【正文】 對于排水困難和地質(zhì)不良地段應(yīng)進(jìn)行特殊設(shè)計。 (2)各種路基排水溝渠的設(shè)置應(yīng)盡量少占農(nóng)田，并與水利規(guī)劃和土地使用規(guī)劃等相配合進(jìn)行綜合規(guī)劃。 路基排水的目的及原則 路基排水的目的就是把路基工作區(qū)內(nèi)的填料含水量降低到一定的范圍內(nèi)。 路基屬于完全暴露在大自然下的露天工程，不可避免的受到自然環(huán)境的影響。各種處理措施，有時單獨采用，有時需綜合采用。在膨脹土中拌合一定量的石灰或水泥可降低或消除膨脹土的膨脹性；同時，有機(jī)和無機(jī)的化學(xué)劑也已經(jīng)在膨脹土改良中得到應(yīng)用，可以降低膨脹土的塑性 指數(shù)和膨脹潛勢。膨脹土地基常用的處理方法有 5個： (1)換土 可采用非 膨脹性材料或灰土，換土厚度可通過變形計算確定。 (5)地形地勢條件 在丘陵區(qū)和山前區(qū)，不同地形和高程地段地基土的原始條 件及其受水蒸發(fā)條件不同。但應(yīng)注意的是，潮濕的黏土在水位下降或其它的條件變化時，可能變干，顯示的收縮性也不可低估。土中含水率的變化而發(fā)生相應(yīng)的膨脹或收縮變形，特別是在場地膨脹性土層厚度不一，均勻性不一，不同部位處含水率的變化以及建筑物基底壓力不等時，就會導(dǎo)致地基土不均勻的隆起或下陷，使得建筑物產(chǎn)生墻體開裂、地面隆起或下陷等破壞。因此，土中黏粒含量愈多，土的塑性指數(shù)愈高，則土體的脹縮性愈大。其主要因素有 5 種： (1)土的黏粒含量 膨脹土的黏粒含量高，多達(dá) 35%～ 85% ，其中粒徑 mm 的膠粒含量一般也在 30%～ 40% 。膨脹土地段的滑坡，其滑動面土體含水率較大，強(qiáng)度低，有時雖然土體邊坡已經(jīng)放緩，但仍易產(chǎn)生滑動。 膨脹土的路基的病害 (1)溜坍 路基邊坡上局部表層土體，由于降水下滲含水率過大以及土的脹縮作用，強(qiáng)度降低而溜坍。超固結(jié)膨脹土路基開挖后，將產(chǎn)生土體超固結(jié)力釋放，邊坡與路基面呈現(xiàn)卸荷膨脹，并常在坡腳形成應(yīng)力集中區(qū)和較大的塑性區(qū)，使邊坡容易破壞。這些裂隙將土體分割為具有一定幾何形態(tài)的塊體，破壞了土的完整性。土的初始含水率越低，膨 脹量與膨脹力越大。 ~ ~ 砂墊層 石家莊鐵道大 學(xué)畢業(yè)論文 25 (1)脹縮性 膨脹土吸水體積膨脹，使其上部建筑物隆起，如膨脹受阻即產(chǎn)生膨脹力。一般于建筑物完工后半年到五年出現(xiàn)。 圖 214 排水砂墊層 膨脹土地區(qū)路基處理技術(shù) 膨脹土的概念 膨脹土指的是具有較大的吸水后顯著膨脹、失水后顯著收縮特性的高液限黏土。多孔制單一結(jié)構(gòu)用聚氯乙烯經(jīng)特殊加工而成，由于其素材本身能形成連通的孔隙，固透水性極好。 ④由于砂井?dāng)嗝嫘?，重量輕，減小了施工設(shè)備的質(zhì)量，提高了施工效率。 袋裝砂井的編織袋應(yīng)有良好的透水性，袋內(nèi)的砂不易流失，袋子的材料應(yīng)有足夠的透水性，有一定的抗老化、抗地下水腐蝕性。墊層和砂井的分布寬度稍大于路堤底面寬度。當(dāng)軟土層較薄時，砂井應(yīng)貫穿整個軟土。 井距應(yīng)保證在給定的施工期限內(nèi)達(dá)到要求的地基固結(jié)度，使路堤安全填筑。井距直接關(guān)系到排水固結(jié)的速度，井距愈小，固結(jié)愈快。 軟土地基設(shè)置砂井后，改善了地基的排水條 件，在附加荷載作用下，排水估計過程大大加快，地基強(qiáng)度迅速提高，因而也改善了地基承載力和路堤穩(wěn)定性。為了加速土層固結(jié)，最有效的方法是增加土層的排水通道，縮短排水距離。