土工合成材料加固铁路膨胀土路堤施工技术

1、总第70期2001年第3期西部探矿工程seriesNo.70May2001WEST_CHINAEXPLORATIONENGINEERING文章编号:10045716(2001)031503中图分类号:U213.1+1文献标识码:B土工合成材料加固铁路膨胀土路堤施工技术曹永和(中铁20局工程经营处陕西咸阳712000)摘要:介绍用土工格栅、土工布、土工网垫在膨胀土路堤加固中的机理、施工方法、施工工艺及铺设质量控制。关键词:土工材料膨胀土路堤边坡加固施工技术1999年3月1日颁布实施铁路路基土工合成材料应用技术规范TB1011899以来,促进了土工合成材料应用技术的快速发展和推广应用。根据我局施工

2、经验,用土工格栅分层铺设在边坡中能起加筋补强、防止浅层溜坍的作用;用土工网垫铺设于路堤边坡表面,能起防止表水冲刷的作用,用复合土工膜铺于基床表层的垫层中,能在基床中起隔水防渗防止翻浆冒泥的作用。为此,膨胀土路堤本着预防为主的方针,在新建铁路工程中采用土工合成材料进行防护加固应是一项行之有效的施工措施。1土工合成材料的性能和机理1.1性能1.1.1土工格栅是用高分子材料在一定温控条件下做定向拉伸为细粒,遇雨冲刷呈现无数冲沟,危及边坡土体稳定。2.2翻浆冒泥路基顶部受外营力(气候、温度等)作用,多次膨胀变弱,再经水浸泡溶胀,强度骤减,受力后形成水囊,使道床下沉挤入土中泥浆上翻冒出引起轨道变形。2.

3、3边坡溜坍与滑坡外营力作用,使边坡部分土体强度降低,遇雨骤减,产生局部或由路基面至坡脚的滑动,多由于施工中使用填料不当,压实不够或排水防护工作不善而引起。2.4路肩开裂坍沉由边坡溜坍或滑坡造成,裂缝一般位于距路肩边缘12m范围,或发展至更远处。根据膨胀土路堤的常见病害,可采用土工合成材料进行有效地防护加固。3施工方法和工艺流程而成,其拉伸强度是塑料的12倍以上,经有关单位、专家鉴定,具有“重量轻,变形小,使用寿命长,强度高”等特点。1.1.2二布一膜是由涤沦无纺土工布和聚乙烯(或聚氯乙烯)土工薄膜经热熔粘合而成的复合土工膜,中间一层为聚乙烯(PE)或氯乙烯(PVC)土工薄膜,上下为涤沦无纺土工

4、布。二布一膜强度高,延伸性好,热稳定性能,蠕变性能优良、抗腐蚀性强等特点。1.1.3土工网垫是由丝条状合成材料经过一定的工艺处理,并用膨胀土填筑路堤:当边坡高度5<H6m时,坡脚设小脚墙,坡面喷播植草防护;当6<H10m时,坡脚设小矮挡墙(H=2m),填土分层铺设SDL25型土工格栅,层距0.7m,宽3.5m,边坡喷播植草防护,边坡平台采用50#浆砌片石封闭;当H>10m时,路堤填层除铺设土工格栅外,边坡铺一层三维土工网垫,网格内撒土拍实后喷播植草(图1)。3.1膨胀土路堤施工在结点上相互熔合而成的孔隙很大的三维网状土工合成材料。具有质地疏松、柔性强、耐腐蚀、强度高、施工方便

