土木工程毕业设计（论文）-铁路路基施工技术难题

'石家庄铁道大学四方学院毕业设计论文石家庄铁道大学毕业设计铁路路基施工技术难题2007届四方学院专业土木工程学号学生姓名指导教师完成日期2011年4月28日45 石家庄铁道大学四方学院毕业设计论文摘要近年来，随着我国经济的发展，我国铁路大建设的步伐也在不断加快，由于我国幅员辽阔、地形复杂。因此，在不同地质条件下路基的施工技术也有很大区别，铁路地基技术已成为制约我国铁路建设的一项关键技术。我国的主要特殊路基有软土路基、膨胀土(岩)路基、黄土路基、盐渍土路基、冻土路基等。随着我国科技的发展，我国在特殊土路基方面取得了很大的成就，施工技术也在不断完善。我国在铁路路基施工中积极推广采用新技术、新结构、新材料和新工艺，提高路基的施工质量。通过对我国在各种特殊土路基施工技术、施工工艺的总结，以及路基施工中支挡工程的归纳，提高了我们在以后施工中的施工效率以及工程质量。关键词：特殊路基；施工技术；施工工艺；支挡工程45 石家庄铁道大学四方学院毕业设计论文目　录第1章　绪论错误！未定义书签。1.1　研究背景与意义61.1.1　研究背景61.1.2　研究意义61.2　铁路隧道病害分析与管理国内外现状61.2.1　病害分类与分级国内外现状错误！未定义书签。1.2.2　病害信息化管理国内外现状错误！未定义书签。1.3　研究内容81.3.1　铁路隧道病害分析1.3.2　铁路隧道病害信息管理系统设计第2章　各种路基分类2.1　软土路基错误！未定义书签。2.1.1　软土路基施工要点2.1.2　在软土地基上填筑路堤施工要点2.1.3软土地基抛石挤淤施工要点2.1.4填筑排水砂垫层要求2.1.5铺设土木合成材料加筋垫层要点2.1.6套管法施工砂井要求2.1.7袋装砂井施工要点2.1.8塑料板排水板施工要求2.1.9挤密砂桩施工要求2.1.10碎石桩施工要点2.1.11粉体喷射搅拌桩施工要点2.1.12浆体喷射搅拌桩施工要点2.1.13高压旋喷桩施工要点2.2　膨胀土(岩)路基2.2.1　膨胀土(岩)路基施工规定2.2.2　膨胀土(岩)路堤施工难题2.3.3　膨胀土(岩)路堑施工要点2.3.4膨胀土(岩)路基边坡防护施工规范2.3　黄土路基2.4.1黄土路基施工3.2黄土路堤施工3.3黄土路堑施工3.4黄土陷穴处理施工2.4盐渍土路基45 石家庄铁道大学四方学院毕业设计论文2.4.1用盐渍土填筑路堤2.4.2盐渍土地基含盐量检测2.4.3毛细水土工合成材料隔断层施工2.4.4盐渍土路基的坡面的防护2.4.5石膏土地段路基施工2.5　冻土路基2.6振动液化土路基2.7浸水、水库路基2.8滑坡地段路基2.9崩塌、落石与岩堆地段路基2.10岩溶、洞穴地段路基2.11风沙路基2.12雪害路基第3章　支挡结构3.1一般规定3.2重力式挡土墙3.3短卸荷板式挡土墙3.4悬臂式和扶壁式挡土墙3.5锚杆挡土墙3.6锚定板挡土墙3.7加筋土挡土墙3.8土钉墙3.9抗滑桩3.10桩板式挡土墙第4章　高路堤单项施工方案4.1　工程概况4.1.1　工程简述4.1.2　自然条件4.1.3气候气象特征4.2　高路堤段现场勘测4.2.1　系统文件构架错误！未定义书签。4.2.2　系统的程序运行错误！未定义书签。4.3　系统测试分析错误！未定义书签。第5章　高处作业施工方案与安全技术措施5.1　工程概况5.2　路堑总体施工方案、工艺方法、技术措施5.2.1路堑施工工艺5.2.2　土方开挖5.2.3石方开挖5.2.4．爆破施工方法5.3　桥墩、盖梁施工总体方案和方法5.3.1　工序45 石家庄铁道大学四方学院毕业设计论文5.3.2　桥墩、盖梁施工方法5.4　施工安全技术措施错误！未定义书签。5.4.1　安全防护用品5.4.2　爆破作业安全技术保证措施5.4.3　高处作业安全技术措施45 石家庄铁道大学四方学院毕业设计论文第1章绪论1.1　研究背景与意义1.1.1　研究背景目前，在建新线规模达到3.3万公里，投资规模达到2.1万亿元。上海-杭州、南京-杭州、杭州-宁波、南京-安庆、西安-宝鸡等客运专线，兰新铁路第二双线、山西中南部铁路通道等区际干线，以及贵阳市域快速铁路网，武汉城市圈、中原城市群城际铁路等相继开工建设。并且，在建工程项目进展顺利，京沪高速铁路累计完成投资1224亿元，哈尔滨-大连、上海-南京客运专线线下工程基本完成；北京-石家庄、石家庄-武汉、天津-秦皇岛、广州-深圳(香港)、上海-杭州等客运专线和上海-武汉-成都、太原-中卫(银川)、兰州-重庆、贵阳-广州、南宁-广州等区际大通道项目加快推进。随着经济的发展和技术的提高，铁路的覆盖将越来越广，速度越来越快，因此，提高铁路路基在不同地质条件下的施工技术成为一种必然选择。1.1.2　研究意义通过对不同地质条件下铁路路基施工技术、工艺的总结归纳以及对各种支挡结构的分析。