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關(guān)鍵詞:濕軟路基地基處理、換土、打樁、加固與處理。
濕軟地基有含水量大、承載能力低、難以壓制等特點(diǎn),給地基加固帶來(lái)了困難,但隨著各種高等級(jí)的公路以及土建工程都得到了快速的發(fā)展,使得對(duì)濕軟地基的加固技術(shù)不斷的完善,專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員也對(duì)此進(jìn)行了大量的探索和研究,總結(jié)出了許多有效的加固濕軟地基的方法。
一、砂墊層法:
砂墊層設(shè)置于路堤填土與軟土地基之間的透水性墊層,可起排水的作用,從而保證了填土荷載作用下地基中孔隙水的順利排出,既加快了地基的固結(jié),還可以保護(hù)路堤免受孔隙水浸泡。設(shè)置砂墊層要注意防止被細(xì)粒污染而造成排水孔隙堵塞,在砂墊層的上下應(yīng)設(shè)反濾層。砂墊層適于施工期限不緊、路堤高度為極限高度的二倍以內(nèi),砂源豐富、軟土地基表面無(wú)隔水層的情況。當(dāng)軟土層較薄,或軟土墊層底層又有透水層時(shí),效果更好。
輕質(zhì)路堤及加筋路堤,達(dá)到減輕路堤自重,以減少路堤沉降及提高路堤穩(wěn)定安全系數(shù)的目的。加筋路堤指用變形小、老化慢的土工格柵、土工織物等抗拉的柔性材料作為路堤的加筋體,可以減少路堤填筑后的地基不均勻沉降,又可以提高地基承載能力,同時(shí)也不影響排水,大大增強(qiáng)路堤的整體性和穩(wěn)定性。
二、淺層處治:
表層分布厚度小于3m的軟土?xí)r,可采用淺層拌和、換填、拋石等方法進(jìn)行處治。淺層拌和添料可用石灰等無(wú)機(jī)結(jié)合料,換填材料宜用水穩(wěn)性好的材料。換土能根本改善地基,不留后患,效果較好,適用于軟土層不厚且易于排水的情況。但因軟土地區(qū)地下水位較高,挖掘困難,換土深度一般不宜超過(guò)2m。拋石擠淤是強(qiáng)迫換土的一種形式,它不必抽水挖淤,施工簡(jiǎn)便。爆破擠淤也是一種淺層處治的換土方式。利用炸藥爆破時(shí)的能量將軟土揚(yáng)棄或壓縮,然后填以強(qiáng)度較高的滲水土或一般粘性土,達(dá)到換土的目的。爆破擠淤法的換填深度較深,工效較高,適用于軟土層相對(duì)較厚、稠度大、路堤較高、施工期緊迫的情況
三、豎向排水體:
軟土地基中設(shè)置豎向排水體,可大幅度縮短排水距離,再配合預(yù)壓,可加速地基的固結(jié),明顯地提高預(yù)壓效果,所以當(dāng)超載預(yù)壓高度受到穩(wěn)定性制約時(shí),多應(yīng)用豎向排水體與預(yù)壓結(jié)合的處治措施。常用的地下排水體有砂井、袋裝砂井、塑料排水板等。排水體深度依土層厚度而定,對(duì)軟薄軟土層宜貫通,對(duì)較厚軟土層,排水體深度據(jù)計(jì)算確定。
四、加固土樁:
用某種深層拌和的專(zhuān)用機(jī)械,將軟土地基的局部范圍用固化材料以改善、加固,形成加固樁,使加固樁與樁間土形成復(fù)合地基。設(shè)計(jì)加固土樁只考慮其置換與應(yīng)力集中效應(yīng),不考慮其固結(jié)排水與擠密作用。加固土樁的深度、直徑、間距應(yīng)經(jīng)穩(wěn)定性計(jì)算,并應(yīng)滿足工后沉降的要求。樁的直徑與深度除受地址條件的制約,還受機(jī)械設(shè)備能力的限制。
五、粒料樁:
粒料樁是為提高軟土低級(jí)的承載力,在需要進(jìn)行地基處理的范圍內(nèi),由碎石、沙礫、礦渣、砂等松散粒料做樁料,采用專(zhuān)用機(jī)械設(shè)置成交大直徑的樁體。專(zhuān)用機(jī)械一般為振動(dòng)沉管機(jī)、水振沖器等。設(shè)置粒料樁后樁與樁間土形成復(fù)合地基。粒料樁是通過(guò)置換軟土、加速地基排水固結(jié)作用、樁的應(yīng)力集中作用共同來(lái)提高穩(wěn)定系數(shù)的,通常不考慮它對(duì)地基土的擠密作用。
(1)粒料樁復(fù)合地基的穩(wěn)定計(jì)算
①設(shè)有粒料樁的復(fù)合地基的路堤整體抗剪穩(wěn)定系數(shù)按有關(guān)公式計(jì)算,且當(dāng)?shù)趇土條的滑裂面處于地面線以下復(fù)合地基區(qū)域深度內(nèi)時(shí),應(yīng)考慮樁體對(duì)土的置換率、樁土應(yīng)力比。復(fù)合地基的抗剪強(qiáng)度按以下公式計(jì)算:
式中: 、 ――分別為在第i土條中路堤部分的高度zm{及容重z {;
、 ――分別為在第i土條中樁料部分的高度及容重;
――樁對(duì)土的置換率,樁在平面上宜為等邊三角形布置,三角形分布時(shí):
當(dāng)樁在平面上為正方形布置時(shí):
D――樁的直徑;
B――樁位布置正方形或三角形的邊長(zhǎng);
――樁間土的應(yīng)力折減系數(shù),其值為: ;
――樁的應(yīng)力增加系數(shù),其值為: ;
――樁土應(yīng)力比,宜為當(dāng)?shù)鼗蝾?lèi)似實(shí)驗(yàn)工程的試驗(yàn)資料確定。無(wú)資料時(shí)
可取2~5。當(dāng)樁底土質(zhì)好、樁間土質(zhì)差時(shí)取高值。
――第i土條滑裂面以下時(shí),該滑裂面所處土層的天然不排水抗剪強(qiáng)度;
――樁料的內(nèi)摩擦角,當(dāng)樁料為碎石時(shí)可取38°,當(dāng)樁料為沙卵石時(shí)