5、等特点。1.2加固机理1.2.1土工格栅与土体共同承受内、外荷载作用。利用格网与膨胀土路堤填筑应先做100m试验段,确定碾压厚度、压实遍数和松铺系数等参数后,再全面展开施工。方法如下:3.1.1膨胀土路堤填筑,主要是通过自卸汽车运土,推土机初土接触面的摩擦作用,使土中的垂直应力和水平应力经土工格网面层水平扩散,转化为土工格网与土界面的剪应力,从而相应降低了土体受力,起到固结边坡土体、加筋补强和防止边坡浅层溜塌、塌滑的作用。1.2.2二布一膜铺设在基床表层,主要起隔离(隔水、隔浆、隔平,平地机精平,压路机分层碾压夯实来完成。3.1.2为提高土方填筑速度,减小土工格栅的铺设给填土进度带来的影响,在

6、施工时,应采用以下填筑方法。3.1.2.1采用自卸汽车在垂直于线路中心线方向上卸土。卸土碴)、排水、反滤作用,也起着分散基床应力、减少路堤填筑后的不均匀沉降、有效提高基床刚度的作用。1.2.3土工网垫铺设于路堤边坡表面,能起先期保土和固定草时,汽车后轮距土工格栅边缘保持在0.20.4m,车内土方卸落时,开始正落于土工格栅的中心部位而后向周围散开,恰好埋住整个土工格栅。这样汽车既不会直接辗压到土工格栅上,造成破坏。同时土工格栅也不会发生移动,确保位置准确。3.1.2.2在距路肩标高3.5m以下部分路堤填土时,同时铺设种及防止表水冲刷、分解雨水集中的作用,土工网垫与植物根系、泥土牢固地结合在一起,

7、可形成一层坚固的绿色保护层,防止雨水冲蚀、边坡溜坍和滑坡。2膨胀土路堤的常见病害2.1冲蚀两侧土工格栅,中间剩余的路基宽度可以满足汽车调头的需要。3.1.2.3在距路肩标高23m范围的路堤填土时,两侧土工格表面土中微裂隙由于反复胀缩,逐渐发育,终使土块破碎成栅纵向满铺后,汽车在中间路面剩余的宽度内无法调头,此时只© 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.16西部探矿工程30mm的回弹恢复率不低于80%;May2001No.33.3.2根据坡面长度将土工网垫裁剪好,搬运至工地。3.3

8、.3平整夯实坡面,使坡面平顺,并将坡面适量洒水湿润。3.3.4铺设土工网垫时用小木棍穿于整卷网垫中,从上而下顺坡拉出平铺网垫,使土工网垫与坡面密贴。土工网垫上下边均按倒“型埋入土中,埋深0.4m,回转长度0.2m,埋入后应充L”分夯实,不得有凹坑造成积水。3.3.5土工网垫平铺于坡面上,铺设范围包括路肩、平台和坡脚,其搭接宽度2cm;铺设时用长30cm =6mm的 级钢筋固网销钉垂直坡面固定,间距0.51.5m,使其与坡面密贴。图1膨胀土路堤边坡防护图1、喷播植草;2、SDL25土工格栅宽3.5m,间距0.7m;3、SDL25土工3.3.6在平铺固定密贴的土工网垫上撒细粒土稍盖住网垫并拍实,使

9、土粒充满网泡,再适当洒水使土粒密实湿润,然后进行喷播植草。3.4土工布(二布一膜)的铺设3.4.1材料选取。要求材料性能指标为:格栅宽3.5m,间距0.7m;4、原土回填并M7.5水泥砂浆砌片石;5、夯实;6、土工网垫,网格内撒土拍实;7、喷播植草;8、M5水泥砂浆砌片石厚0.3m(膨胀土路堤应进行基床换填);能单侧铺设土工格栅,待其上填土推平碾压后,汽车就可以在这一侧行走、调头,随后铺设另一侧的土工格栅。3.1.2.4在距路肩标高2m以内部分路堤填土时,土工格栅单单位面积质量600g 膜200g、布200g)m2(布200g、抗拉强度>12kN m顶破强度>1.5kN延伸率>

