凍融現(xiàn)象對(duì)軌道平順性影響研究

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1、凍融現(xiàn)象對(duì)軌道平順性影響研究　　摘要：本文概述了軌道平順性的概念及其評(píng)價(jià)方法，凍融現(xiàn)象形成的原因及其危害，本文通過對(duì)凍融前后Amberg小車測(cè)量軌道數(shù)據(jù)的對(duì)比分析，得出了一些結(jié)論和建議。關(guān)鍵詞：平順性凍融現(xiàn)象Amberg小車1概述無砟軌道的高平順性是維持行車高舒適性、高安全性的保證，然而多方面的因素都會(huì)影響到軌道的平順性。橋體路基的沉降會(huì)影響無砟軌道的平順性；隧道內(nèi)的滲漏水會(huì)影響無砟軌道的平順性；地下溶洞處理不當(dāng)也會(huì)影響無砟軌道的平順性；以及寒冷地區(qū)的凍融現(xiàn)象也會(huì)影響到無砟軌道的平順性。本文主要針對(duì)寒冷地區(qū)凍融現(xiàn)象對(duì)軌道平順性的影響進(jìn)行了有關(guān)的探索分析。2平順性及其評(píng)價(jià)方法平順性，即

2、兩根鋼軌在高低和左右方向與鋼軌理想位置幾何尺寸的偏差。施工時(shí)常通過拉弦測(cè)量法來檢測(cè)軌道不平順值。2.1國(guó)內(nèi)平順性評(píng)價(jià)方法7我國(guó)一般采用固定弦長(zhǎng)（比如直線上10m，曲線上20m）對(duì)中間點(diǎn)的矢度進(jìn)行評(píng)價(jià)，若要對(duì)下一點(diǎn)的矢度進(jìn)行評(píng)價(jià)，需要把該弦線前移到下一點(diǎn)，被評(píng)價(jià)點(diǎn)與弦線中間位置相對(duì)應(yīng)，我們將這種評(píng)價(jià)方法叫做“動(dòng)弦檢測(cè)”。目前，國(guó)內(nèi)有碴鐵路施工及工務(wù)維護(hù)中常用到此法。該方法的檢測(cè)示意圖參見下圖1：其數(shù)學(xué)模型如下：ΔH=h實(shí)測(cè)-h設(shè)計(jì)（1）公式（1）中h為正矢值，H為絕對(duì)偏差[1]。2.2德國(guó)平順性評(píng)價(jià)方法自我國(guó)引進(jìn)并應(yīng)用無砟軌道技術(shù)以后，國(guó)內(nèi)又出現(xiàn)了一種新型的軌道平順性的檢測(cè)方法——“定

3、弦檢測(cè)”。該方法是拉一條長(zhǎng)弦將其固定，對(duì)弦線范圍內(nèi)所有點(diǎn)的矢度進(jìn)行逐一評(píng)價(jià)，然后對(duì)其相對(duì)偏差進(jìn)行綜合分析的檢測(cè)方法。檢測(cè)示意圖參見下圖2。圖2中的點(diǎn)為鋼軌支承點(diǎn)的編號(hào)，即P1～P49。P25與P33間的平順性檢測(cè)通過下列公式來計(jì)算：由于P1與P49的正矢為零，由此可對(duì)P2（對(duì)應(yīng)點(diǎn)P10）到P40（對(duì)應(yīng)點(diǎn)P48）的平順性進(jìn)行檢測(cè)。新的弦線則從已檢測(cè)的最后一個(gè)點(diǎn)P40開始[2]。以上方法是國(guó)內(nèi)對(duì)軌道平順性評(píng)價(jià)的兩種方法，目前在無砟軌道上使用比較多的是第二種評(píng)價(jià)方法。3凍融現(xiàn)象及產(chǎn)生的主要災(zāi)害作用7凍融，即土層由于溫度降到零度以下和升至零度以上而產(chǎn)生凍結(jié)和融化的一種物理地質(zhì)作用和現(xiàn)象。在國(guó)