以便更好掌握路基的关键问题，实现对不同地质条件的分析，把握住应该采用何种技术才能更好地为保证铁路运输的安全通畅从而使铁路路基施工技术提高到一个新的水平。1.2　铁路路基施工技术国内外现状1.2.1国外铁路路基发展现状国外铁路的发展方向是重载和高速铁路。发展重载铁路(轴重25～30t)的国家有美国、澳大利亚、前苏联等；发展高速铁路的国家有法国、日本、德国等。这些国家都制定了较高的路基技术标准和严格的施工工艺，其特点如下：45 石家庄铁道大学四方学院毕业设计论文(1)强化路基基床：包括路堤、路堑及不填不挖地段，特别是对基床表层的填料和强度有严格要求。如日本在新干线上设置了强化基床表层，采用级配矿碴层或或增设沥青混凝土表层等，并用直径为30cm的平板荷载试验求出的地基系数k控制压实效果；法国在制定TGV线路技术条件前曾对全国既有铁路的路基进行了详细、全面的调查，发现轨枕下道床加垫层的厚度对防止路基病害的产生有重要作用。当总厚度超过60cm时，线路良好，基床病害的发生概率很小。可以说，各个国家都根据本国的情况进行研究，采用不同的结构形式和强度标准对路基基床进行强化，根据土质、承载能力、防冻要求、线路等级、运输荷载条件以及线路上部结构的条件设计路基基床结构。(2)严格控制路基填筑：包括对路基填料的分类、填筑压实标准和检测方法等，并开发了一系列的检测设备和施工机械。各个国家根据本国的特点对路基填料进行了详细的划分，并开发了一系列的检测设备和施工机械。如日本采用K标准和压实系数K控制填筑质量；并研发了可时时监控压实系数的碾压机械。日本、法国分别提出用贯入仪及落球回弹法等快速检验法。(3)各国在高速铁路建设过程中，对线路容易发生不平顺的部位特别加以重视，从结构设计到施工组织，从工期安排到质量检测等方面都采取了措施，严格控制轨道的刚度变化和由于沉降、不均匀引起的轨道下沉和轨面弯折，以达到线路平顺性，保证列车高速运行的安全和稳定。1.2.2我国铁路路基的现状我国铁路路基工程经过几十年的发展取得了许多成就，特别是在特殊地区和特殊土路基，无论在科研、工程实践水平上都有很大的发展和提高，积累了丰富的经验。但随着铁路运量的增加，轴重的增大，特别是大范围提速后，既有线路基出现的病害日趋增多，严重地影响了铁路运输能力。(1)新线建设路基标准低：长期以来，我国铁路在新线建设中没有把路基当成土工建筑来对待。路基修筑时选用的填料性能优劣不一，常常就近取土填筑路基；压实标准低，检测频率少，致使新修的路基强度偏低，变形明显。新建铁路交付运营后不能立即达到设计速度与运量，一般经过5～15年自然沉落及病害整治才能达到设计速度要求，运营中还常发生路基变形、下沉、翻浆冒泥、边坡坍滑。道碴陷槽等病害，降低了铁路建设的经济效益和社会效益。45 石家庄铁道大学四方学院毕业设计论文(2)既有线路基状态不佳：我国既有线运营铁路路基技术状态不佳，路基普遍强度偏低，稳定性差，严重威胁铁路运输和安全，已成为铁路运输的薄弱环节。随着国民经济的发展，运量不断增长，路基超负荷工作状态一直没有缓解，以至时常发生路基病害。据统计，提速前的1994年底，我国68053km的运营线上，路基总厂64088km，占运营线路的94%，路基病害地段81082处，累计长11055km，占运营线路的16.2%。提速后。路基状态不但没有改进，反而更加恶化。(3)路基维护及改造难度大：随着提速范围的扩大，列车的最高速度不断提高，路基暴露出来的问题越来越严重。提速后行车密度加大，维修作业时间相对减少，加之提速对线路养护的质量要求高，公务部门难以应付困难局面，久而久之，路基病害加剧，影响行车安全。1.3　研究内容通过研究在各种地质条件下和各种环境下路基的施工技术分析，对铁路路基进行分类，并按照地质特点及周围环境分析，选取最适合的路基施工技术及方案。45 石家庄铁道大学四方学院毕业设计论文第2章特殊路基2.1软土路基2.1.1软土路基施工应符合的规定(1)当地基的承载力和沉降量不满足要求时，必须按照设计将地基处理后才可填筑路基。(2)采用排水固结措施加固地基应及早安排施工。(3)施工场地，除采用抛石挤淤法外，应于开工前疏干地表水，清除杂草、树根、淤泥、石块、垃圾等杂物，整平场地。迁移电线，电缆及地下管道等设施，并按设计进行基地处理。(4)开工前应按填料要求选好取上场，合理规划运土路线。并按照填土要求的时间，周密安排施工作业计划。(5)运土道路应采用合格的填料填筑。其基地应做适当排水、加固处理，路面结构应能满足重载行车的需要。(6)桥涵缺口处的地基处理宜与相邻路堤同步进行。2.1.2在软土地基上填筑路堤应符合的规定(1)施工前应根据设计需要做一段试验路堤。用以检定设计参数和确定施工工艺，指导全段施工。