這類加固方法，對提高土體強(qiáng)度和地基承載力，增強(qiáng)路堤穩(wěn)固性，效果十分顯著。它以生石灰粉和水泥等粉體材料為加固材料，通過特定的施工機(jī)械，用壓縮空氣將粉體呈霧狀噴入土中，使粉體 與原土攪拌，形成石灰 (水泥 )黏土混合的柱體。生石灰在遇水消解的過程中，其 體積發(fā)生膨脹，對周圍土體產(chǎn)生出壓密效果 也就是說，生石灰一方面吸收樁周圍土體孔隙中的水分，同時，由于擠壓作用使土體的孔隙比減小，從而達(dá)到加固地基的目的。采用各種無水沖工藝 (如干振、振擠、錘擊等 )制成的碎石樁統(tǒng)稱為干法碎石樁。所謂散體樁是指無粘結(jié)強(qiáng)度的樁，由碎石柱或砂樁等散體樁和樁間土組成的復(fù)合地基亦可稱為散體樁復(fù)合地基。樁在平面上布置成三角形或正方形，樁長不應(yīng)小于危險滑弧的深度，對于厚度不大的軟土，樁長應(yīng)穿透軟弱層。 圖 210 擠密砂樁 擠密砂樁采用中、粗 混合砂料，含水量不得大于 5%，也可以用砂和角礫的混合材料。 (2)擠密砂樁 將砂樁打入軟土地基，擠密軟弱土層，形成復(fù)合地基。若軟土被水淹沒，施工時可在路堤兩側(cè)設(shè)置圍堰，以便于施工，并使填土過程不受水的浸泡，保證施工質(zhì)量。 2L180。土工合成材料鋪設(shè)于路堤地層后，由于其具有較高的 強(qiáng)度和韌性，能緊貼地表，使上部填土荷載較均勻的分布到地層中，并能抵抗土坡滑動，阻止沖擊破壞面的產(chǎn)生，提高地基的承載力，增強(qiáng)路堤穩(wěn)定性。反壓護(hù)道的寬度用圓弧法檢算確定，護(hù)道形式以單級式為佳。 軟土路基的處理 路堤超過臨界高度時，為確保路堤在施工和運營期安全使用，必須進(jìn)行路堤和路基加固處理。根據(jù)軟土的孔隙比及有機(jī)質(zhì)含量，并結(jié)合其他指標(biāo)，可將其劃分為軟粘性土、淤泥、泥炭質(zhì)土及泥炭五種類型。具有天然含水量高、天 然孔隙比大、壓縮性高、抗剪強(qiáng)度低、固結(jié)系數(shù)小、固結(jié)時間長、 靈敏度高、擾動性大、透水性差、土層層狀分布復(fù)雜、各層之間物 理力學(xué)性質(zhì)相差較大等特點。所以當(dāng)單憑某一種路基工程措施不能有效處理多年凍土路基病害時，可按照不同措施的優(yōu)缺點，結(jié)合病害路段凍土工程實際情況，采用復(fù)合式路基，驅(qū)利避弊選用保護(hù)凍土路基的最優(yōu)組合措施。液體工質(zhì)蒸汽到熱管上部后不能冷凝，達(dá)到氣液相平衡后，液體停止蒸發(fā)，熱管停止工作，即熱棒的單向傳熱特性。 圖 28 熱棒路基 (1)熱棒路基的優(yōu)點 熱棒的短期冷卻路基效果非常明顯的，熱棒的熱系數(shù)可高達(dá)純銀的數(shù)千倍，可在短時間內(nèi)迅速冷卻路基。 熱棒路基 熱棒技術(shù)是一種無須外加動力源的冷凍技術(shù)，應(yīng)用熱棒技術(shù)可以通過外加不對稱石家莊鐵道大 學(xué)畢業(yè)論文 16 冷量的輸入來平衡溫度場，既能冷卻路基土體，同時也能使路基溫度場 對稱、路基變形均勻。因此需要在通風(fēng)管兩側(cè)設(shè)置空氣開關(guān)，冬季由于熱脹冷縮原理，開關(guān)自動打開，冷空氣可在管內(nèi)自由流動，而到了夏季 通風(fēng)管關(guān)閉以阻止外部熱空氣進(jìn)入管內(nèi)。 圖 27 通風(fēng)管路基 (1)通風(fēng)管路基的優(yōu)點 適用于高原嚴(yán)寒氣候地區(qū)的多年凍土通風(fēng)管路基通過強(qiáng)迫對流換熱方式降低地溫，能很好的起到保護(hù)下伏多年凍土維持凍結(jié)狀態(tài)的作用。最佳孔徑問題是控制的難點。