戈壁地區(qū)高速鐵路路基地基加固處理方式探討

摘 要:以沖擊碾壓、重錘夯實(shí)和強(qiáng)夯三種地基處理加固方式及施工工藝為出發(fā)點(diǎn)，結(jié)合具體工程實(shí)踐論述了戈壁地區(qū)高速鐵路路基地基加固處理方式。

關(guān)鍵詞:戈壁 鐵路 地基 加固

中圖分類號:U417文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1674-098X(2011)02(c)-0044-02

蘭新鐵路作為國內(nèi)乃至世界上第一條大范圍穿越戈壁地區(qū)的高速鐵路，線路主要以路基形式通過，因此確保該工程在戈壁地區(qū)施工質(zhì)量，彌補(bǔ)路基沉降計(jì)算理論在戈壁地區(qū)應(yīng)用及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的缺陷，對路基地基加固處理方式進(jìn)行探討。針對戈壁地區(qū)以圓礫土、卵石土等粗礫土地層為主的地基，一般采用沖擊碾壓、重錘夯實(shí)及強(qiáng)夯等加固處理方式進(jìn)行施工探討從而獲得準(zhǔn)確的施工參數(shù)及編制技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的地基處理方案，為驗(yàn)證和優(yōu)化施工圖設(shè)計(jì)具有重要意義并可為后期推廣提供重要建議。

1 試驗(yàn)段概況

試驗(yàn)段位于新疆維吾爾自治區(qū)哈密地區(qū)境內(nèi)，地形波狀起伏，地面高程1600～1860m，相對高差30～100m。區(qū)內(nèi)人煙稀少，地表荒蕪，地表片狀分布厚度不大的粗、細(xì)圓礫土，大部分地段基巖裸露，多呈礫漠、巖漠等戈壁地貌景觀。根據(jù)施工圖結(jié)合現(xiàn)場地形情況，分別選擇200m、100m、100m作為沖擊碾壓、重錘夯實(shí)及強(qiáng)夯地基處理試驗(yàn)段。地基處理完成后于碾壓面上鋪0.3m厚水泥卵礫石墊層，水泥卵礫石內(nèi)鋪設(shè)一層抗拉強(qiáng)度不小于120kN/m的單向土工格柵。2010年6、7月間分別完成三段試驗(yàn)段施工。

2 沖擊碾壓地基加固處理

2.1 適用條件

地基表層松散或稍密土層厚度小于1.5m，其下為中密或密實(shí)時，采用沖擊碾壓處理。

2.2 處理范圍

路堤地段地基處理寬度為左側(cè)坡腳外4.0m至右側(cè)坡腳外2.0m。

2.3 施工技術(shù)要求

(1)施工前，應(yīng)標(biāo)出需進(jìn)行沖擊碾壓的范圍，并查明場地范圍內(nèi)地下構(gòu)造物、管線和電線的位置和標(biāo)高，采取必要的防護(hù)措施，防止由于沖擊碾壓施工造成損壞。

(2)施工現(xiàn)場若有土坎、溝槽等應(yīng)采用推土機(jī)、平地機(jī)或其他措施予以平整，對于坑穴等回填夯實(shí)，且應(yīng)防止基底積水。在施工范圍內(nèi)不得堆放任何有礙于沖擊碾壓的物品。

(3)對處理范圍進(jìn)行沖擊碾壓施工滿足施工質(zhì)量要求后，表層的松土應(yīng)重新刮平及壓實(shí)。

(4)沖擊碾壓沖擊能量20～25kJ，工作速度10～12km/h，牽引功率不小于160kW，碾壓不小于20遍。

2.4 施工工藝流程

沖擊碾壓地基施工工藝流程見圖1。

2.5 試驗(yàn)方案

(1)用推土機(jī)進(jìn)行粗略平整后，再用PY180平地機(jī)精細(xì)平整。(2)檢測原位土:含水量應(yīng)控制在最佳含水量的±2%以內(nèi)，否則應(yīng)進(jìn)行晾曬或?yàn)⑺?3)布置沉降量觀察點(diǎn):每50m等間距布置1個觀測斷面，每個斷面等間距設(shè)置5個觀測點(diǎn)，中線處1點(diǎn)，距兩側(cè)地基處理邊緣1m處各1點(diǎn)。(4)壓路機(jī)靜壓2遍后用白灰灑出沖擊碾壓的輪跡走行線路。(5)沖擊壓路機(jī)先從路基一側(cè)邊緣行駛，行至終點(diǎn)時轉(zhuǎn)彎反向沿線路中心向起點(diǎn)行駛，行至起點(diǎn)再轉(zhuǎn)向路基邊側(cè)行駛，壓實(shí)輪的輪跡重疊1/3以上。當(dāng)壓路機(jī)輪跡到達(dá)另一側(cè)邊緣時完成沖碾一遍，每沖碾5遍為一循環(huán)。(6)碾壓第一循環(huán)后先用平地機(jī)平整輪跡、再用光輪壓路機(jī)收光3遍后檢測下沉量。(7)重復(fù)(4)～(6)，完成第2～n循環(huán)碾壓(n為同一循環(huán)碾壓沉降量不大于1cm時的碾壓循環(huán)數(shù)，最終碾壓遍數(shù)不得小于20遍)。(8)檢測碾壓面土的壓實(shí)系數(shù)不低于0.92、地基系數(shù)K30≥110MPa;碾壓面下1.5m深度范圍內(nèi)的動力觸探試驗(yàn)N63.5>10擊/10cm。(9)基底壓實(shí)質(zhì)量、沉降量、標(biāo)高滿足設(shè)計(jì)及驗(yàn)標(biāo)要求后，進(jìn)行路基邊坡修正。(10)報(bào)監(jiān)理單位驗(yàn)收、簽認(rèn)。

