中国高铁现状及发展.ppt

高速铁路 路基施工及维护,第五组： 成 员：田 法 高 川 宗俊丽 孔 建 杨亚周,深层搅拌法施工常见的问题和处理方法,预搅下沉困难，电流值高，电机跳闸,发生原因 ： 电压偏低； 土质硬； 遇大石块等障碍物 处理方法 ： 调高电压 适量冲水或浆液 挖除障碍物,搅拌机下沉不到预定深度，但电流不高,发生原因： 土质黏性过大，搅拌机自重不够 处理方法 ： 增加搅拌机自重或开动加压装置,喷浆未到设计桩顶面高程，集料斗浆液已排空,发生原因： 投料不准确 灰浆泵磨损漏浆 灰浆泵输浆量太大 处理方法： 重新标定投料量 检修灰浆泵 重新标灰浆输浆量,喷浆到设计位置集料斗中剩浆液过多,发生原因： 拌浆加水过量 输浆管路部分堵塞 处理方法: 重新标定拌浆用水量 清洗输浆管路,输浆管堵塞爆裂,发生原因 : 输浆管内有水泥结块 喷浆口球阀间隙太小 处理方法 : 拆洗输浆管 使喷浆口球阀间隙适当,搅拌钻头和混合土同步旋转,发生原因 : 灰浆浓度过大 搅拌叶片角度不适宜 处理方法 : 重新标定浆液水灰比 调整叶片角度或更换钻头,水泥柱干法与湿法施工的缺点各是什么？,水泥桩干法,优点：水泥硬化时间短，且在一定程度上降 低了桩间的含水量，在一定范围内提高 了桩间的强度。 缺点：搅拌均匀不佳，难于全过程复搅。,水泥桩湿法,优点：搅拌均匀、易于复搅。 缺点：加固体硬化时间过长，天然含水量过 高时，桩间多余的孔隙水需较长时间 才能排除，,粉喷桩在施工中常见问题及处理措施,卡钻,产生原因： 通过含水量过低或板结坚硬的土层，或局部遇到障碍物。 处理方法及预防措施： 1、实行慢速钻进 2、提出钻头，改进钻头。 3、如位置较浅，可用其它方法疏松土层后 在钻。 4、如果升钻杆时卡钻，则应暂定喷粉，待正 常后在复喷。,喷粉不畅或堵塞,产生原因 ： (1)输气管道连接部分密封不严，造成漏气或气源不足、气压降低； (2)水泥吸潮结块或喷口粘结变小； (3)固化料中含有杂物或大颗粒； (4)部分地层透气性不良。 处理方法及预防措施： 1、检查空压机运行情况，调整气源压力，出 来输气管的密封问题，确保正常输气。 2、改用合格水泥，提出钻头，清理喷嘴， 3、清除固化料中的杂物和大颗粒，改用符合 要求的固化料。 4、喷粉不畅时，操纵喷料阀门由关到开，由 开到关，反复多次。,桩体疏松,产生原因 ： (1)土层含水量偏低，固化剂与原状土的固结程度差； (2)遇到松散杂填土层，造成粉体流失，使桩体达不到原有的含灰量； (3)喷粉不足，使桩体达不到原有的含灰量。 处理方法及预防措施： (1)对局部上层含水量过低，在确保质量前提下，可向土层适当注水：对大面积干燥土层应改用浆液搅拌法成桩； (2)可二次钻进，复喷一次粉料； (3)检查输灰管路，提高喷灰量。,水泥桩湿法,优点：搅拌均匀、易于复搅。 缺点：加固体硬化时间过长，天然含水量过高时，桩间多余的孔隙水需较长时间才能排除，,断桩,产生原因 (1)水泥潮湿结块或其它异物堵塞管路，造成供灰中断； (2)管道漏气或供气不足，造成喷灰中断； (3)钻头喷粉孔磨损、堵塞，造成喷灰中断； (4)先提钻后喷灰或提钻速度过快，造成喷灰中断； (5)贮灰罐中灰已用完，喷粉中断。 