(2)小于临界高度的路堤可按一般填筑速率施工；大于和等于临界高度的路堤，应按设计规定的填土速率和停放时间施工。施工组织应结合控制填土的需要安排，避免窝工。(3)填筑软土路堤。均应在路堤中心设置一定数量的路基面和地面沉降观测点，其间距不宜大于500m；在软土路堤地基加固地段，应按设计要求设置观测点。定期观测路基面和地面沉降量、边桩水平位移量等，以控制填筑速率和推算工后沉降量。观测方法可采用沉降板、水位杯和边桩等；观测频次按设计要求和实际变形情况确定。(4)填筑路堤应按下列限制辅助控制填筑速率：①边桩水平位移量每天不得大于10mm。②路堤中心地面沉降量每天不得大于20mm。45 石家庄铁道大学四方学院毕业设计论文(5)路堤应采用合格的填料填筑。其压实标准与一般路堤相同。(6)反压护透应与路堤同时填筑。(7)填筑路堤时应按规定预留沉降量。(8)施工过程中应及时向设计单位提供沉降观测资料。供修正设计使用。2.1.3软土地基抛石挤淤施工应符合的规定(1)石料宜使用不易风化的片石，片石尺寸不宜小于0.3m。当料源困难时，允许有20%以下的较小片石，但块径不得小于15mm。(2)抛投片石应从地基中部向两侧逐步进行。当软土底部横坡陡于1∶10时，应自高侧向低側抛投。(3)片石抛出水面0.5m后，应在顶面铺一层较小石块。用重型振动压路机反复碾压。2.1.4填筑排水砂垫层应符合的规定(1)砂料应采用中、粗、砾砂，其中细粒土含量不得大于5%，并不得含有草根、树根、垃圾等杂物。(2)应适当洒水压实，压实标准达到中密。(3)砂垫层铺设宽度及厚度应符合设计要求。2.1.5铺设土木合成材料加筋垫层应符合的规定(1)铺设土木合成材料的品种、规格和性能应符合设计要求。(2)砂料应采用含泥量不大于5%的中、粗砂，砂中不得含有尖石、树根等杂物。(3)铺设土工织物和土工格栅应使其长幅沿线路横断面方向铺设；其受力方向的接头强度不应低于整幅强度；土工织物各横幅之间采用搭接，搭接宽度不应小于0.3～0.5m，土木格栅可不搭接，但应密排放置、联接牢固。(4)铺设多层土工合成材料时，应使上、下层接头互相错开，错开距离不应小于0.5m。(5)铺土工合成材料前应先整平。压实底层，铺设时对应拉直、绷紧，不得有褶皱和破损。做好锚头后及时上砂覆盖，不得在其上走行车辆和其它机械。(6)在加筋垫层上填第一层时，应先填两边，后填中间，避免挤动面砂，使土工合成材料松弛；压实时应先用轻型压路机碾压3～4遍后改用重型压路机碾压至合格。2.1.6套管法施工砂井应符合的要求45 石家庄铁道大学四方学院毕业设计论文(1)可采用振动法和锤击法打设。套管下端应采取措施防止稀泥进入，并能使砂料顺畅排出。(2)砂料应采用含泥量不大于3%的中、粗、砾砂。(3)砂井应按设计位置、井径、深度和数量施工，井位允许偏差为±15cm，井径和深度不应小于设计尺寸，垂直度偏差不应大于1.5%。(4)宜沿线路方向分段逐排打设，每段长度不宜大于100m。(5)灌砂率不应小于90%，可按下式计算：γ=100msd/0.78d²Lρd式中：γ——灌砂率(%)；msd——实际灌入砂的干质量(kg)；d——井孔直径(m)；L——井孔深度(m)；ρd——相对密度中密时，砂的干密度(kg/m3)。(6)严格控制砂斗装砂量。拔管后必须检查灌砂量是否达到要求，并据以分析灌砂施工质量。如有问题及时处理。(7)拔管速率不可太快，防止带破井口。拔管后井内缺砂时，应立即补砂捣实。2.1.6袋装砂井施工应符合的规定(1)砂袋的材料性能应符合现行《铁路路基土木合成材料应用技术规范》(TH10118)的规定和设计要求。砂袋头应露出地面不小于0.5m；砂袋在井孔中弯曲，井的增长量，可按井深的2%预留。(2)砂料应用含泥量不大于3%的中、粗砂，湿砂应风干或烘干至松散状态，砂袋灌砂率不应小于95%。(3)上端砂袋入口处应设滚轮，避免弄破砂袋。(4)当地面软弱时宜先铺设0.3m厚的砂垫层。(5)宜顺线路方向分段逐排打设，分段长度不宜大于100m。(6)必须按照设计位置、井深和井数施工，井位允许偏差为±15cm，井深不应小于设计值，垂直度偏差不应大于1.5%。(7)装入砂袋时必须防止砂袋扭结、磨损、断裂。(8)施工中应经常检查套管下端活门的密封情况，避免管内进泥造成拔管跟袋；当跟袋长度大于0.5m时应重新补打。(9)拔管后孔口稀泥应及时清除干净，避免污染砂垫层。(10)砂井施工后一周内应经常检查袋中砂的沉缩情况，及时进行补砂。45 石家庄铁道大学四方学院毕业设计论文2.1.7塑料板排水板施工应符合的要求(1)打设塑料排水板不得采用锤击法或水冲法施工。板头应露出地面不小于0.5m。(2)排水板的技术指标应符合设计要求，材料进场堆放应置于干燥通风处，并加遮盖。(3)当地面软弱时宜先铺设0.3m厚的砂垫层。