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【摘要】铁路路基病害多种多样，引发铁路路基病害的发生的因素复杂多变，铁路路基病害的防治是需要对不同类型的病害有深刻认识的基础上进行综合处理的繁杂问题。本文研究并分析了铁路路基病害的发生机理和铁路路基病害的类型特征，给出了不同类型的病害的危害及防治对策。
【关键词】铁路路基病害；地质环境；振动荷载；防治手段
中图分类号： U213.1 文献标识码： A 文章编号：
铁路路基病害的发生机理
铁路路基病害的发生与否与以下五个因素有关：铁路路基材料、地下水与地表水的分布、列车振动荷载、基床土质的动力强度特性、气温的变化，这五项因素之间的相互联系与综合作用就形成了铁路路基病害发生的主要原因。由于各种因素之间这种错综复杂的关系，使得铁路路基病害复杂多变，不同的病害都有不同于其他病害的特殊病理。特别是在铁路线路长期运营的情况下，由于自然环境对路基的长期侵蚀和维修保养的不及时，使得病害类型、病害分布和病害发育具有明显的非线性和随机性。我们可以将病害发生的机理概括为内因和外因两个方面：内因是指可能导致病害发生的地质环境（Geologic Environment）；外因是指可能导致病害发生的气候变化（Climate Change）和列车振动荷载（Train Vibration-load）。
无论选择任何一条实际线路来进行研究，该线路的地质环境都是客观存在的，其特质受外界因素的影响较小且变化缓慢，具有足够的稳定度。所以铁路路基病害的发生在很大程度上取决于前文所提的外因，特别是病害发生的频繁度和严重度与气候和振动荷载的长期重复影响息息相关。对记录下来的历史数据进行分析可以发现，在外因的作用下，路基的塑性变形过大是路基渐进性破坏（Gradual Destruction）的主要特征。如果让塑性变形的累加超过一定的范围，路基填土就会发生塑性流动，进而导致路基病害的发生。这一类病害的发生与基床土质的饱和密度有直接的联系，土的动强度将随着饱和度的不断降低得到明显的加强。当轨道的路基土的塑性变形的累加超过一定程度，就会在枕木下方形成积水坑和道碴坑。若是在多雨季节，基床填土的含水量处于饱和态后使得动强度明显下降，这就会让道床的工作性能得到破坏并使得线路产生严重的不平顺，极大地威胁到了行车的安全。
二、铁路路基病害的类型
铁路路基病害有多种分类方法：若按路基面形状进行分类，可将其分为路堤病害和路堑病害；若按病害发生的部位进行分类，可将其分为基床病害、路基本体病害和地基病害；若按病害的表现形式分类，可将其分为路基下沉、翻浆冒泥、外挤和边坡危害。
路基下沉是最常见的一种路基病害，这种病害一般是由于机床土长期被水浸泡，发生软化而引起。路基下沉在路堤、路堑和过渡地段都有可能发生，路基下沉病害发生的同时一般不伴随着翻泥冒浆的发生。相较于旱季，在雨季时其下沉速度相对较快，伴随着这种下沉，将会使道碴囊变得越来越深，若软卧层较薄且道碴囊较浅，路基下沉就有可能进一步演变为挤出。如果路基填筑密度过低并且强度也达不到要求，路基在列车振动荷载和自重的作用下就会发生较大面积的竖向变形，这种变形产生的原因是路基填料及压实没有达到必要的要求。
翻浆冒泥是近年来我国铁路线路最经常发生的铁路路基病害的一种，一般将翻浆冒泥分为两种：基床性翻浆冒泥和道床性翻浆冒泥。前者的成因是基床土质恶化后会在列车荷载的反复作用下发生液化变成泥浆，再由于频繁的列车荷载对泥浆产生抽吸力，泥浆在受到挤压后会向上翻冒。形成这一类病害一般要经历道心积水、冒砂、局部翻浆冒泥和区段翻浆冒泥几个阶段。后者又可进一步分为两种：土质基面翻浆冒泥和风化石质基面翻浆冒泥。道床性翻浆冒泥的主要成因包括：荷载的大小和分布、气温和湿度对机床的作用程度、铁路道碴的品质。