不僅有利于路穩(wěn)定，對防止路基的不均勻變形和開裂 也有一定作用。片石通風(fēng)路堤主要適用于高溫、高含冰量、極不穩(wěn)定的凍土地段及冰層埋藏淺 .厚度大且風(fēng)沙小的地段。 片石通風(fēng)路基 片石通風(fēng)路基是一種控制熱量傳輸過程的工程措施。 遮陽板路基是一項相當(dāng)好的保護(hù)凍土路基形式 對于高海拔，強(qiáng)輻射的高原多年凍土地區(qū)，遮陽板工程措施是一種行之有效的降低路基溫度保持凍土穩(wěn)定 的地溫調(diào)控方法。 明顯減少了路基吸收的輻射熱，顯著降低了路基的溫度，以達(dá)到保護(hù)凍土路基的目的。因沼澤中石家莊鐵道大 學(xué)畢業(yè)論文 13 多生長有喜水植物及覆蓋有泥炭層，保護(hù)了多年凍土，形成了隔水層，使地表長期積水或處于潮濕狀態(tài)。 (4)熱融坍滑 由于自然應(yīng)力或人為活動，破壞了有地下冰分布的斜坡 (一般橫坡大于 3o)熱平衡，使地表土體在重力作用下沿融凍界面呈牽引式位移而形成的坍塌稱為熱滑坍。如道路走向為東西時，路基有向陽坡面和背陰坡面 兩側(cè)路基填土的含水量和凍結(jié)深度出現(xiàn)差異，易形成單側(cè)凍脹，引起路基不均勻沉降。 (2)凍脹 凍脹是由于路基土中水的凍結(jié)和冰體的增長引起土體膨脹、路基不均勻隆起、裂縫。這是由于土中冰變?yōu)樗筒糠炙呐懦龆斐?。季?jié)融凍層內(nèi)的季節(jié)地下水，不銜接的多年凍土地區(qū)的季節(jié)融凍層與多年凍土之間的常年地下水，均在上限以上，統(tǒng)稱為層上水。 多年凍土層的頂面，成為多年凍土上限，簡稱上限；其地面，稱為多年凍土下限，簡稱下限。防水措施 、結(jié)構(gòu)措施的采用，應(yīng)根據(jù)地基處理的程度不同而有所差別。 ②堿液加固：利用氫氧化鈉溶液加固濕陷性黃土地基在我國始于 20世紀(jì) 60年代，其加固原則為：氫氧化鈉溶液注入黃土后，首先與土 中可溶性和交換性堿土金屬陽離子發(fā)生置換反映，反映結(jié)果使土顆粒表面生成堿土金屬氫氧化物。 (6)化學(xué)加固法 化學(xué)加固則多用于濕陷事故處理。樁孔深度應(yīng)根據(jù)建筑物的分類情況、濕陷類型、濕陷等級、濕陷土層厚度綜合確定 。施工時，先利用沉管、沖擊或爆擴(kuò)等方法在地基中擠土成孔，然后向孔內(nèi)夯填灰土成樁。水泥漿通過柱塞式泥漿泵強(qiáng)制注入，除非非凡情況很少斷漿，施工中一般采用預(yù)攪下沉?xí)r就噴漿的工藝， 因此樁體的均勻性比干法施工好。因為輸入的是水泥干粉，因此必然對土的天然含水量有一定的要求，假如土的含水量較低時，很輕易出現(xiàn)樁體中心固化不充分、強(qiáng)度低的現(xiàn)象，嚴(yán)重的甚至根本沒有強(qiáng)度。 石家莊鐵道大 學(xué)畢業(yè)論文 8 圖 22 強(qiáng)夯法施工 (3)深層攪拌樁法 深層攪拌樁是復(fù)合地基的一種，近幾年在黃土地區(qū)應(yīng)用比較廣泛，可用于處理含水量較高的濕陷性弱的黃土。強(qiáng)夯法施工設(shè)計參數(shù)主要有有效加固深度、夯擊能、夯擊遍數(shù)、間歇時間、夯點布置及間距等。國外最大的夯擊能曾達(dá)到 50MN摻灰量用消石灰和土料的體積配合比表示，一般為 2： 8 或 3： 7 等 ，根據(jù)設(shè)計要求確定。 (1)灰土墊層法 (換土法 ) 灰土墊層是濕陷性黃土地區(qū)使用最早和最廣泛的地基處理方法之一。 (4)預(yù)留適應(yīng)沉降的凈空。 結(jié)構(gòu)措施 結(jié)構(gòu)措施的目的是為了減少結(jié)構(gòu)物的不均勻沉降，或使結(jié)構(gòu)物適應(yīng)地基的變形。地基設(shè)計包括承載力、濕陷變形、壓縮變形和穩(wěn)定性計算。