(4)打设塑料排水板宜顺线路方向分段进行，分段长度不宜大于100m。(5)应严格按照设计位置、深度和孔数施工，板位允许偏差为±15cm，深度不应小于设计值，垂直度偏差不应大于1.5%。(6)打设时水板不应扭曲，滤膜不应破损和污染。(7)排水板接长时应拆开滤膜对准芯板槽口、再包好滤膜，用钉固定，搭接长度不应小于0.2m；严禁浮放搭接。(8)排水板应锚定在孔底，防止跟袋；当跟袋长度大于0.5m时应重新补打。2.1.8挤密砂桩施工应符合的规定(1)砂料应采用含泥量不大于3%的中、粗砂。(2)挤密砂桩可采用单管法或双管法施工。施工前至少应做两根试桩。制桩工艺应能保证桩体连续、挤密均匀，、桩径不小于设计尺寸、桩体密实程度达紧密状态(N63.5≥10)。(3)应严格按照设计桩位、桩长、桩数施工，桩位偏差不应大于桩径之半，桩长允许偏差为—10cm，垂直度偏差不应大于1.5%。(4)施工顺序应从两侧开始，逐渐向中间推进，或由外向内环绕打设。(5)砂桩打完后必须检验合格才可填筑排水砂垫层。2.1.9碎石桩施工应符合的规定(1)桩体和桩顶排水垫层填料可采用碎石、卵石、砾石、矿碴和碎砖等渗水性材料，粒径不宜大于80mm，一般为5～50mm，含泥量不得大于5%，并不得含有土块和泥质岩石。(2)采用套管法(单管或双管)施工应符合设计的要求。(3)施工前应先做2～3根试桩，通过试验确定制桩工艺。(4)制桩应分段投料振密，分段长度一般为0.8~1.0m。(5)碎石桩全部制完经检验合格后方可铺设碎石垫层，并用重型振动压路机压实。45 石家庄铁道大学四方学院毕业设计论文2.1.10粉体喷射搅拌桩施工应符合的规定(1)粉体加固料的种类和规格应符合设计要求，并应具有质量合格证；不得使用受潮结块、变质的加固料。(2)应根据地基的加固深度选择合适的钻机、粉体发送器及配套设备；无粉体计量装置的粉喷机不得投入使用。(3)施工前应先做工艺性试桩至少两根，通过试验确定制桩工艺和参数，应使桩体连续、均匀、强度满足设计要求。(4)必须按照设计的桩位、桩长、桩数、喷粉量、複搅长度及试桩确定的参数施工，桩位允许偏差为±10Cm，桩长不应小于设计值，垂直度偏差不应大于1.0%，喷粉量偏差不应大于室内配方值的8%，桩体强度不应低于设计值。(5)粉喷桩施工应一次喷搅成桩。当中途停喷，续喷时应重复喷搅至少1.0mm。(6)成桩后7d内应采用轻型动力触探(N10)检查桩的质量，28d后取试件做无侧限抗压强度试验。2.1.11浆体喷射搅拌桩施工应符合的规定(1)采用的固化剂和外加剂的品种、规格及性能应符合设计要求。(2)施工前应现场取样做室内配方试验，按照设计要求，通过试验确定固化剂最佳用量、水灰比和外加剂用量，要求拌和的灰土早期强度高、龄期强度满足设计要求，并了解强度增长和龄期的关系。配制的灰浆应流动性好、不离析、便于泵送、喷搅。(3)开工前应按照室内配方先做试桩至少两根。(4)必须按照设计的桩位、桩径、桩长和桩数施工。桩位允许偏差为±10cm，桩径允许偏差为±2cm，桩长不应小于设计值，垂直度偏差不应大于1.5%。(5)灰浆应搅拌均匀、加筛过滤，现制现用，不得停放过久。搅拌机必须配有浆体流量计，施工中应严格控制灰浆用量。(6)搅拌桩施工应严格按照试桩确定的工艺操作口喷浆搅拌不得中断；当因故中断后恢复喷搅时应重复喷搅不小于0.5m。(7)成桩后7d内应采用轻型动力触探(N10)检查桩的质量，并按设计要求取试件做无侧限抗压强度试验。(8)搅拌桩制成后，应按设计要求填筑路堤。2.1.12高压旋喷桩施工应符合的规定(1)应根据地质情况和设计桩径选择适宜的施工方法，并配备相应的机具。45 石家庄铁道大学四方学院毕业设计论文(2)施工前应根据桩体设计强度和旋喷参数，从现场取各层土样在室内做不同含水量和配合比的强度试验，优选出最佳浆液配方；并在现场做试桩2～3根，查明桩径、强度，修正室内配方，确定旋喷工艺和参数。(3)应严格按照设计桩位、桩径、桩长和桩数施工，桩位允许偏差为±5cm，桩径和桩长不小于设计值，垂直度偏差不大于1.5%。(4)水泥浆应按照室内配方配制，不得随意改变，并需严格过滤；旋喷过程中应防止水泥浆沉淀，宜随制随用。(5)旋喷桩施工应先用射水、锤击、振动等方法成孔或另用钻机成孔，然后将旋喷管插至孔底，自下而上进行旋喷。(6)钻杆应匀速旋转、提升，确保桩体连续、均匀；当拆卸钻杆或因故停喷后续喷时，应重复旋喷不小于0.1m。(7)旋喷过程中出现压力骤然下降、上升、孔口冒浆量超过20%或完全不冒浆时，应查明原因及时处理。(8)旋喷作业完成后，桩顶凹穴应及时用水泥浆补平。(9)桩体质量检验应在成桩28d后进行，检验方法可采用开挖、钻孔取芯、标准贯入、荷载试验等方法。2.2膨胀土(岩)路基2.2.1膨胀土(岩)路基施工应符合的规定(1)膨胀土(岩)路基宜避免雨季施工；应集中力量、分段完成。