能力和使用壽命危害很大，這類損傷一般都是由于制造質量不良引起的。(2)養護維修作業

混凝土軌枕斷面和配筋的設計都是在一定受力條件的前提下進行的而混凝上軌枕截面實際承受的荷載彎矩與線路養護維修作業有密切關系。在養護維修作業中，如果使軌枕受力狀態發生了變化，就可能出現軌枕斷面荷載彎矩大于軌枕抗裂強度的現象，以致產生軌枕傷損。養護維修作業對軌枕傷損的影響主要表現在以下幾方面：搗固作業、軌下墊層及絕緣緩沖墊片損壞沒有及時更換、沒有及時整治道床病害對軌枕受力極為不利、接頭養護不良、沒有及時消滅軌面不平順。(3)軌枕結構

為了了解混凝土軌枕的使用情況進而采取措施，提高軌枕結構的可靠性，多年來，鐵道部有關單位曾組織了多次較大規模的現場調查。歷次調查的資料表明，現有軌枕按50年使用壽命的要求，考慮可能出現的非正常運營條件，軌枕結構強度必須適當提高。1.5 鋼軌接頭病害

鋼軌接頭是線路的薄弱環節，混凝土軌枕線路更為嚴重。機車車輛的輪對通過接頭時，因其不平順而產生劇烈振動，加速線路狀態的變化，以致形成接頭病害。接頭病害產生之后，又進一步加劇機車車輛輪對對線路的破壞作用，互為因果，使病害發展變化加速，養路工區幾乎無法應付。在鋼軌、道床和路基狀態基本相同的情況下，混凝土軌枕線路接頭比木枕線路接頭變化快，各類接頭病害產生周期短，發展迅速。石碴沒有翻白之前，約每月保養一次，石碴一經翻白，幾乎每周都要保養，石碴溜塌的接頭甚至每兩天就要保養一次，接頭病害發展到這種程度之后，如不從根本上整治病害，接頭就很難維持正常工作狀態，影響鐵路運營。1.5.1鋼軌接頭病害分類

按接頭軌面狀態分：低扣接頭、磨耗不均勻接頭、錯牙接頭、金屬剝離接頭、大軌縫。按接頭道床狀態分：翻漿接頭、翻白接頭、溜塌接頭、硬結接頭。

按接頭的結構狀態分：接頭夾板下彎、上緣磨蝕、夾板螺栓的螺帽扭矩不足；扣件螺帽扭矩不足、扣板或軌距擋板不密貼、扣件失效等。

1.5.2鋼軌接頭病害的原因 鋼軌接頭病害的發生，最根本的原因在于軌道接頭存在結構上的不平順，這就導致輪軌之間產生較大的附加動力作用。過大的附加動力作用又促使不平順的發展和附加動力的增長，同時也就促進了接頭病害的發展，可見，鋼軌接頭病害的發生與發展是互為因果的。另外，由于養護方法不當也會促使接頭病害產生和發展。(1)結構不平順

鋼軌接頭在結構上的不平順，指的是接頭軌縫；車輪壓在鋼軌的輸出端時，鄰接鋼軌的接受端有抬高趨勢，形成臺階；荷載下鋼軌接頭處的撓曲不是連續曲線，而是折線。當折角、軌縫、臺階三個因素同時出現，都將產生輪軌沖擊，從而增大接頭處的附加動力。(2)附加不平順

附加不平順是在運營過程中形成的，以下幾種情況都可能引起附加不平順，如：結構薄弱、軌面不均勻磨耗、彈性不足。(3)動態不平順

動態不平順一般有兩種情況：一種是軌道彈性不均和荷載波動，輪軌接觸點軌跡呈波浪形不平順；另一種是線路存在暗坑吊板和道床不均勻的彈性下沉。這兩種不平順只有在動態情況下才能表現出來。線路的動態不平順增大了列車運行中的沖擊和振動。有的養護單位使用厚度不等、彈性不均的軌下墊板以及線路養護質量不良，都加劇了軌道動態不平順。

綜上所述，車輪通過鋼軌接頭處的軌縫，形成劇烈的沖擊和振動，這是造成鋼軌接頭病害的外因；鋼軌斷面及接頭部分設計不合適以及淬火工藝不良則是鋼軌接頭產生病害的內因，所以，長度25 m鋼軌混凝土軌枕線路解決接頭病害的根本途徑要首先從改善鋼軌材質、淬火技術要求、淬火工藝、鋼軌及夾板的設計等方面著手，同時在養護維修工作中也要采取符合混凝土軌枕線路特點的方法進行作業，以改善鋼軌接頭的工作狀態。

第三篇：鐵路隧道常見病害分析及預防整治技術

鐵路隧道常見病害分析及預防整治技術

摘要：介紹了鐵路隧道在施工和運營中常見病害的種類及造成的危害，分析了各種病害的成因，提出了隧道病害的治理技術和防范措施。 關鍵詞：鐵路；隧道病害；防治技術

中圖分類號：U457+.2 文獻標識碼：C 文章編號：1007—6921(2009)23—0093—02

隧道是鐵路線路穿越山嶺的主要手段，在運營中常常會出現對隧道安全運營有重要影響和威脅的病害。因此，在隧道規劃和設計階段要預防可能的病害，進行合理設計；在施工階段要采用合理的施工工藝、方法、措施和材料，最大限度地提升隧道的工程質量；在隧道運營階段要及時檢查、發現病害，分析病害成因，采用合理的整治和維護方法。這樣，才能保證鐵路隧道工程的安全、暢通運營。 1 隧道常見病害種類和成因分析

