多年冻土地区铁路工程施工技术 摘要: 分析了多年冻土的特性以及多年冻土地区路基工程和桥涵基础工程所采取的设计原则,指出了施工工艺的正确选择是解决路基施工的技术关键,以及桥涵基础中的明挖基础施工技术进行了研究和总结,另外也对多年冻土地区的混凝土的施工工艺作了详细论述。关键词: 多年冻土 铁路 施工技术Abstract: In this thesis, it is discussed such as the characteristics of permafrost, primary engineering geology questions, design's principle, style of the roadbed and foundation under bridge engneering. The practice proves that it is important to choose of construction technics in the roadbed engineering. it is made study of conventional excavation of cutting, in addition, concrete construction is mentioned. Keywords: Permafrost Roadbed; Railway ; Construction Technology多年来国内外在多年冻土地区修筑铁路有成功的经验,也有失败的教训,但都在不同程度上推动了人们对冻土问题的研究,加深了人们对冻土性质的认识。在我国有很多地区都是冻土地区,西藏自治区地处我国西南边疆,面积占全国国土的八分之一,是我国唯一一个不通铁路的省区,青藏铁路作为沟通西藏、青海与内地联系的重要通道,对加强北京和内地与西藏的联系、促进西藏各民族与内地各兄弟民族间的交往、增进各民族的团结、促进社会的发展、提高人民的生活水平、保持社会稳定、维护祖国统一、实施国家西部大开发战略具有极其主要的政治和经济意义。本文分析了多年冻土的特性以及多年冻土地区路基工程和桥涵基础工程所采取的设计原则,指出了施工工艺的正确选择是解决路基施工的技术关键,以及桥涵基础中的明挖基础施工技术进行了研究和总结,另外也对多年冻土地区的混凝土的施工工艺作了详细论述。1 多年冻土的特性及其对铁路施工的影响冻土是一种有其特殊性的土体,冻土的特殊性在于冻土的物理特性与稳定密切相关,对温度变化极为敏感且性质不稳定。冻土还与土中含冰量有关,而含冰量又直接与温度有关,它随着温度的升高而减少,造成冻土的力学特性发生巨大变化。冻土在正负温度交替变化过程中水分产生剧烈的相变,伴随产生土体体积的变化,表现在工程建设中就是冻胀和融沉变形。多年冻土具有的流变性、融沉性和冻胀性对铁路建设影响严重。由多年冻土引起的特殊工程地质问题,主要有融沉、冻胀和冰椎、冻胀丘、融冻泥流、热融滑坍、热融湖塘、沼泽湿地、厚层地下冰等不良地质现象。融沉是指多年冻土融化,使建在多年冻土区的建筑物地基变形和破坏,主要表现为路基下沉、路基向阳侧边坡和路肩开裂及下滑、路堑边坡溜塌等。冻胀是土体冻结时产生的最重要的物理一力学过程,是因为水由液体变成了固体,体积膨胀增大而产生的,表现为地表的不均匀升高变形。伴随土的冻胀,在建筑基础表面将作用冻胀力,从而产生冻胀变形,严重时将引起建筑物的破坏。