处理方法及预防措施： (1)水泥应妥善保管，防止受潮，固化料用前要过筛，确保合乎要求的灰料入贮灰罐； (2)经常检查管道，确保输灰畅通； (3)喷灰计量要准确，供气风压要满足要求： (4)提升钻杆前要先喷灰12min后均匀搅拌提升； (5)钻头或输灰管道堵塞，应立即停钻清理； (6)对已断灰桩应将上部断桩打除后，以水泥砂浆补桩或在邻位补桩。,空心桩,产生原因 ： 土壤含水量过低，使得固化料喷出后不能被土颗粒吸附，造成喷灰远射，四周桩体强度高，中部为土芯，形成空心桩。 处理方法及预防措施： 当土层含水量低于20时，宜采用钻孔时适当注水或改用喷浆搅拌成桩工艺。,桩体强度不均,产生原因 1)钻杆提升速度不均，使得喷入土层的灰量忽多忽少； (2)输灰管道轻微堵塞，造成气压不稳，灰流量时高时低，使得喷灰不均； (3)遇局部松软土层漏灰造成喷灰不均； (4)遇粘土搅拌不开，喷灰量难以控制； (5)供气压力不稳或贮灰罐与喷射管存在气压差。 处理方法及预防措施： (1)控制提钻速度，确保均匀提升，均匀喷灰、均匀搅拌； (2)经常检查计量称，保证计量准确； (3)经常检查输灰管路的喷灰量和供气压力、确保平稳送灰； (4)遇松软土层或粘土层应调整输出转速，深正钻杆的适应性，使喷灰均匀； (5)调整空压机的气压，确保气压稳定。,漏 桩,产生原因： (1)粉喷桩未编号，或施工中未按桩号逐根成桩； (2)对所有桩位确定后未作用明显的标记，或桩位标记被土掩埋； (3)未设专职工人员标记桩位和桩号。 处理方法及预防措施： (1)应逐桩编号，成桩过程中应逐排逐号前进； (2)桩位应作明显标记，并注意施工中不得损环； (3)应设专职人员作施工记录，认真记录施工桩号、桩长、喷灰量等技术数据； (4)对已漏桩应予以及时补桩。,冻土的定义,冻土是指零摄氏度以下，并含有冰的各种岩石和土壤。一般可分为短时冻土（数小时/数日以至半月）/季节冻土（半月至数月）以及多年冻土（数年至数万年以上）。地球上多年冻土/季节冻土和短时冻土区的面积约占陆地面积的50%，其中，多年冻土面积占陆地面积的25%。冻土是一种对温度极为敏感的土体介质，含有丰富的地下冰。因此，冻土具有流变性，其长期强度远低于瞬时强度特征。正由于这些特征，在冻土区修筑工程构筑物就必须面临两大危险：冻胀和融沉。随着气候变暖，冻土在不断退化。,含有水的松散岩石和土体，当温度降低到其冻结温度时，土中孔隙水便冻结变成冰，且伴随析冰(晶)体的产生，胶结了土的颗粒。把具有负温度及冰，且胶结着松散岩石固体颗粒的土(岩)，称为冻土(岩)。冻土温度状态随地区及存在条件的差异而发生变化。它主要取决于大气温度、海拔高度、地形、地质和水文地质及植被等条件。此外，环境条件的改变和人类的工程建筑活动也可直接影响其所在地段(区)的冻土温度状态。 冻土按其冻结状态时间的长短可分为多年冻土、季节冻土和瞬时冻土三类。 冻结状态持续三年以上的冻土为多年冻土。每年冬季冻结，夏季全部融化，冻结状态持续时间大于一个月，每年周期性冻结的冻土为季节性冻土，这种冻土的冻结深度为数厘米至1-2m。瞬时冻土是指冬季冻结状态仅持续几个小时至数日的冻土，其冻结深度为数厘米至数毫米。 