10、;15%渗透系数10-11cm s3.4.2路基路拱验收合格后,整平路基面,清除可能刺破复合土工膜的凸出物。3.4.3换填中粗砂和土工布顺路基用自卸车运至铺设场地。3.4.4施工时铺设中粗砂垫层5cm作底砂并压实,然后将复合侧纵向满铺后,路基剩余宽度已不能满足汽车调头的需要,土工格栅每次按长3m纵向铺设,汽车卸土时在土工格栅铺设后的前进方向向后卸土,刚好可以埋住土工格栅,且土工格栅外侧留一部分可与后铺土工格栅搭接。3.1.3为保证边坡压实质量,除填筑时每侧加宽2030cm外。对每层土边缘采取压路机沿线路中心线成45度角的方向夯压,这样既保证了施工机械作业安全,同时确保了边坡的压实度。3.2土工

11、格栅的铺设3.2.1材料的选取。SDL25土工格栅,极限抗拉强度25kN m,延伸率为5%时,抗拉强度10kN m。3.2.2用剪刀将土工格栅按设计尺寸裁剪好,整齐堆放。3.2.3将碾压密实的填土表面整平,清除土面坚硬凸出物。3.2.4土工格栅外缘距路堤边坡外缘要保持510cm,以防止土工布一端固定,沿线路方向人力推卷展开土工布,随铺随盖其上面砂15cm并夯实。3.4.5土工布沿线路纵向两幅的搭接长度0.5m,在高路堤地段应酌情加长,土工布高端在低端上,保证接头处不渗漏。4土工合成材料施工质量控制4.1土工格栅铺设质量控制4.1.1铺设土工格栅的填土面压实平整,填土分层30cm,土刷坡后,土工

12、格栅外露老化。3.2.5测设路基边线桩位,挂上线绳,用白灰洒出土工格栅栏外块应击碎至块径15cm以下。4.1.2测设路基边坡线,土工格栅沿测设的边线铺设。4.1.3按设计铺设宽度裁剪土工格栅。4.1.4土工格栅铺设应平整,不允许有褶皱,尽量拉紧,不得有侧线。3.2.6将裁剪好的土工格栅逐一密贴摆放在填土面上,并将土工格栅强度高的方向垂直于线路轴线方向。3.2.7将土工格栅拉紧展开,将相邻的各幅土工格栅用铁丝绑坚硬凸出物。4.1.5土工格栅铺设拉展开后,立即用 4铁丝制作的“型U”扎搭接起来,每隔1015cm一个绑扎点,搭接长度10cm,采用“型铁丝卡将土工格栅固定于土层表面,“U”型卡间相距U

13、”50cm,梅花型布置。3.2.8土工格栅铺设层间隔按0.7m设置。3.2.9铺设上一层土工格栅,根据同样的工序施工。3.3土工网垫的铺设卡钉固于填土面。“型卡沿土工格栅边缘及相邻密贴边钉固,U”钉固时必须使土工格栅与填土面密贴。4.1.6土工格栅铺设后要钉紧,要及时填筑覆盖。4.1.7在土工格栅上填土,土从侧面横倒于土工格栅面上,严禁汽车及压路机直接碾压土工格栅。4.1.8按设计层间距,控制填土厚度及层数,保证上下层土工格土工网垫能分解雨水的集中作用,有效地解决边坡冲刷问题,有利于植物生长,尽快形成保护能力。其施工方法如下:3.3.1材料选取:依规范要求,确定材料指标为:栅铺设的间隔符合设计

14、要求。4.2土工网垫铺设质量控制4.2.1路基边坡清刷平整夯实,达到设计坡率。4.2.2网垫铺设前,在路肩及坡脚挖凹槽,网垫上端埋设于路肩暴露下使用寿命5年;水土保持能力系数5;凹槽内,自上而下展铺,下端埋设于坡脚的凹槽内,埋设时呈“L”形埋设,且用粘土回填密实,不得造成积水。© 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.总第70期2001年第3期西部探矿工程seriesNo.70May2001WEST_CHINAEXPLORATIONENGINEERING文章编号:10045716(