取35°,當(dāng)樁料為砂時(shí)可取28°;
――土條底部滑裂面對(duì)水平面的夾角。
②若按公式 計(jì)算設(shè)有粒料樁的復(fù)合地基上路堤整體抗剪穩(wěn)定安全系數(shù),且當(dāng)?shù)趇土條的滑裂面處于地面線以下的復(fù)合地基區(qū)域深度時(shí),上式中的 、 應(yīng)按下式計(jì)算:
=
=
式中 ,其他符號(hào)意義同前。
③若按公式 計(jì)算設(shè)有粒料樁的復(fù)合地基上路堤整體抗剪穩(wěn)定安全系數(shù),且當(dāng)?shù)趇土條的滑裂面處于地面線以下的復(fù)合地基區(qū)域深度時(shí)上式中的 應(yīng)該按下式計(jì)算:
其中:
(2)一般要求
為了能較好的排除地基內(nèi)的水分,設(shè)有料粒樁的路堤底面應(yīng)按照墊層與淺層處治的方法設(shè)置排水墊層。料粒樁的樁料不應(yīng)使用單一尺寸的粒料,其最大粒徑不應(yīng)超過(guò)5M;對(duì)十字板剪切強(qiáng)度低于20 kPa的軟土地基的樁料,最大粒徑可放寬到10M,且5~10M的粒料質(zhì)量應(yīng)占總質(zhì)量的50%~60%。料樁的含泥量z小于0.074L{不得超過(guò)5%。
六、預(yù)壓:
在軟土地基上修筑路堤,如果工期不緊,可以先填一部分或全部,使地基經(jīng)過(guò)一段時(shí)間固結(jié)沉降,然后在填足或鋪筑路面;擬建橋涵等構(gòu)造物處,先填土預(yù)壓,待地基強(qiáng)度提高到一定程度后,挖去填土,再建造構(gòu)造物,稱(chēng)之為預(yù)壓。預(yù)壓分等載預(yù)壓和超載預(yù)壓,目的在于減少工后沉降,提高地基固結(jié)度。預(yù)壓效果與預(yù)壓期及預(yù)壓體高度有著重要關(guān)系。
七、反壓護(hù)道:
反壓護(hù)道是在路堤一側(cè)或二側(cè)填筑一定寬度和高度的護(hù)道,運(yùn)用力學(xué)平衡原理,平衡路堤自重作用而產(chǎn)生的滑動(dòng)力矩,以提高路基的穩(wěn)定性。反壓護(hù)道雖然簡(jiǎn)易,但占地過(guò)多,在路堤填料來(lái)源困難地段也難于應(yīng)用。況且,反壓護(hù)道只能解決軟土地基上路堤的穩(wěn)定問(wèn)題,對(duì)于沉降問(wèn)題非但無(wú)益,往往還加大沉降量。
八、強(qiáng)夯法:
就是將幾十噸的重錘從幾十米的高處自由落下,對(duì)濕軟地基進(jìn)行強(qiáng)力夯實(shí),以提高其強(qiáng)度,它是在重錘夯擊法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)又與之截然不同的一種新技術(shù)。用強(qiáng)夯法加固的土基,承載力會(huì)明顯提高,沉降量也會(huì)降低,這種方法如采用大的單擊夯擊能量,可使地基的加固深度達(dá)10~20m,甚至更深。
總結(jié):
綜上所述,對(duì)濕軟地基進(jìn)行加固的方法有很多種,不局限于以上提到的方法,還有很多其他的方式方法。要根據(jù)公路工程的實(shí)際情況對(duì)這些加固方法進(jìn)行擇優(yōu)選
擇。以做到更好的對(duì)濕軟地基進(jìn)行加固,保證公路的質(zhì)量。
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【關(guān)鍵詞】路基;邊坡防護(hù);邊坡加固
1.影響邊坡穩(wěn)定性的主要因素及其主要破壞形式
1.1 影響邊坡穩(wěn)定性的因素
一般情況下,邊坡的穩(wěn)定性主要取決于當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)水文條件及地貌因素、氣候因素、風(fēng)化作用,但隨著社會(huì)的發(fā)展人類(lèi)的工程活動(dòng)對(duì)邊坡的穩(wěn)定性影響越來(lái)越顯著。
1.2 路基邊坡的主要破壞形式
1)滑坡:邊坡上的土體或巖體,受雨水沖刷或震動(dòng)等因素的影響,在重力的作用下沿某個(gè)滑動(dòng)面發(fā)生剪切破壞的現(xiàn)象,稱(chēng)為滑坡
2)碎落:路塹邊坡土層或巖石表面,在大氣的干濕冷熱作用下,表面發(fā)生脹縮,使部分巖石、土屑從坡面剝落下來(lái)的風(fēng)化現(xiàn)象,而且老的碎落物脫落后,新碎落物的又不斷產(chǎn)生的現(xiàn)象,即為碎落。
3)滑坍與崩塌:滑坍是指路基邊坡土體或巖石沿一定滑落面整體向下滑動(dòng),其規(guī)模較碎落嚴(yán)重,而坍塌則是整塊巖石在重力的作用下傾倒、崩落,最后沉積在邊坡底部的現(xiàn)象。
2.邊坡穩(wěn)定性的防護(hù)措施
2.1 坡面防護(hù)
2.1.1 植物防護(hù):植物防護(hù)的方法一般采用種樹(shù)、種草、鋪草皮。采用植物覆蓋對(duì)邊坡進(jìn)行防護(hù),既可以保護(hù)水土流失又可以調(diào)節(jié)土體的溫濕狀況,同時(shí)又美化環(huán)境、減緩司機(jī)因單調(diào)環(huán)境而造成的視覺(jué)疲勞。植物防護(hù)適宜于邊坡比較平緩的土質(zhì)坡面。