在诸多不良冻土地质现象中,对温度变化最为敏感且对铁路路基的修筑影响最大而且不容易绕避的主要是厚层地下冰,其融化时产生大的下沉量会引起工程建筑物的严重变形和破坏。2 多年冻土地区路基工程施工原则对于路基施工而言,保护冻土,控制融化,破坏冻土原则是路基施工应该遵从的原则。(1)保护冻土原则指应用该原则设计、施工的路基在规定的使用年限内,能保持其热稳定性。即人为上限始终控制在指定的深度范围内,保持其下卧多年冻土的冻结状态。(2)控制融化原则是指在设计使用年限内允许所设计的路基基底(或边坡)多年冻土逐渐完全融化或产生局部融化,而且经融化下沉变形量计算,可以将融化速率和深度控制在路基稳定性所允许的变形范围之内。(3)破坏冻土原则是指在设计文件中规定在施工过程中将基底(或边坡)多年冻土融化或清除(全部或达到设计深度),并将融化后的水份疏干。3 多年冻土地区的桥涵基础施工技术研究多年冻土地区桥涵地基的设计主要要注意保持冻结,允许融化两大原则。桥涵基础施工的重点是拼装式基础施工和现浇基础施工。基础拼装是工序中的一项重点与难点,为了有效的控制基础拼装的正确就位与平整度要求,施工中应着重从以下方面着手:(1)采用人工配合汽车吊拼装,从入口端开始依次拼装成型;(2)拼装前放出基础的轮廓尺寸,并在构件上标出中心线及吊装顺序的编号,以确保基础的正确就位;(3)垫层顶面严格找平,以确保基础均匀受力,同时做到基础的顶面高差满足设计要求;(4)拼装过程中,为了精确控制基础块的正确就位,技术人员采用经纬仪现场控制每一基础块的就位;(5)为了保证涵节拼装的顺利进行,在基础拼装完成后立即按设计与规范要求进行沉降缝的施工。高原多年冻土区现浇涵洞基础施工与内地普通涵洞的施工方法基本类似,我项目队施工时采用在搅拌站集中拌合,利用运输罐车运至现场,主要不同点表现在以下几个方面:(1)多年冻土区明挖勘姻赌然溅吐觉佣的剧田显早强耐久吐混凝土。(2)在水泥方面则选用了水化热较小的水泥。(3)对混凝土拌合物的入模温度控制较严。为了有效控制其入模温度,要求现场有试验人员进行旁站,并对混凝土拌合物的温度进行严格测量。对拌合物温度达不到要求的,则要求调节水温重新拌合。为了保证砂石料拌合前的温度要求,在寒季施工时,混凝土拌合站搭设有暖棚,并在暖棚内生有火炉,对暖棚内的温度做到严格控制,并及时做好记录。(4)对混凝土的养护要求较严格。当混凝土浇注完毕后,便及时采取防风防冻措施,采用蓄热法养护,待混凝土达到一定的抗冻强度后(七天左右)才能拆除模板。另外,在涵洞基础沉降缝施工完成并检查合格后进行基坑回填,填料采用粗颗粒土,回填前对基础四周侧壁混凝土面按设计要求涂上防冻胀渣油,并采用平板振动夯进行分层夯实。4 多年冻土地区混凝土施工技术研究.多年冻土地区铁路施工多是在一些高原地带,这些地方的一些地段的河流中存在有害离子的侵蚀,部分路段还面临着强烈的风沙磨蚀。在这样特殊的环境下,对混凝土的低温硬化能力和耐久性能提出了更高的要求。低温早强耐久混凝土就是在这种特殊的环境下应运而生的一种高性能混凝土。它具有低温早强、耐腐蚀、高抗冻、高抗渗等高耐久性能,另一特点是早期强度高,后期强度不损失。负温达到极限时,混凝土也基本冻结,强度停止增长,但气温回升时,水泥颗粒继续水化,混凝土强度继续增长。混凝土灌注后,采取适当的加热和保温覆盖措施,较适用于低温环境下的施工。