黄土路基工程施工技术

来源：职称阁分类：建筑论文时间：2020-09-08 09:26热度：

　　重载铁路路桥过渡段路基极易发生差异沉降现象，若不及时处理，将会引发碴囊、道碴槽等问题，甚至危害行车安全。若过渡段路基位于湿陷性黄土区，由于地基土性质特点，路基沉降差异更为严重。为此，结合具体工程案例，采用灰土挤密桩处理重载铁路过渡段湿陷性黄土路基，希望由此消除湿陷性，提高施工质量。

黄土路基工程施工技术

　　关键词:重载铁路;湿陷性黄土;路基工程;灰土挤密桩

　　1工程概况

　　某重载铁路工程呈南北走向，经地质勘查报告显示，沿线地貌多为山间河谷区、低中山区及山前洪风积黄土高原区等。全线分布最广的地层为第四系上更新统砂质黄土(Q3eol+性黄土特点，对于本工程具有较大影响。根据勘查可知，DK107+500～DK107+722段为湿陷性黄土路基集中段，且位于重载铁路路桥过渡段，12．1m为路基面宽度，8．0m为路基填高平均值。主要参数如表1所示。

　　2灰土挤密桩地基加固机理

　　黄土主要特点为湿陷性，浸水后，湿陷性黄土土体强度快速下降，在外部荷载影响下，出现沉降变形现象。作为一种特殊的塑性变形，黄土湿陷变形的特点为突发性、间接性，且不可逆，因此，将重载铁路建设于黄土区的施工难度较大。灰土挤密桩是指利用专门机具成孔，在杆状尖锤高压动能作用下，冲击夯扩孔内填料，达到原土结构破坏的目的，促使填料向孔底及周围挤压，以此形成复合地基，提升地基承载力和稳定性。在湿陷性黄土、杂填土、非饱和黏性土等土层内具有广泛适用性。相比其他地基加固方法，灰土挤密桩的优势集中于以下几点。1)上部荷载可由桩与桩间土体共同担负，能够合理利用原地基土，并形成复合地基，提高地基承载力，降低沉降量。2)操作简单，施工便捷，能够有效降低施工成本。3)在大厚度湿陷性黄土中应用效果良好，5～15m为处理深度范围。

　　3灰土挤密桩施工要点

　　为保证灰土挤密桩施工效果，决定选取DK107+500～DK107+722段内DK107+500处进行施工，经地质勘查结果表明，本试验区处于黄土缓坡地带，沿线具有较为平坦的地势，0．031～0．041为本试验区湿陷性系数，10～14m为湿陷土层厚度。在本次施工中，采用石灰、黄土为灰土桩材料，石灰∶黄土=2∶8，石灰内有效氧化钙、氧化镁含量应控制在60%以上，含水率则控制在2%以内。黄土过筛，合理控制含水率。灰土挤密桩复合地基的具体情况如表2所示。根据设计规定，须合理控制灰土挤密桩复合地基承载力，保证在150kPa以上控制复合地基承载力特征值，灰土桩桩体压实系数和桩间土挤密系数分别控制在0．97、0．90以上。

　　4灰土挤密桩施工试验结果分析

　　为验证灰土挤密桩复合地基施工质量，可通过平板静载荷载试验、钻芯法、室内土工试验等获取地基承载力、平均挤密系数、湿陷性系数等指标。

　　4．1平板载荷试验

　　作为一种常用的地基承载力原位测试方法，平板载荷试验检测结果较为准确。采用承压板作为圆形钢板，0．945m承压板，0．701m2为底面积，试验时，须采取不同位置测点进行测定，测点共6个，试验如下。4．1．1试验准备试验前，须将粗砂铺设于地基凹凸不平处，从而保证承压板和地基充分贴合整平。试验加载反力装置为地锚钢梁联合反力系统，压力测试以标准压力表为准，以承压板为中心，按照正三角形进行3个百分表布设，用于沉降值测量。4．1．2加载过程加载分8级完成，400kPa为最终加载值，50kPa为各级加载量，相比承载力设计值，应大于其2倍左右。待完成各级加载后，不同时间段读取数据，当1h内沉降量在0．1mm以内，则说明沉降已趋于稳定，即可加载下一级。4．1．3卸载过程卸载分4级完成，100kPa为各级卸载量，每级卸载后，均应进行回弹量记录，并在不同时间段内进行数据读取，待完全卸载后，仍须进行3h监测，并做好回弹量记录工作。

