提速工程中路基病害段试验及加固处理措施分析

作者:时祥时间:2018-07-07 09:36:40  来源:  阅读次数:53次 ]

摘 要:提速工程主要是对既有线路进行改造,从而提高行驶列车速度。在提速改造工程应用范围日益扩大的当下,路基病害问 题越来越明显,已经成为提速工程改造过程中需要解决的首要问题。基于此,本文首先对提速工程路基病害类型进行介绍,以宁 启复线铁路K160+217~K160+989.7段路基基床处理为研究对象,通过实验分析进行路基病害分析。在了解路基病害存在原因基础 上,进行提速工程路基加固处理措施探索。

关键词:提速工程;路基病害;路基加固处理

   在铁路运输事业快速发展的同时,铁路运输优化建设工作 也已经提上日程,越来越多的铁路线路开始开展提速工程。虽 然提速工程建设在一定程度上能够提高行驶车辆运行速度,满 足人们的运输需求,然而在提速工程建设过程中不可避免的会 出现路基病害问题。路基病害不仅会加大提速工程建设难度, 还有可能会威胁到行驶车辆安全。因此,在提速工程改造建设 方面,相关部门都会进行路基病害段实验检测,通过实验结果 进行路基加固处理方案制定,以保障线路的正常运行。

1 路基病害类型探讨

   从铁路线路提速改造工程建设层面来看,路基病害主要有 路基下沉、路基坑穴和路基基床翻浆冒泥等。当铁路线路路基 密度与路基强度,特别是路桥、路涵过渡段范围内的路基密度 与强度不足时,便有可能在列车长期行驶过程中产生的作用力 下导致路基下沉。路基沉降会造成铁路线路高低不平,甚至会 引起轨道变形,威胁到列车行驶安全。路基坑穴一般都是以洞 穴形式出现在路基附近或者路基下方。若铁路线路路基含水量 较大,路基强度不足,则列车行驶过程中形成的作用力便会引 起基床表层土翻浆冒泥。在铁路路基施工过程中若使用细粒土 作为填料,则路基基床表层土便可能会在雨水侵蚀作用下出现 软化,当列车反复抽吸与挤压时,泥浆便会翻冒出来。

2 提速工程路基病害段实验分析

2.1 路基基床力学特性实验

   本文以宁启线提速改造工程为研究对象,对路基病害段进 行实验分析。本研究选取宁启线 K160+217~K160+989.7 段土样 作为实验样品,对两线路段路基床土物理力学性质表进行分析。 经室内试验发现,K160+561 线路段软土含水量为 27.7%,干 密度为 14.9kN/m3 ,压缩模量为 5.11MPa,液限为 39.0,塑限为 22.1,塑性指数为 16.9,孔隙比为 0.835,密度为 19.0kN/m3 。 K160+989.7 线路段软土含水量为 24.7%,干密度为 15.6kN/m3 , 压缩模量为 5.93MPa,液限为 34.1,塑限为 20.1,塑性指数为 14.0,孔隙比为 0.746,密度为 19.5kN/m3 。

2.2 分析实验结果

   经 实 验 结 果 中 可 以 看 出,K160+217~K160+989.7 线 路 基床表层土液限和塑性指数都没有达到 I 级线路基床要求。 K160+989.7 线路基床表层黏土颗粒低于 0.55mm 比例已经大于 60%,该路段路基可能会出现翻浆冒泥土质。两线路路基基床 表层土塑性指数都超过 12,路基实际应力超过低侧限压时临 界应力,路基可能会出现较大变形现象。宁启线路路段列车时 速由 120km/h 提速到 200km/h,该路段路基承载力及强度不足, 部分路段采取水泥搅拌桩对路基进行加固。

2.3 水稳定性实验分析

   分别选取宁启线 K160+561 线路与 K160+989.7 线路砂黏土 为研究对象,通过室内实验进行水稳定性探索。经研究发现, K160+561 线路砂黏土最大干容重为 16.1kN/m3 ,最有含水量为 21.5% ;K160+989.7 线路砂黏土最大干容重为 15.9kN/m3 ,最 有含水量为 23.7%,当含水量逐渐上升时,无侧限强度会越来 越小。从水稳定性实验分析中可知,宁启线路基填料强度可能 会受到压实系数与水的影响,尤其是在压实系数逐渐降低之后, 路基填料强度受水影响越来越明显。砂黏土水稳定性相对较差, 本文所研究两端线路段基床可能会因此而出现很多病害。若提 速改造工程施工过程中出现路基病害问题,便有可能会导致线 路运行过程中产生更多的安全隐患,因此相关部门应结合实际 情况进行地基加固处理对策探索。