(1)原料的选用拌制低温早强耐久混凝土所用的原材料应符合寒季施工的要求。水泥优先采用普通硅酸盐水泥和硅酸盐水泥。硫铝酸盐水泥不得与硅酸盐水泥或石灰等碱性材料混和使用。硫(铁)铝酸盐水泥适用于钢筋混凝土现浇细薄截面结构、装配式结构的接头和孔道灌浆。不得使用矾土水泥(高铝水泥)。拌制混凝土用骨料应清洁,不得含有冰、雪、冻块及其它易冻裂物质。(2)试配对低温早强耐久混凝土来说,耐久性要求是其设计的依据。因而需要根据混凝土使用部位及地质条件、原材料情况、最小胶凝材料用量、使用环境温度、最大水胶比、拌合物和易性要求等具体情况选定。(3)拌制过程控制耐久混凝土应集中拌和、集中供应,禁止分散拌和。试验室在每次开盘前应提供当次的施工配合比,搅拌站工作人员应严格执行。拌制设备宜设在温度不低于10℃的暖棚内,拌制混凝土前及停止拌制后应用热水冲洗拌和机。用于低温早强耐久混凝土的外加剂大都是引气剂,掺量过多会大幅降低混凝土的强度引起工程事故,掺量过少则不能发挥外加剂应有的性能。因此,在外加剂的计量上我们设专人负责,在混凝土拌制前事先称量配制并分袋装好。如果使用液体外加剂应随时测定溶液温度,并根据温度变化测定溶液浓度,这样既能保证称量准确又提高了混凝土拌制的工作效率。(4)混凝土浇注在浇注混凝土前,地基基础表面应予清理,并应采取防、排水措施,将模板内的杂物和钢筋上的油污等清除干净,模板应设置稳固,能够满足混凝土侧压力的要求,当模板有缝隙和孔洞时,应予堵塞,不得漏浆。浇注混凝土应分层进行。其分层厚度(指捣实后厚度)应根据混凝土拌制能力、运输条件、浇注速度、振捣能力和结构要求等条件决定。浇注对冻土层有直接影响的混凝土结构时,混凝土的入模温度宜控制在2-5℃,浇注在低温或负温下养护且不与冻土层直接接触的混凝土结构时,混凝土的入模温度宜控制在5-10℃。混凝土浇注应连续进行,当因故间隔时,其间隔时间应根据环境温度、水泥性能、水灰比和外加剂类型等条件通过试验确定。当允许时间己超过时,应按浇注中断处理,同时应留置施工缝,并作记录。施工缝的平面与结构的轴线相垂直,施工缝的处理应满足规范要求。结论多年冻土地区修建铁路工程技术难度大,意义深远。本文进行了多年冻土地区的铁路施工技术研究:要在施工中严格按规范和设计图施工,严格执行环境保护措施。多年冻土地区施工有效工期短,多年冻土非常娇贵,稍有破坏后果很难设想,因此要快速施工,保护冻土上限不被改变是路基施工的关键。另外也对多年冻土地区的混凝土的施工工艺作了详细论述。冻土路基的稳定问题仍需要进一步进行研究和探讨。参考文献[1]张旭芝,王星华.冻土铁路涵洞施工对地基土地温的影响[J].中国铁道科学,2007,28(4):19-24[2]李成.青藏铁路冻土工程有关问题的探讨[J].铁道勘察,2007,(3):84-86[3]吴青柏,刘永智,于晖.青藏铁路普通路基下部冻土变化分析[J].冰川冻土,2007,29(6):960-968[4]张贵生,梁波,刘德仁.青藏铁路典型工点多年冻土力学特性研究[J].岩土工程界,2007,10(4):27-29[5]冉理.青藏铁路多年冻土工程的探索与实践[J].铁道工程学报,2007,(1):32-39
路基工程论文
路基指的是按照路线位置和一定技术要求修筑的作为路面基础的带状构造物,是铁路和公路的基础,路基是用土或石料修筑而成的线形结构物。下面是关于路基工程论文的内容,欢迎阅读!