2.6 質(zhì)量檢驗(yàn)

(1)處理范圍不小于設(shè)計(jì)值。

檢驗(yàn)數(shù)量:沿線路方向每100m抽樣檢驗(yàn)5處。

檢查方法:觀察、尺量。

(2)碾壓前、后分別進(jìn)行地基系數(shù)K30、壓實(shí)系數(shù)K、動力觸探、沉降量四項(xiàng)指標(biāo)的檢測。

檢驗(yàn)數(shù)量:地基系數(shù)K30、壓實(shí)系數(shù)、動力觸探按沿線路方向每100m等間距檢查2個斷面6個點(diǎn)(每個斷面左、中、右各一點(diǎn)，左右點(diǎn)距路基邊緣各1.0m)的頻率進(jìn)行檢測;沉降量按布置的測點(diǎn)全部觀測。

檢驗(yàn)方法:地基系數(shù)K30、壓實(shí)系數(shù)K、動力觸探按《鐵路工程土工試驗(yàn)規(guī)程》(TB10102)規(guī)定的試驗(yàn)方法進(jìn)行檢測;沉降量采用水準(zhǔn)測量的方法進(jìn)行觀測。

2.7 注意事項(xiàng)

(1)按預(yù)定的沖擊碾壓速度勻速均勻碾壓。(2)高程控制點(diǎn)平面位置應(yīng)保持不變，在施工過程中應(yīng)保證位置的固定。(3)沖擊式壓路機(jī)轉(zhuǎn)彎時，應(yīng)調(diào)整轉(zhuǎn)彎路線，使沖擊凸輪落點(diǎn)不與前次落點(diǎn)重復(fù)，以減少波浪現(xiàn)象。(4)施工中若出現(xiàn)“橡皮土”現(xiàn)象時應(yīng)暫停施工，將“橡皮土”挖出，填筑含水率在設(shè)計(jì)控制范圍內(nèi)的黏土后，重新碾壓。

3 重錘夯實(shí)地基加固處理

3.1 適用條件

地基表層松散或稍密土層厚度大于1.5m且小于3.0m，其下為中密或密實(shí)時，采用重錘夯實(shí)處理。

3.2 處理范圍

路堤地段地基處理寬度為左側(cè)坡腳外4.0m至右側(cè)坡腳外2.0m。

3.3 施工技術(shù)要求

(1)施工前，應(yīng)標(biāo)出需進(jìn)行重錘夯實(shí)的范圍，并查明場地范圍內(nèi)地下構(gòu)造物、管線和電線的位置和標(biāo)高，采取必要的防護(hù)措施，防止由于重錘夯實(shí)施工造成損壞。(2)現(xiàn)場若有土坎、溝槽等應(yīng)采用推土機(jī)、平地機(jī)或其他措施予以平整，對于坑穴等回填夯實(shí)，且應(yīng)防止基底積水。在施工范圍內(nèi)不得堆放任何有礙于重錘夯實(shí)的物品。(3)重錘夯實(shí)的錘重、錘底直徑、落距和夯擊遍數(shù)需要通過現(xiàn)場試夯來確定。夯錘宜采用截頭圓錐體，夯實(shí)遍數(shù)一般取6～10遍。(4)處理范圍進(jìn)行重錘夯實(shí)施工滿足施工質(zhì)量要求后，表層的松土應(yīng)重新刮平及壓實(shí)。

3.4 試驗(yàn)方案

(1)重錘參數(shù):采用W1001型吊機(jī)提吊，重錘直徑1.5m，錘重5.7t，落距5m。(2)地面標(biāo)高測量:夯實(shí)前在測點(diǎn)位置測量地面標(biāo)高，做好記錄。(3)第一次夯實(shí):重錘夯實(shí)采用滿夯，每夯搭接距離0.4m。落距5m。(4)整平碾壓:第一遍夯實(shí)完成后，用推土機(jī)推平夯實(shí)頂面，壓路機(jī)靜壓1遍。(5)重復(fù)以上步驟至第六遍。(6)對比第五遍和第六遍的測量標(biāo)高，如果滿足兩遍高差小于0.5cm，進(jìn)行地基承載力K30、壓實(shí)度K、Evd或Ev2的測量;(7)如果高差大于0.5cm或地基承載力不能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，繼續(xù)夯實(shí)第七遍，直至最后兩遍高差和地基承載力均符合設(shè)計(jì)要求為止。采用動力觸探檢測夯實(shí)面以下3.0m范圍內(nèi)的承載力N63.5。如果地基處理檢測標(biāo)準(zhǔn)不符合設(shè)計(jì)要求，則繼續(xù)夯實(shí)。(8)當(dāng)錘擊10遍后，仍不能滿足兩遍高差小于0.5cm或地基承載力達(dá)到設(shè)計(jì)要求時，更換場地，繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)不合格的區(qū)段另行變更處理。