種草防護(hù),適宜于邊坡坡度小于1:1,不浸水或短期浸水但地表徑流速度小于0.6m/s的土質(zhì)邊坡。草的品種應(yīng)選擇生命力強(qiáng),根系發(fā)達(dá),根莖低矮,葉繁,春秋都能播種的多年生品種;鋪草防護(hù),其作用與種草防護(hù)相同,但在邊坡高陡和坡面沖刷較嚴(yán)重的地方,鋪草皮較種草防護(hù)效果更好,可采用平鋪、水平疊置、垂直坡面或先用片石砌成方格等形狀再鋪設(shè)草皮;植樹(shù)防護(hù),植樹(shù)防護(hù)多用于邊坡坡度不大于1:1.5河岸或沙漠地區(qū),可以用來(lái)降低河水流速保護(hù)水土流失或阻止風(fēng)沙的侵襲。樹(shù)木種類(lèi)的選擇要適應(yīng)當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境與氣候條件且根系發(fā)達(dá)生長(zhǎng)迅速。
2.1.2 礦料防護(hù):礦料防護(hù)主要用于無(wú)法種植植物的易于風(fēng)化的巖石坡面,可用混凝土對(duì)坡面進(jìn)行坡面防護(hù)主要包括:抹面、噴漿、勾縫、灌漿。
(1)抹面防護(hù):適用于表面完整但易于風(fēng)化的巖石,使用材料主要采用三合土、四合土或石灰爐渣混合漿,操作前應(yīng)先將坡面浮土、風(fēng)化巖層清理干凈后進(jìn)行抹面工作,但在實(shí)際施工中這種方法使用還不夠廣泛。如果在進(jìn)行抹面防護(hù)的同時(shí)合理的加入一些草籽,不僅起到坡面防護(hù)的作用還可以美化環(huán)境,因此在以后的實(shí)際工作中可以推廣應(yīng)用。
(2)噴漿防護(hù):適用于易于風(fēng)化平整度較差、裂隙較多、節(jié)理發(fā)育度較低的巖石表面。噴漿防護(hù)水泥用量較大,多用于重點(diǎn)防護(hù)工程地段,水泥漿厚度一般為2cm。進(jìn)行防護(hù)的主要目的是盡量封閉邊坡巖體存在的空隙,進(jìn)而阻止水分進(jìn)入巖層,對(duì)防止邊坡在以后由于巖體風(fēng)化作用而造成巖體碎落和崩塌的發(fā)生,起著積極的作用。目前該技術(shù)廣泛運(yùn)用于公路、鐵路邊坡防護(hù)工程。對(duì)于坡面較陡易于風(fēng)化的坡面還可以再?lài)姖{之前加設(shè)鋼筋網(wǎng),并通過(guò)錨桿將其錨固于邊坡深層巖石內(nèi),保證了混凝土與巖石的整體性并防止了混凝土因收縮而產(chǎn)生裂縫或整塊剝落。
(3)勾縫和灌漿防護(hù):勾縫與灌漿防護(hù)主要應(yīng)用于堅(jiān)硬巖石邊坡,都是借助水泥砂漿的膠結(jié)力,使巖石面層形成一個(gè)整體,防止水分的進(jìn)入巖體造成風(fēng)化等病害。
2.2 沖刷防護(hù)
沖刷防護(hù)是為了防止水流對(duì)路基邊坡的沖刷,必須采取的一項(xiàng)防護(hù)措施。經(jīng)常采用的一是采用直接防護(hù)對(duì)路基邊坡的加固,二是采取改變水流間接防護(hù)。
1)直接防護(hù),主要針對(duì)河流堤岸及濱海路堤的防護(hù)措施,包括植物防護(hù)、拋石防護(hù)、石籠防護(hù)必要時(shí)可以設(shè)置一駁岸。其中植物防護(hù)與坡面防護(hù)基本相同。拋石防護(hù)主要用于防護(hù)受水流沖刷的邊坡和坡腳,適用于流速大于3m/s的季節(jié)和長(zhǎng)期浸水工程,拋石類(lèi)似于設(shè)置邊坡護(hù)角稱(chēng)拋石垛,拋石垛的邊坡坡度應(yīng)大于浸水后的天然休止角;石籠防護(hù)易用于水流速大于5.0m/s。石籠防護(hù)是用鐵絲編制框架,內(nèi)填石料,置在坡腳處,防止急流和大浪破壞堤岸。2)間接防護(hù):其主要是設(shè)置導(dǎo)治物改變水流的方向,消減水流對(duì)堤岸的侵蝕,常見(jiàn)的形式有丁壩、順壩及格壩。丁壩的斷面形式為梯形主要作用是挑流,把水流引向遠(yuǎn)離河岸間接保護(hù)路基邊坡;順壩和格壩經(jīng)常聯(lián)合使用,基本不改變水流方向,但在消減水流對(duì)路基邊坡侵蝕方面起著積極作用。
2.3 支擋工程
支擋工程中常用的是抗滑樁和抗滑擋土墻??够瑯吨饕窃谶吰禄餐翆又秀@孔,然后在孔中放入鋼筋籠,再將混凝土灌入而形成的混凝土灌注樁?;炷林械乃嗌皾{滲入到抗滑樁周?chē)耐馏w中并與周?chē)馏w很好的膠結(jié)在一起形成一個(gè)整體,其作用是利用抗滑樁插入滑動(dòng)面以下的穩(wěn)定地層對(duì)樁的抗力(錨固力)平衡滑動(dòng)體的推力,增加邊坡的穩(wěn)定性,適用于淺層和中厚層的滑坡??够瑩跬翂κ且话阒行⌒瓦吰录庸讨凶畛R?jiàn)的工程,一般建在邊坡前緣,阻擋邊坡滑動(dòng)。擋土墻的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)滑坡的實(shí)際推力大小進(jìn)行設(shè)計(jì),確?;旅娌慌c擋土墻一起滑動(dòng)??够瑩跬翂ψ畛S玫氖侵亓κ綋跬翂?,但普通的擋土墻不適于滑動(dòng)面較深的石質(zhì)邊坡加固,因此在工程上針對(duì)此類(lèi)狀況常用預(yù)應(yīng)力錨桿、錨索抗滑擋土墻進(jìn)行邊坡加固,錨桿深入基巖中增加了巖石的整體性,因此其適用范圍更廣。
3.結(jié)束語(yǔ)
在邊坡防護(hù)工程中可以根據(jù)實(shí)際情況,采用適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施,但有時(shí)采用多種防護(hù)相結(jié)合的綜合治理效果會(huì)更加。例抹面防護(hù)與植物防護(hù)相結(jié)合、抗滑樁與礦料防護(hù)相結(jié)合等。路基被水浸泡很可能因抗剪強(qiáng)度不足而引起滑坡,因此在邊坡的防護(hù)中邊坡的排水也是十份重要的。