[摘 要] 路基是公路的主要组成部分,强度高、稳定性和耐久性良好的路基将成为路面结构的良好支承体系,有利于提高路面整体强度和使用性能,延长路面使用寿命,同时,还可以降低路面工程造价和公路养护维修费用。
[关键词] 路基 施工 填挖 压实
第一章 绪论
路基是公路的主要组成部分,是路面的基础,应具有足够的刚度、强度和稳定性,我国是以压实度作为评价路基强度和稳定性的力学指标,并形成了成套的室内外实验标准方法和仪器。
第二章 路基施工的方案
1、路基挖土方:
⑴施工准备阶段:提前对运输道路进行维修,按坡比对挖方段进行测量放样,确定路基宽度,并对土质进行试验,是否符合路基填筑用料,符合要求确定好路基所需填筑的位置,以便挖出的料合理利用;如土质不符合要求,选好弃土场,进行运弃。
⑵施工阶段:
①地表处理:按测量放样所确定的宽度对原地面所不能利用的草皮、树根、腐植土等进行清除。
②机械开挖:清理完地表,按设计的宽度及坡比,采用挖掘机分层纵向开挖,挖至距设计所要求的宽度30cm时为止。当挖深至距设计高程20-30cm时,停止开挖。
③整平:采用平地机和推土机进行平整。
④洒水(晾晒):按照试验室给定最佳含水量的±2%波动范围控制路基土料的'含水量,含水量过小时应洒水翻拌,含水量过大时应晾晒。
⑤机械碾压:碾压开始采用低档慢速,随着路基土质的逐步密实,速度逐步提高。先压外侧后压内侧,曲线地段如有超高,先碾压低处后碾压高处。
2、路基挖石方
①用小炮改造路堑石方的临空面,改变最小抵抗线的指向,减少飞石的威胁;
②采用非电毫秒微差起爆的方法,合理设计起爆顺序,控制每一段起爆的炸药总量,减少爆破震动效应,对开挖范围外岩石的震动;
③认真进行深孔爆破的设计工作,控制飞石距离和方向,减少爆破次数,从而减少爆破工程对周围环境的不利影响;
④采用光面爆破,保证路堑边坡的平整、稳定。
采用光面爆破可以有效地保护石质路堑边坡。钻孔精度对光面爆破的影响很大,提高钻孔的精度,以保证爆破的光面效果。
每次爆破完成后,采用装载机、平地机及运输车及时清理因爆破堆在便道上的土石方。以便车辆通行。
3、路基填土方
⑴施工准备阶段:提前对运输道路进行维修,并要做好土质检验和压实工艺试验,严格按重型击实测定填土的最大干密度和最佳含水量,确定压实度,做好对填土质量进行监控的标准,并据以确定切合实际的工艺流程和技术参数,报监理工程师批准后组织实施,施工准备阶段工作内容如下:
① 确定最佳含水量和最大干密度
② 确定最佳组合的压实机械和合理的压实遍数及碾压速度
③ 确定松铺系数
⑵ 施工阶段:
①基底处理:清除所有腐植土、草皮、树根及洞穴回填夯实,按要求对原地面进行摊平、碾压、压实度必须符合规定要求。对清除的腐植土,选一弃土场集中存放,以备绿化工程及临时占地复耕使用。
②分层填筑:填筑时由低处开始水平逐层填筑。根据试验确定层厚松铺系数。为了保证修整路基边坡后的路堤边缘有足够的压实度。路堤两则各超宽50cm。不同土质的填料应分层填筑,每种填料层总厚度不得小于50cm。
⑶ 摊铺整平:采用推土机、平地机进行整平。
⑷洒水(晾晒):按照试验室给定的最佳含水量±2%的波动范围内控制填料的含水量,含水量过大时应晾晒,过小时应洒水翻拌。
⑸机械碾压:碾压开始用慢速,随着土层的逐步密实,速度逐步提高。一般不超过4km/h,先压边缘后压中间,小半径曲线地段有较大的超高时,碾压顺序宜先低(内侧),后高(外侧)。为解决路肩碾压不实,采用横向与两侧斜交450角交叉碾压,碾压时,横向接头的轮迹重叠不少于40cm,做到不漏压,无死角,确保碾压均匀达到规定的压实度。
4、路基填石方
修筑填石路堤,应将石块逐层水平填筑,分层厚度不宜大于500mm,石料强度不应小于15MPa。石块最大粒径不得超过压实厚度的2/3。人工铺填250mm以上石料时,大面向下摆放平稳,紧密靠拢,缝隙填以小石块或石屑。用重型振动压路机分层洒水压实。压实时继续用小石块或石屑填缝,直到压实层面顶面稳定、不再下沉(无轮迹)、石块紧密、表面平整为止。