(2)必须及时做好天沟、侧沟、吊沟和排水沟的铺砌，并应随挖随砌，严防渗漏。铺砌挡土墙、护墙下的侧沟时，必须夯实墙前基坑回填土。对施工、生活用水应严加管理，对附近工农业用水应采取有效措施，防止流入和渗入施工场地冲刷边坡、软化岩土。2.2.2膨胀土(岩)路堤施工应符合的规定(1)路堤不得使用强膨胀土(岩)填筑；基床表层应用合格的填料填筑。(2)基床以下填土的压实系数Kh不得小于0.89填土应采用重型压路机分层压实，分层厚度不宜大于30cm。填料含水量必须控制在最优含水量±2%以内；土块应击碎至15cm以下。(3)压实密度控制宜分别采用灌砂法、核子密度湿度仪或K30荷载板检测。(4)膨胀土(岩)路堤的施工预留沉降量，按本规范4.6.2条的规定，膨胀土可酌情增加，膨胀岩可酌情减少。(5)路堤边坡上不得堆置弃土。(6)铺土工网或土工格栅加强边坡应符合下列要求：45 石家庄铁道大学四方学院毕业设计论文①土工网、土工格栅的品种、规格及性能应符合设计要求。②铺设前填层表面应碾压平整，不得有凸出石块和尖锐杂物。③土工网应按设计要求整幅铺设，上、下层接头应互相错开不小于1m。土工格栅的受力方向应沿线路横向铺设，密排放置。④铺网时应调直、拉紧，两端用钢钎或木桩固定，不得有褶皱、扭曲。⑤土工网、土工格栅铺好后应及时填土覆盖；严禁施工机械直接在其上行走、碾压。2.2.3膨胀土(岩)路堑施工应符合的规定(1)路堑施工必须从上至下进行开挖，开挖面应随时保持不小于4%的排水坡，严禁积水。对黏性较大、含水量较高的膨胀土(岩)，应适当晾干后再行开挖。(2)深长路堑施工宜按边坡平台的高度分级开挖，挖一级，护一级。(3)路堑高侧山坡不应设置弃土堆。弃土堆距边坡顶不应小于10m。(4)不宜采用爆破法开挖。当岩质较硬需要爆破时，应控制药量，采取措施减少震动。(5)设有支挡结构的边坡应紧跟开挖砌筑：当不能紧跟开挖砌筑时，应暂留厚度不小于0.5m的保护层。(6)路堑基床换填深度应符合设计要求口换填应采用合格的填料；当填料困难时，可作土质改良或采取其他加固措施D基床换土开挖后应立即回填压实。(7)基床改良土施工应符合本规范第4.7节的要求：(8)铺土工织物、土工膜加固基床应符合下列要求：①土工织物、土工膜的品种、规格、性能应符合设计要求；包装、储存应防止材料老化变质。②路基面和砂垫层中不应有石块、杂物。③铺设土工织物、土工膜应平整无褶皱。接头处应使高端压在低端上，搭接宽度不应小于0.3m，缝接、粘接或焊接强度不应低于整幅强度。④铺设后应及时铺砂覆盖，并夯拍密实。2.2.4膨胀土(岩)路基边坡防护施工应符合的规定(1)边坡防护应紧跟工序施工，减少暴露时间。当有困难时，坡面应暂留厚度不小于0.5m的保护层。(2)路堑护坡应按设计要求设置泄水孔和伸缩缝。(3)坡面有地下水出露时应做引排处理。2.3黄土路基2.3.1黄土路基施工应符合的规定(1)黄土路基宜在旱季施工。当雨季施工时，应集中力量快速施工；工作面应随时保持不小于4%的排水坡，路堤、路堑边坡脚不得受水浸泡、冲刷。地质不良、地基处理和重点土方工点应避免雨季施工。45 石家庄铁道大学四方学院毕业设计论文(2)各工点施工前应先做地面排水和防洪设施。各种水沟铺砌必须保证质量，严防渗漏。(3)应严格管理施工、生活用水，妥善处理附近工、农业用水，防止流入、渗入施工场地软化土体、冲刷边坡。(4)降雨量大的地区应及早做好边坡防护和冲刷防护。2.3.2黄土路堤施工应符合的规定(1)对强湿陷性、高压缩性、承载力不足和有陷穴的地基，应按设计要求处理后才可填筑路堤。(2)路堤基床应采用Q4、Q3黄土填筑；在平均年降水量大于500mm地区，不得采用液限大干32%、塑性指数大于12的Q2、Q1黄土填筑。基床以下可采用各种黄土填筑；但用Q2、Q1黄土作填料，当其黏土颗粒含量大于30%时，宜填于路堤内部。(3)填筑路堤前应将松散的地基表层洒水压实至规定密度。路堤两侧排水沟以内的坑洼和松散地面皆应整平压实至于重度不小于15kN／m3，不得积水。(4)黄土路堤的压实度除应符合现行《铁路路基设计规范》(TB10001)的规定外，尚应满足干重度不小于15.5kN／m3的要求。(5)填筑黄土路堤应采用重型压路机快填、快压；填料含水量应严格控制在规定范围内，并宜接近最优含水量。(6)路堤施工预留沉降量可按路堤高度的1%～1.5%设置。(7)浸水法处理地基施工应符合下列要求：①采用浸水法处理湿陷性黄土地基应及早安排施工。处理面积较大时应分段施工，每段长度不宜大于50m。②浸水坑与既有建筑物之间的安全距离，一般不宜小于湿陷性黄土层厚度的3倍。③浸水过程中应防止裂隙、陷穴渗漏，如有“跑水”现象应及时查明处理。④浸水时间可以最后5d坑底平均下沉量不大于1.0mm时为止。