3 提速工程路基加固对策

3.1 搅拌桩施工工艺

3.1.1 搅拌桩施工的工艺参数

   水泥土挤密桩材料(水泥、砂、土、水)应符合要求(配 比土与砂之比为 1 :1.5,掺水量由击实试验最优含水量确定, 水泥掺入量由无侧限抗压强度试验确定)搅拌应均匀,夯实 时锤的落距符合要求。水泥土挤密桩挖孔深度为 1.5m,孔径 0.24m,填料夯实后桩径为 0.3m。

3.1.2 桩机就位

   按照设计要求的桩位标准和纵横向间距定出桩位。每一施 工段由测量人员提前按照设计桩位测量定位,并在枕木上作好标记。在施工过程中,为便于桩位记录,以防漏桩,对桩位统一编号。

3.1.3 基床成孔

   水泥土挤密桩施工时应控制拔管速度,在拔管前宜停顿 10 秒左右,使达到孔深满足要求。成孔后清底夯实、夯平, 夯实次数不小于 8 击,成孔后进行孔中心位移、垂直度、孔径、 孔深检查,合格后进行下道工序施工或用盖板盖住孔口防止杂 物落入。

3.1.4 材料拌合与运输

   水泥土按要求将各种材料按配合比在现场平铺的钢板上混 合,并用铁锹翻拌均匀,各种用料计量准确,配合比符合标准 试验配合比,水泥土混合料外观颜色均一。水泥土拌制根据回 填要求随拌随用,已拌成水泥土不得超过 6 小时或隔夜使用, 被雨水淋湿、浸泡水泥土严禁使用,应按作废处理。下雨期间 不进行水泥土拌制。

3.1.5 夯实

   夯击与装填交替进行,每层填料均以橄榄锤夯实,做到既 使填料密实,又沿水平和竖直方向挤密。夯实采用电动卷扬机 提升式夯机,夯锤采用橄榄锤(重 80kg),锤夯下落高度不低 于 80cm。一般情况下每层夯实厚度以 20cm 为宜,虚铺厚度不 超过 25cm,夯击次数不少于 8 次,最后一次夯实后再加少量 水泥土以补平坑穴,再用平底锤夯实 15 次,以控制桩顶桩顶 与基床表面齐平。

3.2 路基挤密桩坑穴处理对策

   对于既有线提速改造工程中存在的路基坑穴问题,相关地 基加固处理人员首先需要做好路基坑穴相关资料收集,包括坑 穴位置、路基稳定性现状和坑穴规模等,通过数据评估判断是 否需要采取技术处理措施。当搅拌桩桩头低于路基高度应采取 用高配比的水泥土进行夯实,防止形成水坑,如高于路基面应 铲平。在进行路基坑穴处理的同时,相关工作人员还要采取一 些必要的排水措施,确保路基病害问题的顺利解决。 图 1 宁启线加固处理平面示意图

3.3 路基基床加固处理对策

   水泥搅拌桩施工完成后,再铺设一层黄砂使上部传递载荷 能够扩散开来,以减少原基面承载力同时防止翻浆冒泥病害问 题,铺设黄砂厚度控制在 40 厘米到 50 厘米内。黄砂铺设应分 两层进行,在两层之间铺设土工织物将道床与基床隔断开来, 从而避免基床底层的雨水侵蚀。另外,在进行铺设黄砂工作开 展时,工作人员需要花费较多的时间进行整平夯实处理,通过 隔离层设置以防道碴囊。从相关数据统计中可知,宁启线路基 病害主要集中在年降水量超过 300 毫米区域内。因此,在进行 既有线路基加固处理时应做好排水工作,通过排水沟合理设置 来防止路基沉降。

4 结语

   综上可知,提速改造工程主要用来提高来往列车行驶速度, 保障线路正常运行和列车行驶安全。然而在线路提速改造工程 建设中,线路路基可能会因为填土材料或者地下水侵蚀等因素 而影响到路基强度与密实度,引起路基沉降、路基坑穴或者路 基翻浆冒泥等病害。因此,在进行线路提速改造工程施工阶段, 项目部需要做好路基病害问题处理工作。本文主要以宁启线线 路段基床表层土为研究对象,通过实验分析路基病害原因,并 对如何进行路基加固处理进行对策研究。

参考文献 :

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[4] 《铁路路基工程施工质量验收标准》、《客货共线铁路路基工 程施工技术指南》、《新建时速200公里客货共线铁路设计暂行规 定铁》、《铁路工程土工试验规程》、《宁启铁路路基施工图》、 《既有线路基病害整治设计图》.

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