5 路基压实
影响路基压实的重要因素
(1)土的性质:不同土质的压实性能差别较大。一般来说非粘性土的压实效果较好,其最佳含水量较小、最大干密度较大,在静力作用下,压缩性较小;在动力作用下特别是在振动作用下很容易被压实。粘质土、粉质土等分散性土的压实效果较差,主要是由于这些细分散性的土颗粒的比表面积大、粘聚力大、土粒表面水膜需水量大,最佳含水量偏高,而最大干密度反而偏小。(2)土的含水量:不同湿度下的土质,用同样压实功能来挤压,将获得不同的密实度和不同的强度。土中水分在压实过程中起到重要的作用。压实开始时,原状土相对湿度低,土颗粒之间的内摩阻力大,因而外力难以克服,故压实的干密度小,表现出土的强度高,密度低;当相对湿度缓慢增加时,水分在土粒间起润滑作用,压实的结果使被压材料(土粒)得以重新调整排列位置,达到较紧密的程度,表现出密度增大,但与此同时,由于水的作用,内摩阻力有所减小,因而强度继续下降。当含水量继续增加,达到一定值(最佳值)时,水的润滑作用已经足够。当水分过多,使起润滑作用以外多余水分进人土粒孔隙中,反而促使土粒分离而不易得到良好压实效果,从而降低了土的干密度;又由于土粒问距增大,内摩阻力与粘结力减小,使土的强度也随之减小。这就是说,在一定功能的压实作用下,含水量的变化会导致土的干密度随之变化,在某一含水量(最佳含水量)下,干密度达到最大值(最大干密度)。各种土的最佳含水量大小不同,一般地,土在天然状态下的含水量值很接近于最佳含水量,因此,在施工作业中,新卸填土应当立即推平压实。达不到最佳含水量的路基填筑用土,宜翻晒或洒水。
路基压实的机具选择与操作
碾压机具和方法:压实机具和方法对压实的影响反映在以下几个方面;①压实机具不同,压力传布的有效深度也不同。一般地,夯击式机具的压力传布最深,振动式次之,碾压式最浅。根据这一特性即可确定各种机具的最佳压实度。然而,同一种机具的压实作用深度,在压实过程中并不是固定不变的。如钢筒式压路机,开始碾压时,因土体松软,压力传布较深,但随着碾压次数的增加,上部土层逐渐密实,土的强度相应提高,其作用深度就逐渐减小了。②压实机具的质量较小时,碾压遍数越多(即时间越长),土的密实度越高,但密实度的增长速度则随碾压遍数的增加而减小。并且密实度的增长有一个限度,达到这个限度后,继续以原来的施压机具对土体增加压实遍数则只能引起弹性变形,而不能进一步提高密实度(从工程实践来看,一般碾压遍数在6遍以前,密实度增大明显,6~10遍增长较慢,10遍以后稍有增长,20遍后基本不增长)。
结论
公路路基的施工质量对公路的使用性能和寿命影响较大,因此在路基的施工过程中应严格规范和要求施工,针对不同的路基采用不同的施工方法,因地制宜。修建稳定性良好、整体强度高的路基,对于发展公路交通事业,提高道路的使用性能,降低工程造价,是公路建设者自始至终所追求的目标。
参考文献
[1]安清,陈磊. 《浅述土质路基填挖方案》、《科技信息(科学教研)》, 2008年,第24期.
湿陷性黄土地基处理研究
黄土湿陷性对人类工程活动危害很大,常使建筑物、渠道、库岸、道路护坡造成破坏。以下是我收集整理的湿陷性黄土地基处理研究论文,和大家一起分享。
摘要: 通过梳理湿陷性黄土成因及各地基处理方法的适用范围、优缺点,结合黄韩侯铁路房屋湿陷性黄土地基处理方案的工程实例,以技术经济分析方式,得出了湿陷性黄土地区铁路房屋地基处理的一般方法,对湿陷性黄土地区铁路房屋的修建具有很好的借鉴作用。
关键词 : 湿陷性黄土;铁路房屋;地基处理垫层法;挤密法
湿陷性黄土是一种特殊性质的土,具有在自重或外部荷重下或二者共同作用下,受水浸湿后结构迅速破坏发生突然下沉的性质.它在中国分布广泛,主要集中在山西、陕西、甘肃大部分地区以及河南西部.此外,新疆、山东、辽宁、宁夏、青海、河北及内蒙古的部分地区也有分布,但不连续.