隧道病害根據成因的不同，包括水害、襯砌裂損、襯砌腐蝕、隧道凍害等多種。

1.1 隧道水害

隧道水害是指在隧道修建和運營過程遇到的水的干擾和危害，是最常見的隧道病害。主要指圍巖的地下水和地表水以滲漏或涌出的形式進入隧道內造成的危害。隧道滲漏水對隧道穩定、洞內設施、行車安全、地面建筑和隧道周圍環境產生諸多不良影響，降低使用壽命，威脅運營安全。輕則造成洞內空氣潮濕，影響施工人員身體健康，機械設備銹蝕，絕緣設備失效，電路短路，漏電傷人；重則導致人員傷害，沖毀洞內機械設備，形成塌方，淹沒工作面，中斷施工，造成重大經濟損失。造成水害的原因主要有以下幾個方面：

1.1.1 隧道開挖對地下水的影響：①隧道開挖會引起圍巖應力的釋放和重分布，改變圍巖的力學特性及水的涇流路線，造成四周的水向隧道內匯集和積聚，使隧道處于地下水的包圍中，給隧道滲漏水創造了條件；②隧道四周地下水滲流場的改變，進一步引起應力場的不斷調整，可能引起的局部應力集中、地層不均勻沉降或滑移面活動都將對隧道結構造成破壞，使得襯砌結構出現裂縫等，形成滲漏水通道，產生滲漏水；③隧道開挖可能引起的古滑坡復活或新滑坡、或礦產采空區失穩、或大的塌方、或大量失水后的地面沉陷以及地震或人為誘發地震等都會破壞隧道襯砌結構，引起隧道滲漏水病害。

1.1.2 混凝土施工中產生的滲漏水通道：①混凝土澆筑時水灰比過大，形成開放性毛細泌水管路；②混凝土拌和物和易性不佳、混凝土質地不夠均勻、水泥漿未能與骨料表面很好黏結、未能很好灌滿搗實產生疏松層或留下各種外形的縫隙與孔洞，形成透水縫隙；③襯砌混凝土材料中有雜物，腐爛后形成縫隙或孔洞。在兩環混凝土接縫部位，由于擋頭板未拆除干凈，腐爛后形成縫隙而漏水；④“三縫”處理不當，產生漏水縫隙；⑤防水板安裝不規范，未處理好防水板的接縫和破損部位，導致滲水，排水管路堵塞。 1.2 襯砌裂損

隧道襯砌是承受地層壓力、防止圍巖變形坍落的工程主體建筑物。地層壓力的大小，主要取決于工程地質、水文地質條件和圍巖的物理力學特性，同時與施工方法、支護襯砌是否及時和工程質量的好壞等因素有關。由于形變壓力作用、松動壓力作用、地層沿隧道縱向分布及力學性態的不均勻作用、溫度和收縮應力作用、圍巖膨脹性或凍脹性壓力作用、腐蝕性介質作用、施工中人為因素、運營車輛的循環荷載作用等，使隧道襯砌結構物產生裂縫和變形，統稱為隧道襯砌裂損病害。襯砌裂損是隧道病害的主要形式，隧道襯砌裂損破壞了隧道結構的穩定性，降低了襯砌結構的安全可靠性，影響隧道的正常使用，甚至危及行車安全。襯砌裂損變形的主要危害有：①降低襯砌結構對同巖的承載能力；②使隧道凈空變小，侵入建筑限界，影響車輛安全通過；③拱部襯砌掉塊，影響行車和人身安全；④裂縫漏水，造成洞內設施銹蝕，道床翻漿；⑤鋪底和仰拱破損，基床翻漿、線路變形。

1.3 襯砌腐蝕

襯砌背后的腐蝕性環境水，容易沿襯砌的毛細孔、工作縫、變形縫及其他孔洞滲流到襯砌內側，成為隧道滲漏水，對襯砌混凝土和砌石、灰縫產生物理性或化學性的侵蝕作用，造成襯砌腐蝕。隧道襯砌腐蝕分為物理性侵蝕和化學性腐蝕兩類。隧道襯砌腐蝕使混凝土變酥松，強度下降，降低襯砌的承載能力，還會導致鋼軌及扣件腐蝕，縮短使用壽命，危及行車安全。產生腐蝕的3個要素：①腐蝕介質的存在；②易腐蝕物質的存在；③地下水的存在且具有活動性。1.4 隧道凍害

隧道凍害是寒冷地區的隧道內水流和圍巖積水凍結，引起的影響隧道安全運營和附屬物正常使用的各種危害。隧道凍害會導致襯砌凍裂開脹，甚至疏松剝落，造成隧道襯砌結構的失穩破壞，降低襯砌結構的安全可靠性，嚴重影響運輸安全。常見的隧道凍害種類有：隧道拱部掛冰、邊墻結冰、洞內網線設備掛冰、圍巖凍脹、襯砌脹裂、隧底冰椎、水溝冰塞、線路凍起等。凍害形成的主要原因有：寒冷氣溫的作用；季節凍結圈的形成；隧道在設計和施工時，對防凍問題沒有考慮或考慮不周，造成襯砌防水能力不足；洞內排水設施埋深不夠、治水措施不當，都會造成和加重運營階段隧道的凍害。 2 隧道病害的整治技術

