《鹰岭专用线软土地基路堤设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《鹰岭专用线软土地基路堤设计（3页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、强度值。这说明了掺合料加入土中后,逐渐离解并 发生离子交换等一系列物理化学反应需要一段时 间,在这期间土的成分和性质尚不稳定,强度也还不 高,并正逐渐增长。因此,刚刚填筑完成的改良土需 要进行必要的养护,为土中的各类物理化学反应创造条件,这对确保改良效果非常重要。而养护的时 间至少应不少于7天为宜。4 结论4.1 在膨胀性土中掺入一定量的熟石灰、 生石灰、水泥形成的改良土,其土性都有一定的改善,尤其以 生石灰的改良效果最好。4. 2 加入掺合料的改良土,塑性指数减小、 粘粒含 量降低、 膨胀性降低、 强度提高,尤其是抗水性能有 极大的改善。4. 3 最优配合比的选择,与工程实际要求、 土质情
2、况、 掺合料的种类及质量有关,在施工之前应进行室 内配合比设计。根据本次试验结果,采用5 %的生 石灰为最优。4. 4 养护条件、 湿度均是影响改良土性质的重要因素,不管是室内试验还是现场施工,都需进行必要的 洒水、 保湿养护,切勿任其暴露在大气中自然干燥。 养护期至少应不少于7天为宜。4. 5 填筑前对土料的含水量必须严格控制。含水 量太小不但压实度无法保证,而且影响到掺合料与土料的物理化学反映;含水量太大则改良土的强度 将大幅度的降低。因此,拌合土料的含水量以接近 最佳含水量为宜。4. 6 土料要粉碎,与掺合料的拌合要均匀。4. 7 如果是掺合水泥,则土料应先加水到最佳含水量状态浸润一昼夜
3、,然后再掺入水泥并立即进行击 实,以免混合料硬化而失掉了重塑性能,不易压实。 如果是掺合生石灰,则土料先加一定量的水(以不结 团为原则)浸润一昼夜,掺入生石灰拌匀后再加足要 求的水量,继续浸润一昼夜,使生石灰能充分消解,然后再击实、 制样。否则,试件在养护过程中易由于 生石灰粉膨胀而使土体疏松、 破坏。工程施工过程 中也应注意这一点。(收稿日期2000 - 10 - 17)鹰岭专用线软土地基路堤设计薛增利(铁道部第一勘测设计院西安分院)1 引言近年来随着新技术、 新工艺的迅速发展,软土地 基处理措施不断完善,经常遇到的有:挖除换填、 抛 石挤淤、 砂井、 砂垫层夹土工布、 碎石桩、 粉喷桩、
4、旋 喷桩等。抛石挤淤处理水下软土,因其施工简便,处理效果较好,目前在公路、 铁路等工程实践中广泛使 用。但在铁路工程中软土处理厚度一般不大于3m。1997年铁道部第一勘测设计院西安分院在广西钦 州港鹰岭码头作业区铁路专用线设计中,根据该区 软土的特殊性,经多种设计方案比选,对DK1 + 600DK3 + 600段水深23m ,地基软土厚47. 5m ,提出采用抛石挤淤工程处理方案,该方案在同年设 计文件审查中受到专家组的认可。图1 线路平面图(示意)03铁道技术监督 2001年第3期 工程质量 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd.
