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摘要:铁路工程的施工过程中路基施工是重要环节之一,路基建设的好坏直接影响到铁路路面的使用品质,也涉及到以后修补的时限和程度。所以,要始终做到规范的施工行为,正确的施工技术,这对加快铁路工程进度和提高工程质量有着至关重要的作用。本文首先阐述了软土地基尤其是铁路软土地基的特点,对目前常用的软土地基处理方法以及新技术进行总结,本文将根据铁路运输的特点,对铁路路基的相关施工要点和施工技术控制要求进行分析。
关键词:软土 铁路 地基处理
一、软土地基处理方法分类
1、换填法
将基础底面以下处理范围内的软弱土层部分或全部挖去, 然后分层换填强度较高的砂、碎石、素土、灰土、粉质黏土、粉煤灰、矿渣及其他性能稳定和无侵蚀性的材料, 并碾压、夯实至要求的密实度为止。换填法常用于处理轻型建筑、地坪、堆料场及道路工程等。该处理方法通常使用与深度在2—3Ⅲ的软土地基处理。使用较高强度的地基土进行换填,则可以达到增强地基承载能力的目的,进而达到轨道对地基的承载能力的要求。
2、深层密实法
该处理方法使用与软土厚度在3m以上的厚软土的加固,该方法的加固深度可以达到3Om。在加固的过程中,可以通过振动和挤压等方法使地基的土体达到密实和固结,同时利用加入的高抗剪强度的状体对部分软土和弱土进行替换,实现提高抗剪强度的目标。通常使用的加固方法有:强夯法、砂桩法、爆破法、碎石桩法(振冲置换法)、石灰桩法、旋喷桩法。代表方法有碎石桩法。
3、置换法
在深层密实法中,有几种加固方法都是采用加入高抗剪强度的材料来提高地基抗剪能力,同时对软土中一部分软土地基进行置换,一般加入的材料都能够与原有的土体形成复合地基,进而实现加固的目的,因此,在有些情况下,深层密实法也被称为置换法。
4、排水固结法
适用于软粘土、淤泥和淤泥质土地基。此法是在软土地基中设置竖向排水系统(如插设塑料排水板、袋装砂井等)和水平横向排水系统(砂垫层), 在逐层填筑路基, 在路基荷载的作用下使土体排水固结、密实, 强度增长, 地基承载力提高, 可有效减小工后沉降。若采用大于路基及工作荷载的超载预压方式预压, 可进一步减少工后沉降,并可减小次固结沉降。排水固结法的竖向排水系统和横向排水系统必须同时发挥作用,这就要求施工过程中, 不能出现断板、断井现象,地基表面一定要有一定的平整度和拱度, 以确保水能够排出路基之外,充分发挥该体系的作用。
5、化学加固法
该方法的原理就是通过在软土地基中加入水泥或者其他化学材料实现对软土地基的处理,该方法适用于对砂土、淤泥質粘土和粉质粘土等土质的处理。也适用于对裂隙岩体及已有构筑物地基进行加强的处理中。当软土地基中加入水泥或者其他化学材料后,该材料则会与土体本身发生化学反应,使土地中部分水喝空气被挤出,而使软土地基的承载能力提高,形成复合地基,通常采用的主要加固方法有:粉喷桩、旋喷桩、注浆、水泥土搅拌法。
二、针对铁路的软土地基处理技术
1、砂石桩法
1.1砂石桩法的加固原理
在松散砂土与粘性土中有所不同的,在松散砂土中主要是发挥砂石对软土的挤密作用、排水减压作用、和砂基预振效应,而在粘性土中主要是对软土(特别是饱合软粘土)的置换作用。
1.2施工中常发生的质量问题及注意事项
桩的施工次序一般是由里向外或一边推向另一边,有利于挤出部分软土。对抗剪强度低的粘性土地基,为减少制桩时对原土的扰动,宜用间隔跳打的方式施工;在成孔过程中应首先严格控制水压、电流和振冲器在固定深度位置的振留时间,以防缩孔、塌孔;填料要分批加入,次数频繁,每次少进料,保证试桩标定的装料量。每一深度的桩体在未达到规定的密实电流时要继续加料振实,以防断桩、缩径。
2、塑料排水板
