膨脹土地區(qū)路基基床病害分析及整治措施

膨脹土地區(qū)路基基床病害分析及整治措施

1陽安線路基基坑病害陽安鐵路建于20世紀(jì)70年代初，全長355公里，全長230公里。其中一半以上的線路位于擴(kuò)張的土地上。由于膨脹土所特有的物理力學(xué)性質(zhì),加之地表水、地下水的作用,使陽安線路基基床病害十分嚴(yán)重,典型的是基床翻漿及路基下沉問題十分突出。文中對(duì)陽安線膨脹土的工程地質(zhì)性質(zhì)、基床病害的種類、產(chǎn)生原因、條件及特征進(jìn)行了綜合分析和研究,在此基礎(chǔ)上,對(duì)其病害分別采取打石灰樁加三合土封面、鋪設(shè)塑排板、鋪設(shè)土工格室等方法進(jìn)行整治。2膨脹土特征為判別及評(píng)價(jià)膨脹土的脹縮性,除一般物理力學(xué)指標(biāo)外,尚應(yīng)確定下列脹縮性指標(biāo)。2.1土樣自由膨脹率測定自由膨脹率δef指的是人工制備土在水中的體積增量與原體積之比,用百分?jǐn)?shù)表示,按下式計(jì)算:δef=Vw?V0V0×100%δef=Vw-V0V0×100%(1)其中,Vw為土樣在水中膨脹穩(wěn)定后的體積,mL;V0為土樣原有體積,mL。自由膨脹率反映了粘性土在無結(jié)構(gòu)力影響下的膨脹潛勢,是判別膨脹土的綜合指標(biāo)。因不能反映原狀土的膨脹變形,故不能用來評(píng)價(jià)地基的膨脹量。2.2膨脹率測定方法h0膨脹率δep指的是在一定的壓力下,土樣浸水膨脹后的高度增量與原高度之比,用百分?jǐn)?shù)表示,按下式計(jì)算:δep=hw?h0h0×100%δep=hw-h0h0×100%(2)其中,hw為土樣在水中膨脹穩(wěn)定后的高度,mm;h0為土樣的原始高度,mm。膨脹率的測定是用原狀土做試驗(yàn),但試驗(yàn)是有側(cè)限的,與實(shí)際條件還是有差別。若具體考慮土的膨脹性對(duì)建筑物的影響,計(jì)算地基膨脹變形量時(shí),則應(yīng)按基底附加壓力和土的自重壓力分布的實(shí)際情況,在相應(yīng)荷重下測定土的膨脹率。2.3膨脹力的測定膨脹力pe指原狀土樣在體積不變時(shí),由于浸水膨脹所產(chǎn)生的最大內(nèi)應(yīng)力。土的膨脹率越大,其膨脹力也越大;反之,膨脹力越小。目前,測定土的膨脹力,是將環(huán)刀中的試樣分別在不同垂直荷載作用下充分浸水飽和,并控制試樣的體積不變,然后測定相應(yīng)的膨脹率δep,繪制如圖1所示的δep—p曲線。則該曲線與p軸相交的點(diǎn),即為所求的膨脹力pe。2.4收縮系數(shù)的確定土的收縮率δs亦稱線收縮率,是指原狀土樣在干燥失水過程中,收縮的高度與原始高度之比,用百分?jǐn)?shù)表示,按下式計(jì)算:δs=h0?hh0×100%δs=h0-hh0×100%(3)其中,h為土樣在失水收縮穩(wěn)定后的高度,mm;h0為土樣的原始高度,mm。收縮系數(shù)λs是指原狀土樣在收縮階段,含水量減少1%時(shí)的收縮率,按下式計(jì)算:λs=ΔδsΔwλs=ΔδsΔw(4)其中,Δw為收縮階段上任意兩點(diǎn)含水量之差;Δδs為收縮階段上與Δw變化范圍相應(yīng)兩點(diǎn)的收縮率之差。