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2015年6月铁道工程学报Jun2015第6期(总201)JOURNALOFRAILWAYENGINEERINGSOCIETYNO.6(Ser.201)文章编号:1006—2106(2015)06—0025一O4斜坡高路堤路基病害治理及分析。庞应刚¨姚裕春李楚根陈裕刚(中铁二院工程集团有限责任公司,成都610031)摘要:研究目的:受工程投资、使用功能等因素影响,在以往的铁路建设中出现过较多的斜坡高路堤路基工程。由于设计、施工对斜坡地形高路堤的建设经验可能存在不足,或为了节约工程投资对斜坡高路堤工程采取的措施安全储备不够,从而出现了部分斜坡高路堤路基病害。本文通过实例分析斜坡高路堤病害的治理并进行总结,供今后类似工程参考。研究结论:通过某铁路斜坡高路堤病害的治理及分析得出:(1)斜坡高路堤路基病害应急抢险可优先采用反压护道及钢花管桩注浆措施;(2)斜坡高填方路堤应加强上方侧排水、改善路基填筑材料及地基基底条件,提高安全储备;(3)斜坡高填方路堤宜设置侧向约束加固桩;(4)该研究结果对斜坡高路堤铁路、公路工程等设计施工具有指导意义。关键词:斜坡高路堤;路基病害;病害治理;工程措施中图分类号:U213.1文献标识码:AHazardControloftheHighEmbankmentConstructedonSlopeFoundationandItsAnalysisPANGYing—gang,YAOYu—chun,LIChu—gen,CHENYu—gang(ChinaRailwayEryuanEngineeringGroupCo.Ltd,Chengdu,Sichuan610031,China)Abstract:Researchpurposes:Duetoprojectinvestmentandusingfunction,alotofhighembankmentsconstructedonslope~undationduringthepastconstructionoftherailwayengineering.Thehighembankmenthazardsoccurbecauseoflackofinsufficientconstructionexperienceonslope~undationofdesignorconstruction,orelselackofenoughsafetycoefficientsforsavingpr~ectinvestment.Theresultsofthishazardcontrolanditsanalysiscanbeusedtoprovideanimportantreferencetoengineeringpractice.Researchconclusions:Theresultsofthishazardcontrolanditsanalysisshowthat:(1)Loadingbermandgroutingpilewithsteelpipearethepreferencemeasuresforemergencyrescueofhighembankmentshazardsconstructedonslopefoundation.(2)Forthehighembankmentsconstructedonslopefoundation,thedrainage,fillingmaterialandfoundationconditionsmustbestrengthen.thesafetyfactorshouldbemuchhigher.(3)Constraintreinforcementpilesshouldbetakenforthehighembankmentsconstructedonslopefoundation.(4)Theresearchresuhshaveanimportantreferencetorailwayandroadengineeringconstructedonslopefoundation.Keywords:highembankmentsconstructedonslopefoundation;embankmenthazard;hazardcontrol;engineeringma譬l1re收稿日期:2014—10—08。作者简介:庞应刚,1964年出生,男,高级工程师。
