当前位置: 首页 > 工程管理前沿 > 2020年01期 > 注浆法加固湿陷性黄土铁路路基应用研究

工程管理前沿【2020年第01期】

  • ID:271612
  • 浏览:6330
  • 学科:工程地质学
  • 更新时间:2020-03-24 16:24:05
  • 期刊: 工程管理前沿
内容简介
《工程管理前沿》杂志是由中国工程院主管,中国工程院、清华大学、高等教育出版社主办的建筑期刊。国际标准刊号:2095-7513,国内统一刊号:CN10-1205/N。《工程管理前沿》的办刊宗旨:依托建设领域高层权威信息背景,旨在做好政府领导决策的重要参谋;成为政策理论探讨的前沿阵地,积极探索和引导建设事业发展方向和改革实践;提供重大事件权威报道,深度阐释焦点话题,纵深调查热点事件,努力追求权威性、建设性、实用性和可读性风格;努力做大媒介传播平台,真诚为建设企事业单位服务,为中国建设事业和城市化发展服务,为广大读者开启一个探求知识的窗口。

注浆法加固湿陷性黄土铁路路基应用研究

2020-03-24 17:41:39 工程地质学 王兴红
资料简介

摘要:现阶段,随着社会的发展,我国的现代化建设的发展也越来越迅速。 运营期间铁路路基出现沉降病害时,通常采用注浆法进行加固 .对于湿陷性黄土铁路路基,注浆加固后土体承载能力是否得到提高至关重要 .对已经发生病害的某湿陷性黄土铁路路基原状土进行取样试验,然后采用注浆法进行路基加固并对注浆加固后土体取样试验,对比确定注浆加固效果 .结果表明,对于密实度和承载能力均较低的既有铁路路基,通过注浆法加固之后,浆液可以填充于地基缝隙中,有效减小地基土的孔隙比,增大地基的密实度,提高承载能力,为湿陷性黄土地区铁路路基加固提供参考 .

注浆法加固湿陷性黄土铁路路基应用研究

王兴红

敦煌铁路有限责任公司

摘要:现阶段,随着社会的发展,我国的现代化建设的发展也越来越迅速。运营期间铁路路基出现沉降病害时,通常采用注浆法进行加固.对于湿陷性黄土铁路路基,注浆加固后土体承载能力是否得到提高至关重要.对已经发生病害的某湿陷性黄土铁路路基原状土进行取样试验,然后采用注浆法进行路基加固并对注浆加固后土体取样试验,对比确定注浆加固效果.结果表明,对于密实度和承载能力均较低的既有铁路路基,通过注浆法加固之后,浆液可以填充于地基缝隙中,有效减小地基土的孔隙比,增大地基的密实度,提高承载能力,为湿陷性黄土地区铁路路基加固提供参考.

关键词:注浆法加固;湿陷性黄土铁路路基;应用研究

引言

湿陷性黄土对于建筑、公路、桥梁、隧道等工程的影响较大,这是由湿陷性黄土孔隙率较大、裂隙较大、土质疏松、透水性强以及遇水就变为松散状态等性质决定的,湿陷性黄土的含水率在接近饱和状态的情况下,地基将完全失去均匀的承载力,对于建筑、房屋、构筑物以及铁路将导致严重的不均匀沉降,严重的也将造成建筑基础和建筑主体的裂缝,或者是建筑结构的破坏等。随着对于新修公路承受荷载的逐渐加重,作为直接承受荷载作用的路基路面将产生比例的病害问题,尤其是在湿陷性黄土地区修建公路时,更加会导致公路周边出现冲刷、沉陷、剥落、滑塌、里面裂缝等问题。

1湿陷性黄土概述

黄土中主要以粉土颗粒为主,同时具有竖向节理、孔隙率较大、天然含水量较小、密度较低等特点,黄土在自重或者是外部荷载的作用下或者是在受水浸湿的情况下极易产生变形。如果黄土是在比较干旱的条件下形成的,通常会由于蒸发量较大、胶体凝结、盐类析出、水分减少等现象的出现而加固凝聚力。黄土湿度较小时,上覆土难以克服黄土加固后的凝聚力,因此很容易形成欠压密的状态,但是这种黄土在受到水的浸湿后就会在第一时间消除这种凝聚力,同时形成湿陷。由于黄土竖向节理特征使得黄土具有很好的渗透性,尤其是老黄土中形成的构造节理可以很好地控制路基边坡的稳定。在构造节理清晰的黄土中开挖边坡,一般产生的破坏形式是沿着节理面出现黄土滑落。如果黄土的构造节理是竖向的,在对其进行开挖边坡时一般出现的破坏形式是倒塌,对于没有构造节理的黄土在开挖边坡时一般出现的破坏形式是滑坡。

2加固效果分析

2.1取样方法

根据现场土样性质的不同,在某一断面取了三种原状土样,取样位置为距既有路基面的距离为1.0、2.0、3.0m处,分别记为试样A、试样B、试样C,并进行固结试验、黄土湿陷性试验.根据现场土样性质的不同,在注浆断面取了三组注浆加固土样,取样位置为距既有路面顶面的距离为1.0、2.0、3.0m处,分别记为试样A0、试样B0、试样C0,并进行固结试验、黄土湿陷性试验.通过注浆前后试验结果对比分析,以确定注浆法在改善湿陷性黄土特性方面的效果,进而判断注浆法对湿陷性黄土路基加固效果.