3陽安線典型標(biāo)準(zhǔn)斷面基床病的例子3.1夯實(shí)灰土基床整治方案如下:打石灰樁加三合土封面,采用維修天窗點(diǎn)封閉站內(nèi)三道線路施工,每天開挖長度為3m,道碴陷槽及軟弱層必須挖除徹底,并挖到設(shè)計(jì)標(biāo)高,基本開挖深度為基本軌處枕木底以下600mm,具體開挖深度由現(xiàn)場實(shí)際情況確定。道碴厚度為300mm,下部換填三合土,三合土的重量比為石灰∶砂∶土=1∶1.5∶10,每立方米夯實(shí)后的三合土需用生石灰160kg,中粗砂0.25m3,普通粘土1.0m3。生石灰必須打碎,粒徑不大于2cm,不得使用潮解后的生石灰;河砂必須用5mm的篩子篩一遍,且為無泥、無污染的中粗砂;粘土必須曬干打碎,并應(yīng)嚴(yán)格控制含水量。所回填的道碴必須是一級(jí)道碴。凡遇道碴陷槽,挖除后必須用2∶8灰土夯填處理?；裁鏅M向排水坡為6%,無土壟,道床清篩潔凈,降后的路肩必須保證排水暢通。人工用洛陽鏟挖孔,孔深至設(shè)計(jì)深度后,將生石灰分次填入孔中,每次填入深度不得大于25cm,用特制專用錘夯實(shí)后,再填入一層料夯實(shí)。每孔枕木打一排石灰樁,每排打5根,樁中心距為1.0m,樁徑為200mm,樁深為1.0m。施工圖見圖2。3.2路基排水整治方案陽安線K290+500～K291+852段位于高粱鋪站內(nèi),路基基床地質(zhì)為棕紅色裂隙粘土。該站內(nèi)三股道之間由于未設(shè)排水溝,每次遇到強(qiáng)降雨,都會(huì)出現(xiàn)水漫道床。大氣降水滲入路基后不易排出,致使沿道床下滲的地表水不斷軟化基床土體,形成道碴陷槽,基床承載力強(qiáng)度下降,在列車動(dòng)載的不斷作用下,形成翻漿冒泥病害,致使線路幾何尺寸變化很大。因此,提出如下整治方案:1)K290+500～K291+852段站內(nèi)二道(正線)鋪設(shè)塑排板,計(jì)1352m;一、三道(站線)鋪設(shè)塑排板400m。2)站內(nèi)一、二道間和二、三道間以及三道外側(cè)增設(shè)75號(hào)漿砌片石排水溝計(jì)2060m;增設(shè)跨線路排水槽4處30m。3)站內(nèi)三道外降路肩1000m3。3.3基床基床挖除道咯設(shè)計(jì)陽安線K313+700～K314+000段位于澗池鋪—梅子鋪區(qū)間,路基基床地質(zhì)為膨脹土。該段由于側(cè)溝排水縱坡不好,側(cè)溝內(nèi)常年積水,部分地段側(cè)溝內(nèi)滯留的積水已經(jīng)倒灌入基床,基床長期在水的浸泡下不斷軟化,基床承載力強(qiáng)度下降。經(jīng)現(xiàn)場挖探發(fā)現(xiàn),道碴囊深度已達(dá)0.6m～0.8m。在列車動(dòng)荷載的不斷作用下,翻漿冒泥非常嚴(yán)重,頻繁出現(xiàn)線路晃車現(xiàn)象,危及行車安全。整治方案如下:1)K313+700～K314+000段挖除道碴陷槽,回填1∶9灰土;2)鋪設(shè)北京燕山石化公司的土工格室300m,同時(shí)鋪設(shè)塑排板300m;3)改建75號(hào)漿砌片石側(cè)溝400m,降路肩100100m3。施工圖見圖3。4種可以增強(qiáng)基床承載力的確定方法膨脹土地區(qū)鐵路基床病害的類型:路基下沉、路肩擠出、縱裂、基床翻漿冒泥、道碴囊和道碴陷槽等,其中基床翻漿冒泥十分突出?；膊『Φ陌l(fā)生和發(fā)展原因很復(fù)雜,為許多因素綜合作用