3.5 質(zhì)量檢驗(yàn)

重錘夯實(shí)地基處理質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)見表1。

3.6 施工注意事項(xiàng)

(1)重錘夯實(shí)前應(yīng)對起重機(jī)、滑輪組及掛鉤等全面檢查，并進(jìn)行起吊、試夯，一切正常方可重錘夯實(shí)。(2)起吊夯錘保持勻速，不得高空長時間停留，嚴(yán)禁急升猛降防錘脫落，停止作業(yè)時，將夯錘落至地面。夯錘起吊后，臂桿和夯錘下及附近15m范圍內(nèi)嚴(yán)禁站人。(3)當(dāng)風(fēng)力大于5級時，應(yīng)停止重錘夯實(shí)作業(yè)，以防機(jī)械傾倒，保證安全。

4 強(qiáng)夯地基加固處理

4.1 適用條件

地基表層松散或稍密土層厚度大于3.0m，其下為中密或密實(shí)時，采用強(qiáng)夯處理，強(qiáng)夯夯擊能根據(jù)松散或稍密土層厚度確定。強(qiáng)夯處理厚度小于8.0m。

4.2 處理范圍

路堤地段地基處理寬度為左側(cè)坡腳外4.0m至右側(cè)坡腳外2.0m。

4.3 施工技術(shù)要求

(1)強(qiáng)夯施工前應(yīng)清理平整施工場地。(2)在大面積強(qiáng)夯施工開始之前先進(jìn)行強(qiáng)夯試驗(yàn)以確定合理的施工工藝參數(shù)。(3)由現(xiàn)場試夯所得夯擊次數(shù)與夯沉量關(guān)系曲線確定最佳夯擊次數(shù)，同時應(yīng)滿足最后兩擊的平均夯沉量不大于50mm，夯坑周圍不發(fā)生大的隆起，不因夯坑過深而發(fā)生提錘困難。(4)在施工開始后按設(shè)計(jì)要求順序完成第一遍夯擊后，用推土機(jī)推平夯坑，在一定的間歇時間后，按上述步驟進(jìn)行以后夯擊。(5)斜坡段路堤基底的橫坡或縱坡較陡段，須先把斜坡土推出處理范圍外，開挖出滿足機(jī)械要求的臺階后，再進(jìn)行夯擊。(6)當(dāng)原地面表面較濕或含水量較大時，在夯擊前應(yīng)在該段落鋪墊10～20cm厚的碎石，然后進(jìn)行夯擊。

4.4 試驗(yàn)方案

(1)夯點(diǎn)按4.0m×4.0m正方形布置。

(2)點(diǎn)夯夯擊能為2200kN·m(錘重22t，落距10m);滿夯夯擊能為1000kN·m(錘重10t，落距10m)。

(3)點(diǎn)夯夯擊順序?yàn)楦酎c(diǎn)跳夯，滿夯時每一夯搭接前一夯四分之一夯錘直徑，點(diǎn)夯、滿夯夯點(diǎn)平面布置如圖2所示。

(4)單點(diǎn)連續(xù)夯擊，當(dāng)最后2擊平均夯沉量小于5cm時移機(jī)進(jìn)行下一夯點(diǎn)夯擊。

(5)完成第一遍全部夯點(diǎn)夯擊后，填平夯坑，進(jìn)行第二遍夯擊。

(6)完成全部夯點(diǎn)的夯擊后，填平夯坑進(jìn)行滿夯，每點(diǎn)控制最后2擊夯沉量小于5cm。

(7)平整場地并碾壓密實(shí)。

(1)檢查施工工程中的各項(xiàng)測試數(shù)據(jù)和施工記錄。

(2)每一工點(diǎn)每3000m2抽樣檢驗(yàn)12點(diǎn)，其重型動力觸探試驗(yàn)6點(diǎn)，靜力觸探試驗(yàn)3點(diǎn)，載荷試驗(yàn)3點(diǎn)，以確定強(qiáng)夯加固地基的承載力及有效加固深度是否滿足設(shè)計(jì)要求。

5 結(jié)語

通過對三種地基處理加固方式試驗(yàn)段分析得知，三種方法均能滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，均能提高地基承載力。但沖擊碾壓施工工藝簡單，施工進(jìn)度快，工效高。重錘夯實(shí)施工進(jìn)度較慢，且地基處理效果相對較差，施工成本相對較高。而強(qiáng)夯施工進(jìn)度慢，但影響深度較深，地基處理效果明顯。因此從綜合角度考慮，三種地基處理加固方法在戈壁地區(qū)鐵路路基加固處理應(yīng)用中仍存在一定差異，在施工中應(yīng)結(jié)合具體情況選擇施工工藝和方法。

參考文獻(xiàn)

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