2.1 常用的整治隧道水害的方法

①注漿堵水；②向襯砌背后圍巖注漿；③向襯砌內部注漿；④向基底注漿；⑤增設內防水層。

內防水層雖然不能阻止水流進入襯砌內，但可阻止水流進入隧道內。增設內防水層的方式有3種：①刷涂；②刮壓；③噴涂。 2.2 襯砌裂損病害整治措施

裂縫整修，襯砌背后空洞壓漿，底版的穩定處理，換拱、換邊墻。 2.3 隧道襯砌防腐蝕措施 主要從搞好勘測設計著手，掌握隧道工程地質和水文地質資料，查明環境水含侵蝕性介質的來源和成分，在正確判定其對襯砌混凝土侵蝕的程度的基礎上，因地制宜地采取防治措施。針對隧道腐蝕產生的原因和條件。目前，對隧道侵蝕采取的防治措施主要有以下幾種：①提高襯砌的密實度和整體性；②外摻加料法；③選用耐侵蝕水泥；④加強襯砌外排水措施；⑤使用密實的與混凝土不起化學作用的材料，在襯砌外表面做隔離防水層；⑥采用與侵蝕性環境水不起化學反應的天然石料砌筑襯砌；⑦向襯砌背后壓注防蝕漿液；⑧使用防腐蝕混凝土。 2.4 隧道凍害的防治

基本措施是綜合治水、更換土壤、保溫防凍、結構加強、防止融坍等，可根據實際情況綜合運用。 3 結論

隧道病害是非常普遍的現象，其原因是多方面的，既有地質、環境方面的客觀因素；也有施工、設計方面的人為因素。隧道病害一方面大大惡化了施工條件和鐵路運營條件，另一方面直接威脅到隧道的結構和運營安全。隧道病害的整治必須各種技術綜合運用，提高隧道修建的技術水平；治理的時機應選擇在施工期進行，要堅持“一次根治、不留后患”的治理原則。 ［參考文獻］

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第四篇：鐵路線路常見病害分析及預防整治技術

鐵路線路常見病害分析及預防整治技術

學 生 姓 名：

高 軍 祥

學

號：

0930498

專 業 班 級：

鐵道工程技術(394110班)

指 導 教 師：

劉 興 文

西安鐵路職業技術學院畢業論文

摘要

中國鐵路始建于1876年，鐵路運輸線在我國的建設中占有重要地位。在當今社會經濟高速發展的情形下，鐵路運輸的發展將偏向高速和重載運輸，這樣就會加重鐵路線路的承載能力，造成鐵路線路損害，嚴重影響鐵路運輸。鐵路線路設備是鐵路運輸業的基礎設備。因此，合理養護鐵路線路，及時有效的分析、預防和整治設備病害，提高鐵路線路抵抗災害的能力，為實現鐵路跨越式發展，確保鐵路線路質量是保障鐵路運輸安全的必要。

線路病害的整治工作一直以來都是鐵路部門極為重要的環節，我在通過查閱大量有關鐵路線路病害和整治資料的基礎上，針對我國鐵路線路病害現狀，有針對性的提出一些常見鐵路線路病害發生的機理，介紹了鐵路線路病害的類型、防治原則和整治措施。

關鍵詞：鐵路線路；病害原因；預防方法

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西安鐵路職業技術學院畢業論文

引言

多數鐵路線路常年裸露在大自然中，由于機車車輛的動力作用和自然條件對線路的影響，軌道幾何尺寸不斷發生變化。加之路基、道床隨時發生變形，線路設備不斷機械磨損，計劃維修、緊急補修和重點整治比例安排的不合理，維修方法不當，以及周期性的大、中修工作未能夠及時進行，因而對鐵路線路造成諸多病害。為保持鐵路經常處于符合鐵路技術標準規定的良好狀態，我們就必須對鐵路路基、軌道等進行養護維修作業。鐵路線路養護的基本任務就是通過對線路的系統檢查，及時發現線路上的一切不符合技術標準的現象和病害，并查清其原因，以便合理地計劃和組織線路的養護作業，消除病害和縮小病害影響，使線路經常處于完好狀態，保證列車按照規定的速度，平穩、安全和不間斷地運行。

鐵路線路常見病害分析及預防整治技術

1.線路爬行病害

列車車輪沿鋼軌運行時,除產生豎直力和橫向力外,還有縱向水平力。由于縱向力的作用,使鋼軌沿著軌枕或軌道框架沿著道床頂面縱向移動,這種現象稱為線路爬行,使鋼軌產生爬行的縱向水平力稱為爬行力。

1.1.線路爬行的原因

線路爬行是萬病之源，形成爬行的主要原因有：鋼軌在動荷載下的撓曲、列車運行的縱向力、鋼軌溫度變化、車輪在接頭處撞擊鋼軌、列車制動等。當線路上防爬設備不足，扣件的扣壓力及道床縱向阻力不夠時就會加劇線路爬行。一般認為鋼軌撓曲是線路爬行的最主要原因，而其他的因素則促成和加劇了線路的爬行。

