沉泥井与渗吸排水管在铁路线路翻浆冒泥病害整治中的应用

2020年10月15日00:00:01 评论 17 3383字阅读11分16秒
简述

随着铁路运输的快速化、密集化、重载化,工务设备的负担日益加重。铁路线路出现翻浆冒泥后,线路变化快,几何尺寸不易保持,严重破坏轨道结构,直接危及行车安全,给行车安全带来极大隐患。针对铁路线路基床翻浆冒泥病害,采用定向导水的方法,对翻浆冒泥地段的排水系统进行局部再造,通过采用渗吸排水管与沉泥井相组合的方法,将道床与路基土层结合处的饱和水有组织地快速导出路基面,有效预防基床翻浆的发生。

沉泥井与渗吸排水管在铁路线路翻浆冒泥病害整治中的应用

我国既有铁路路基病害日益严重,尤其是翻浆冒泥问题。翻浆冒泥是由于基床土体在降水或地下水浸湿软化作用下,土体强度急剧下降,同时在列车动荷载反复振动作用下液化成泥浆,轨枕在列车经过时产生上下振动,对于形成泥浆的基床土体产生向上的“泵吸”力,泥浆通过道床向外窜出,道碎陷入基床表层里形成道砟囊,造成线路不平顺,严重危及行车安全,因此要及时采用有效措施进行治理。我国学者对铁路路基翻浆冒泥病害治理开展了广泛研究,得出了很多有效处理措施。刘朝军基于此背景研究开发一种高强度、抗冲击、防水以及便于施工的注胶材料,该注胶材料和碎石层形成碎石刚性胶结层,注胶材料和碎石胶结层可以阻止地表水渗透到路基以及基床里泥浆向上翻涌到道砟中,从而阻止基床翻浆冒泥的产生。许杰对不同翻浆冒泥整治方法的优缺点进行对比,给出了各自的适用范围,并对经济成本进行了简要分析。

苗雷强等结合翻浆冒泥病害成因进行分析,根据“预防为主,防治结合”原则,提出了重载铁路多种翻浆冒泥病害防治措施。

上述研究成果为翻浆冒泥病害防治提供了有效的措施和思路。张家界工务段管辖的焦柳线地处湘西北偏远地区,具有山地、丘陵、喀斯特等地貌,其中湘北地区为膨胀土路基。列车允许速度Vmax ≤ 120 km/h,自投入运营以来,线路路基翻浆冒泥病害十分突出,单孔翻浆经过一段时间发展形成成片翻浆,虽然近年来采取人工、大机清筛对线路翻浆进行整治,但很快又重复出现。翻浆冒泥不仅带来了道床下沉、轨枕失效、轨道几何尺寸变化等一系列病害,而且加剧了列车车轮对钢轨的冲击,严重破坏轨道结构,给行车安全带来很大的隐患。

在快速化、密集化、重载化运输条件下,采用渗吸排水管与沉泥井相组合的方法整治线路翻浆冒泥,不破坏轨道原有结构,施工方法简单,施工成本低,整治效果好。

1 沉泥井与渗吸排水管组合处治基本原理

1.1 沉泥井与渗吸排水管的概念

沉泥井就是带沉泥槽的检查井。可用塑料成型件,也可用混凝土现场制作流槽, 尺寸一般为500 mm×600 mm×600 mm,与渗吸排水管组合使用,可以把污水、泥浆等杂质聚集起来,泥浆在井内不断沉淀,称之为沉泥井。

渗吸排水管是一种能铺设在道床中的导泥管,是针对传统的排水导滤材料容易淤堵失效的问题,研制的一种新工艺管材,该材料从排水机理上进行了改良和创新,将路基土层中普遍存在的水的毛细升力、表面张力、重力等加以合理运作,排水过程中使渗吸排水管件因负压作用产生虹吸现象,达到水土分离、有水即吸即排的多重效果。在实践应用中,将沉泥井与渗吸排水管组合使用,翻浆整治效果更好。

1.2 沉泥井与渗吸排水管整治翻浆基本原理

首先,通过渗吸排水管将道床中、路基面的饱和水(泥浆)分离;然后,让渗吸排水管内的泥浆水流入沉泥井;最后,通过沉泥井的沉淀,清水由设定管道排出,沉泥井内的沉积淤泥定期清除。

1.3 沉泥井与渗吸排水管的功能

沉泥井的功能:一是收集从渗吸排水管内导出来的泥浆水,起到归集、沉淀、储存作用,防止泥浆水污染道床;二是当井内沉淀后的清水沿着设定管道排出后,由于其具有储泥作用,便于定期清掏淤泥作业。

渗吸排水管的功能:渗吸排水管铺装在道床与基床结合部位,收集道床中的雨水及基床泥浆,通过盲沟的流坡安装,将泥浆导入沉泥井,起到收集、运输泥浆的作用。

1.4 适用范围

沉泥井与渗吸排水管的组合使用,体现了“精准开挖,快速导水,防治翻浆”的特点。特别适用于线路零星基床翻浆冒泥的整治处理及预防,在铁路道岔、绝缘接头等特殊部位翻浆冒泥的处理上得到了实质性应用,特别是对焦柳线西斋至石门县北膨胀土路基翻浆冒泥的整治取得了较好的效果。

本工法无须大开大挖,无需列车限速,施工安全,灵巧机动,安装便捷,一次整治到位,可以基本根治线路基床翻浆冒泥病害。

2 沉泥井与渗吸排水管的施工方法

2.1 施工步骤

具体来说,采用渗吸排水管与沉泥井相组合的方法整治线路翻浆冒泥,施工步骤如下。

第一步:现场调查、放样。根据现场情况,标志出不同路段的翻浆类型。构件铺装布置,分为直排和复式2 种方式。

直排可以根据翻浆区域的实际情况,采取隔二布一、隔三布一、隔五布一等;对于道岔、信号机、转辙机、桥涵、隧道等部位的翻浆,考虑复式埋设方法。

第二步:开挖盲沟。盲沟尺寸须根据不同施工点的具体情况设计,一般分为正线、站线、隧道3 种类型。常见的盲沟深度为轨枕底以下350 mm,盲沟底部放坡:坡比2%~3%。

第三步:铺设集水沙床。严格按照级配要求,选配好精细级配河沙(石),粗砂(石)粒径5~10 mm。

第四步:铺装渗吸排水管。渗吸排水管组件的安装必须按设计坡度比 2% 铺设。

第五步:连通沉泥井与渗吸排水管。管与管之间用构件连接,顶端做封口处理;渗泥排水管坡度比 2%,盲沟集水沙床总厚度 150~200 mm,排水口位置为排水口入侧沟。

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