26铁道工程学报2015年6月1工程概述3路基病害概况及原因分析某铁路DK63+500~DK63+653段属山坡前缘3.1路基病害概况缓坡地带,地形左低右高,自然横坡右陡左缓,右侧坡2010年4月初以来,DK63+531~DK63+653度15。一25。、左侧坡度7。一15。,线路以填方通过,中段路基及DK63+546处涵洞发生下沉,2010年6月2心填高7—14m,边坡最大高度18m,为斜坡高路堤工日,相关单位对DK63+546处涵洞进行勘查发现:涵程一。洞从第7~11节(由涵洞出口向涵洞进口方向编涵节该段地层岩性为上覆第四系更新统冲洪积层号)沉降缝之间向涵洞出口方向位移,位移量为0.2~(Q;)粉质黏土,下伏基岩为泥盆系中统棋子桥组11em;同时从第1~13节,涵身边墙有向大里程方向(D;)灰岩夹泥质灰岩,特征如下:<2>粉质黏土位移,位移量为1~11cm,部分涵洞底沉降缝有渗水(Q;~p1):灰黄、棕黄色,硬塑状,土质不均,含约10%~现象;第4节涵洞盖板顶有0.2mm裂缝,裂缝有渗水现象;涵洞基础和边墙无拉裂现象。30%砂岩、灰岩质碎石角砾,偶见大块石,厚8~13m,通过对DK63+510一DK63+653段左侧路堤边分布于坡面上,C=25kPa、=9。、0=200kPa;<5>坡、半坡平台、坡脚处、坡脚外的地形进行仔细核对,发灰岩夹泥质灰岩(Dq):灰色、深灰色,隐晶结构,中厚现DK63+546处涵洞大里程端沿线路方向约1~6m层状构造,弱风化,溶蚀弱一中等程度,段内无露头。范围内的左侧路堤边坡路肩下方出现变形开裂现象,段内地下水主要为第四系土层中含少量的孔隙潜裂缝约1~2mm,其余地段均未发现边坡变形开裂、鼓水,基岩裂隙水、岩溶水埋藏较深,未见地下水露头,地胀现象,坡脚处及外侧未见变形迹象。下水对路基工程影响甚微;地表水主要为冲沟水、坡面针对现场勘察情况,采取了以下处理措施:一是将水,受大气降雨补给。因铁路行走于山坡前缘缓坡的涵洞沉降缝内杂物清除干净,对涵洞沉降缝开裂处先陡缓相接地段,右侧山坡相对较陡且为一面坡,故雨季采用C20水泥砂浆灌注密实,再填塞25cm厚TQF一1时坡面水、沟水能较快排向线路附近汇聚,对线路影响防水材料,达到密实后采用M10水泥砂浆封闭沉降较大。缝;二是对涵洞基础及边墙采取高压注浆加固处理,注2路基工程设计浆孔间距按1.5m×1.5m行列式布置,孑L深为6m;三是对涵洞盖板顶按3m×1.5ITI间距注浆,即从盖板路基基底:根据路堤整体稳定性检算,本段斜坡路沉降缝内注浆,避免损坏盖板及钢筋,孔深为6m;四堤满足设计安全系数1.25,按斜坡路基要求,设计在是盖板及边墙开裂处采取环氧树脂注入加固处理;五原地面挖台阶,台阶宽度不小于2.0ml’。是涵洞出入口铺砌开裂损坏处应予彻底修复加固,以路基填料:路基基床表层采用A组填料,路基基免再次出现开裂渗水现象;六是在路堤的路肩、坡面、床底层采用AB组填料,路基本体采用路堑挖方或隧半坡平台、坡脚、坡脚外均需建立水平位移、沉降量系道弃渣中的硬质岩石。统观测方格网,并建立测点位移量一时间、沉降量一时路基防护:路堤边坡设人字型截水骨架内灌草护间等观测曲线;七是对路基存在的裂缝,根据不同部位坡,骨架间距5rn×3m,骨架埋深0.6m。采取黏土夯填密实(坡面)、水泥砂浆填塞紧密(路肩路基排水:路堤右侧设置排水沟,排水沟底顺线路附近),减少地表水渗入路基本体;八是对段内路堤路方向设置一条纵向盲沟;DK63+546处设置了一个横肩进行现状测量(含里程、高程、宽度),以便采取干砌向的排水涵洞。片石护肩的恢复工作,并适量预留护肩的沉落量。路基代表』生横断面如图1所示。2010年6月2日对涵洞的涵基及两侧涵墙进行注浆加固处理。涵洞注浆完毕后,路基下沉变形及涵洞沿上述两个方向的位移加剧,自2010年6月17日至2010年6月20日,路基下沉量达50am,仅2010年6月21日一天就下沉161mm;涵洞自2010年6月l7日~20日沿大里程方向位移量8~25mm,水平位移量5—18mm,涵洞进口浆砌片护坡坍塌,导致上方坡面出现三条环状裂缝,2010年6月21日DK63+546~图1路基代表性横断面图DK63+650段填方体局部出现外挤,左侧坡脚多处出
