鐵路路基邊坡合成樹脂纖維土防護技術(shù)研究

　　摘要：作為鐵路路基的主要構(gòu)成成分，路基邊坡長期在重載裂縫及暴雨等不良天氣的作用下，極易產(chǎn)生裂縫，從而改變邊坡內(nèi)應力水平、分布狀態(tài)及作用方式等，最終將影響列車的運行安全。為此，如何合理、有效地防治路基邊坡病害，做好邊坡防護工作顯得尤為重要。本文先分析了鐵路路基邊坡病害成因，隨后提出了利用樹脂纖維土防護鐵路路基邊坡，并在此基礎上，對合成樹脂纖維土護坡機理、抗沖刷性能進行了分析，最后結(jié)合新建線路與既有線路實際工程進行了纖維土防護技術(shù)要點探討。

　　關(guān)鍵詞：鐵路工程,路基邊坡,合成樹脂纖維土

　　0引言

　　在保證列車運行安全方面，路基邊坡防護發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。因填挖方式不同，邊坡類型也有所不同，如路塹式、路堤式或路塹—路堤式。當前雨水沖刷是造成鐵路路基邊坡病害的直接原因，如雨水沖刷勢必會出現(xiàn)滑坡等病害，甚至會導致邊坡后退、變陡等，進而對邊坡穩(wěn)定性、耐久性造成不利影響。目前，局部地區(qū)鐵路邊坡多采用滿鋪混凝土的方式進行路基邊坡防護，但這種方式，土體水蒸發(fā)難度大，很容易引發(fā)凍融、凍脹等問題。在動荷載等因素作用下，往往會產(chǎn)生坡面裂縫，從而導致坡體失穩(wěn)。

　　1合成樹脂纖維土護坡機理

　　作為一種連續(xù)性材料，合成樹脂纖維土粘聚力良好，且具有較強的抗拉強度及抗老化性能，同時使用時間長。為此，在鐵路路基邊坡加固中采用纖維土進行處理，可有效改善土體的物理、力學性能。纖維截面纖細，1m3土體內(nèi)包含千萬條單絲，分散均勻后，可構(gòu)成一個錯綜復雜的空間網(wǎng)絡，從而形成纖維骨架結(jié)構(gòu)，提高結(jié)構(gòu)土體比例，減少自由土體。

　　當雨水沖刷土體時，纖維可有效粘結(jié)原土體，從而避免因雨水沖刷導致土體流失。在雨水不斷蒸發(fā)的過程中，在纖維土體內(nèi)因纖維所占體積很小，往往不會對雨水蒸發(fā)造成任何影響。因此，可認為纖維土護坡結(jié)構(gòu)屬于一個干濕呼吸的結(jié)構(gòu)，水分蒸發(fā)較快，可起到防沖刷的效果，從而穩(wěn)定鐵路路基邊坡。此外，纖維還具備模量高及良好的柔韌性，可大大降低沖刷裂縫，而裂縫的減少勢必會大幅提升土體的抗沖刷能力，為此，可實現(xiàn)邊坡防護的目的。

　　2合成樹脂纖維土的抗沖刷性能分析

　　本文通過自制全自動人工降雨裝置，對鐵路路基邊坡受雨水沖刷情況進行模擬，分析合成樹脂纖維土的抗沖刷性能，試驗結(jié)果表明，不同纖維種類、不同邊坡坡率、不同壓實度均會對邊坡抗沖刷性能造成影響，具體如下：

　　2.1不同纖維種類對邊坡抗沖刷性能的影響

　　根據(jù)纖維土力學性能研究表明，當纖維量為5%時，其抗剪強度最佳，若含量高于5%，極易產(chǎn)生纖維分布不均現(xiàn)象，或出現(xiàn)聚團、成束等問題，對壓實土體極為不利。為檢測纖維是否為最佳值，制定了不同纖維含量的試驗分析，即1%、3%、5%、7%。