每年冬季冻结，夏季融化的地表(浅层土体)，在多年冻土地区称之为季节融化层；在季节性冻土地区称之为季节冻结层(季节冻土层)。 冻土内的冰是冻土不可缺少的成分，它的数量、分凝特点(由薄膜水向结晶锋面的迁移而形成冰体，在一定条件下，冰体体积可大大超过冻结前体中的孔孔隙)及其与土颗粒之间的胶结程度影响着土体的冻胀性及冻土的物理力学性质。由于冰具有明显的非均质特性，它的黏塑变形主要是发生在与晶体长轴相垂直的方向上。在天然状态下，由于热一力条件(如温度，压力等)产生变化，冰的各种特性(包括构造特点，流变性等)也会发生相应的变化。,冻土区不良工程地质现象,在冻土区筑路必须考虑的工程地质问题有融沉、冻胀和不良冻土现象等。 (1)融沉 融沉，也称融化下层，指土中过剩冰融化所产生的水排出以及土体的融化固结引起的局部地面的向下运动，是自然(如气候转暖)或人为因素(如砍伐与焚烧树木、房屋采暖)改变了地面的温度状况，引起季节融化深度加大，使地下冰或多年冻土层发生局部融化所致。在多年冻土上限附近的细粒土和有一定量细粒土充填的粗粒土中往往存在厚层地下冰，由于其埋藏浅，所以很容易受各种人为活动的影响而融化。由厚层地下冰融化而产生的融沉是引起多年冻土区路基变形和破坏的主要原因。,(2)冻胀 冻胀是冻土区筑路时需要考虑的另一个重要问题。一般情况下，在低温冻土区，活动层厚度一般较小，且存在双向冻结，冻结速度较快，故冻胀相对较轻。而在高温冻土区，活动层厚度一般较大，冻结速度也较低，如存在粉质土和足够的水分则冻胀严重。 由于路基填筑材料的不均匀，或不同岩性和水文地质条件地段路基过渡处理不当，可能引起不均匀冻胀，使线路在乎纵断面上失去平顺性。用粉质土和黏性土填筑的路基，由于冻结时的水分迁移可能在上部聚冰而引起翻浆。,(3)融冻泥流和滑塌 融冻泥流和滑塌多发生在有厚层地下冰分布的斜坡上。它可以由工程施工、挖方取土等人为活动引起，也可以由自然因素(如河流侵蚀坡脚、气温升高)引起。由融冻泥流和滑塌形成的稀泥物质向下流动，可能掩埋道路，壅塞桥涵，加速路基的软化湿陷。当线路通过越岭地段时，要特别注意这些问题。,(4)冰锥、冻胀丘 冰锥俗称涎流冰，指水多次溢出地表冻结而所形成的地面冰体。分布于多年冻土和季节冻土区。其形成条件为：具有不冻的水源、水的通道、水的驱动力和严寒的气候条件。按其水源分为河冰锥、湖冰锥和采冰锥。绝大部分冰锥是季节性的,冻土地区的路基病害及原因,冻土地区的路基病害类型 铁路和公路的路基，在冻结期间将产生不均匀冻胀，导致路面高低不平，这对铁路和高速公路危害更大，轻者给行车带来障碍，重者造成行车事故。路基的不均匀冻胀还将导致公路的路面，特别是混凝土刚性路面产生裂缝，这种裂缝多呈纵向分布，且经冻融反复作用而不断加宽，严重时使路面呈破碎状。 在季节性冻土地区水文地质条件不良地段，冬季路基土体由于冰冻作用，使其含水量增大，春天化冻时路基中水分不能及时排出，形成潮湿软弱状态。由于行车荷载的反复作用，使路面发生裂纹、鼓包、车辙、“弹簧”土冒泥翻浆等现象。道路翻浆地段路面变形特点和破坏形式通常可分为以下三种类型：路面龟裂、湿润、轻微弹簧；大片裂纹，路面松散，局部鼓包，车辙较浅；车辙较深，翻浆冒泥。