濕陷性黃土廣泛分布于我國東北、西北、華中和華東部分地區(qū)。 石家莊鐵道大 學(xué)畢業(yè)論文 5 第 2 章 特殊性質(zhì)土壤處理 概述 普通土壤一般工程性質(zhì)良好，沉降均勻穩(wěn)定，受環(huán)境變化影響較小，對于此類土壤的處理措施已經(jīng)非常成熟，可參考資料也非常多 ，故不作介紹。 ⑤工程的質(zhì)量 鐵路項目的工程質(zhì)量是直接影 響路基沉降量的重要因素。這些將在第 3章詳細(xì)介紹。但是當(dāng)鐵路鋪設(shè)在土質(zhì)疏松或土壤濕陷性強(qiáng)的地區(qū)時，水分的多少會對鐵路路基的沉降起到重要的影響。由于均勻并且土質(zhì)良好的土壤，在沉降過程中沉降均勻，所以本文不作介紹，而主要介紹特殊性質(zhì)土壤的處理措施。 圖 14 鐵路路基遭到破壞 石家莊鐵道大 學(xué)畢業(yè)論文 4 論文內(nèi)容 本論文的主要內(nèi)容為影響鐵路路基穩(wěn)定的因素： ①土壤的性質(zhì) 鐵路的修建是一項規(guī)模龐大的工程，因此，在項目施工的過程中，勢必會遇到不同的地質(zhì)狀況以及性質(zhì)各異的土體類型。隨著國家鐵路第六次大提速的完成，鐵路運輸對路基的抗沉降能力有了更高要求。高速鐵路的出現(xiàn)對傳統(tǒng)鐵路的設(shè)計 施工和養(yǎng)護(hù)維修提出了新的挑戰(zhàn)，在許多方面深化和改變了傳統(tǒng)的設(shè)計方法和觀念。 2021 年 6 月 30 日正式開通運營，北京到上海最快只需4 時 48 分， 實現(xiàn)千里京滬一日還。 2021 年開通的京滬高鐵運營速度為 350km/h。高速鐵路的概念 20世紀(jì) 60 年代以來，高速鐵路在世界發(fā)達(dá)國家崛起，鐵路發(fā)展進(jìn)入了一個嶄新的階段。 68 參考文獻(xiàn) 67 第 7 章 結(jié)束語 1 高速鐵路概述 ........................................................................................................... 1 高速鐵路路基 ........................................................................................................... 2 概述 .................................................................................................................... 2 常見病害 ............................................................................................................ 3 論文內(nèi)容 ............................................................................................................ 4 第 2 章 特殊性質(zhì)土壤處理 關(guān)鍵詞： 高速鐵路 路基病害 路基檢測維修 路基沉降 Abstract High speed railway as the symbol of the modernization of railway which features of high speed, stability, nonpollution, safe and fortable, etc. and it is the