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關(guān)鍵詞:鐵路路基,加固方式,排水,加固措施,粘土固化
中圖分類(lèi)號(hào):S276 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):
一、前言
鐵路路基又稱(chēng)為鐵路線路的下部結(jié)構(gòu),它是支撐鐵軌與火車(chē)承載能力的建筑結(jié)構(gòu)。鐵路路基是整個(gè)鐵路工程施工過(guò)程中最為基礎(chǔ)的環(huán)節(jié),對(duì)整個(gè)鐵路工程的安全有著深遠(yuǎn)的影響,它是鐵路整體工程的關(guān)鍵,鐵路路基質(zhì)量好壞對(duì)鐵路后期的運(yùn)轉(zhuǎn)是否安全和穩(wěn)定有著直接的影響。鐵路路基工程大體包括建筑鐵路路基本體,路基加固工程,路基的基本維護(hù)工程,路基排水工程以及路基支擋建筑工程等等。鐵路路基工程是比較復(fù)雜的,它涉及的面比較廣,比如強(qiáng)度、安全性和牢固性,而這些屬性又受到很多因素的制約。
二、鐵路路基工程加固的必要性和重要性
隨著我國(guó)鐵路事業(yè)的日益發(fā)展,近幾年來(lái),高速鐵路的投產(chǎn)與應(yīng)用越來(lái)越廣泛。在我國(guó)六次火車(chē)大提速的過(guò)程中,在線路平面、軌道結(jié)構(gòu)、橋梁、機(jī)車(chē)車(chē)輛和信號(hào)系統(tǒng)等方面進(jìn)行了大量的有關(guān)研究和改造工作。但路基方面的研究和改造一直處于次要地位,同時(shí)在高速鐵路的使用中發(fā)現(xiàn)了一些較為棘手問(wèn)題。比如在火車(chē)與鐵軌接觸過(guò)程中,伴隨著火車(chē)速度的不斷提升,制定了一些基礎(chǔ)設(shè)施的新標(biāo)準(zhǔn),如:機(jī)械設(shè)施和鐵軌路基等。這些標(biāo)準(zhǔn)大致可以歸納為兩個(gè)方面,第一是隨著火車(chē)行駛速度的不斷提升(速度達(dá)到甚至超過(guò)了300千米/小時(shí)后),空氣動(dòng)力性能已經(jīng)發(fā)生了較大的改變,對(duì)火車(chē)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和鐵軌路基等基礎(chǔ)設(shè)施提出了更高的要求,同時(shí)由于行車(chē)速度的提高,列車(chē)對(duì)路基產(chǎn)生的動(dòng)應(yīng)力增加,特別是原有的路基病害處,動(dòng)應(yīng)力加大致使病害加重,病害加重又致使軌道狀態(tài)惡化,造成線路的惡性循環(huán),影響行車(chē)安全。第二,隨著列車(chē)速度提高,對(duì)列車(chē)乘座的舒適度有了進(jìn)一步的要求。對(duì)列車(chē)平穩(wěn)性指標(biāo)和車(chē)體震動(dòng)加速度指標(biāo)提出很高的要求,要求全部要達(dá)到優(yōu)的標(biāo)準(zhǔn)。這就要求路基具有更好的均勻性,并保持良好狀態(tài),對(duì)路基的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性提出了更高的要求。
綜上我們可以看到,在鐵路建設(shè)中,鐵路路基工程是最為重要的環(huán)節(jié),只有扎扎實(shí)實(shí)的做好路基工程的質(zhì)量,才能確保鐵路運(yùn)轉(zhuǎn)的正常,更好的推動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。
三、影響鐵路路基的因素
鐵路建設(shè)過(guò)程中鐵路路基的強(qiáng)度、安全性和牢固性等重要屬性受到很多因素的干擾和制約,給工程的施工造成很大的困難,那么鐵路路基工程都會(huì)受到哪些具體因素的影響呢,以下進(jìn)行詳細(xì)的介紹:
3.1 水分因素的影響
在鐵路路基建設(shè)中,經(jīng)常會(huì)受到水分因素的一些影響,例如在地質(zhì)巖性比較明顯的地段,由于土壤本身排水能力比較好,這時(shí)一旦出現(xiàn)大面積降水,則對(duì)鐵路路基的排水影響是非常小的。但是如果鐵路的周邊土壤的地質(zhì)條件巖性較弱,土壤過(guò)于松軟,濕潤(rùn)性較強(qiáng),則會(huì)直接影響到鐵路路基的穩(wěn)定性和安全性,對(duì)路基的沉降起到?jīng)Q定性的作用,對(duì)于水分較多土壤松軟的地質(zhì),一旦發(fā)生強(qiáng)降雨,則十分容易將鐵路路基兩側(cè)的土質(zhì)沖刷掉,引發(fā)路基下沉,或者使路基的承載能力和牢固性受到較為明顯的下降。
3.2 土壤性質(zhì)因素的影響
鐵路建設(shè)有如下的特點(diǎn),覆蓋面積廣泛,規(guī)模龐大,路線長(zhǎng),因此在鐵路施工建設(shè)過(guò)程中,會(huì)遇到不同類(lèi)型的土壤地質(zhì),這些土壤地質(zhì)類(lèi)型情況各異,是造成鐵路路基沉降的主要原因。例如,在黃土高原地區(qū),因?yàn)辄S土的濕潤(rùn)性比較好,且較為松軟,所以很容易引發(fā)鐵路路基的塌陷。
3.3 邊坡因素的影響