外挤的一般表现为路肩隆起和侧沟被挤。这种病害一般是由于土质承载能力过低所导致的剪切滑动和塑性流动引起的，软卧层与刚卧层的接触面受到地下水的侵蚀，或者道碴囊内存有积水也会令软卧层进入饱和态，这些原因都会导致土质的强度下降，最终发生剪破话动和塑性流动。外挤一般会在路堑地段发生，偶尔也会在路堤地段发生，这种病害会在刚卧层上形成滑动面，造成侧沟的挤动或挤死并导致路肩隆起。在极端情况下，软卧层较薄而刚卧层接近水平，更会使两侧同时向外挤出。
边坡危害主要受到路基下沉及排水不及时的影响，路基边坡被雨水冲刷后，土体含水量达到饱和态度，将会在路基边坡上部、路肩中部和道床坡脚几处出现沿路基方向纵向的裂痕。当土体的含水量达到极限时，分裂出去的部分土体会顺着一定曲率的滑动线产生下滑，轨道外部轨枕头将会出现悬空，严重地威胁到了行车安全。路堤边坡和路堑边坡都会产生这种边坡危害。
三、铁路路基病害的防治手段
铁路路基病害防治最重要的就是要勤于测量和检测，及时发现问题才能及时解决问题，要在问题还没有变得复杂和庞大之前及时整治，而不能等到问题扩大化之后。根据前文论述的铁路路基病害的发生机理和不同类型，铁路路基病害防治的具体手段包括：防水与排水、土质改良、减少列车振动荷载和综合防治。
排水和防水的目的是防止水浸化路基和排除路基积水，保持基面排水坡度，适用于由排水不良引发的路基病害。排水和防水并不仅仅指简单的把水引出，而是要做到防排结合。排水和防水的主要手段是通过铺设不透水的土工纤维来截留地表水，利用盲沟和侧沟疏导地下水，始终保持基床的排水性能处于良好状态。找到水的来源后，要对来水进行截水，切断水的来源，之后要分别针对地面水和地下水进行排水。对于地面水，可以利用单侧或双侧排水沟进行排水，也可以利用取土坑来进行排水。天沟、侧沟及各类防排水沟设施，都必须满足将积水引导至路基以外的基本要求。对于地下水，要分两种情况进行处理：若地下水只是浅埋或无固定含水层，可以利用明沟、排水槽、支撑渗沟等排水设施；若地下水深埋或有固定含水层，就要利用渗水隧洞、渗井或斜仰式钻孔等排水设施进行排水。
土质改良就是改善基床填土，通过改良基床的填料和结构来提高路基设计标准，特别是基床填料的标准。在铁路路基建设初期，就要对基床填料进行严格地筛选，若缺乏合适的基床填料，就应该采取铺设土工合成材料的措施来对土质进行改良。若已经铺设好的线路在使用中出现了病害路段，必须采用彻底的方案来对病害进行治理才能不留后患。具体的措施有：水泥桩加固、铺设土工合成材料和土质换填等。
减少列车振动荷载就是减轻列车荷载对基床的作用效果，一般要改变道床和軌道结构。具体的措施包括：加长轨枕长度并缩少间距；换重型钢轨；加厚道床并铺设垫层；改造机车车辆轴距。在合理的范围内，若轨枕长度增加8%，则可以降低基床动应力6%；若轨枕长度增加16%，则可降低11%。若60型钢轨替换50型钢轨，则可降低基床动应力12%。这些措施若综合使用，改善效果可能增加一倍。
铁路路基病害是由多种因素引发的，若要彻底根治，就必须将上述防治手段综合运用，如此方能让铁路运输安全得到充分的保障。
四、结论
铁路路基病害对铁路运输安全具有严重的威胁，为消除这类威胁应该在熟悉每一种病害的基础上进行综合防治。
参考文献
[1] 王锋. 铁路路基沉降变形观测与评估实践[J].建材发展导向, 2010,(10) .
[2] 呼加瑞,黎方.汉宜铁路路基防护及排水浅述[J].科教导刊, 2011,(36) .
[3] 胡权周.铁路路基下伏多层富水大型采空区治理施工方法[J].商品与质量, 2011,(12) .
