引言
山区铁路高边坡危岩落石病害是铁路建设和运营中面临的重要挑战，其防治工作对于保障铁路安全具有至关重要的意义。病害的整治，要找准病因，分清主次，措施得当，关键工程必须先做，做够做稳，防止发展。对难以预计者，要慎重对待，力争一次根治，不留后患，确保铁路运行安全。本文以邯长线为例，简介山区铁路高边坡危岩落石病害防治技术研究。
1.山区铁路高边坡危岩落石病害概述
邯长线地处太行山脉，由涉县正式进入太行山区，线路旁多为山体危石，高大路堑。因此邯长线铁路高边坡危岩落石病害是山区铁路建设和运营中面临的一大技术难题。高边坡因地质构造复杂、自然环境多变，易产生危岩落石，严重威胁铁路行车安全。此病害的形成涉及地质力学、岩土工程等多学科知识，需要深入分析岩体的力学性质、破坏机理以及与环境因素的相互作用。然而，由于山区地质条件的复杂性和不确定性，高边坡危岩落石病害的防治仍是一个具有挑战性的课题，需要不断深入研究和实践探索，以确保山区铁路的安全运营。
2.危岩落石病害的成因分析
危岩落石病害的成因多元且复杂，其中地质构造因素占据主导地位。山区地质构造复杂，岩层产状多变，节理发育，断层破碎带广泛分布，这些因素共同导致岩体结构松散，易于发生破坏。自然环境因素同样不可忽视，降雨、冻融等自然现象对岩体产生侵蚀作用，降低其强度；同时，地震等自然灾害也会加剧岩体的破坏。此外，人为活动因素亦对危岩落石病害产生重要影响，如铁路建设和运营过程中的爆破作业、边坡开挖等，均会破坏岩体的稳定性。这些因素相互交织，共同导致危岩落石病害的发生，对山区铁路的安全运营构成严重威胁。
3.山区铁路高边坡危岩落石病害防治技术
3.1 实地调研方法
山区铁路高边坡危岩落石病害防治技术的实地调研方法，是确保防治工作科学、精准的关键步骤。该方法首先要求深入现场，通过详细的地质勘察，了解高边坡的地质构造、岩层产状、节理发育等情况。同时，利用高精度测量仪器对边坡形态、位移等进行精确测量，获取第一手数据。此外，还需采集边坡岩体的样本，进行室内试验分析，以揭示岩体的物理力学性质。通过这一系列细致、深入的实地调研工作，可以全面掌握高边坡危岩落石病害的成因和现状，为后续的防治技术选择和设计提供坚实的数据支撑和理论依据。
3.2 实验室试验方法
实验室试验方法是山区铁路高边坡危岩落石病害防治技术研究的重要手段。在实验室中，通过对采集的高边坡岩体样本进行系统的物理力学性质测试，可以深入了解岩体的强度、变形、破坏等特性。利用先进的试验设备和技术手段，如岩石力学试验机、扫描电镜等，可以对岩体进行微观结构和化学成分的分析，揭示其破坏机理和演化规律。此外，实验室试验方法还可以模拟不同环境因素下的岩体行为，如温度变化、湿度变化等，以评估这些因素对高边坡稳定性的影响。通过实验室试验方法的深入研究，可以为防治技术的选择和优化提供科学依据，提高防治效果。
3.3 数值模拟方法
数值模拟方法在山区铁路高边坡危岩落石病害防治技术研究中具有不可或缺的重要地位。该方法通过构建高度精确的数学模型，可以深入探究高边坡在不同工况下的应力分布规律、变形过程以及潜在的破坏机制。借助有限元分析、离散元模拟等先进技术手段，能实现对高边坡复杂地质环境的细致刻画和精准模拟，从而有效预测危岩落石的发生概率及其造成的破坏规模。数值模拟方法的优势在于其能够综合考虑地质构造、自然环境、施工扰动以及运营条件等多种因素的相互作用，全面评估高边坡的稳定性状况。同时，通过模拟施工过程和运营期间的动态变化，可以为防治措施的制定提供更为全面、科学的技术支持。随着科技的不断进步，数值模拟方法也在不断优化和更新中，其预测精度和防治效果得到了显著提升。
4.基于工程实践的防治技术探索与应用
4.1 高边坡稳定性分析
高边坡稳定性分析是山区铁路危岩落石病害防治工程实践中的关键环节。这一过程涉及对边坡地质结构、岩体力学特性以及外部环境因素的深入探究。首先，通过地质勘察和实地测量，获取边坡的详细地质资料，包括岩层产状、节理发育、断层破碎带等信息。接着，利用先进的数值模拟技术，如有限元法或离散元法，建立边坡稳定性的数值模型，模拟不同工况下边坡的应力场、位移场变化，从而揭示边坡的破坏机制和稳定性状态。此外，结合室内试验和实验室分析，对岩体的物理力学性质进行深入研究，进一步验证和校准数值模型的准确性。通过这些技术手段的综合应用，可以实现对高边坡稳定性的精确评估，为制定针对性的防治措施提供科学依据，确保山区铁路的安全运营。