2.1加固原理:塑料排水板是一种复合土工材料,由芯板和滤膜组成,其加固软土地基的机理是在软土地层中按一定的间距和布置形式打设塑料排水板,在软土中形成竖向排水通道,加速排水,特点是单孔水断面大,排水畅通、质量轻、强度高,耐久性好。当软土层较厚,路堤较高时,常用塑料排水板法加速固结沉降。
2.2施工注意事项
为方便机械设备移动及排水板桩头直立,可先将地表清流水面后铺设砂垫层;为保证排水通道畅通,每根桩均采用一整条的排水板,不允许有接头,并应保持排水板不扭曲,透水膜不被撕破和污染;牵动排水板下沉的锚销与排水板连接可靠,并且锚销与导管下端口密封要严,以免泥砂进入排水板内阻塞排水通道;拔导管时应轻轻进行,以免带出排水板;打设完成后,人工扶正排水板外露的头部,并用砂土紧打管口洞口,轻拍砂土至紧密,保证桩头是直立的。
3、袋装砂井法
3.1原理:袋装砂井是把砂装入长条形、透水性好的纺织袋内,然后用专门的机具设备打入软土地基内代替普通大直径砂井。袋装砂井既有大直径砂井的作用,又可以保证砂井的连续性,避免缩径现象。由于袋装砂井的直径小,材料消耗小,造价低,施工速度快,设备轻型,更适应在软弱的地基上施工。袋装砂井适用于软土层厚度>5m,且路堤高度的自重静压超过天然地基承载力很多时,常采用袋装砂井法。袋装砂井可呈矩形,梅花形布置,井径采用7~12cm的直径,井距1~2m,砂垫层厚40~50cm。
3.2施工注意事项
砂井定位要准确,垂直度要正确,沉桩时用两台经纬仪“十”字交叉控制砂井位置,用锤球控制垂直度;砂袋灌入砂后,露天堆放要有遮盖,不能长时间暴晒,施工中避免砂袋挂破漏砂;砂袋入井时,用桩架吊起垂直下井,防止砂袋发生扭结、缩径、断裂和砂袋磨损;拔钢套管时,更要垂直起吊,在出现砂袋带出或损坏砂袋现象时,要在原孔边缘重新打孔施工。连续两次将砂袋带出时,要停止施工,查明原因后再施工;砂袋露出井长度要保证伸入砂垫层至少30cm 以上,要保证直立。
总之,通过有效和合理的施工,能够加强铁路路基的刚度,使铁路的稳定性得到有效的提高,避免或者减少施工后发生沉降和线路的变形现象,同时也降低了铁路维护费用,确保我国铁路事业健康的可持续发展。
关键词:软土 铁路 地基处理
一、软土地基处理方法分类
1、换填法
将基础底面以下处理范围内的软弱土层部分或全部挖去, 然后分层换填强度较高的砂、碎石、素土、灰土、粉质黏土、粉煤灰、矿渣及其他性能稳定和无侵蚀性的材料, 并碾压、夯实至要求的密实度为止。换填法常用于处理轻型建筑、地坪、堆料场及道路工程等。该处理方法通常使用与深度在2—3Ⅲ的软土地基处理。使用较高强度的地基土进行换填,则可以达到增强地基承载能力的目的,进而达到轨道对地基的承载能力的要求。
2、深层密实法
该处理方法使用与软土厚度在3m以上的厚软土的加固,该方法的加固深度可以达到3Om。在加固的过程中,可以通过振动和挤压等方法使地基的土体达到密实和固结,同时利用加入的高抗剪强度的状体对部分软土和弱土进行替换,实现提高抗剪强度的目标。通常使用的加固方法有:强夯法、砂桩法、爆破法、碎石桩法(振冲置换法)、石灰桩法、旋喷桩法。代表方法有碎石桩法。
3、置换法
在深层密实法中,有几种加固方法都是采用加入高抗剪强度的材料来提高地基抗剪能力,同时对软土中一部分软土地基进行置换,一般加入的材料都能够与原有的土体形成复合地基,进而实现加固的目的,因此,在有些情况下,深层密实法也被称为置换法。
4、排水固结法