[4] 许健,牛富俊,牛永红. 换填法抑制季节冻土区铁路路基冻胀效果分析[J]. 中国铁道科学, 2011,(05) .
【关键词】铁路路基病害；地质环境；振动荷载；防治手段
中图分类号： U213.1 文献标识码： A 文章编号：
铁路路基病害的发生机理
铁路路基病害的发生与否与以下五个因素有关：铁路路基材料、地下水与地表水的分布、列车振动荷载、基床土质的动力强度特性、气温的变化，这五项因素之间的相互联系与综合作用就形成了铁路路基病害发生的主要原因。由于各种因素之间这种错综复杂的关系，使得铁路路基病害复杂多变，不同的病害都有不同于其他病害的特殊病理。特别是在铁路线路长期运营的情况下，由于自然环境对路基的长期侵蚀和维修保养的不及时，使得病害类型、病害分布和病害发育具有明显的非线性和随机性。我们可以将病害发生的机理概括为内因和外因两个方面：内因是指可能导致病害发生的地质环境（Geologic Environment）；外因是指可能导致病害发生的气候变化（Climate Change）和列车振动荷载（Train Vibration-load）。
无论选择任何一条实际线路来进行研究，该线路的地质环境都是客观存在的，其特质受外界因素的影响较小且变化缓慢，具有足够的稳定度。所以铁路路基病害的发生在很大程度上取决于前文所提的外因，特别是病害发生的频繁度和严重度与气候和振动荷载的长期重复影响息息相关。对记录下来的历史数据进行分析可以发现，在外因的作用下，路基的塑性变形过大是路基渐进性破坏（Gradual Destruction）的主要特征。如果让塑性变形的累加超过一定的范围，路基填土就会发生塑性流动，进而导致路基病害的发生。这一类病害的发生与基床土质的饱和密度有直接的联系，土的动强度将随着饱和度的不断降低得到明显的加强。当轨道的路基土的塑性变形的累加超过一定程度，就会在枕木下方形成积水坑和道碴坑。若是在多雨季节，基床填土的含水量处于饱和态后使得动强度明显下降，这就会让道床的工作性能得到破坏并使得线路产生严重的不平顺，极大地威胁到了行车的安全。
二、铁路路基病害的类型
铁路路基病害有多种分类方法：若按路基面形状进行分类，可将其分为路堤病害和路堑病害；若按病害发生的部位进行分类，可将其分为基床病害、路基本体病害和地基病害；若按病害的表现形式分类，可将其分为路基下沉、翻浆冒泥、外挤和边坡危害。
路基下沉是最常见的一种路基病害，这种病害一般是由于机床土长期被水浸泡，发生软化而引起。路基下沉在路堤、路堑和过渡地段都有可能发生，路基下沉病害发生的同时一般不伴随着翻泥冒浆的发生。相较于旱季，在雨季时其下沉速度相对较快，伴随着这种下沉，将会使道碴囊变得越来越深，若软卧层较薄且道碴囊较浅，路基下沉就有可能进一步演变为挤出。如果路基填筑密度过低并且强度也达不到要求，路基在列车振动荷载和自重的作用下就会发生较大面积的竖向变形，这种变形产生的原因是路基填料及压实没有达到必要的要求。
翻浆冒泥是近年来我国铁路线路最经常发生的铁路路基病害的一种，一般将翻浆冒泥分为两种：基床性翻浆冒泥和道床性翻浆冒泥。前者的成因是基床土质恶化后会在列车荷载的反复作用下发生液化变成泥浆，再由于频繁的列车荷载对泥浆产生抽吸力，泥浆在受到挤压后会向上翻冒。形成这一类病害一般要经历道心积水、冒砂、局部翻浆冒泥和区段翻浆冒泥几个阶段。后者又可进一步分为两种：土质基面翻浆冒泥和风化石质基面翻浆冒泥。道床性翻浆冒泥的主要成因包括：荷载的大小和分布、气温和湿度对机床的作用程度、铁路道碴的品质。