1.2.預防線路爬行的方法

防止線路爬行的措施主要是增加線路縱向阻力。加強軌枕與道床間的防爬阻力，方法是保持道床的標準斷面，做到軌枕底下道碴厚度足夠、軌枕盒內道碴豐滿、軌枕兩端碴肩夠寬、加強搗固、保持線路平順、夯實道床。此外對臟污嚴重的道床一定要進行清篩，以防止因翻漿冒泥和線路爬底，降低線路縱向阻力。還應保持扣件的應有扣壓力。為了增加鋼軌與夾板之間，墊板與軌枕之間的阻力，應及時擰緊螺栓，擰緊扣件。對于失效的扣件應及時更換和整修。

2鋼軌接頭病害

圖2：鋼軌接頭

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b.做好緩和曲線超高順坡和正矢的遞減，順坡和遞減時應等量進行，不要忽大忽小，緩和曲線頭尾可適當增減3mm 的超高。

c.合理設置外軌的超高。超高過大會加劇外股鋼軌的側面磨耗和里股鋼軌的垂直磨耗。相反如超高過小，對外股鋼軌也不利。

d.加強養護，經常保持曲線狀態良好，保持方向順、軌面平、軌距水平不超限是減少列車的搖晃，減少車輪沖擊力的有效措施之一。因此，應定期撥道，經常養護，預防病害的發生。

e.調整軌底坡，使鋼軌踏面坡度符合車輪踏面。使車輛的重心落在鋼軌中心線上，減少鋼軌磨耗。

f.貫徹定期涂油制度，鋼軌側面涂油是減少曲線外股鋼軌側面磨耗的有效方法之一，一般能使曲線上股鋼軌的所有壽命延長2倍。

4.混凝土軌枕常見病害

混凝土軌枕線路由鋼軌、混凝土軌枕、扣件、道床等部分組成。鋼軌直接承受由機車車輛傳來的巨大壓力，并傳向軌枕。混凝土軌枕通過軌下彈性墊層和中間扣件承受鋼軌傳來的豎向垂直力、橫向和縱向水平力后再將其分布于道床，并保持鋼軌正常的幾何位置。混凝土軌枕在我國鐵路鋪設使用已有多年的歷史，多年的經驗表明，混凝土軌枕的使用對強化軌道結構、保證行車安全起到了重要作用。但是，軌枕在設計、制造和使用中的問題，致使部分軌枕早期發生裂損，影響了正常作用。

4.1.混凝土軌枕傷損的主要形態

(1)軌下截面出現過大的橫向裂縫

混凝土軌枕是一個接受不穩定重復荷載的構件，荷截的變化帶有隨機的性質。混凝土軌枕在使用期內軌下截面有可能出現大于該截面抗裂強度的荷載彎矩，在這種情況下就產生了橫向裂縫。一般來說，這種裂縫較小，不致引起軌枕的失效。但在某些情況下，軌下截面的荷載彎矩遠遠大于軌枕的抗裂強度，那就會出現過大的橫向裂縫，導致軌枕失效。

(2)軌下截面壓潰

軌枕軌下部分由于橡膠墊板損壞或串出，使鋼軌直接作用于承軌槽，引起軌下部分混凝土壓潰。有些軌枕由于軌下截面橫向裂縫過大，混凝土受壓區產生過大的壓應力使混凝土壓潰。

(3)軌枕中間部分出現過大的橫向裂縫

軌枕中間部分出現的裂縫包括中間上部裂縫和下部裂縫兩種。軌枕中間上部出現裂縫，是由于軌枕中部產生較大的負彎矩所致；軌枕中間下部出現裂縫，是由于中部產生較大的正彎矩所致。通過調查得知，因軌枕中部出現過大的橫向裂縫而失效的軌枕多

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為迅速，嚴重者貫通軌枕全長，造成劈裂和龜裂，混凝土疏松、剝落，對軌枕承載能力、保持軌道狀態能力和使用壽命危害很大，這類損傷一般都是由于制造質量不良引起的。

(2)養護維修作業

混凝土軌枕斷面和配筋的設計都是在一定受力條件的前提下進行的，而混凝上軌枕截面實際承受的荷載彎矩與線路養護維修作業有密切關系。在養護維修作業中，如果使軌枕受力狀態發生了變化，就可能出現軌枕斷面荷載彎矩大于軌枕抗裂強度的現象，以致產生軌枕傷損。養護維修作業對軌枕傷損的影響主要表現在以下幾方面：搗固作業、軌下墊層及絕緣緩沖墊片損壞沒有及時更換、沒有及時整治道床病害對軌枕受力極為不利、接頭養護不良、沒有及時消滅軌面不平順。

(3)軌枕結構

為了了解混凝土軌枕的使用情況進而采取措施，提高軌枕結構的可靠性，多年來，鐵道部有關單位曾組織了多次較大規模的現場調查。歷次調查的資料表明，現有軌枕按50年使用壽命的要求，考慮可能出現的非正常運營條件，軌枕結構強度必須適當提高。

4.3.混凝土軌枕病害整治

根據使用情況設計出更合理軌枕來提高軌枕結構的可靠性和高強度的軌枕。在維修作業時要小心盡可能的不要去損壞軌枕。

5.道床病害

道床是軌道框架的基礎。軌道變形的主要原因是道床的變形，道床的不均勻沉降將引起一系列的病害，直接危及行車安全。因此，必須知道道床變形原因及其病害整治以保證線路的平順性使列車安全運行。