,冻土地区的路基设计,多年冻土地区路基设计应遵守保护冻土的原则，尽量避免“零填”、浅挖，并根据不同的冻土条件，分别采用“保护冻土、控制融化速率、预融、综合治理”等设计、施工措施。其中冻土条件是指千年平均地温”，多年冻土地区路基设计原则。 土体产生冻胀应具备3个基本条件：冻胀敏感性土(粉土、黏土和砂土较敏感)、水分供给或初始水分、适当的冻结条件和时间。如能消除或削弱上述3个基本条件中的一个，原则上可以消除或削弱土体的冻胀。因此，防治路基工程冻胀可采用换填法、物理化学法、保温法等对冻土进行处理。,防治冻胀与翻浆的措施,(1)做好路基排水 良好的路基排水可防止地面水或地下水侵入路基，使土基保持干燥，减少冻结过程中水分聚流的来源。 路基范围内的地面水、地下水都应通过顺畅的途径迅速引离路基，以防水分停滞浸湿路基。为此，应重视排水沟渠的设计，注意沟渠排水纵坡和出水口的设计；在一个路段内重视排水系统的设计，使排水沟渠与桥涵组成一个完整的通畅的排水系统。 为降低路基附近的地下水位，可采用有管渗沟；为拦截并排除流向路基的地下水，可采用截水渗沟，同时考虑冰冻深度的影响。,(2)提高路基填土高度 提高路基填土高度，可增大路基边缘至地下水或地面水水位间的距离，从而减小冻结过程中水分向路基上部迁移的数量，使冻胀减弱，使翻浆的程度和可能性变小。 路线通过农田地区，为了少占农田，应与路面设计综合考虑，以确定合理的填土高度。在潮湿的重冻区内粉性土地段，不能单靠提高路基填土高度来保证路基路面的稳定性，要与其他措施，如砂垫层、石灰土基层等配合使用。 提高路基填土高度是一种简便易行、效果显著且比较经济的常用措施。同时也是保证路基路面强度和稳定性，减薄路面，降低造价的重要途径。,(3)设置隔离层 隔离层是设在路基中一定深度处，用于防止水分进入路基上部，从而保持土基干燥，起防治冻胀与翻浆作用的防水结构。设隔离层措施的适用条件： 隔离层对新旧路线翻浆均可采用，特别适用于新线； 不透水隔离层适用于不透水路面的路基中，在透水路面下只能设透水隔离层； 在盐渍土地区的翻浆路段，隔离层深度应同时考虑防止盐胀和次生盐渍化等要求。 隔离层按使用材料可分为透水性隔离层和不透水性隔离层两类。 透水性隔离层用碎石、砾石或粗砂等做成，其厚度一般骑-10-20cm；为了防止淤塞，应在隔离层上面和下面设置防淤层，隔离层底部应高出地面水20cm以上，并向路基两侧作成3的横坡。 不透水性隔离层分不封闭式(隔断毛细水)和封闭式(隔断毛细水和横向渗水)两种。在地面排水困难或地下水位高的路段，宜采用封闭式隔离层。封闭式隔离层可做成垂直封闭式及外斜封闭式。根据隔离层铺筑宽度，不封闭式隔离层又可分为贯通式(当路基宽度较窄时，隔离层横穿全路基)和不贯通式。 不透水性隔离层所用材料有： 8-10的沥青土或6-8的沥青砂，厚度2.5-3.0cm； 沥青或柏油，直接喷洒，厚度25mm； 油毡纸、不透水土工布、塑料薄膜(在重盐渍土地区不宜使用)等不透水材料。 隔离层的深度(隔离层距路肩顶面的垂直距离)一般为(3-35)D(D为标准轴载的轮迹直径)。