4、內(nèi)，凍融現(xiàn)象大都屬于冬季凍結(jié)、夏季消融的季節(jié)性凍土類型，多年凍土比較少見。土地凍融屬于地質(zhì)災(zāi)害，它會(huì)引起一系列災(zāi)害作用，危害人類社會(huì)的生活和生產(chǎn)建設(shè)。在北方地區(qū)氣溫低于零度的省均有凍融現(xiàn)象發(fā)生，其中比較嚴(yán)重的是青藏高原、天山、阿爾泰山、祁連山等高海拔地區(qū)以及東北北部高緯度地區(qū)。3.1凍融產(chǎn)生的主要災(zāi)害作用和現(xiàn)象3.1.1凍脹和融沉土層凍結(jié)體積膨脹，融化使土層變軟發(fā)生沉降，嚴(yán)重時(shí)造成土石翻漿，形成凍脹和融沉作用。季節(jié)性凍土地區(qū)常發(fā)生此類災(zāi)害。凍脹和融沉?xí)茐慕ㄖ锘A(chǔ)，使房屋開裂、地面發(fā)生沉降，還會(huì)使路基變形，不僅影響道路運(yùn)輸，還有可能威脅行車安全。大興安嶺鐵路牙林線上，冬春季路基凍脹

5、最高可達(dá)35cm，夏季沉陷方量達(dá)幾萬方。3.1.2凍融滑、塌和凍融泥流凍融災(zāi)害會(huì)改變土體的平衡狀態(tài)。如果斜坡地區(qū)發(fā)生凍融災(zāi)害，會(huì)引起土體崩塌、滑坡等災(zāi)害；當(dāng)土層融化成為液態(tài)，就會(huì)產(chǎn)生泥流。我國(guó)的西南、西北高海拔地區(qū)常發(fā)生此類災(zāi)害，不僅影響工程建設(shè)，還有可能造成人員傷亡。3.1.3凍融塌陷7土層的強(qiáng)烈凍融，使地表下沉，從而引起塌陷。這種作用也常見于廣大的季節(jié)性凍土地區(qū)，并造成了大量的路基破壞、工程建筑物毀損等惡性事件。可見，土地凍融的危害性是不容忽視的。尤其是在我國(guó)的高緯度、高海拔地區(qū)已經(jīng)成為一種災(zāi)害，應(yīng)當(dāng)盡快采取適當(dāng)?shù)拇胧┘右苑烙驼蝃3]。3.2凍融現(xiàn)象對(duì)鐵路維護(hù)的影響凍融現(xiàn)象的

6、存在，對(duì)我國(guó)北方鐵路的運(yùn)行存在一定影響。東北地區(qū)的鐵路在每年的4-7月份都要對(duì)有渣的鐵路進(jìn)行一次大的維修，進(jìn)行維修的很大原因就是鐵路路基的凍融現(xiàn)象，凍融現(xiàn)象使得鐵路的路基在凍和融兩個(gè)物理變化過程中產(chǎn)生了很大變化，而且部分地方產(chǎn)生松土的現(xiàn)象，所以必須在融后對(duì)其進(jìn)行處理。對(duì)于有渣軌道來說，進(jìn)行維修主要利用大型搗固機(jī)械，大型搗固機(jī)械起到的作用主要是：3.2.1對(duì)軌道的平順性進(jìn)行調(diào)整3.2.2對(duì)松土地段進(jìn)行搗實(shí)通過搗固才能保證軌道的平順性，進(jìn)而保證乘坐的舒適性。對(duì)于無砟軌道，凍融依然會(huì)對(duì)軌道的平順性產(chǎn)生影響，但是與有渣軌道相比這種影響大大減小，主要的原因如下：①新建高速鐵路橋梁占的比重大，混

7、凝土的橋梁受凍融的影響非常小。②路基地段進(jìn)行了封閉混凝土處理。7但是對(duì)于特殊區(qū)段依然存在問題，本文利用Amberg軌檢小車對(duì)哈大客運(yùn)專線的軌道進(jìn)行了數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)。4數(shù)據(jù)分析本文利用Amberg軌檢小車主要對(duì)路基與橋梁結(jié)合處進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析。路基和橋梁由于其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不同，所以受凍融的影響也將不同，通過對(duì)路基與橋梁結(jié)合處的軌道數(shù)據(jù)的檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)路基地段的數(shù)據(jù)發(fā)生明顯的變化，從2010年8月-2011年6月對(duì)結(jié)合處的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集發(fā)現(xiàn)：①隨著溫度的下