28铁道工程学报2o15年6月反算结果如下:4.3路基永久工程DK63+540处断面:C=15kPa,=6。;路堤病害治理永久工程是保证其长期稳定的工程DK63+560处断面:C=15kPa,=5.5。;措施,须具有稳定可靠、施工对既有线影响较小的特DK63+600处断面:C=15kPa,=6。;点,本工点采用的永久措施如下所述。DK63+610处断面:C=15kPa,=7。。4.3.1抗滑桩设计4.1.2路堤滑坡推力计算DK63+531一DK63+653段在路堤左侧坡脚处,路堤滑坡稳定性计算以极限平衡法为主,滑坡推距线路中线26~37m设置一排钢筋混凝土抗滑桩,间力计算按传递系数法考虑,推力计算安全系数K=距5~6in,桩截面2×2.75—2×3in,桩长l8~31in,1.20。滑坡推力计算中,潜在浅层滑动面按临界稳定共设24根。抗滑桩可以为病害路堤提供较大的抗滑状态反算值,潜在深部滑动面采用粉质黏土指标C=力,承担全部的下滑推力。25kPa、=9。,滑坡推力计算结果如表1所示。4.3.2路基本体注浆设计由于本段路基沉降较大,鉴于地质钻孔和钢花管表1滑坡推力计算结果(单位:kN/m)桩钻孔揭示的路基本体密实度不均匀现象,对塌陷处检算断面滑坡推力潜在浅层滑动面潜在深部滑动面进行注浆加固。注浆加固工程宜在抗滑桩工程施工完DK63+540632426成后进行。DK63+560646449注浆孔间距1.5—3.0rn,长度8—15m。浆液采DK63+600460236用42.5级普通硅酸盐水泥和水玻璃混合浆液。水灰DK63+610455225比采用0.6:1~0.8:1,水泥浆与水玻璃体积比4.2路基抢险应急工程1:0.3—0.6,水玻璃波美度为35Be,浆液的凝结时间路基抢险应急工程的首要任务是确保路堤临时整控制在15—25min以内,结合体1h的抗压强度不小体稳定和线路运营安全,其必须具有施工方便、快速的于0.8MPa。特点,本工点根据其具体特点采取了以下应急措施:病害路堤综合治理的代表性断面如图4所示。措施一:在DK63+544~DK63+651段左侧坡脚墙处施打两排钢轨桩,间距0.5m,梅花形布置,钢轨桩长10m,对坡脚起到加固作用,避免或减轻地基的滑移。措施二:在钢轨桩的外侧采用宽25~30m、高1~5m的反压护道,是确保地基稳定最快速的措施;反压图4路堤病害治理加固代表性断图护道下方原排水沟处填筑块碎石,确保水沟排水的通畅性。5结论措施三:在DK63+536一DK63+650段左侧路堤坡脚设置一排深层排水孔,尽快疏干路堤基底积水,通过本斜坡高路堤病害工点病害产生的原因分析排水孔钻孔直径4,100mm,内置4,8ommPVC管,间距以及病害治理,得出以下结论:1.5m,深15m,向上坡率1%一4%。(1)斜坡基底尽量避免高填方路堤,宜优先以桥措施四:在DK63+535一DK63+647段左侧路梁通过,当必须以路基通过时,宜在高填方下方侧设置堤坡脚靠线路侧6.7~16.4m范围内设置4排钢管侧向约束桩加固。桩,采用4,108mm钢花管,钻孔直径4,130mm,桩间距(2)斜坡基底的高填方路堤必须加强上方侧的排水1.5m,梅花形布置,桩垂直打人,桩长为24.0m或进工程,应改善路基填筑材料、改善填方基底的填筑条件。入基岩面不小于1.0m,保证路堤坡体的稳定性和提(3)侧向约束桩工程设计宜按不平衡推力法进行高地基的抗剪能力。钢花管内设置1束3根4,22钢推力计算,推力计算中宜考虑填土基底硬塑状粉质黏筋,钢管内注浆材料采用水泥浆,注浆压力采用0.5~土层在地表水下渗逐渐软化后地质参数的降低。2MPa,水灰比(重量比)为0.6:1~0.8:1,水泥浆与(4)斜坡基底高填方路堤工程挖台阶施工在稳定水玻璃体积比1:0.3~1:0.4,水玻璃波美度为性检算时仅作为安全储备,斜坡路堤的稳定安全系数35Be,浆液的凝结时间控制在20~30min以内,同时应适当提高。应保证注浆孔注浆饱满。(下转第68页ToP.68)