在交通量大、路面等级高、冻胀与翻浆严重的情况下，宜采用较大数值。,(4)换土 当采用水稳性好、冰冻稳定性好、强度高的粗颗粒土换填路基上部时，可以提高土基的强度和稳定性。换土措施的适用条件： 因路基标高限制，不允许提高路基，且附近有粗粒土可用时； 原有路基土质不良，需铺设高级路面时。 换土层厚度一般可根据地区情况、公路等级、行车要求以及换填材料等因素确定。根据一些地区的经验，在路基上部60-80cm厚的范围换填粗粒土，路基可以基本稳定。换土厚度也可以根据强度要求，按路面结构层厚度的计算方法计算确定。,(5)加强路槽排水 在冻胀与翻浆严重地段，应注意做好路槽排水，通常采用设砂垫层和横向盲沟等措施进行路槽排水。 铺设砂垫层 砂垫层在融期可起蓄水、排水作用；能隔断毛细水上升；可防止融期路基泥浆上挤污染路面结构层；冬季对路基冻胀可起缓冲作用，从而减轻路面冻胀。在盛产砂石地区，可以采用铺设砂垫层排水，防止冻胀和翻浆。 根据砂垫层的作用，从蓄水和耐污染方面考虑，砂垫层的经验厚度为：中湿路段，15-20cm；潮湿路段，20-30cm。 砂垫层材料可选用砂砾、粗砂或中砂，要求砂中不含杂质、泥土。 砂垫层路段两端，要用不透水的黏性土封闭，以防止翻浆的蔓延。砂垫层要洒适量水，用履带式拖拉机碾压。 在透水性很差的黏性土路基，一般不宜使用蓄水的砂垫层。 加设横向盲沟 道路纵坡大于3的坡腰翻浆路段，当中级路面基层采用透水性材料时，为了及时排出透水层内的纵向水流和春融期土基化冻时的多余水分，可在路槽下设置横向盲沟。横向盲沟可设成人字形，纵向间距10m左右，深度20-40cm，宽40cm左右，填以砂砾等透水性良好的材料，出口按一般盲沟处理。,(6)加强路面结构 在冻胀与翻浆地段，为减小冻胀和翻浆对路面结构及承载力的影响，应使用整体性好的石灰土、煤渣石灰土、水泥稳定砂砾等半刚性结构层，以加强路面结构。但是用这些半刚性材料作基层时，应防止反射裂缝，结合当地的应用经验，注意路面结构组合设计、材料的选择和配合比设计。 (7)加设防冻层 在中、重季节冻结区和多年冻土区的高级、次高级路面，在有可能冻胀的路段，为防止不均匀冻胀，路面总厚度不应小于表9-11的规定。如按强度计算的路面厚度小于表9-11规定时，应用冰冻稳定性良好的材料加设防冻层补足。 防冻层材料应选用冰冻稳定性良好的砂砾、粗砂、矿渣、煤渣等粒料，也可采用水泥或石灰煤渣稳定粗粒土、石灰粉煤灰稳定粗粒土等。采用砂砾和粗砂时，小于0.074mm的颗粒含量不应大于5；采用煤渣时，小于2mm的颗粒含量不宜大于20。,(8)铺设隔温层 在重冻区，有条件时也可采用铺设高效隔温层的方法，减小土基冻结深度或使土基不冻结，以防治冻胀，从而防治翻浆。隔温层采用导温性能差的材料，铺在土基内、土基顶面或路面结构层内。 在林区的临时道路上，隔温层多采用压实的泥炭、树皮、木屑等当地材料，铺在土基内或土基顶面。在正规的公路上，可采用泡沫塑料、苯乙烯海绵塑料混凝土、含有多孔填充料的轻混凝土等高效隔温材料。煤渣隔温层铺设于压实的土基顶面，为防煤渣受湿隔温性能降低，可设在砂垫层上；硬化泡沫塑料隔温层铺设于压实的土基顶面；轻混凝土隔温层铺设于面层下的路面结构层内。 在土基顶面铺设硬化泡