2.2固结试验

固结试验时施加荷载等级一般为50、100、200、300、400、600kPa.加压后测记1h的试样高度变化,立即施加下一级压力,逐级加压至所需压力,测试得到试样的压缩曲线,即孔隙比与压力关系曲线(e-p曲线).根据试验结果分析可知,该试验段路肩所取试样A、试样B、试样C的初始孔隙比分别为0.57、0.79和0.74,所取试样A0、试样B0、试样C0的初始孔隙比分别为0.53、0.71和0.69。分别对试样A和试样A0、试样B和试样B0、试样C和试样C0的固结试验结果进行对比,通过结果可知,对于同一位置的土样,通过注浆加固之后,初始孔隙比分别下降0.04、0.08和0.05,且注浆后试样的孔隙比均小于注浆前试样的孔隙比,注浆加固效果明显,为保证列车运行的安全提供保障.

3优化措施分析

3.1压力注浆法的加固机理

对既有线路湿陷性黄土路基病害防治,既要达到治理路基病害的目的,又要保证既有线路的正常运营,压力注浆无疑是一种行之有效的手段。压力注浆是在较高压力作用下,浆液克服地层的初始应力和抗拉强度,引起土体结构的破坏和扰动,使地层形成新的裂缝或孔隙从而使浆液以填充、渗透、挤密等方式,挤出土体颗粒间或岩石裂隙中的水分和气体,并占据相应空间,浆液将原来松散的土体或裂隙胶结结合成一个整体,形成一个结构新、强度大、防水性及稳定性良好的“结石体”,在路基中形成局部高压区,使路基在行车荷载和自重作用下不再产生位移,使地表水不再从裂缝中下渗而导致路基、路面病害发育。该技术应用范围较广,既适用于渗透性较好的砂层,又适用于渗透性较差的黏土。对黄土路基进行压力注浆,由于其黏土含量较少,主要以粉粒为主,土颗粒周围水化膜厚度较小,若粉土层以上黏性土的厚度较厚,当注浆压力较小时,易形成沿粉土层方向的浆脉而难以形成自上而下的贯穿性浆脉;若上部黏土层较薄,则浆液可能沿水压劈开形成的裂缝充填,形成较宽且完整性较好的浆脉。压力注浆可同时产生充填效应、挤压效应、扩散效应、防渗效应、离子交换效应、骨架效应等。

3.2定期查看和改善

由于天气的变化无常,再加上土地本身的结构会随着时间的变化而不断发生改变,所以我们应该加强检查路边的土地状况,在极度恶劣的天气后我们应该要加大查看的力度,如果发生了土壤的流失,分解等问题,也可以及时地进行解决,同时也不影响正常的交通出行。专业的检修人员可以根据不同的地段,不同的土地性质来做出相应的补救措施,如果是细雨绵绵过后,那就对黄土的结构不会产生太大影响。如果是大雨倾盆过后,就需要当地人员及时的对土壤状况进行检查,早一点发现问题,就能减少很多事故的发生。

3.3质检方法

由于静压注浆本身是一种隐蔽性工程,注浆浆液在路基土层中流动时具有时变性。因此,如何做到有效控制注浆质量以及选择行而有效的质量检验方法,是控制施工质量和推广应用该项技术的基础。对注浆效果的检验可以从以下两方面来进行:沉降观测。为全面检验注浆效果,观测需要在开工前进行一次,完成第一阶段注浆工程后再进行一次,以及全部工程完工后一个月再进行一次;注浆质量检验是按照前述规范及设计要求,在注浆结束28d后进行,注浆孔检验点按注浆孔数的5%进行,检验点合格率大于80%,否则对不合格的注浆区域应重新注浆。质量检验的具体方法有开挖法、钻芯法、载荷试验法、变形观测法等。新区铁路路基注浆质量检验方法多采用了开挖法,并采用了钻芯法和载荷试验法来验证地基注浆加固质量。

3.4改进路基填料

由于湿陷性黄土自身具有特殊性,因此在这一区域开展铁路工程建设时需要充分考虑多种情况。在工程中,如果没有被水渗入,那么其工程所展现的特性质量会较好,但如果在工程建设中有水渗入到铁路路基中,那么会直接导致湿陷性黄土的黄土颗粒溶蚀,进而引发多种路基病害问题。如果路基被破坏的面积较小,通常采用开挖回填夯实的方法,这一方法在使用中首先需要彻底开挖,确保路基虚土被挖净,并在此基础上使用素土和沙砾等回填,最后进行分层夯实即可。但如果路基被破坏的面积较大时,就需要采用注浆的方法,这一方法在使用中首先需要打钻孔来形成注浆孔,并使用压力泵填入足够的水泥浆,最后等注浆孔凝固收缩之后再进行注浆的补充,通常情况下这一环节需要重复2至3次。

结语

路基建设是铁路施工过程中的重要环节,也是铁路加固及修复的重点。注浆技术可加固不同深度的地基,消除路基安全隐患,且具有简单、经济、安全与可靠等优点,既保障铁路的质量,也保障了铁路交通安全。同时,通过兰州新区铁路提升改造工程实例来看,静压路基注浆技术在很大程度上解决了在湿陷性黄土地区铁路路基沉陷的病害。由此,静压注浆技术在新区铁路路基加固工程中可推广应用,但静压注浆施工方法的应用与推广还需要同行不断探索实践。

参考文献

[l]曹強凤.注浆技术在铁路路面基层加固中的研究与应用[J]:浙江大学,2016.

[2]李慎刚.砂性地层渗透注浆试验及工程应用研究[D]:东北大学,2015.