68铁道工程学报2015年6月鍪(13喜鲁4严Uni松ve宏~,周,佳20媚1(,5高)波:50.5结-5构08可.靠性设计分项系数研究:三,衬砌的可靠指标与目标可t_oj“.j:.靠指标.取得良好的一致性。Y:,.0:。ji锄ei,。B。.Dte珊iati。n(4)研究成果可为规范修编提供依据并可直接指0fPartia1Coeficients0fstructuReliablilitlvDesign参考文献:[5]结构可靠性设计浅论⋯.铁道工程学数的研究[J].西南交通大学学报,2001(5):505—508.(编辑赵立兰)(上接第28页FromP.28)(5)斜坡基底高填方工程上方侧排水沟宜设置在76天然土体上,其水沟平台应采取措施完全封闭。ZhangLiang,WeiYongxing,LuoQiang.Studyon(6)斜坡路堤病害治理不宜直接采用注浆加固,ReinforcementProcementProjectsforSlopeFlabbySubgradeEnbankmentBasedonCentrifugalModel从而避免注浆施工过程中影响斜坡路堤的稳定。Tests[J].JournalofRailwayEngineeringSociety,2004参考文献:(1):73—76.[5]姚裕春,魏永幸,袁碧玉.高速铁路斜坡路堤变形控制探[1]TB10001-2005,铁路路基设计规范[s].析[J].铁道工程学报,2014(5):16—21.TB10001-2005,CodeforDesignonSubgradeofYaoYuchun,WeiYongxing,YuanBiyu.DeformationRailway[s].andControlofEmbankmentConstructedonSlope[2]魏永幸,罗强,邱延峻.斜坡软弱地基填方工程技术研究FoundationforHigh—speedRailways[J].Journalof与实践[M].北京:人民交通出版社,2011.RailwayEngineeringSociety,2014(5):16-21.WeiYongxing,LuoQiang,QinYanjun.Technology[6]吴沛沛.带系梁的桩网结构在处理斜坡软基中的应用ResearchandPracticeforEmbarkmentConstructedon[J].高速铁路技术,2012(3):14—17.WeakSlopeFoundation[M].Beijing:ChinaWuPeipei.ApplicationofRCPile—netStructurewithCommunicationsPress,2011.[3]魏永幸,罗强,邱延峻.斜坡软弱地基填方工程特性及工CollarBeaminSoftFoundationonSlope[J].Hjgll程技术研究[J].铁道工程学报,2006(9):10—15.SpeedRailwayTechnology,2012(3):14一l7.WeiYongxing,LuoQiang,QiuYanjun.Technology[7]陈云.斜坡路基基底台阶的数学模型分析[J].路基工ResearchforEmbarkmentConstructedonWeakSlope程,2011(3):117—119.ChenYun.AnalysisonMathematicalModelofSlopeFoundation[J].JournalofRailwayEngineeringSociety,2006(9):10—15.RoadbedBench[J].SubgradeEngineering,2011(3):[4]张良,魏永幸,罗强.基于离心模型试验的斜坡软弱土地117—119.基路堤加固方案研究[J],铁道工程学报,2004(1):73一(编辑赵立兰)