铁路房屋是铁路生产、运营的核心,发挥着指挥、调度、监控、服务等作用,对整个铁路的安全运营起着十分重要的作用,是整体铁路系统中不可缺少的一部分.鉴于湿陷性黄土的危害性和铁路房屋的重要性,在湿陷性黄土地区的铁路站房建设,必须采取处理措施,以保证站房结构的安全.
由于国内对铁路房屋湿陷性处理措施的专项研究和实例介绍不多,本文特从理论与实践相结合的角度对此问题展开论述.
1 黄土的湿陷机理及防止措施
黄土的湿陷性机理
黄土的结构特点和胶结物质的水溶特性决定了黄土湿陷的机理[1].湿陷性黄土是一种非饱和的欠压密土,具有大孔和垂直节理,在天然湿度下,其压缩性较低,强度较高,但遇水浸湿时,土的强度显著降低,在附加压力或在附加压力与土的自重压力下引起的湿陷变形,是一种下沉量大、下沉速度快的失稳性变形.造成黄土湿陷的原因可总结为:
(1)黄土的力学性质从内部改变了黄土在浸水及外部荷载因素下,使剪应力超过抗剪强度,从而发生湿陷.
(2)黄土内部受浸水湿化作用下,使土壤自身摩擦力降低,外部扰动作用诱发湿陷.
(3)黄土内部结构发生崩解,使黄土颗粒间胶结强度弱化,颗粒间相对迁移,并伴随小颗粒进入大间隙.同时由于颗粒间胶结被水溶解,在外部扰动作用下强度已不堪平衡,造成土质结构损坏.
湿陷性黄土的防止措施
黄土湿陷性对人类工程活动危害很大,常使建筑物、渠道、库岸、道路护坡造成破坏.笔者认为,改变湿陷性黄土的结构特性是防止黄土湿陷性的核心,而防止或减小建筑物地基浸水湿陷则是防止黄土湿陷性的关键点.
防止湿陷性黄土地基湿陷的综合措施主要有地基处理、防水措施和结构措施三种.其中地基处理措施主要用于改善土的物理力学性质,减小或消除地基的湿陷变形;防水措施主要用于防止或减少地基受水浸湿;结构措施主要用于减小或调整建筑物的不均匀沉降,或使上部结构适应地基的变形[2].三种措施作用、功能、侧重点各不相同,在实践中要采取以地基处理为主的综合措施,标本兼治,突出重点,消除隐患.
防止黄土湿陷性的地基处理措施主要有以下几种:
(1)垫层法:包括土垫层和灰土垫层,是将基底以下湿陷性土层部分或者全部挖除,用2:8或3:7灰土局部或整片进行换填并分层夯实,适用于消除基底以下 1~3m的湿陷性黄土.具有施工简易、快捷、造价低的优点,但这种措施处理的黄土厚度有限,不适用于较厚的湿陷性黄土地层,还需做好防水,地面水及管道漏水仍可能渗入土层引起不均匀沉降.
(2)强夯法:是反复将夯锤(10~60t)提到一定高度(10~40m)使其自由落下,给地基以冲击和振动能量,从而提高地基承载力、降低其压缩性,改善地基性能.该法设备简单、工期短、节省劳力材料、造价低廉.处理深度一般在3~7m,对非自重湿陷性黄土效果明显.它要求场地有足够空间,对土壤含水量要求高,且施工造成的震动大,对周围建筑有影响,不适宜在城区使用,施工前试验和完工后检验时间长(30d).
(3)挤密法:是用灰土或土层夯实的桩体,形成增强体,与挤密的桩间土一起组成复合地基,共同承受基础的上部荷载.成孔挤密主要有沉管、冲击、夯扩、爆扩等方法,适用于厚度在3~15m的湿陷性黄土,由于桩体和桩间土的双效作用使得挤密法地基处理的整体效果好,不但消除或部分消除了黄土的湿陷性,还提高了地基土的承载力、增强了其水稳性.
