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1、湿陷性黄土铁路路基病害整治技术研究论文.freel,如处理厚度小于1.0m时,湿陷性仍要危及构筑物或线路安全。对于Ⅲ级湿陷性黄土,处理厚度为1.0～2.0m,Ⅳ级应为2.0～3.0m。此外,应根据土层的湿陷性系数的分布情况,湿陷性黄土层的厚度等具体情况,适当增加或减少处理厚度。本文结合陇海线整治湿陷性黄土路基病害的具体工程实例对劈裂压浆法加固黄土路基基床的工程应用进行了分析研究。劈裂压浆是利用路基的最小主应力面和堤轴线方向一致的规律,以土体水力劈裂原理,沿线路纵向布孔,在压浆压力下,以适宜的浆液为能量载体
2、,有控制地劈裂路基,在路基形成密实、竖直、连续、一定厚度的浆液防渗固结体,同时与浆脉连通的所有裂缝、洞穴等隐患均可被浆液充填密实,从而提高基床表层土体稳定性。3.劈裂压浆法加固黄土路基基床的工程应用3.1工程概况陇海铁路天兰复线于2002年建成通车,在2003年秋季由于该区域连降大雨致使天兰复线出现多处路基下沉。从2005年下半年开始,在和有关部门配合下,开始采用劈裂压浆法对天兰复线软弱路基路段进行补强施工。前后从K1427～K1666区间范围内,对桥头、隧道洞口、单线、双线等多处路段进行了压浆补强工作。
3、3.2劈裂压浆的机理劈裂压浆是利用水力劈裂原理和路基土中小主应力的分布规律,在一定的压浆压力作用下,将浆液用高压泵压入到地层当中,以克服地层的初始应力和抗拉强度,使其沿垂直于小主应力的平面上发生劈裂,地层中的固有裂缝扩展变宽变长,然后浆液充填到了地层的所有裂缝当中,在路基中形成了许多树枝状或板状凝固体,而且使凝固体周围一定范围内的土体,由于浆液高压力的作用被挤密,从而形成了复合路基,使路基土的承载力提高、压缩性降低、湿陷性大幅度减小。3.2.1浆在土体中运动的三个阶段(1)鼓泡压密阶段。浆液进入土体形成浆
4、泡并向外扩张,使浆泡土体中引起复杂的径向和切向应力系统,紧靠浆泡处的土体遭受严重的破坏和剪切,并形成塑性变形区,使土体挤密。(2)劈裂阶段。浆液在压浆压力作用下,先后克服地层的初应力和抗拉强度,使其沿垂直于小主应力的平面上发生劈裂,浆液由此切人,挤密土体,并与土体发生物理和化学作用,形成作为骨格的浆脉。(3)被动土压力阶段。通过前两阶段的作用,土体得到初步加固,土中的软弱面、孔隙及裂隙都被填充满,此时浆液在较高压力作用下,克服土的被动土压力,挤密土体使其固结,同时浆脉周围的土体也被压密,形成了以浆脉网络为
5、骨架的复合固结土体。3.2.2压浆的应力计算(1)砂和砂砾石地层可按照有效应力的库仑一莫尔破坏标准进行计算:由于压浆压力的作用,使砂砾石土的有效应力减小。当压浆压力pe达到下式时,就会导致地层的破坏:随着孔隙水压力的增加,有效应力就逐渐减小而至与破坏包线相切,此时表明砂砾土已开始劈裂。(2)粘性土地层在粘性土地层中,水力劈裂将引起土体固结及挤出等现象,在只有固结作用的条件时,可用下式计算注入浆液的体积V及单位土体所需的浆液量Q:劈裂压浆施工前,先是在基础的外侧周围布设灰土桩作为帷幕,然后在灰土桩的内侧靠近
6、基础一边布设压浆孔。灰土桩的作用有三个:(1)起帷幕作用,防止劈裂压浆的浆液外窜,使浆液能够进入到基础底。(2)与劈裂压浆的浆液一起,形成一道防渗墙,阻止基础以外的水入浸路基。(3)分担部分路基的附加应力,提高路基承载力。劈裂压浆的浆液由水泥、黄土、粉煤灰和水所组成,将其按一定的比例配制成浆液,然后用高压泵将其压入到基础底下,完成劈裂压浆的全过程,在基础底下形成复合路基,提高路基的承载力,降低压缩性,大大地降低黄土的湿陷性。从理论上推断,压浆后土体应为一球状,且每个球状体应相以交连,但地层的间隙、土质不可
7、能是各项均匀,同性的浆液可能沿土层界面渗透,故在布置钻孔间距时,要综合考虑土质、孔隙、压力等因素。路基劈裂压浆补强处理,多采用单排布孔。孔距3～5m。实际布置时,在沉陷相对较大路段应适当减小孔距,在曲线路段应适当减小孔距。此外,还应考虑路基断面形式、路基土的密室度等因素的影响。3.4.劈裂压浆法加固黄土路基基床应注意的问题由于压浆目的、要求和各工程的具体条件千差万别,不同的工程只能根据自己的特点规定强度和变形要求,规定统一的强度标准是不现实的。下面仅提出几个与此相关的问题:1.有些浆材特别是化学浆材具有明
8、显的蠕变性,在恒定荷载长期作用下,压浆体将随时间而产生较大的附加变形。2.当压浆目的为防渗时,所需浆材的强度仅以能防止水压把孔隙中的结石挤出为原则,这种情况下起作用的是结石的抗剪强度。按照抗剪破坏的原则,并假定土孔隙为有规则的平直面,如图,则抵抗水压力所需的抗剪强度为:C=p×d/(2L)(5)式中C—浆液结石与孔隙壁面问的粘结力;p—地下水的渗透压力;d—孔隙高度;L—压浆体长度。今设p=10kg/cm2,d=0.5～1.0