5、 All rights reserved.如图1所示,鹰岭码头作业区铁路专用线是广 西地方铁路,是钦州至钦州港支线向码头延伸的一 段,位于已建钦州港车站东南侧的滨海区,线路设计长度5. 9km。沿线地形可分为三个地貌单元,即滨 海丘陵区、 浅海滩海湾区及滨海区,其中DK1 + 600DK3 + 600段线路通过浅海滩海湾区的两处大虾塘,其长度分别为445m和645m ,塘宽300500m , 且与海水连通,一般水深23m ,塘底分布45m 厚淤泥,局部厚度67. 5m。是该线工程控制地段。2 工程地质条件2. 1 软土的沉积环境鹰岭铁路专用线DK1 + 600DK3 + 600段线 路通过浅海
6、滩海湾区,区内海岸线迂迥曲折,分布有大量的独立岛屿,原位于地表的沟谷及洼地多已淹入海水之下,形成海湾。海湾在临海侧多筑有人工 堤坝形成封闭或半封闭式海湾,现已建成海产养殖场,并修有通道与海水连通。由于海岸及众多岛屿 的影响,海湾内受风浪及海潮的影响微弱,由陆地流 入大海的河流、 小溪汇入海湾后受海水的顶托,流速减慢,其中携带的大量陆源物质很快沉积。另一方面由海潮带入的物质,在海湾近于静水的环境中沉积,形成海湾式溺谷相沉积。故此,海湾内软土的分 布范围广、 厚度大。据钻探揭示,软土的厚度受下伏 地形的影响,位于海蚀平台区的软土一般厚45m ,古沟槽或洼地处的软土厚度67. 5m。在海蚀平台淤泥下
7、部常分布有24m厚的残积砂粘土层,底部 为志留系下统的泥质粉细砂岩。代表性地质剖面如图2所示:图2 浅海滩海湾区地质剖面1.第四系2.志留系下统3.残积层4.冲积海积层5.淤泥6.砂粘土7.砂岩夹泥岩8.钻孔2. 2 软土岩性及物理力学指标 根据钻探及土工试验得出:海湾内软土为冲积 海积层(Qa1 + m) ,灰黑褐黑色,以饱和流塑状淤泥 为主,内夹20 %左右的砂及15 %左右的贝壳残骸,厚度45m ,局部达7. 5m。其物理力学指标列于表1。2. 3 软土性质分析 该段淤泥质软土与一般溺谷相、 泻湖相软土相 比,前期固结压力偏小15. 0kPa ,抗剪强度低,钻探岩芯不能成型,天然含水量中
8、等,但液性指数偏高为1.75 (最高达2. 24) ,证明粘粒较多,且该处淤泥无 硬壳,具高流动性,水平渗透系数平均值1. 65310- 5偏大,易于侧向挤出。有利于抛石挤淤。3 软土地基路堤设计3. 1 抛石挤淤力学计算表1 软土物理力学指标 项目天 然 含 水 量 W0天 然 容 重 r kN/ m3天 然 孔 隙 比 e0液 限 wb ( %)塑 限 WP ( %)液 性 指 数 IL塑 性 指 数 IP压 缩 系 数 a1 - 2 MP- 1a压 缩 模 量 ES MPa三轴试验渗透系数C kPa 。kV cm/ skH cm/ s前期 固结 压力 kPa波 动 值32. 7 68.
9、115. 7 20. 70. 76 1. 8830. 3 50. 216. 6 30. 90. 78 2. 2413. 7 23. 10. 90 1. 841. 36 2. 332 90. 6 1. 16. 76 3 10- 7 9. 82 3 10- 71. 43 3 10- 5 1. 87 3 10- 513. 7 17. 9平 均 值55. 1 16. 9 1. 4740. 821. 91. 7518. 8 1. 34 1. 88 6. 0 0. 838. 29 3 10- 71. 65 3 10- 515. 8图3 抛石挤淤断面 本线虾塘水深23m ,塘底软土厚47. 5m ,根据软土
10、的物理力学指标,经经济、 技术条件比较,采13工程质量 2001年第3期 铁道技术监督 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.用抛石挤淤方案。 如图3所示,现以DK3 + 600断面为例,对抛石挤淤进行力学计算。路肩设计高程4. 26m ,常水位高程2m;淤泥质软土饱和容重r = 16. 8kN/ m3,不排水剪切强度Cu= 6. 0kPa ;片石容重r片= 20kN/ m3,浮容重r片b= 10kN/ m3;风化岩石容重r石= 18kN/m3;载重汽车或重型机械换算土柱高h0= 1. 0m