(4)预浸水法:宜用于处理厚度大于10m,自重湿陷量的计算值不小于 500mm的场地.浸水结束后,地面6m以下湿陷性可全部消除,地面6m以内湿陷性也可大幅度减小,但该法耗时太长,往往影响工期,需水量也大,缺水地区不适用.浸水使场地周围地表下沉开裂,容易影响附近建筑物的安全,所以规定至既有建筑物的距离不小于50m,而且一般在浸水结束后,还需进行补充勘察工作,重新评定地基土的湿陷性,并采用垫层或其他方法处理上部湿陷性黄土层,无形中增加了成本、延长了工期.
当以上地基处理措施都不能满足设计要求时,可采用桩基础来消除黄土的湿陷性,此法安全可靠,但是投资费用较大.
2 工程实例
铁路车站站房综合楼
黄韩侯铁路新建白水、澄城、合阳北站站房在陕西省渭南市境内,位于陇东—陕北—晋西的湿陷性黄土带上,此地区自重性黄土分布广泛,厚度一般大于10m,地基湿陷等级一般为3~4级,湿陷性较敏感.经现场钻孔检测,三站均为4级自重性湿陷性黄土,与《湿陷性黄土地区建筑规范(GB 50025-2004)》判定一致.以澄城站站房施工场地为例,土层从上至下分布为:
(1)人工填土:厚约.
(2)黏质黄土:厚约,黄褐色,成份以黏粒为主,黏性一般,土质均匀,土体结构疏松,可见针状孔隙及虫孔,含少量钙丝及钙质结核,岩芯呈散块状及短柱状,其中:~含大量钙丝,~含大量钙质结核,具IV级自重湿陷性.fak=150kPa.(3)砂质黄土: 厚约,棕褐色,成份以黏粒为主,黏性一般,土质均匀,土体结构较紧密,可见少量针状孔隙,硬塑,岩芯呈短柱状,具IV级自重湿陷性.fak=150kPa.
经现场探孔检测,白水站和合阳北站站房与澄城站房一样,均为IV级自重湿陷性黄土,且厚度较大.站房为300人小型铁路车站站房,房屋结构采用全现浇钢筋混凝土结构,主体1层,局部2层,建筑高度12m,建筑面积2500m2,设计使用年限为50年,房屋基础采用钢筋混凝土独立基础,地基基础设计等级为丙级.
设计要求处理后复合地基承载力特征值不小于180kpa,桩间土平均挤密系数不小于.
根据现场情况、房屋结构及国家有关规范的要求综合分析测算,对三站站房地基采用灰土挤密桩的方式进行处理.灰土挤密桩材料按2:8配合比,桩径400mm,桩长度为10m,梅花状布桩,桩距900mm.施工完毕后,经检测三站站房复合地基承载力特征值为225kPa,桩间土平均挤密系数大于,地基承载力提升明显,满足设计要求。
单层小型砌体房屋
黄韩侯铁路韩城车站待检室及清扫房位于陕西省韩城市韩城火车站内,拟建房屋地质资料如下:
(1)杂填土:由粉质粘土与大量砖瓦碎片组成,结构杂乱,土质不均,厚约1m,Ⅱ级普通土.
(2)黏性黄土:分布于填土底面以下,黄褐色,硬塑—可塑,虫孔及大孔隙发育,具湿陷性,工程场地均有分布,属中等压缩性土.厚约10m,底部为棕红色古土壤层.Ⅱ级普通土.fak=120kpa,具Ⅲ级自重湿陷性.
待检室及清扫房建筑面积,层数1层,层高,结构形式为砖混,设计使用年限为50年,地基基础设计等级为丙级,基础采用柱下墙下条形基础,要求处理后的地基承载力特征值不小于180kpa.
地基处理采用基底以下换填3m厚3:7灰土垫层,每边宽出基础边不小于,垫层分层夯实,压实系数不小于.用换填法处理地基后,压实系数不小于,地基承载力特征值为195kpa,满足设计要求.