外挤的一般表现为路肩隆起和侧沟被挤。这种病害一般是由于土质承载能力过低所导致的剪切滑动和塑性流动引起的，软卧层与刚卧层的接触面受到地下水的侵蚀，或者道碴囊内存有积水也会令软卧层进入饱和态，这些原因都会导致土质的强度下降，最终发生剪破话动和塑性流动。外挤一般会在路堑地段发生，偶尔也会在路堤地段发生，这种病害会在刚卧层上形成滑动面，造成侧沟的挤动或挤死并导致路肩隆起。在极端情况下，软卧层较薄而刚卧层接近水平，更会使两侧同时向外挤出。
边坡危害主要受到路基下沉及排水不及时的影响，路基边坡被雨水冲刷后，土体含水量达到饱和态度，将会在路基边坡上部、路肩中部和道床坡脚几处出现沿路基方向纵向的裂痕。当土体的含水量达到极限时，分裂出去的部分土体会顺着一定曲率的滑动线产生下滑，轨道外部轨枕头将会出现悬空，严重地威胁到了行车安全。路堤边坡和路堑边坡都会产生这种边坡危害。
三、铁路路基病害的防治手段
铁路路基病害防治最重要的就是要勤于测量和检测，及时发现问题才能及时解决问题，要在问题还没有变得复杂和庞大之前及时整治，而不能等到问题扩大化之后。根据前文论述的铁路路基病害的发生机理和不同类型，铁路路基病害防治的具体手段包括：防水与排水、土质改良、减少列车振动荷载和综合防治。
排水和防水的目的是防止水浸化路基和排除路基积水，保持基面排水坡度，适用于由排水不良引发的路基病害。排水和防水并不仅仅指简单的把水引出，而是要做到防排结合。排水和防水的主要手段是通过铺设不透水的土工纤维来截留地表水，利用盲沟和侧沟疏导地下水，始终保持基床的排水性能处于良好状态。找到水的来源后，要对来水进行截水，切断水的来源，之后要分别针对地面水和地下水进行排水。对于地面水，可以利用单侧或双侧排水沟进行排水，也可以利用取土坑来进行排水。天沟、侧沟及各类防排水沟设施，都必须满足将积水引导至路基以外的基本要求。对于地下水，要分两种情况进行处理：若地下水只是浅埋或无固定含水层，可以利用明沟、排水槽、支撑渗沟等排水设施；若地下水深埋或有固定含水层，就要利用渗水隧洞、渗井或斜仰式钻孔等排水设施进行排水。
土质改良就是改善基床填土，通过改良基床的填料和结构来提高路基设计标准，特别是基床填料的标准。在铁路路基建设初期，就要对基床填料进行严格地筛选，若缺乏合适的基床填料，就应该采取铺设土工合成材料的措施来对土质进行改良。若已经铺设好的线路在使用中出现了病害路段，必须采用彻底的方案来对病害进行治理才能不留后患。具体的措施有：水泥桩加固、铺设土工合成材料和土质换填等。
减少列车振动荷载就是减轻列车荷载对基床的作用效果，一般要改变道床和軌道结构。具体的措施包括：加长轨枕长度并缩少间距；换重型钢轨；加厚道床并铺设垫层；改造机车车辆轴距。在合理的范围内，若轨枕长度增加8%，则可以降低基床动应力6%；若轨枕长度增加16%，则可降低11%。若60型钢轨替换50型钢轨，则可降低基床动应力12%。这些措施若综合使用，改善效果可能增加一倍。
铁路路基病害是由多种因素引发的，若要彻底根治，就必须将上述防治手段综合运用，如此方能让铁路运输安全得到充分的保障。
四、结论
铁路路基病害对铁路运输安全具有严重的威胁，为消除这类威胁应该在熟悉每一种病害的基础上进行综合防治。
参考文献
[1] 王锋. 铁路路基沉降变形观测与评估实践[J].建材发展导向, 2010,(10) .
[2] 呼加瑞,黎方.汉宜铁路路基防护及排水浅述[J].科教导刊, 2011,(36) .
[3] 胡权周.铁路路基下伏多层富水大型采空区治理施工方法[J].商品与质量, 2011,(12) .
[4] 许健,牛富俊,牛永红. 换填法抑制季节冻土区铁路路基冻胀效果分析[J]. 中国铁道科学, 2011,(05) .