　　4．2室内土工试验

　　采用钻芯取样法进行灰土桩体、桩间土体检测，并做室内土工试验。主要对试样湿密度、干密度进行测定。具体计算公式如下:ρ0=m0/vρd=ρ0/(1+W1)其中，湿密度由ρ0表示;干密度由ρd表示;湿土总质量由m0表示;环刀容积由v表示;试样含水率可由W1表示。此次试验验证时以平行测定为准，所得平行差值在0．03g/cm3以下，取平均值。

　　4．3灰土挤密桩复合地基试验结果

　　4．3．1复合地基承载力分析通过平板载荷试验，可获取6个测点的数据，并进行P－S曲线绘制。由此可见，6个测点所处地基变形形式全部为缓变形式，未见明显比例极限，可根据相对变形量进行复合地基承载力特征值检测。据相关规范要求，可取s/d=0．008时的荷载压力值分析灰土挤密桩复合地基的承载力特征值。相比最大荷载，若压力值大于该值，则承载力特征值取最大荷载1/2。在承压板直径为0．945m、最大加载值400kPa的条件下，不同测点所得结果如下。1)测点1，s/d=0．008时的荷载压力值为227kPa，承载力特征值为200kPa。2)测点2，s/d=0．008时的荷载压力值192kPa，承载力特征值为192kPa。3)测点3，s/d=0．008时的荷载压力值为197kPa，承载力特征值为197kPa。4)测点4，s/d=0．008时的荷载压力值为206kPa，承载力特征值为200kPa。5)测点5，s/d=0．008时的荷载压力值为188kPa，承载力特征值为188kPa。6)测点6，s/d=0．008时的荷载压力值为185kPa，承载力特征值为185kPa。根据上述分析，6个测点的承载力特征值范围为185～200kPa，取平均值为193．7kPa，与设计(150kPa)要求相符。4．3．2复合地基综合评价分析为了解复合地基情况，本文采用钻芯取样、环刀法与室内试验等检测方法进行分析，桩号选取A、B、C、D、E5个桩体，并在深度1m、3m、5m、7m4个不同深度下进行压实系数分析，最终获取各个桩号的平均压实系数。1)桩号A，1m深压实系数为0．97，3m深压实系数为0.98，5m深压实系数为0．98，7m深压实系数为0．97，平均压实系数为0．98。2)桩号B，1m深压实系数为0．99，3m深压实系数为0.99，5m深压实系数为0．98，7m深压实系数为0．99，平均压实系数为0．99。3)桩号C，1m深压实系数为0．98，3m深压实系数为0.98，5m深压实系数为0．98，7m深压实系数为0．98，平均压实系数为0．98。4)桩号D，1m深压实系数为0．97，3m深压实系数为0.99，5m深压实系数为0．98，7m深压实系数为0．99，平均压实系数为0．98。5)桩号E，1m深压实系数为0．97，3m深压实系数为0.98，5m深压实系数为0．98，7m深压实系数为0．99，平均压实系数为0．98。由此可见，4个不同深度条件下，5处灰土桩的桩体压实系数均在0．97以上，表明能够符合复合地基设计规定。为获取挤密系数、湿陷系数等，同样可在4个不同深度条件下取样检测，取3个桩中心进行分析，所得结果如表3所示。

　　5结语

　　湿陷性黄土区路桥过渡段沉降的主要原因在于黄土地基沉降变形。重载铁路建设需要有效处理天然黄土地基，在天然地基湿陷性消除后，才能保证地基承载力满足规范要求，提高地基稳定性，减小沉降变形。目前，常用的黄土地基处理方法包括重锤夯实、强夯法、灰土挤密桩等，其中灰土挤密桩复合地基可有效消除大厚度湿陷性黄土的湿陷性，在湿陷性黄土地基处理中得到了广泛应用。

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　　作者：郑卫东

文章名称：黄土路基工程施工技术

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