5.1.道床病害產生的原因

(1)道砟質量不良

有些道砟是石灰巖材質該類道砟的強度低耐磨性和抗沖擊性、抗壓碎性能差。現在的鐵路逐步實現重載化。在列車重力反復作用下道砟相互擠壓磨損而且磨損后是粉末狀容易出現翻漿、板結等病害。

(2)路基基床翻漿：

路基基床的密實度不足，在列車荷載的長期作用下道床顆粒嵌入基床形成一層膜致使地表水無法排出形成翻漿積水等病害。

b.日常維修工作中將路基面的平順度破壞導致基床表面不平路基表面的排水不暢。

c.其他成因沙塵客車的垃圾及糞便嚴重污染道床減小了道床的滲水性和彈性易行成板結翻漿等病害。

5.2.道床病害的整治

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害，經常保持其狀態良好；各部尺寸符合要求；零件齊全發揮作用；延長道岔使用壽命；保證道岔暢通無阻。

6.1.道岔常見病害及產生原因

(1)道岔方向不良

造成道岔方向不良病害的原因主要由于養護維修部徹底。在經常維修中，只顧道岔本身，隨彎就彎，不考慮前后線路接續情況，有的鋪設道岔時，位置不正確，其方向靠道釘把持，列車通過后，軌距、方向保持不住，加之各部連結零件不好，尺寸不符、道釘失效，軌撐、滑床板、跟端連接零件松弛，護軌長度不夠，輪緣槽寬度不夠，軌距不合等，列車通過時，增加列車的沖擊和搖晃，使道岔方向發生變化。

(2)轉轍器部位的病害

轉轍器部位的病害有：尖軌跳動、尖軌不密貼、尖軌磨耗、尖軌爬行以及尖軌扳動不靈活等

a.尖軌跳動一般是由活接頭、間隔鐵、夾板、尖軌螺栓孔、雙頭螺栓等磨耗；尖軌跟部橋型墊板和防跳動卡鐵缺少和失效；搗固不均勻、岔枕彎曲有空吊板；跟部接頭錯牙；尖軌中部滑床板和尖軌拱腰等造成的。

b.軌與基本軌不密貼主要由于滑床板本身不平直、軌撐外形不標準、組裝不合適、道岔爬行、滑床板與軌撐磨耗、基本軌軋出飛邊、滑床板擋肩被擠開等。基本軌框架尺寸，尖軌動程不符合規定；尖軌頂鐵過長；基本軌彎折點位置不恰當或彎折量不當，基本軌或尖軌有硬彎；尖軌斷面寬50mm處內側刨切長度不夠；道岔爬行，四股鋼軌錯位，各設計對應點不對應。

c.轉轍部分軌距擴大是由于基本軌外側軌距塊與基本軌軌底邊緣有縫隙，經過列車長時間的碾壓，造成框架尺寸擴大；螺栓直徑與墊板孔直徑配合公差及螺栓、墊板銹蝕造成的螺栓直徑變細，墊板圓孔擴大，加之制造誤差導致軌距擴大；尖軌、基本軌側磨嚴重；軌距塊安裝號碼不正確。

d.尖軌、可動心軌爬行竄動是由于尖軌處于半自由伸縮狀態，容易產生爬行；制造、運輸、存放裝卸等環節易造成尖軌側彎，上道后與基本軌不密貼，列車通過時易造成晃車；長心軌僅依靠6根岔枕上的扣件阻力和3塊間隔鐵間螺栓摩阻力來阻止心軌竄動，因阻力不足易造成心軌爬行。

e.道岔尖軌磨損分為直尖軌磨損和曲尖軌的側磨，都會帶來行車不平順，尤其直尖軌側磨直接影響直向通過的高速旅客列車，造成行車舒適性下降。曲尖軌側磨：曲尖軌側磨多集中在出發列車通過的側向道岔，列車起動后逐步加速,輪軌作用下,機車輪在大功率的扭動下,形成滾動加滑動的趨勢，列車進入側向道岔時輪緣緊貼鋼軌內側的踏面圓弧,形成刨切趨勢,并逐漸積累,產生鋼軌側磨。直尖軌側磨：直尖軌側磨跟道岔結構及養護狀態密切相關。尖軌是一個變截面鋼軌件,其可動部分支承在滑床臺上,與滑床臺無扣

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因。尤其是心軌部分長大墊板折斷較多。此部分墊板位于長岔枕中部，在列車荷載作用下長岔枕產生一定的撓度，長大墊板隨岔枕共同變形，但由于墊板與岔枕間不密貼使墊板同時受彎剪作用而損壞。滑床板開焊既有設計、制造上的原因,又有養護維修方面的原因。制造上的原因主要是焊接件質量不過關,強度不夠。設計制造方面的原因主要體現在曲基本軌 一側開焊較多,究其原因主要是直向行車時行車速度高、密度大,直尖軌受力帶動 滑床板下沉,而曲基本軌則被動施加滑床板以向上的力。高頻率反復振動造成曲股 滑床板開焊較多。從養護原因上看,鋼枕前后滑床板開焊多,主要是鋼枕部不易搗固,容易形成暗坑、吊板造成滑床板開焊。道岔墊板損壞使得鋼軌件失去與軌下基礎的牢固連接造成道岔的幾何尺寸難以保證進而影響行車。滑床臺的脫焊造成尖 軌扳動所需要的力矩增大，可能造成尖軌卡死無法扳動造成嚴重行車事故。