鐵路周邊環(huán)境如:邊坡的毀壞對(duì)鐵路路基的安全性有著直接影響,如果邊坡毀壞,那么很難保證路基的穩(wěn)固性。影響邊坡的因素很多,大體歸結(jié)為兩個(gè)方面,主要是降水降雨和風(fēng)沙侵蝕等等。因此,在鐵路路基施工中,工程設(shè)計(jì)人員一定要從科學(xué)性和合理性來(lái)設(shè)計(jì)邊坡的結(jié)構(gòu),維護(hù)人員做好日常的維護(hù)保養(yǎng)工作,確保鐵路路基不受損壞,同時(shí)還能夠起到美化環(huán)境的作用。
3.4 路基工程的質(zhì)量因素影響
路基工程建設(shè)施工質(zhì)量因素屬于人為因素,施工質(zhì)量好壞能夠反映出路基的實(shí)際情況。因此在路基施工過(guò)程中,要做好路基材料的選取,填筑的厚度以及受壓能力等等,最大程度的確保鐵路運(yùn)轉(zhuǎn)的安全性。
四、鐵路路基加固技術(shù)的探討
為了確保列車(chē)的正常運(yùn)行,在鐵路建設(shè)過(guò)程中路基的穩(wěn)定性和安全性顯得尤為重要,因此必須對(duì)鐵路路基采取必要的加固和防護(hù)措施。下面探討了幾種常見(jiàn)的鐵路路基加固技術(shù)和措施,具體描述如下:
4.1 加固的方式
鐵路路基在建設(shè)中加固的方式主要有兩個(gè)方面,一方面為路基預(yù)加寬,另一方面為路基預(yù)加高。路基加寬的方式一般是從鐵路下部開(kāi)始,即和地面接觸的部位。鐵路下部路基的加寬過(guò)程,一般要求一次完成,并且按照層次分割明確。路基的預(yù)加高方式,一般是根據(jù)鐵路邊坡的穩(wěn)定程度,由低處向高處,逐漸成收縮形狀,在預(yù)加高的過(guò)程中,要求路基之間要搭接牢固,同時(shí)對(duì)鐵路的界限要嚴(yán)格注意。
4.2 排水系統(tǒng)
排水系統(tǒng)是鐵路路基加固措施中非常關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié),保證鐵路四周排水系統(tǒng)的通暢,才算是合格的路基工程。在路基加固中,應(yīng)先建好延長(zhǎng)涵洞,同時(shí)將沉降縫留出。可以采取如下具體的措施:路堤地段在天然護(hù)道外,單側(cè)或雙側(cè)設(shè)置排水溝;路塹地段應(yīng)于路肩兩側(cè)設(shè)置側(cè)溝,塹頂以外單側(cè)或雙側(cè)設(shè)置天溝;年降水量大于等于400mm地區(qū),路塹邊坡平臺(tái)宜設(shè)置邊坡平臺(tái)截水溝;地面橫坡明顯地段的排水溝、天溝可在橫坡上方一側(cè)設(shè)置。當(dāng)?shù)孛鏅M坡不明顯時(shí),宜在路基兩側(cè)設(shè)置;地面排水設(shè)施的縱坡不應(yīng)小于2‰。排水溝溝頂應(yīng)高出設(shè)計(jì)水位不小于0.2m。
4.3 粘土固化漿液注漿加固技術(shù)
鐵路地基處理的基本方法按作用機(jī)理可以分為置換、夯實(shí)、擠密、排水、粘土膠結(jié)、加筋和熱學(xué)等方法,由于每種加固方法都有它的適用范圍,因此,不可能采用一種加固方法而覆蓋所有的路基加固,因此應(yīng)根據(jù)路基的具體情況選擇合適的加固方法。粘土固化漿液注漿加固技術(shù)是目前鐵路路基加固工程中使用較為常見(jiàn)的一種新技術(shù),這種技術(shù)可以發(fā)揮其強(qiáng)大的防滲堵漏的特點(diǎn),為土質(zhì)松軟的地區(qū),進(jìn)行鐵路路基改良和加固。粘土固化漿液具有較強(qiáng)的吸水性和抗流變能力,它能夠在地下水流動(dòng)較快的情況下完成注漿過(guò)程。根據(jù)實(shí)驗(yàn)表明,粘土固化技術(shù)具有較強(qiáng)的抗震性能,很好的保證了鐵路路基的穩(wěn)定性和抗干擾能力。加固完成后基床內(nèi)沿深度形成縱向連續(xù)的樹(shù)根樁,基床表面形成柔性封閉層,以達(dá)到提高基床承載力和防止地表水滲入的目的。此外粘土固化漿液主要由十分細(xì)致的粘土顆粒組合而成,因此具有較好的滲透性,能夠深入到鐵路路基的巖層中去,起到良好的加固作用。
五、結(jié)語(yǔ)
鐵路工程是我國(guó)交通運(yùn)輸業(yè)中重要的環(huán)節(jié)之一,直接關(guān)系到我國(guó)交通網(wǎng)絡(luò)的完善和運(yùn)行的安全,在鐵路建設(shè)中,鐵路路基工程是最為基礎(chǔ)的環(huán)節(jié),鐵路路基的建筑牢固性、穩(wěn)定性以及可行性,直接關(guān)系到整個(gè)鐵路工程的質(zhì)量和安全。在鐵路地基建設(shè)過(guò)程中,必須保證牢固性和安全性。只有確保施工的質(zhì)量,同時(shí)繼續(xù)進(jìn)行路基加固新技術(shù)的研究,如抗滑支擋工程中,黏性土抗滑樁中樁上荷載的研究;軟土地基加固措施及設(shè)計(jì)計(jì)算方法的研究等,如此可以保證整個(gè)工程的穩(wěn)定和質(zhì)量,促進(jìn)我國(guó)鐵路工程行業(yè)的健康發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞:注漿技術(shù);鐵路路基;加固應(yīng)用
一、引言
隨著近年來(lái)我國(guó)鐵路工程尤其是高速鐵路工程的跨越式發(fā)展,鐵路的施工技術(shù)也隨之產(chǎn)生了翻天覆地的變化。因此為了能夠在當(dāng)今的新形勢(shì)下對(duì)鐵路工程的施工質(zhì)量進(jìn)行更科學(xué)的控制,尤其是對(duì)我國(guó)鐵路路基工程的施工質(zhì)量進(jìn)行更科學(xué)的控制,就必須解放思想、實(shí)事求是地摸索出一套有針對(duì)性的施工管理體系和方法,以此來(lái)適應(yīng)鐵路路基工程的施工材料、施工工藝的不斷發(fā)展。本文通過(guò)對(duì)注漿技術(shù)的鐵路路基加固原理以及鐵路路基的質(zhì)量病害原因進(jìn)行分析,提出了鐵路路基加固中注漿技術(shù)應(yīng)用的實(shí)用有效的技術(shù)措施。