⑤浸水后应待土体强度恢复至设计要求，并对地基表层加固处理后方可填筑路堤。(8)地基表层重锤夯实施工应符合下列要求：①施工前应按设计处理深度、压实密度和夯击参数，通过现场试夯检定夯击参数和确定夯实工艺。②夯实时应使地基土的含水量接近最优含水量。当地基土的含水量低于最优含水量2%时，应洒水浸湿一昼夜再行夯击；含水量过大时，可采用晾干、铺吸水料(如干土、生石灰)等措施进行处理。③夯点距既有建筑物的距离不应小于15m，否则应采取防震措施。④重夯施工必须按照试夯确定的参数和工艺操作，夯位要准，落锤要平稳，每遍的夯迹不相重叠，前后两遍的夯迹应互相错开一半。⑤各遍夯完后应整平夯坑，用压路机将浮土压实。(9)强夯法处理地基施工应符合下列要求：①吊车宜采用履带式起重机；夯锤底面必须设置一定数量的竖向气孔；脱钩器应与夯锤配套。②施工前应按设计的高程整平场地，并做好防震设施。③应设置必要的土质检测点和孔隙水压监测点n45 石家庄铁道大学四方学院毕业设计论文④应按设计的强夯参数先在现场进行试夯，确定强夯工艺和检定参数。⑤必须按照设计的遍数、点数、点位和试夯确定的工艺进行施工，点位允许偏差为±D/10(D为夯锤直径或边长)。⑥每遍夯完后排干夯坑积水，填平夯坑，待孔隙水压消散后再夯下一遍。⑦各遍夯完后填平夯坑，再用落高3～5m满夯一遍。⑧夯完待孔隙水压消散后可采用静力触探或标准贯入试验检验地基加固效果。2.3.3黄土路堑施工应符合的规定(1)黄土路堑必须按设计坡度自上而下进行开挖，并保持坡面平顺。对深长路堑宜按边坡平台的高度分级开挖、分级排水、防护。(2)施工前应做好天沟。天沟距堑顶边缘不得小于5m。堑顶边缘外相当于边坡高度加Sm范围内的洼地、裂缝应用土填平并压实至于重度不小于15kN/m³。(3)弃土堆应远离边坡外缘，不得影响边坡稳定；深路堑边坡顶不得设置弃土堆。(4)当路堑基床为液限大于32%、塑性指数大于12的Q2、Ql黄土和古土壤时，基床表层应换填Q4,Q3黄土或采取土质改良等措施。(5)基床土质改良可按本规范第4.7节的要求施工。2.3.4黄土陷穴处理施工应符合的规定(1)对浅的陷穴应按实际情况跟踪明挖，用黄土回填、分层夯实。(2)对小而直的竖向陷穴可灌入干砂，用棒捣实，并用黏土封顶夯实。(3)对洞径不大、洞身曲折、离路基较远的陷穴，可取黏土、水泥(约为土重的10%～15%)加水拌和成泥浆．用泥浆泵多次灌注充填。(4)对大而深的陷穴可跟踪开挖导洞，从内向外用黄土回填夯实，并用黏土夯填封口，厚0.5m。2.4盐渍土路基2.4.1用盐渍土填筑路堤应符合的规定(1)不应使用含盐量超过设计允许值的填料。取土坑表层含盐量超过允许值时，应予铲除并堆于坑外侧。(2)对填料含盐量应加强施工控制的测试频次(对取土坑、场)；填筑基床表层每取500m³、基床表层以下每取1000m³填料应至少作一组测试，每组取3个土样，取土不足上列数量时．亦应做一组试件。(3)填筑盐渍土的含水量不应大于最优含水量。雨天不得取土填筑。(4)路堤预留沉降量应按本规范第4.6.1条和第4.6.2条办理。2.4.2盐渍土地基应于施工时复测其含盐量，当含盐量大于设计允许值时，应及时向设计单位反馈。2.4.3毛细水土工合成材料隔断层施工应符合的规定(1)土工合成材料的品种、规格和技术性能应满足设计要求。45 石家庄铁道大学四方学院毕业设计论文(2)土工合成材料应铺设在砂垫层上，并自路基中线向两侧作4%的横坡。砂垫层中不得有尖锐杂物及碎石。(3)铺设土工合成材料应拉直理平，不得有褶皱。(4)土工合成材料的连接宜采用粘接或焊接，接头宽度不得小于0.1m，接头强度应满足设计要求，并应保证不渗漏。(5)土工合成材料铺好后应及时填土覆盖。第一层填土应采用人工铺土，厚度不得小于0.3m，土中不得夹有带棱角的石块，严禁用羊足碾碾压。2.4.4盐渍土路基的坡面防护，应配合开挖及时填筑，防止表层松胀、剥蚀。2.4.5石膏土地段路基施工应符合的规定(1)雨季开挖路堑前，必须先做好天沟、排水沟，并及时铺砌。(2)侧沟、平台均应整平、夯实。(3)路堤地基为松散的石膏土时应做压实处理；当地表为蜂窝状结构时，应打碎后再行压实。(4)路堤填石膏土时，应先破碎其蜂窝状结构；压实后土的干重度不应小于16.4kN/m³。2.5冻土路基2.5.1多年冻土路基施工应符合的规定(1)施工安排应有利于保持地温，保护冻土环境。(2)应保护地表覆盖层和植被。(3)取土、修筑便道均应离开路堤坡脚或堑顶不少于20m。地面坡度陡于10º时，不得在路堤下侧取土。(4)及时作好排水设施，防止地表水流入或渗入路基基底和边坡。(5)各项工程应在寒季配套完成。2.5.2保温护道的填料、材料应分别堆置。护道与路堤填料相同时应合并填筑。2.5.3富冰冻土、饱冰冻土或含土冰层地段路堤施工应符合下列规定：(1)各种施工机械和车辆不得沿路堤坡脚与排水沟之间行驶，并宜少设穿行通道；保持地表平顺完整。