6.2.提速道岔病害的整治措施

(1)根據《鐵路線路修理規則》規定，道岔維修應包括兩線間距小于5.2m的連接曲線軌向，維修中要撥正道岔前后方向，彎好曲基本軌，加強道岔及前后各75m線路鎖定，防止爬行，使道岔方向經常處于良好狀態。

(2)轉轍器部位的病害整治措施 a.尖軌跳動

如果是由于零件磨耗嚴重而造成尖軌跳動，可以用焊補、更換零件的辦法加以解決；如果是因橋型墊板和防跳卡鐵的毛病造成的，則應增補跟部橋型墊板和卡鐵。如果是因搗固不良造成的，則應加強尖軌跟部搗固，使軌底堅實，強度均衡，清除吊板；是錯牙造成的就消滅錯牙；是拱腰造成的就整治滑床板拱腰和尖軌拱腰。為防止跳動，也可以在基本軌底下增設防跳板，把防跳板一頭用螺栓固定在尖軌中部，另一頭彎折緊貼在基本軌軌底，起道阻止尖軌跳動的作用。

b.尖軌與基本軌不密貼

用烘爐將滑床板擋肩打直，在原位16～20mm加厚滑床板上，再焊上一塊鐵代替擋肩；在軌撐與滑床板之間用立柱螺栓連接；用螺紋道釘把滑床板牢固地釘固在枕木上；在軌撐與基本軌之間用橫穿螺栓固定在一起。這樣就可以保持基本軌的穩固，解決了尖軌的不密貼和“三道縫”等病害。①嚴格按標準控制兩基本軌間的框架尺寸，使框架尺寸保持在允許范圍以內。②采用撥、改、彎等方法，調整直基本軌方向，調整曲基本軌第一、二彎折點位置及彎折矢距，使第一、二彎折點間成直線。③尖軌豎切部分可利用專用液壓尖軌調整器，對尖軌的線型進行調整，保證尖軌與基本軌密貼良好。頂鐵太短應采取在頂鐵與基本軌間加墊調整片的方法來解決。④尖軌硬彎，一是更換；二是在天窗時間內，與電務人員配合，用液壓尖軌調整器進行調整。

c.轉轍部分軌距擴大

不同號碼的軌距塊不能解決時，可在墊板孔內增加厚度不等的半圓形鐵片，或安裝

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同時在護軌增加軌撐的辦法來增加轍叉及護軌的整體性。

(4)滑床板及護軌墊板開焊

滑床板、護軌墊板安設時，必須做到與軌底密貼，減少受力不均勻。滑床板、護軌墊板開焊后，應該拆下，打磨后再進行焊接。提高搗固質量，消滅暗坑、空吊板等現象。

(5)混凝土岔枕尼龍套管失效

減少野蠻作業。嚴禁用錘敲打螺栓。對已失效的尼龍套管，應先用鉆孔機將尼龍套管頂出，再用環氧樹脂將新尼龍套管固定。

(6)道岔螺釘的問題整治方案。

保持道岔的良好幾何型位，盡量減少道岔內部以及前后100米內的小方向，保持道岔的框架尺寸及道岔支距以減少列車經過道岔是產生的橫向力；安裝大螺栓不能用錘打，難擰時要分析原因，修正后再耐心擰入；螺釘要經常檢查，發現有松動現象要及時復緊；要定期涂油,且每年不少于兩遍，及時更換失效彈簧墊圈，涂油時套管底孔，不能封閉堵死；道岔應采用機械搗固,及時消滅空吊板，綜合整治有病害的接頭，焊接接頭要打磨平整減少輪軌間動力作用；改進螺紋的結構，增加強度等。

(7)道岔墊板出現的問題整治措施

對岔區加強搗固，尤其是岔心長岔枕中部，以減少岔枕在列車荷載作用下的變形；加強監視，對墊板上的大螺釘進行及時復緊，保持墊板與岔枕接觸良好；及時更換墊板及滑床板下大膠墊，保持彈性，減小列車的沖擊力；保持轉折部分的幾何尺寸，盡量減少尖軌與滑床臺間離縫；滑床臺要及時涂油，減少尖軌扳動時的磨阻力；加強滑床臺焊接質量等等。

西安鐵路職業技術學院畢業論文

結束語

鐵路線路病害的種類很多，我通過對鐵路線路的病害產生進行了簡單的研究，掌握了病害產生的原因，并結合了自己所學習科學知識和在現場實習所總結的經驗得出了一些關于線路病害的整治辦法。近年來我國的經濟水平進入了一個高速發展的時期我國的鐵路運輸業也隨之邁入了一個新的發展時期。中國的鐵路 逐漸走向高速化和重載化，這就要對鐵路線路的整體狀況有了相當高的要求。因此，這對鐵路線路工的工作提出了新的問題，必須掌握扎實的專業知識及時的找出線路的病害并且迅速的去把病害消除掉。同時為取得較好的整治效果并確保線路的順暢和列車運行安全，有必要對線路病害的整治機理及整治工藝進行對比研究。只要我們充分發揮我國集中力量辦大事的優勢，吸收世界鐵路線路病害整治方面的先進、成熟的技術成果，創新完善提高，精心組織、精心設計、精心施工，就一定能打造出具有中國特色的世界一流鐵路，一定能形成具有自主知識產權的關于鐵路病害整治的技術體系。