二、注漿技術(shù)在加固鐵路路基中的應(yīng)用原理
注漿技術(shù)在加固鐵路路基中的應(yīng)用,其原理就是在路基的土石界面處通過(guò)水泥漿液或者水泥與水玻璃的混合漿液等等這類(lèi)型的水硬性膠凝材料,來(lái)對(duì)諸如裂隙、孔隙、溶洞、土洞以及軟土地基等鐵路路基的不良地質(zhì)情況進(jìn)行注漿封堵和固化反應(yīng),從而使得注漿漿液與鐵路路基下的原始土石進(jìn)行結(jié)合,并由此形成穩(wěn)定土石結(jié)核,及將其固化成為一個(gè)受力整體。而且還能夠消除位于基巖面附近發(fā)育的巖溶裂隙水在受地下水位季節(jié)性變化及由列車(chē)震動(dòng)影響易誘發(fā)的地表變化,避免在運(yùn)營(yíng)后出現(xiàn)局部塌陷,消除鐵路路基的工程隱患。
三、鐵路路基質(zhì)量病害原因分析
1、鐵路路基中的軟土地基處理不完善
通過(guò)對(duì)大量鐵路工程的調(diào)查發(fā)現(xiàn),軟土地基路段因?yàn)榈鼗两刀鸬奶?chē)現(xiàn)象主要是因?yàn)樵谑┕D設(shè)計(jì)過(guò)程中,地質(zhì)鉆探布孔過(guò)少,鉆探深度不夠,未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)軟土地基存在,或者未能準(zhǔn)確探明軟土地基的范圍和深度及其物理力學(xué)性質(zhì)等等,導(dǎo)致該路段的軟土地基沒(méi)有進(jìn)行應(yīng)有的加固處理,或者是選擇的處理方法不完善。此外,雨水侵蝕造成路基填料的流失與強(qiáng)度降低,也是造成鐵路工程路基沉降的一個(gè)最主要的原因。
2、鐵路路基中的填料壓實(shí)度不達(dá)標(biāo)
鐵路工程中的橋臺(tái)臺(tái)背大都要求對(duì)其臺(tái)背的填料進(jìn)行處理。然而,由于橋臺(tái)臺(tái)背的填料壓實(shí)度受到工程施工工藝、施工材料、施工機(jī)具、施工環(huán)境以及施工操作等多方面的影響,從而導(dǎo)致橋臺(tái)臺(tái)背的填料土壓實(shí)度往往難以滿足規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)以及設(shè)計(jì)的要求,這可以說(shuō)是鐵路工程路基出現(xiàn)不均勻沉降的一個(gè)最基本的原因。另外,在鐵路工程的運(yùn)營(yíng)階段,由于列車(chē)荷載與天氣、環(huán)境等因素長(zhǎng)期不斷的作用影響,會(huì)導(dǎo)致其路基的土基塑性變形逐漸累積,最終導(dǎo)致鐵路工程路基產(chǎn)生差異沉降,并以此來(lái)破壞鐵路工程路基的平順度。
四、注漿技術(shù)在加固鐵路路基中的應(yīng)用措施
1、注漿技術(shù)在加固鐵路路基中的施工技術(shù)措施
要想配制合格的注漿漿液,首先應(yīng)根據(jù)先導(dǎo)孔芯樣巖體的破碎程度、裂隙發(fā)育情況、地質(zhì)構(gòu)造和注水試驗(yàn)滲透系數(shù)的大小、施工環(huán)境等因素綜合考慮。一般采用純水泥單液注漿,水泥漿的水灰比為0.8:l~0.8:l.1。如果需要采用雙液注漿時(shí),水泥與水玻璃混合漿液中水泥與水玻璃的體積比為1:0.5~1:0.4。其注漿工藝采取全孔分層注漿法。注漿漿液濃度由稀到濃,注漿壓力由低到高,分節(jié)加人止水塞,逐級(jí)加壓,在灰?guī)r中采用0.1~0.3兆帕,至巖土界面附近逐步加大至0.3~0.5兆帕。
2、注漿技術(shù)在加固鐵路路基中的質(zhì)量控制措施
首先,對(duì)于開(kāi)孔垂直度的控制,其鉆孔一般采用干鉆,若采用濕法鉆孔時(shí)則必須進(jìn)行清孔處理,對(duì)于鉆孔的芯樣情況應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)記錄,檢查確認(rèn)巖面成分、巖土分界位置、鉆孔深度和終孔條件。其次,對(duì)于注漿方式的選擇,在基巖裂隙部位選用分段下行式注漿,由上向下分段注漿后,還應(yīng)自下而上復(fù)注一次,當(dāng)巖層穩(wěn)定且垂直節(jié)理不發(fā)育或在含水層間又有隔水層時(shí),宜用分段上行式,當(dāng)?shù)刭|(zhì)遇到溝、槽、暗河且孔深時(shí)可采用混合式,對(duì)于淺層宜全孔一次注漿,對(duì)破碎裂隙發(fā)育、滲透性的地層,段可加大。最后,對(duì)于注漿結(jié)束的判定,主要是按照設(shè)計(jì)要求的注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)結(jié)束注漿,即滿足以下條件當(dāng)中的任意一個(gè)時(shí)即可結(jié)束注漿: 第一,冒漿點(diǎn)已出注漿范圍外三到五米時(shí);第二,注漿鉆孔基巖完整,或多次注漿,孔口壓力超過(guò)1.5兆帕?xí)r;第三,注漿孔口壓力維持在0.2~0.5兆帕左右,吸漿量達(dá)到或超過(guò)每分鐘四十升,并能夠維持半小時(shí);第四,單孔注漿量達(dá)到平均注漿量?jī)杀?,且進(jìn)漿量明顯減少時(shí)。.