(2)修筑不需处理地基的低路堤时，应在最大融化季节前一次填筑完成。(3)填筑路堤时，应设置观测点，定期观测路基面的沉降。富冰冻土、饱冰冻土或含土冰层地段路堑，当按保护冻土原则设计时，宜在寒季施工；所有换填、保温、防护、排水等设施均宜在春融前完成。如需在暖季施工，应采取临时保温措施；并不得在雨季施工。在冰丘、冰椎地段，应防止地下水出露形成新的冰丘、冰椎，危害路基。季节性冻土路基宜在暖季施工。2.6振动液化土路基45 石家庄铁道大学四方学院毕业设计论文采用可液化土填筑路堤时，应用重型振动压路机将路基面以下2.5m范围内的土压实到振稳密度。填筑可液化土路堤，当填料为粉砂时，应将压实含水量严格控制在最优含水量+1%～-2%范围内，并应有防止液化和增强水稳性等措施；当填料为细砂时，应保持适当的含水量。可液化土路基施工，必须及时做好防护工程。2.7浸水、水库路基河滩、滨河路堤宜在枯水季节施工，并应在洪汛前做完水下防护工程。滨海路堤可采用围堰拦潮或利用潮汐间歇期施工。水库路堤宜在水库蓄水前或低水位时期施工。用细粒土填筑水库路堤时，基床以下的压实系数Kh不应小于0.98。浸水、水库路堤当无防止振动液化和增强水稳性等措施时不得采用细砂、粉砂填筑。填筑桥头河滩路堤，不应在河滩上取土；当有困难时，可在路堤下游一侧设计许可的范围内间隔取土。填筑滨海路堤，不得在临海一侧取土。2.8滑坡地段路基滑坡地段路基宜在旱季集中力量快速施工；并应及时采取防止滑坡继续恶化的措施。在滑坡地段施工应设观测点，随时观测滑体动态、分析情况，采取安全措施。观测应进行至完工后一个雨季；观测资料应附入竣工文件。2.8.1滑坡地段地面排水工程施工应符合的规定(1)应先做好滑坡体外的截、排水沟，并随开挖随铺砌。对施工用水应严加管理，防止流入滑坡体内。(2)滑坡体上不得积水，裂缝应夯填密实，洼地应整平压实。水沟应铺砌，或采取其他临时排水措施。(3)各种水沟应加强检查维修，随时保持完好、畅通。(4)临时排水宜采用搭接式或插接式槽、管；发生变形后应立即调整。地下渗沟施工，应做到位置、高程及尺寸准确，反滤层材料粒径应合格，其含泥量不得大于3%；采用无砂混凝土或土工合成材料做反滤层时，应按设计要求敷设。填土掩埋前应经检查签证。构筑地下排水设施，应采用支撑开挖和抽水设备。2.8.2渗水、泄水隧洞施工应符合的要求(1)应按照短开挖、弱爆破、强支撑、快衬砌的原则安排施工。(2)施工中应严密监视堑顶、洞壁和支撑；发现新的裂纹或异状时，应加强临时支护，保持排水畅通，同时加快挡土结构或其他整治设施的施工，待滑坡稳定后再进行衬砌。45 石家庄铁道大学四方学院毕业设计论文2.8.3钻孔疏排地下水，应在滑坡处于相对稳定时进行于施工应符合的规定(1)垂直钻孔排水：各孔必须钻至设计要求的地层和深度。装、拔套管和安放过滤集水设施时，应防止坍孔和堵塞，保证安放到位。钻完的孔口应予加固，使之略高于地面，并加盖封闭。施工中应检测试验钻孔内各层水位的变化，并作出记录。(2)仰斜钻孔排水：钻机、孔口及钻具上应有可靠的导向设施。施钻时应根据地质情况适当控制压力、随时检查钻具，使之处于正常工作状态，确保钻孔顺直地达到设计要求的集水区。利用垂直钻机改装施钻仰斜孔时，应采取跟有套管的钻进方法。每次进度不应大于2m，钻头超出套管的长度不应大于3.5m。采用车载水平钻机施钻仰斜孔，当孔深过大时应将钻机卸下直接固定在地面上；施钻应按地质情况和钻孔深度，结合钻机性能配置适宜的钻具，分别采取冲击或正、反循环等钻进方式；施钻中应适当控制钻具转速和循环水量。2.8.4采用减重、加载措施时，开挖和填筑应按设计进行；施工应符合的规定(1)减重应自上而下开挖口开挖面应即整平压实，并夯填裂缝。平台上的排水设施和坡面防护应及时做完。(2)弃土应堆置在滑坡区以外或设计指定的阻滑区。(3)加载的填土和减重的弃土，不得堵塞滑体下部的渗、排水出口。当设有地下排水设施和支挡结构时，应先做排水设施、后做支挡结构，或互相穿插配合施工。2.8.5在滑坡体上开挖路堑和修筑抗滑支挡结构，应符合的要求(1)应采取分段跳槽法施工，严禁大段拉槽开挖。砌筑应紧跟开挖进行，并随即同填夯实。开挖与砌筑时均应加强支撑或临时锚固，并随时检查其受力状态，及时加固。(2)抗滑挡土墙基础应设置在底层滑动面以下，基底高程应经设计单位确认。(3)抗滑桩、锚索施工应从两端开始逐步向滑坡主轴方向进行。(4)采用抗滑桩与抗滑挡土墙共同支挡时，应先做抗滑桩、后做挡土墙。(5)临时支护、锚固设施宜与永久性支挡结合，一般不宜拆除。2.8.6采用明洞支挡滑坡时，应符合的要求(1)应采取分段跳槽法施工，严禁全部或大段挖开施工；(2)内、外边墙基础必须设置在底层滑动面以下；(3)及时进行洞顶填土。