通過對鋼軌病害的綜合整治和預防，可延長設備使用壽命，減少養修成本的投入。但是，由于鋼軌受力特征極其復雜，探索和總結鋼軌病害整治、預防措施的工作仍然十分艱巨。

鐵路線路常見病害分析及預防整治技術

致謝

最后，對為我完成論文而辛勤勞作的校領導、班主任老師及各位老師表示感謝，特別是對指導老師表示衷心的感謝！

在我設計本次論文的過程中參閱了許多的著作和文獻資料，在此，對于他們的作者、編者，一并表示衷心的感謝！由于時間和水平有限，設計中難免存在一些失誤甚至是錯誤之處，懇請老師批評指正。

西安鐵路職業技術學院畢業論文

參考文獻

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第五篇：淺談鐵路線路常見病害分析及預防整治技術

淺談鐵路線路常見病害分析及預防整治技術

摘 要：鐵路線路設備是鐵路運輸業的基礎設備。經常保持線路設備完整和質量均衡，是列車能以規定速度安全、平穩和不間斷地運行，并能延長設備的使用壽命。合理養護鐵路線路，及時有效的分析、預防和整治設備病害，為實現鐵路跨越式發展，確保鐵路線路質量是保障鐵路運輸安全的必要。

關鍵詞：鐵路線路；病害原因；預防方法

鐵路線路由于機車車輛的動力作用和自然條件對線路的影響，常年裸露在大自然中，軌道幾何尺寸不斷發生變化。路基、道床隨時發生變形，線路設備不斷機械磨損，計劃維修、緊急補修和重點整治比例安排的不合理，維修方法不當，以及周期性的大、中修工作未能夠及時進行，因而對鐵路線路造成諸多病害。伴隨著鐵路跨越式發展戰略的不斷深化，威海地方鐵路實現了貨物直通運輸并開辦集裝箱運輸業務的重載列車運行。重載列車的開行，在快速擴充運輸能力，大大降低成本的同時，也相應地加劇了對鐵路線路的破壞。導致鋼軌、聯接零件及軌枕不斷磨損，線路設備、道床變化加快。道床臟污、板結、變形、翻漿冒泥等病害增多。從維修中可以看到，重載鐵路軌道結構破壞主要以線路爬行、鋼軌及接頭聯接零件病害和曲線病害居多。為了能夠預防這些病害的發生和發展，工務段要找出其病害形成的原因，進行合理整治，以加強設備的使用壽命，保持線路設備完整和質量均衡。以規定速度安全、平穩和不間斷地運行。下面就結合近幾年威海地方鐵路設備養護維修中存在的問題進行分析。

一、線路爬行、線路爬行的原因

線路爬行是萬病之源，形成爬行的原因很多，其中主要有：鋼軌在動荷載下的撓曲；列車運行的縱向力；鋼軌溫度變化；車輪在接頭處撞擊鋼軌；列車制動等。當線路上防爬設備不足，扣件的扣壓力及道床縱向阻力不夠時就會加劇線路爬行。一般認為鋼軌撓曲是線路爬行的主要原因，而其他的因素則促成和加劇了線路的爬行。、預防線路爬行的方法

(1)防止線路爬行的措施主要是增加線路縱向阻力。加強軌枕與道床間的防爬阻力，方法是保持道床的標準斷面，做到軌枕底下道碴厚度夠，軌枕盒內道碴豐滿，軌枕兩端碴肩夠寬，加強搗固。整好長平，保持線路平順，夯實道床。此外對臟污嚴重的道床一定要進行清篩，以防止因翻漿冒泥和線路爬底，降低線路縱向阻力。

(2)保持扣件的應有扣壓力。為了增加鋼軌與夾板之間，鋼軌與墊板之間、墊板與軌枕之間的阻力，應及時擰緊螺栓，擰緊扣件。對于失效的扣件應及時更換和整修。

(3)及時整治接頭病害。有病害的接頭會加劇列車對鋼軌的沖擊力，加大鋼軌爬行。對馬鞍型磨耗接頭、低接頭、破損的鋼軌頭部都要及時進行整治。對于連續的大軌縫和成段軌縫不均的地段要進行整治。

二、鋼軌接頭病害、鋼軌及聯結零件病害的原因

(1)由于軋鋼質量不好，出廠時鋼軌內就存在核傷。

(2)接頭養護不良，加重車輪沖擊。車輪行經鋼軌接頭處，因接頭形成了折角，車輪從一根鋼軌走上另一根鋼軌時，有懸空跳過去的現象，發生了沖擊，這個沖擊力一部分使鋼軌端部和夾板撓曲，一部分使鋼軌頂面及夾板和連接零件發生磨耗。如有低接頭和接頭松軟或軌縫過大，過車時接頭處發生的折角就會增大，車輪對接頭的沖擊也越嚴重，結果造成鋼軌、夾板和連接零件的嚴重磨損或折斷。

(3)在車輪沖擊力作用下，端部頂面受到很大的壓力，產生塑性變形。由于淬火與未淬火部分的硬度不同，形成馬鞍型磨耗。

(4)搗固不良和線路爬行。

① 搗固不良的線路，列車通過時，鋼軌上下反復撓曲，使鋼軌內部組織連續發生拉張和壓縮的反復應力，容易受到破壞。如遇到鋼軌顆粒間帶有微小空隙時，會使空隙迅速擴大，形成內部斑痕，以致折斷。