适用于软粘土、淤泥和淤泥质土地基。此法是在软土地基中设置竖向排水系统(如插设塑料排水板、袋装砂井等)和水平横向排水系统(砂垫层), 在逐层填筑路基, 在路基荷载的作用下使土体排水固结、密实, 强度增长, 地基承载力提高, 可有效减小工后沉降。若采用大于路基及工作荷载的超载预压方式预压, 可进一步减少工后沉降,并可减小次固结沉降。排水固结法的竖向排水系统和横向排水系统必须同时发挥作用,这就要求施工过程中, 不能出现断板、断井现象,地基表面一定要有一定的平整度和拱度, 以确保水能够排出路基之外,充分发挥该体系的作用。
5、化学加固法
该方法的原理就是通过在软土地基中加入水泥或者其他化学材料实现对软土地基的处理,该方法适用于对砂土、淤泥質粘土和粉质粘土等土质的处理。也适用于对裂隙岩体及已有构筑物地基进行加强的处理中。当软土地基中加入水泥或者其他化学材料后,该材料则会与土体本身发生化学反应,使土地中部分水喝空气被挤出,而使软土地基的承载能力提高,形成复合地基,通常采用的主要加固方法有:粉喷桩、旋喷桩、注浆、水泥土搅拌法。
二、针对铁路的软土地基处理技术
1、砂石桩法
1.1砂石桩法的加固原理
在松散砂土与粘性土中有所不同的,在松散砂土中主要是发挥砂石对软土的挤密作用、排水减压作用、和砂基预振效应,而在粘性土中主要是对软土(特别是饱合软粘土)的置换作用。
1.2施工中常发生的质量问题及注意事项
桩的施工次序一般是由里向外或一边推向另一边,有利于挤出部分软土。对抗剪强度低的粘性土地基,为减少制桩时对原土的扰动,宜用间隔跳打的方式施工;在成孔过程中应首先严格控制水压、电流和振冲器在固定深度位置的振留时间,以防缩孔、塌孔;填料要分批加入,次数频繁,每次少进料,保证试桩标定的装料量。每一深度的桩体在未达到规定的密实电流时要继续加料振实,以防断桩、缩径。
2、塑料排水板
2.1加固原理:塑料排水板是一种复合土工材料,由芯板和滤膜组成,其加固软土地基的机理是在软土地层中按一定的间距和布置形式打设塑料排水板,在软土中形成竖向排水通道,加速排水,特点是单孔水断面大,排水畅通、质量轻、强度高,耐久性好。当软土层较厚,路堤较高时,常用塑料排水板法加速固结沉降。
2.2施工注意事项
为方便机械设备移动及排水板桩头直立,可先将地表清流水面后铺设砂垫层;为保证排水通道畅通,每根桩均采用一整条的排水板,不允许有接头,并应保持排水板不扭曲,透水膜不被撕破和污染;牵动排水板下沉的锚销与排水板连接可靠,并且锚销与导管下端口密封要严,以免泥砂进入排水板内阻塞排水通道;拔导管时应轻轻进行,以免带出排水板;打设完成后,人工扶正排水板外露的头部,并用砂土紧打管口洞口,轻拍砂土至紧密,保证桩头是直立的。
3、袋装砂井法
3.1原理:袋装砂井是把砂装入长条形、透水性好的纺织袋内,然后用专门的机具设备打入软土地基内代替普通大直径砂井。袋装砂井既有大直径砂井的作用,又可以保证砂井的连续性,避免缩径现象。由于袋装砂井的直径小,材料消耗小,造价低,施工速度快,设备轻型,更适应在软弱的地基上施工。袋装砂井适用于软土层厚度>5m,且路堤高度的自重静压超过天然地基承载力很多时,常采用袋装砂井法。袋装砂井可呈矩形,梅花形布置,井径采用7~12cm的直径,井距1~2m,砂垫层厚40~50cm。
3.2施工注意事项
砂井定位要准确,垂直度要正确,沉桩时用两台经纬仪“十”字交叉控制砂井位置,用锤球控制垂直度;砂袋灌入砂后,露天堆放要有遮盖,不能长时间暴晒,施工中避免砂袋挂破漏砂;砂袋入井时,用桩架吊起垂直下井,防止砂袋发生扭结、缩径、断裂和砂袋磨损;拔钢套管时,更要垂直起吊,在出现砂袋带出或损坏砂袋现象时,要在原孔边缘重新打孔施工。连续两次将砂袋带出时,要停止施工,查明原因后再施工;砂袋露出井长度要保证伸入砂垫层至少30cm 以上,要保证直立。
总之,通过有效和合理的施工,能够加强铁路路基的刚度,使铁路的稳定性得到有效的提高,避免或者减少施工后发生沉降和线路的变形现象,同时也降低了铁路维护费用,确保我国铁路事业健康的可持续发展。