铁路碎石道床状态参数测试方法

郄录朝、许永贤、曾树谷、张文升。2100433B

铁科院铁建所。

碎石道碴分标准道碴、中粒道碴和细拉道碴三种：标准道碴粒径20-50mm，适用于铁路新建、大修和维修；中粒道碴粒径15-40mm，适用于维修作业；细粒道碴粒径3-20mm，适用于线路垫砂起道。筛选卵石是卵石和碎石的混合物。天然级配卵石是天然卵石和砂砾的混合物。砂子道碴来源于开挖砂场。熔沪矿滓是冶炼钢铁或有色金属的副产品 。

随列车荷载反复作用，碎石道床产生的非正常变形，主要包括道床永久变形（参见道床变形）、道床脏污、道砟粉化、道砟坍塌、道床翻浆及道床板结等。

道床脏污由道砟粉化、轨枕磨损物、道床表面渗入物、路基渗入物及不良级配等产生。道床脏污对轨道工作性能有较大影响，如降低道床的的抗剪强度，影响道床的承载能力；降低道床的弹性；降低道床的排水性能和抗冻性能。同时，道床脏污还会引发其他相关的道床病害，如板结和翻浆等。道床脏污的程度以粒径小于正常级配中最小粒径的颗粒含量的比例来衡量，称之为脏污率，又有重量脏污率和体积脏污率之分。当道床重量脏污率达到30%～40%或道床中孔隙率小于3%～5%时，一般就须进行道床清筛。道床脏污成分中，尤其以粒径小于0.1mm的细颗粒危害最大，当粒径小于0.1mm的脏污物重量比大于5%时，要求对道床进行清筛。

道砟粉化因道碴间接触压力较大而道碴强度相对不足而引起，在诸如钢轨接头等具有较大动力作用的部位尤其突出，研究资料表明，道砟间的平均接触应力高达1680MPa，应力不均匀系数约为1.6，而石灰岩道砟的抗压强度依其风化程度约为290～3370MPa，可见道砟的强度不足。这样，在列车经过时，在巨大接触应力条件下，由于道砟颗粒间挤压和磨损作用，可造成道砟被压碎或棱角破损，从而出现石砟粉化。

道砟坍塌因道砟棱角被磨损，道砟由最初的多棱角块体逐渐变得表面光滑，因而道砟间的摩擦系数降低，在列车振动荷载的作用下，道砟颗粒难以保持其相对位置而出现大量的滑动或滚动，使堆积成道床的道砟出现坍塌。在钢轨接头等具有较大振动的处所尤其容易发生道砟坍塌。

道床翻浆为道床的常见病害之一，因翻浆和冒泥一般同时出现，故常称作翻浆冒泥。道床翻浆的根源在于道床脏污所引起的排水严重不畅，其发生地段一般与下部路基无关，通常不浸入路基，但也常有因路基翻浆而上升至道床内而引起道床翻浆的情况。道床中翻出的泥浆比路基土的颜色要深，雨季时道床翻浆较严重，雨季过后不再发生或明显轻微。

道床板结因严重道床脏污引起排水不畅，石灰岩道砟粉化物溶于水中结成硬块，或因道砟被泥浆固结成干硬整块，就容易造成道床板结。道床板结后逐渐失去弹性，引起轨道刚度急剧增加，当列车经过时会产生较大的动力作用，从而加剧列车走行部和轨道部件的破损，缩短设备的使用寿命，严重时危及行车安全。道床板结在研究工作中一般以实测的道床弹性（道床系数）损失加以衡量，但较为费事，在实际工作中，常以道床的板结厚度加以衡量。用板结厚度占道床总厚度的比例来表示道床的板结程度。

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