②線路爬行，造成低接頭、拉大軌縫或在接頭附近發生小坑、三角坑時。一方面增大車輪對鋼軌的沖擊，另一方面又增大接頭處的上下曲折，這樣，就更容易造成鋼軌、夾板及連接零件的磨損或折斷。

(5)曲線超高不正確，造成鋼軌磨損。

(6)線路上鋪設的鋼軌，軌底坡不合，鋼軌頂面容易發生磨損。

(7)換軌時設置軌縫過大和接頭錯牙，形成先天性的軌面不平順。轉貼于 中國論文下載中心

(8)墊板和扣件養護不良。墊板位置歪斜，常造成軌底壓在墊板邊棱上，軌底局部負擔重壓，造成破裂或折斷。

2、預防鋼軌及接頭連接零件病害的方法2、1 加強鋼軌和夾板的養護工作

(1)加強鋼軌的檢查，發現重傷鋼軌和夾板，應及時更換；

(2)及時矯直硬彎鋼軌；

(3)及時焊補軌面擦傷；

(4)經常注意擰緊扣件，整修防爬設備，鎖定鋼軌，防止爬行，不使軌縫拉大。

2、2 加強接頭養護

(1)加強接頭搗固，保持道床豐滿，并加以夯實。接頭軌枕材質盡可能一致，間距符合規定，以保持支承條件一致。

(2)經常上緊夾板螺栓，保持接頭堅固。由于列車的不斷打擊，會引起螺栓松弛，接頭松動。其結果使接頭不能作為一個整體來抵抗外力，個別零件可能因負擔過重而損壞。同時還會增加夾板和軌端的磨耗加劇接頭的不平順。如果接縫處夾板因磨耗而與鋼軌下顎之間存在空隙在l mm以上，應及時墊以符合規定的三角鐵片。

(3)及時清篩接頭范圍內的不潔道碴，以免結成硬殼，失去彈性，或引起翻漿冒泥，造成顯著的不平順。

(4)及時消滅軌面高低錯牙，接頭軌面及軌距線內側錯牙不得超過l mm。

(5)用上彎夾板整治低接頭。上彎夾板是將一般夾板用彎軌器上彎，上彎量一般以1．2 mm為宜。當換了上彎夾板后，鋼軌接頭處4根軌枕范圍內軌面抬高，容易出現空吊板及螺栓松動，因此，必須加強搗固，擰緊螺栓。

(6)及時調整軌縫。大軌縫是造成接頭病害的重要原因。因此，軌縫必須均勻，并符合規定要求，發現大軌縫應及時整正。2、3 及時整修軌底坡及時整修軌底坡，使之符合規定的標準。

三、曲線鋼軌病害、曲線鋼軌磨耗的原因

(1)鋼軌的位置不正確。

鋼軌在空間的位置不正確是造成鋼軌磨耗的主要原因。由于鋼軌位置不正確，使里外股鋼軌受力不均勻和鋼軌偏壓，列車行走不平穩產生附壓力打擊鋼軌而加速軌面磨耗。超高不合適，引起里外股鋼軌受偏載和輪軌的不正常接觸，而加速了鋼軌的磨耗。軌底坡不正確，使鋼軌頂面與車輪踏面不相吻合，鋼軌頂面受偏壓，也會加速鋼軌磨耗。

(2)養護不良造成鋼軌磨耗。

① 曲線不圓順、方向不良，使列車通過時產生搖晃，這也會加速鋼軌磨耗。

② 軌距超限，使車輪與鋼軌的內接情況不好，增加行車阻力與搖晃，這也會加速鋼軌磨耗。

③緩和曲線超高的遞減距離不夠，引起列車在緩和曲線運行時發生震動、搖晃和沖擊，使鋼軌加速磨耗。

(3)鋼軌本身質量不好，在列車運行時增加了磨耗。、預防曲線病害的方法

(1)保持正矢不超限，定期調查現場正矢，細心計算，全面撥正。特別是要保持曲線頭尾的圓順。對于曲線“鵝頭”、“支嘴”等病害要及時整治。

(2)做好緩和曲線超高順坡和正矢的遞減，順坡和遞減時應等量進行，不要忽大忽小，緩和曲線頭尾可適當增減3mm 的超高。

(3)合理設置外軌的超高。超高過大會加劇外股鋼軌的側面磨耗和里股鋼軌的垂直磨耗。相反如超高過小，對外股鋼軌也不利。

(4)加強養護，經常保持曲線狀態良好，保持方向順、軌面平、軌距水平不超限是減少列車的搖晃，減少車輪沖擊力的有效措施之一。因此，應定期撥道，經常養護，預防病害的發生。

(5)調整軌底坡，使鋼軌踏面坡度符號車輪踏面。使車輛的重心落在鋼軌中心線上，減少鋼軌磨耗。

(6)貫徹定期涂油制度，鋼軌側面涂油是減少曲線外股鋼軌側面磨耗的有效方法之一，一般能使曲線上股鋼軌的所有壽命延長2倍。

四、結束語

通過對鋼軌病害的綜合整治和預防，可延長設備使用壽命，減少養修成本的投入。但是，由于鋼軌受力特征極其復雜，探索和總結鋼軌病害整治、預防措施的工作仍然十分艱巨。