　　經(jīng)試驗分析可知，當纖維摻加到土體內(nèi)，邊坡抗沖刷能力開始逐步提升，纖維含量在1%~5%之間時，土體抗沖刷性能成上升趨勢，纖維含量在5%~7%之間時，纖維的抗沖刷性能逐步下降，也就是說隨著纖維量的不斷增加，土體的抗沖刷能力呈先上升后下降的趨勢，究其原因在于纖維含量過多，影響其土體分布均勻性，從而出現(xiàn)土體壓實不達標現(xiàn)象。當強降雨來臨，部分纖維聚團的土體將被沖刷，從而影響護坡效果，甚至產(chǎn)生更大危害。以5%為纖維含量，針對不同纖維種類進行分析，本文選擇4類：素土、普通纖維、波浪形纖維、異性纖維，橫向?qū)Ρ确治龈黝惱w維形成的邊坡沖刷量。

　　通過分析研究表明，在4.5mm/min最大降雨強度下，相比素土，異性纖維抗沖刷能力最強，按照抗沖刷能力高低排列，為異性纖維>波浪形纖維>普通纖維。

　　2.2不同邊坡坡率對邊坡抗沖刷性能的影響

　　按照相關(guān)設計規(guī)范分析，不同坡度下，可選擇不同的纖維土厚度，因鐵路路基邊坡采用削坡實現(xiàn)，因位置、壓力傳遞等均會影響壓實度。故對不同坡率下邊坡抗沖刷性能進行分析。(一)坡率1:1.75的條件下，纖維土厚度需達到2cm以上，邊坡沖蝕沖溝現(xiàn)象不存在，僅有輕微泥漿濺散濺蝕問題。(二)坡率1:1.5的條件下，纖維土厚度需達到2cm以上，邊坡沖蝕沖溝現(xiàn)象不存在，但泥漿濺散濺蝕問題加重，且出現(xiàn)少量片蝕問題。(三)坡率1:1的條件下，纖維土厚度為2cm，邊坡已形成沖蝕沖溝現(xiàn)象，基本上為小沖溝，長度多集中于2~3cm，未見大沖溝(8~10cm長)。

　　2.3不同壓實度對邊坡抗沖刷性能的影響

　　在路基邊坡抗沖刷性能研究中，壓實系數(shù)影響較大，為此，本文針對不同壓實系數(shù)，即80、90、95進行了邊坡試驗。結(jié)果表明，當壓實度不斷提升，邊坡抗沖刷性能也得到了有效增強。當壓實系數(shù)為95時，相比80壓實系數(shù)增加了42.2%，相比90壓實系數(shù)增加了31.75%，為此，在施工中必須嚴格控制路基邊坡壓實質(zhì)量。

　　3合成樹脂纖維土護坡技術(shù)要點

　　在鐵路路基邊坡防護中，一般可分為2類，即新建線路邊坡施工防護與既有線路病害的整治，為全面掌握防護技術(shù)要點，結(jié)合多年工作經(jīng)驗，筆者認為可從下述兩種施工類型進行分析。

　　3.1新建線路邊坡技術(shù)要點

　　嚴格按照施工設計要求進行新建線路邊坡施工。首先，要做好地質(zhì)勘查和室內(nèi)土工試驗，也就是說，要按照室內(nèi)土工試驗的結(jié)果進行地層情況、土的物理力學性能的準確確定，特別是粘聚力或內(nèi)摩擦角，隨后根據(jù)工程勘查結(jié)果進行邊坡強度等計算，最后進行邊坡穩(wěn)定性的分析與驗證。針對本次施工，決定采用纖維土進行護坡施工。施工工藝如下：第一，第一層施工過程中，需鋪滿纖維土和路堤填料，隨后進行壓實，保證壓實度滿足相關(guān)規(guī)范要求。第二，根據(jù)壓實標準進行每層壓實施工，可在0.3m以下控制各層厚度。第三，當達到路堤設計標高要求，可根據(jù)邊坡規(guī)定，多填筑0.5m，隨后進行削坡處理，同樣需按照鐵路路基設計規(guī)范合理確定削坡坡度。