五、結(jié)語(yǔ)
綜上所述,隨著近年來(lái)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和科技的不斷進(jìn)步,鐵路工程的現(xiàn)代化建設(shè)也在如火如荼地展開(kāi),其建設(shè)速度和工程質(zhì)量都被社會(huì)各界所密切關(guān)注。而如何避免鐵路路基工程在其建成通車(chē)之后出現(xiàn)一定程度的病害,就需要我們根據(jù)以往鐵路路基施工中得出的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn),通過(guò)深入地分析和總結(jié),從而能夠在其施工過(guò)程當(dāng)中每個(gè)階段和每個(gè)環(huán)節(jié),通過(guò)一系列科學(xué)合理的施工措施來(lái)對(duì)工程質(zhì)量加以控制,從而確保鐵路路基施工中的工程質(zhì)量。另外,對(duì)于鐵路路基工程中注漿技術(shù)的施工質(zhì)量進(jìn)行有效控制,還能夠大大減少鐵路工程在其通車(chē)之后的維護(hù)和養(yǎng)護(hù)費(fèi)用,可謂是一舉多得,功在當(dāng)代,利在千秋。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞:粉噴樁;公路路基;技術(shù)應(yīng)用
1粉噴樁加固軟土路基的作用
該法以粉體作加固料,不需向地基中注入附加水分,可以充分吸取地下水,因此,加固后地基柱體承載力與相似的漿噴柱比要高,其固結(jié)效果要好,且不需預(yù)壓即可獲得較高的復(fù)合地基承載力及復(fù)合變形模量,加固土柱體的壓縮量?jī)H為0.6%左右,下臥層的沉降量一般情況也能減少地基總沉降量的1/3~2/3。
本方法可以增加軟土地基承載力,減少軟土地基沉降量,加快軟土地基的沉降速率(石灰系列),使沉降在工前完成,從而減少工后沉降量。粉噴樁加固軟土路基工程,具體來(lái)說(shuō)有四個(gè)方面的作用:
(1)樁體作用:由于粉噴樁的剛度較樁周?chē)馏w大,在路堤填筑荷載作用下,地基中的應(yīng)力將按材料模量進(jìn)行分布。因此:產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象,大部分填土荷載由樁體承擔(dān),作用在樁間土的應(yīng)力相應(yīng)減少。這樣就使得復(fù)合地基承載力較原地基有所提高,沉降量有所減少。
(2)墊層作用:粉噴樁通過(guò)噴注水泥粉與地基土原位均勻攪拌硬結(jié)成樁體,并與樁間土復(fù)合形成一個(gè)復(fù)合地基或稱(chēng)復(fù)合層。顯然這一層的力學(xué)特性優(yōu)于天然地基軟土,起著均勻應(yīng)力和增大應(yīng)力擴(kuò)散角的作用。
(3)擠密作用:粉噴樁在噴注水泥粉與地基土形成樁體過(guò)程中,不再向地基中注入附加水,反而樁體中的水泥粉對(duì)周?chē)浲辆哂形?、發(fā)熱和膨脹作用,對(duì)樁周?chē)镣瑯涌善饠D密效果。因此加固后的地基初期強(qiáng)度高,對(duì)含水量高的軟土加固效果尤為顯著。
(4)加筋作用:粉噴樁除了可以提高地基承載力,還可起提高土體的抗剪強(qiáng)度,增加軟基路堤填筑的穩(wěn)定性。
2粉噴樁的設(shè)計(jì)在工程中的應(yīng)用
(1)工程地質(zhì)特征
某高等級(jí)公路k95+105~k95+280段路基下有4. 0m厚的淤泥層,軟硬不一,沉降不均,可能對(duì)公路產(chǎn)生不良影響.根據(jù)工程地質(zhì)勘察資料及實(shí)地勘察,場(chǎng)地地層情況如下:
①人工填土:主要為素填土,黃黃褐色,含少量的樹(shù)根等雜質(zhì),稍濕;
②淤泥~淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土:灰褐灰黑、淺灰色,濕、軟塑,1.5m厚;
③粉質(zhì)粘土:黃褐色、灰綠色,具網(wǎng)紋狀結(jié)構(gòu),稍濕,可一硬塑,1.0m厚;
④粉砂層:黃黃褐色,濕飽和,稍密中密,0.8m厚;
⑤粉質(zhì)粘土:灰灰綠色,具網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),可塑,近砂層改為軟塑,0.7m厚;
⑥卵石層:黃褐色,濕飽和,中密,顆粒不均勻,局部含有較大粘土,卵石粒徑最大可達(dá)8cm。
(2)路基加固措施及技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較
1)換土法:如果該段采取清淤換填措施,則平均深度達(dá)3. 5m,工程量大,須換填達(dá)3.2萬(wàn)m3,工程造價(jià)近70萬(wàn)元。且工期長(zhǎng),地下水豐富,難以保證工程質(zhì)量,一時(shí)又找不到如此大的棄土場(chǎng)。
2)基底生石灰樁加固:由于本段軟弱層埋深達(dá)4. 0m,因而理論上采取生石灰樁加固的技術(shù)是可行的,但由于地下水位高、地層軟、縮孔嚴(yán)重,再加人力操作,工程進(jìn)展慢,滿足不了工期要求。