4.2 岩体加固与支护技术
岩体加固与支护技术是提升山区铁路高边坡稳定性的核心技术手段。在实际应用中，邯长线针对高大路堑、危岩落石整治方式主要有增设主动防护网、被动防护网、框格梁钢筋砼、混凝土挡墙等方式。病害发生前，往往先有局部变形，但尚未引起整体变形，若任其发展，将会引起整体失稳，形成大范围的变形破坏。因此，应对局部变形先行加固，限制其发展，耗资小，达到“治早治小”的目的；一旦病害扩大，危及铁路安全再行治理，其费用会数倍甚至数十倍地增加。
以主动防护网增设为例，首先对坡面防护区域的浮土及浮石进行清除；然后放线测量确定锚杆孔位(根据地形条件,孔间距可有0.3m的调整量)，在可能的情况下应在锚杆孔位处凿一深度不小于锚杆外露环套长度的凹坑，一般口径20cm,深20cm；按设计深度钻凿锚杆孔并清孔,孔深应比设计锚杆长度长5cm以上,孔径不小于φ42;当受凿岩设备限制时，构成每根锚杆的两股钢绳可分别锚入两个孔径不小于φ35的锚孔内，形成人字形锚杆，两股钢绳间夹角为15°～30°，以达到同样的锚固效果;注浆并插入锚杆（锚杆外露环套顶端不能高出地表,且环套段不能注浆,以确保支撑绳张拉后尽可能紧贴地表）,采用标号不低于M20的水泥砂浆,宜用灰砂比1:1～1.2、水灰比0.45～0.50的水泥砂浆或水灰比0.45～0.50的纯水泥浆,水泥宜用425普通硅酸盐水泥,优先选用粒径不大于3mm的中细砂,确保浆液饱满,在进行下一道工序前注浆体养护不少于三天；然后安装纵横向支撑绳，张拉紧后两端各用2～4个(支撑绳长度小于15m时为2个，大于30m时为4个，其间为3个)绳卡与锚杆外露环套固定连接；从上向下铺挂格栅网，格栅网间宜且重叠宽度不大于5cm，两张格栅网间的缝合以及格栅网与支撑绳间用φ1.2铁丝按1m间距进行扎结（有条件时本工序可在前一工序前完成即将格栅网置于支撑绳之下）；最后从上向下铺设环形网并缝合,缝合绳为φ8钢绳，每张网片均用一根长约33m（或27m）的缝合绳与四周支撑绳进行缝合并预张拉,缝合绳两端各用两个绳卡与网绳进行固定联结。这些措施能够有效增强岩体的整体性和承载能力。同时，支护结构的设计也至关重要，需根据边坡的变形特性和稳定性要求，合理确定支护类型、参数和布置方式，确保支护结构能够充分发挥其作用。
4.3 监测预警系统的建设
线路障碍自动监测报警系统是山区铁路高边坡危岩落石病害防治的关键环节。监测系统由地面监测系统、无线列调语音报警系统、报警灯系统、视频系统、监控终端和紧急控制箱组成。地面监测系统由雷达监测系统组成，对轨面侵限障碍物进行监测定位；无线列调语音报警系统由无线发射装置和控制系统组成，向过往机车发送报警语音；报警灯系统由报警灯和控制系统组成，向过往机车乘务员发出红灯显示报警。报警灯安装于防护区段外50～100m处，行车方向线路左侧路肩上，困难地段安装在隧道洞壁上或桥梁栏杆上。报警灯正常状态下无显示，报警时长亮红灯。安装于路肩上的报警灯距离线路中心3.1米，距轨面高度4.5米。安装于隧道洞壁上的报警灯距轨面高度1.1米。安装于桥梁栏杆上的报警灯距轨面高度0.9～1.1米。视频系统由视频传输系统、视频存储系统和夜视仪组成，提供现场实时图片、视频。监控终端由电脑终端和监控软件组成，提供现场图片数据和报警提醒功能。紧急控制箱是设置于现场的监测系统开关控制箱，可通过现场人员手动操作控制监测系统开启或关闭。通过建设这样一套高效、智能的监测预警系统，可以实现对高边坡危岩落石病害的及时发现和有效应对，确保山区铁路的安全运营。
5.结语
总而言之，山区铁路高边坡危岩落石病害防治技术研究，是确保山区铁路安全运营的重要课题。通过对实地调研、实验室试验和数值模拟等方法的深入探索，能得以细致分析病害成因，并针对性地提出防治技术。在工程实践中，高边坡稳定性分析、岩体加固与支护技术以及监测预警系统建设等应用，为防治工作提供了有力支撑。未来，随着科技的不断进步，相信会有更多创新性的防治技术涌现，为山区铁路的安全稳定运营保驾护航。
参考文献
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