多层框架房屋
(3)黄韩侯铁路芝阳站运转综合房屋,建筑面积,二层框架结构,层高.拟建房屋地质资料为:黏性黄土:浅棕黄—黄褐色,厚度大于 20m,土质均匀,夹有钙质网膜及零星姜石,硬塑,Ⅱ普通土,fak=150kpa,属自重型湿陷性黄土,湿陷等级Ⅳ级,湿陷土层厚度约25~35m.地表水不发育.钻孔深度未见地下水,土壤冻结深度37cm,要求地基处理后复合地基承载力特征值不小于180kpa.
拟采用3:7灰土挤密桩进行地基处理,桩长6m,桩径450mm,等边三角形布桩,桩距1000mm.但由于现场施工场地不能满足灰土挤密桩处理宽度的要求,经计算,将地基处理方案修改为3:7灰土换填处理地基,处理厚度为基底下3m,宽出基础边缘各2m,灰土压实系数不小于.
现场施工完毕后,经检测,地基承载力特征值大于180kpa,满足设计要求.
工程造价分析
从上表可以看出,对铁路房屋的重要建筑如火车站站房由于其重要性宜采用灰土挤密桩进行地基处理以保证其结构的安全性,其他房屋宜采用换填灰土垫层的方法对地基进行处理,相较挤密法既能有效节省工期、又能显著降低造价,可作为铁路一般房屋处理湿陷性黄土的首选方法.
3 结语
(1)本文以陕西黄韩侯铁路房屋湿陷性黄土地基处理为例,针对房屋所处的现场情况和地质条件,论述了采取的垫层法和挤密法的房屋地基处理方案,并进行了经济技术分析,得出了铁路站房适用灰土挤密法、一般房屋适用垫层法进行湿陷性黄土地理处理结论.
(2)目前对湿陷性黄土的研究成果主要集中在地方民建方面,铁路方面主要集中在对路基的'处理方面[3,4],对铁路房屋的研究极少、类型也单一[5].由于铁路房屋的特殊性,下一步应加强湿陷性黄土地区铁路房屋地区地基处理方法的探索和研究,尤其是地方民建较少使用的其他技术(如DDC桩、钻孔灌注桩、震动碎石桩等),注意案例的收集和数据的积累,以推动湿陷性黄土地基处理技术的发展.
(3)在湿陷性黄土地基处理时,要根据《湿陷性黄土地区建筑规范》(GB50025)、《建筑地基处理技术规范》(JGJ79)的要求,结合所建建筑物的特点、地质条件、要求的地基承载力、施工难易程度、节省投资等方面,进行技术经济分析,选择最合适的房屋地基处理方案,避免资源的浪费.
(4)灰土挤密桩的施工机械属大型施工机械,由于成本原因,现在使用的机械都较为陈旧,因此要研究一套切实可行的安全控制方法和安全操作规程,确保施工安全.
(5)湿陷性黄土房屋地基经过地基处理后湿陷性消除或降低,能达到建筑物荷载的要求,但是我们在实践中还应该采取结构(如考虑框架结构,结构内外设置变形缝等)、防水(如扩大站房外散水的宽度、增加防水卷材等)等措施,继续结构、防水、维护这方面的研究和探索,在实践中不断探索防止湿陷性黄土的方法,防止地基湿陷对建筑物的危害.
参考文献:
(1)张晓宇.湿陷性黄土地区建筑的地基处理措施[J].山西建筑,2014(3):76.
(2)GB 50025-2004,湿陷性黄土地区建筑规范[S].79.
(3)摇裕春,李安洪,罗照新,孙莺.郑西客专湿陷性黄土地基处理技术研究[J].铁道工程学报,2013(9):15—19.
(4)赵如意.黄韩侯铁路湿陷性黄土地基处理措施研究与设计[J].科技创新导报,2013(5):113.
(5)袁二丽.湿陷性黄土地段房屋地基处理方案及造价分析[J].铁路工程造价管理,2013(3):8-10.
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