3)粉噴樁加固:由于粉噴樁特別適用于對(duì)軟弱地層加固,工程造價(jià)低,只需40多萬(wàn)元,能夠滿足設(shè)計(jì)及工期要求,因而本段加固措施采取粉噴樁。
(3)粉噴樁設(shè)計(jì)與計(jì)算
設(shè)計(jì)中應(yīng)確定基本參數(shù)為樁徑、樁距、樁長(zhǎng)、樁的布置形式、固化劑摻入比等。
1)粉噴樁的樁徑通常按粉噴鉆機(jī)確定,目前常用的粉噴鉆機(jī)鉆徑是0.5m。
2)固化劑摻入量通常為被攪拌土重量的7%~15%,可根據(jù)具體土質(zhì)通過(guò)試驗(yàn)確定。本例中,固化劑為水泥和石膏,水泥摻入量為60kg/m,石膏摻入量為2.4kg/m。
3)粉噴樁樁徑一般為1.0~1.5m,本例取樁中心縱向距(順線路方向)為1.25m,橫向距為1.5m,呈梅花狀布置。
4)確定樁長(zhǎng)可采用以下幾種方法:
①因地質(zhì)條件及施工因素限制樁長(zhǎng),或根據(jù)土層結(jié)構(gòu)情況可以定出樁底標(biāo)高時(shí),應(yīng)先按實(shí)際情況定出樁長(zhǎng);
②當(dāng)攪拌樁加固深度不受限制時(shí),應(yīng)先通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)選定固化劑摻入比和試驗(yàn)的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度,求出單樁承載力,計(jì)算出樁長(zhǎng);
③根據(jù)總荷載和總樁數(shù),先選定單樁承載力,然后求出樁長(zhǎng)。本例中樁長(zhǎng)取4.5m。
5)單樁豎向承載力設(shè)計(jì)值計(jì)算
單樁豎向承載力設(shè)計(jì)值可按下式計(jì)算取小值,或根據(jù)荷載試驗(yàn)確定
式中: ―粉噴樁單樁豎向承載力設(shè)計(jì)值,kN;
―樁周土的平均摩擦力標(biāo)準(zhǔn)值,由地質(zhì)資料獲得,取15kPa;
―攪拌樁樁周周長(zhǎng),經(jīng)計(jì)算為1.57m;
L―粉噴樁樁長(zhǎng),取4.5m;
Ap―粉噴樁的截面積,經(jīng)計(jì)算取0.2m2 ;
?k―樁端地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值,由地質(zhì)資料獲得,無(wú)資料時(shí)可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或其它類(lèi)似工程資料選用,取150 kPa ;
―樁端土支承力的折減系數(shù),可取0.4~0.6,本例取0.50。
將上述各量代入式中得: =121kN。
6)復(fù)合地基承載力設(shè)計(jì)值計(jì)算
式中:
―復(fù)合地基承載力設(shè)計(jì)值,kPa;
―粉噴樁的面積置換率,取11%;
―樁間土地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值,取120 kPa;
―樁間土承載力折減系數(shù),樁端為軟土?xí)r取0.5 ~1.0:當(dāng)樁端為硬土?xí)r,可取0. 1 ~0. 4;當(dāng)不能考慮樁間軟土的作用時(shí),取零。本例取0. 75。
將各量代入式中得:?ap =150kPa 。
7)地基沉降計(jì)算
式中: ―樁土復(fù)合體的變形模量,Mpa;
―粉噴樁的變形模量,取60Mpa;
―樁間土的變形模量,取5 Mpa 。
將各量代入式中得: =11MPa。
8)群樁壓縮變形計(jì)算
S1=(PC+P0)gL/(2gE0)
式中: ―群樁體頂面的平均壓力,取150kPa;
―群樁體附加應(yīng)力,經(jīng)計(jì)算取值30kPa;
―實(shí)際樁長(zhǎng),取6m;
―樁土復(fù)合體的變形模量,Mpa。
將各量代入式中得: = 5cm,即復(fù)合地基沉降計(jì)算值為5cm。
3結(jié)語(yǔ)
粉噴樁是一種快速處理高等級(jí)公路軟土地基,減少工后沉降較為合理的方法,工期比排水固結(jié)法短4~6個(gè)月,而且處理后的軟基沉降量小。目前,高等級(jí)公路運(yùn)營(yíng)幾年,該段情況良好。通過(guò)論述粉噴樁處理路基基礎(chǔ)的試驗(yàn)、設(shè)計(jì)及施工,從而證實(shí)了粉噴樁是高等級(jí)公路處理軟基基礎(chǔ)的一種快速、實(shí)用、合理、行之有效的方法。但由于軟基處理的復(fù)雜性,公路系統(tǒng)目前尚未制定統(tǒng)一的粉噴樁復(fù)合地基的設(shè)計(jì)、施工及質(zhì)檢規(guī)范,因此,在設(shè)計(jì)理論、機(jī)械及施工工藝、檢測(cè)手段等方面有待于進(jìn)一步研究和完善。
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