　　第四，完成上述施工之后，可進行混凝土護坡骨架施工，每隔20m在框架進行一道2cm寬通長伸縮縫，并采用瀝青麻筋在伸縮縫內(nèi)進行全斷面填滿。若有特殊情況，可等距離設階梯性踏步，尺寸為0.2m厚、0.6m寬。根據(jù)施工要求，需將鋼筋設于混凝土護坡骨架內(nèi)，并用錨桿、錨索等在節(jié)點位置進行固定。第五，砌筑六棱磚。施工前，需將坡面雜物清理干凈，如大粒徑卵石、浮土等，確保坡面密實度良好，且平整。通過C25混凝土預制六棱磚，且選擇相對應的預制模具。

　　相比常規(guī)六棱磚，纖維土所使用的六棱磚內(nèi)壁需具有一定粗糙度，且在內(nèi)壁加孔洞。在六棱磚鋪筑過程中，可按照從下到上的順序進行施工，保證鋪設緊密、美觀、整齊。此外，還要和坡面、相鄰骨架密切連接，保證協(xié)調(diào)統(tǒng)一。此外，不允許采用鐵錘等重物進行敲打，需采用橡皮錘處理。第六，根據(jù)要求，將纖維土夯填到六棱磚內(nèi)部，一般需在200mm以上控制填筑厚度，要求纖維土分層填筑、分層夯實，保證壓實度滿足設計要求。

　　3.2既有線路病害整治技術(shù)要點

　　在既有病害整治中，合成樹脂纖維土的技術(shù)要點為先初步勘察施工現(xiàn)場，掌握病害實際情況、產(chǎn)生原因等，隨后通過室內(nèi)土工試驗進行粘聚力、內(nèi)摩擦角等參數(shù)的確定。待確定病害原因之后，可根據(jù)原因確定處治措施，經(jīng)決定此次采用纖維土護坡技術(shù)進行病害處治。

　　受雨水長期沖刷影響，既有線路路堤邊坡被破壞，出現(xiàn)較為嚴重的土體流失、坡體變形現(xiàn)象，目前，路堤坡體屬于不穩(wěn)定狀態(tài)。為此，決定先剝離掉原有病害區(qū)域內(nèi)的表層土，先構(gòu)成一個穩(wěn)定層，隨后按照“由下到上”的順序沿著路堤邊坡一層一層地填筑纖維土，且分層夯實。針對路塹部位，當填筑至坡頂位置時，需做六棱轉(zhuǎn)砌筑。

　　4結(jié)束語

　　綜上所述，伴隨鐵路建設規(guī)模的不斷擴大，大量病害問題日益突顯，如邊坡沖刷、裂縫等，將對鐵路邊坡穩(wěn)定性造成嚴重影響，甚至會威脅鐵路運行的安全穩(wěn)定性。在雨量充足的南方地區(qū)，若采用坡植方法進行邊坡防護，極易在植草未長成型前遭受雨水沖刷。而在少雨干旱的西北地區(qū)，因雨量不足，若采用植被防護，由于植被生長及維護管理水平等存有問題，往往會出現(xiàn)邊坡裸露現(xiàn)象。為此，如何防治鐵路路基邊坡成為了研究的重點。合成樹脂纖維土作為一種連續(xù)性的材料，粘聚力良好，且具有較強的抗拉強度及抗老化性能，同時使用時間長。為此，應用合成樹脂纖維土進行鐵路路基邊坡防護施工具有良好的效果。

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　　這篇道路工程師論文發(fā)表了道路施工中防水路基的施工技術(shù)，道路橋梁工程是我國重要的施工項目，而施工建筑的管理和材料質(zhì)量則有著重要意義，并受到多方面因素的影響以及限制，出現(xiàn)的一系列問題會留下極大的安全隱患，論文分析了防水路基施工問題的原因。

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