15、2001)031702中图分类号:TU472.3+3文献标识码:B预压排水固结法在秦沈线的应用邓小卫(中铁5局集团技术开发部贵州贵阳550003)摘要:介绍了预压排水固结法在处理软土地基上的应用,施工方法及效果。关键词:预压排水方法软土基效果1预压排水固结法加固原理秦沈客运专线作为我国第一条铁路客运专线,其要求路基工后沉降量<15cm,并要在通过软土和软弱地基地区达到该要求。秦沈线A14标段处于辽河冲积平原,该段地区地质条件差,多为软土、和松软土质,设计中大量采用了袋装砂井和塑料排水板法对地基进行加固处理。其处理深度根据地质情况介于411m之间,间距为1.2、1.3m,梅花形布置,上铺0

16、.5m厚砂垫层,预压排水固结法是指通过在地基土体中形成一定的排水通道、在建筑物建造前或建造中对地基土体进行预压,使土体中的水通过排水通道逐渐排出,土体逐渐固结,使地基的沉降在加载预压期间基本完成或大部分完成,使建筑物在使用期间不致产生过大的沉降和沉降差,同时增加地基土的抗剪强度,提高地基的承载力和稳定性的方法。采用的排水通道一般有竖向排水系统(普通砂井、袋装砂井、塑料排水板)和横向排水系统(砂垫层),加压系统有堆载法、真空法、降低地下水位法、电渗法和联合法,堆载法一般用于路堤填筑等施工,其它多用于工业与民用建筑物的施工。预压排水固结法适用于处理淤泥质土、淤泥和冲填土等饱和粘性土地基的沉降稳定问

17、题。袋装砂井是普通砂井的改良,其采用具有一定伸缩性和抗拉强度很高的聚丙烯或聚乙烯编制袋装灌砂子,形成砂柱打设入地基土中,形成排水通道,其基本解决了普通砂井易出现的断桩、缩颈、错位等问题。而塑料排水板法由纸板排水法发展而来,其将带状塑料排水板用插板机将其插入地基土中,靠塑料排水板形成排水通道。这两种方法施工速度快、工程造价低,是现在广为采用的软土地基处理方法。2工程概况要求袋装砂井、塑料排水板伸入砂垫层长度0.3m,袋装砂井直径为0.07m。3施工机械袋装砂井与塑料排水板的施工机械一般可以通用,其区别只在于两者套管管靴不同。现场采用的施工机械主要有如下类型:LC系列履带自行式、SSD20型履带自

18、行式、JCD20门架式插孔机。各种机械性能如表1:这几种机械都可以根据设计和地质情况,调整振动锤的大小、套管长度,较好地适应施工要求。4施工工艺流程4.1施工流程4.1.1准备施工场地、施工机械和原材料。4.1.2机械定位,检查调整机械套管垂直度,塑料排水板法施工时,将塑料排水带装靴。4.2.3覆盖的土要将网垫整个遮盖,以免网垫外露老化。4.2.4喷播植草后要洒水养生,养生期不少于30天。5.3土工布铺设质量控制4.3.1土工布材质要符合规范和设计要求。4.3.2路基基床换填与道床同期施工,以免间隔时间过长土工接侵蚀。坡角挡土墙在路堑开挖后要及时修筑,挡土墙基坑要跳槽开挖。跳槽施工避免边坡失稳造成滑坡。5.4严格按设计要求及规范规定:强膨胀土稳定性差,不应做路堤填料;中等膨胀土经过加工、改良处理后作为填料;弱膨胀土可根据当地气候、水文情况加以利用。5.5对于直接使用中、弱膨胀土填筑路堤时,应及时对边坡及顶布被盗换和产生破裂。4.3.3铺碴、整道时,应控制捣固深度,以免损伤土工布。5施工注意事项5.