11、 ,预压土柱高h0= 3. 2m。3. 1. 1 淤泥质软土极限承载力计算:根据 铁路路基设计规范(TBJ1 - 96)软土地基容许承载力计算公式 = 1/ m35. 14Cu + r3h ,采用安全系数m =1. 0 ,则淤泥质软土极限承载力计算公式为极=5. 14Cu + rh ,不同深度淤泥质软土极限承载力计算 结果见表3。3. 1. 2 片石抛填至常水位+ 0. 05m(安全值)处,用重型机械或载重汽车反复碾压,计算公式为: z= r片3h0+ r片3h水上+ r片浮3h水下,计算结果见表3。3. 1. 3 路堤上部填筑风化岩石至路肩高程后,用重型机械碾压,计算公式为: z= r石3h
12、0+ r石3h填+ r片3h水上+ r片浮3h水下,计算结果见表3。3. 1. 4 路堤坝上部填风化岩石至路肩高程后填预压土柱进行预压,计算公式为: z= r石3h预+ r石3h填+ r片3h水上+ r片浮3h水下,计算结果见表3。表3 计算成果表片石压入深度(m)软土极限强度极kPa抛填片石至常水位+ 0. 5m处进行机械碾压z(kPa)路堤填筑至路肩设计高程z(kPa)机械碾压设预压土柱147. 655. 0 264. 465. 094. 7 381. 275. 0104. 7129. 9 498. 085. 0114. 7139. 9 5114. 895. 0124. 7149. 9 6
13、131. 6105. 0134. 7159. 9 7148. 4115. 0144. 7169. 9 7. 5156. 8120. 0149. 7174. 9由表3计算结果可以看出,当抛填片石至常水位+ 0. 5m处,用载重汽车碾压,片石沉入2m时,上部荷载及填土自重垂直应力2= 65kPa ,略大于软土极限强度极= 64. 4kPa ,说明片石最大能沉入2m;当路堤填筑至路肩高程处,采用机械碾压,片石 沉入6. 0m时,上部荷载及填土自重垂直应力6. 0=134.7kPa ,略大于极= 131. 6kPa ,说明片石最大能 沉入6. 0m;路堤填至路肩高程上部设预压土柱,上 部荷载及填土自重
14、垂直应力7. 5= 174. 9kPa ,大于软土极限承载力极= 156. 8kPa ,说明片石能沉入软 土底部。3. 2 既有抛石挤淤工程下沉情况 果鹰大道位于该专用线DK2 + 600DK3 +100段右侧,距线路约200m ,并大致平行于线路。通过处地形地质条件与该专用线相近。路面高程4. 3m ,设计路面宽60m ,现仅修建30m宽,已铺沥青 路面78m宽,路堤两侧淤泥质软土已被挤出水面 以上0. 51. 5m。路堤是用志留系泥质粉砂夹泥岩 填筑,初期沉降量大,经过两年的行车压实,现已稳定,其路堤断面如图4所示。 据钻探揭示填土最大挤入深度6. 0m ,与理论分 析结果相近,说明上述理
15、论分析是正确的。由于砂 粒及贝壳残骸在底部被压实,承载力提高,故抛石底 部距下部硬层顶尚有0. 7m。4 结论4. 1 根据力学计算,对软土厚度大于6. 0m地段, 路堤应设预压土柱进行预压,以保证片石沉入软土 底部。4. 2 DK3 + 010DK3 + 080段抛石挤淤试验工程 施工时,当片石抛填至常水位+ 0. 5m (即2. 5m高 程)处,经用重型机械反复碾压后,基底挖探坑验证, 片石挤入淤泥中1. 9m ,与计算片石压入深度2. 0m 相近,说明设计计算与实际很接近。4. 3 通过定性分析比较,结合果鹰大道通过虾塘地 段路堤修筑的实践,经计算验证认为:采用抛石挤淤 工程措施处理该段软土地基是可行的。但需精心施 工,做好施工组织及观测工作。图4 果鹰大道断面图(收稿日期2000 - 10 - 16)23铁道技术监督 2001年第3期 工程质量 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