滑坡地段路基施工，应及时完成路堤、河岸的冲刷防护及导流建筑物。2.9崩塌、落石与岩堆地段路基在崩塌、落石、错落、岩堆地段开挖路堑或清除崩塌体时，应严密检查，防止岩体脱落造成崩塌、落石和人身事故；开挖石方应采用控制爆破，并从上到下进行。当崩塌、错落情况严重，清刷危险或隐患难除时，应通过变更设计采取其他整治措施。崩坍地段刷坡时，应明确清刷范围，并做出明显标志。落石地段各项防治设施应及时配套完成，并符合下列规定：45 石家庄铁道大学四方学院毕业设计论文(1)落石台和落石槽的纵、横坡度应按设计要求修筑平顺；坡面防渗层应随即施工，及时完成。(2)土质栏石堤应分层填筑压实。堤的两侧有挡土、防护结构时，应与堤身配合同时施工。拦石墙、堤的背面设有缓冲土层时，应填铺均匀。(3)拦石网和拦石栅，应按设计要求结合实际地形布置施工；网不可绷得太紧，应放松略呈弧形。坡面防护、支挡和加固工程施工，应分别符合本规范第6章和第8章的有关规定。明洞、棚洞应按现行《铁路隧道施工规范》(TB10204)的有关规定施工。2.10岩溶、洞穴地段路基岩溶地段路基施工，应先做引排岩溶水、地面水设施，防止地表水集中下渗。当利用天然泄水洞排水时，不应使所在自然汇水区以外的地面水流入洞内。对堑顶或基底附近出现的岩溶水、上升泉水，应通过变更设计处理；不得任意堵塞其出口。对稳定有影响的溶洞，必须按照设计进行处理；其排水、回填和支顶设施，应按规定施工。2.10.1路堑内出现干而小的溶洞时的方法处理(1)路基面上的溶洞，应用片石或碎石填实，上口用浆砌片石、混凝土或钢筋混凝土封闭。施工时应先铲除洞壁表面溶蚀部分，洞壁仰斜部分应凿成台阶；洞口封闭厚度应使砌体能够承重，并不得小于0.5m，顶部应与路基面齐平，并搭盖洞口四周不小于0.2m。(2)边坡上及坡顶附近的溶洞，洞内充填物不深时，应予全部清除，用片石回填密实，充填物较深时，应将表层松软部分清除，用片石回填密实；洞口应用厚度约0.5m的浆砌片石或黏土封闭。施工中发现路堤下或堑底下有未出露的溶洞时，应通过变更设计处理。2.10.2处理煤窑、墓穴、地窖、枯井、掏砂并和地下渠道等人工洞穴施工，应符合的规定(1)应核查洞穴的位置和分布情况，周密检查洞内环境，采取必要的安全防护措施。对不稳定的洞穴应加强临时支撑。洞内的有害气体和物质应予排除。(2)回填应分层夯实和塞紧。灌浆应做记录和检查。(3)煤矿采空区的路基，应按设计要求预留沉降量和加宽路基面。(4)不得任意引排地下水。2.11风沙路基风沙地区路基宜在风速较小和有雨季节分段集中施工，并在大风来临前配套完成。施工中应采取措施保护线路两侧防护范围内原有的地表植被和硬壳；当施工使其受损时，应按设计要求设置覆盖防护。2.11.1风沙地区路基施工应符合的规定45 石家庄铁道大学四方学院毕业设计论文(1)填筑路堤应随供土、随摊铺、随压实；每次施工的未完部分，应结合气象、风沙流情况做必要的临时防护。(2)填层中部宜振动压实，边部宜静碾压实。(3)弃土堆、取土坑应设在路基的背风一侧，其距路堑、路堤的距离应符合设计要求；当其设有防护时，应于取、弃土后随即施工。(4)路肩和边坡的防护层，应随同路基的填筑、开挖一次做成。(5)路面和积沙平台未做防护前不得堆置料具。(6)采用黏土做防护层时，其塑性指数应符合设计要求。(7)固沙、阻沙设施应随路基主体工程及时配套完成。2.1.12当采用土工网格、土工网垫植物防护边坡时的施工(1)在边坡上铺设土工网格、土工网垫，应将上、下两端埋人坡顶和坡脚的沙中，埋人深度不应小于0.5m，并应夯实回填土；(2)铺设土工网格、土工网垫应密贴坡面、铺设平顺并用钉固定；(3)土工网格、土工网垫的搭接宽度不应小于设计值，接头处用钉固定。2.11.3方格沙障施工应符合的规定(1)应使沙障稳固、牢实。(2)在迎风侧应先设主带(垂直主风向)，后设副带(平行主风向)；在背风侧应先设副带，后设主带；均应先远后近、自上而下施工。(3)在新月形沙丘，应从迎风坡脚开始设置。防沙栅栏应按设计布置，埋设稳固。植物固沙、防沙应选用当地易于生长的草种、树种。种草宜在适合生长季节的雨后播种。2.12雪害路基2.12.1雪害防护林带施工应符合的规定(1)防护林带的树种，应通过调查、会同设计单位选定；(2)林带应连续成林，带宽一致，密度均匀；(3)应经常养护管理，使林木正常、快速成长；(4)林带中植株未成活时，应进行补种。2.12.2栅栏、沟、堤等防雪设施，应构筑稳固、体形整齐，并在雪害季节前配套完成。2.12.3雪害严重地段采用明洞、棚洞防治时，应按现行《铁路隧道施工规范》(TB10204)的有关规定施工。2.12.4在可能发生雪崩地段施工时，应预作防备，并对雪体严密监视，保证施工安全。45 石家庄铁道大学四方学院毕业设计论文第3章支挡结构3.1一般规定(1)在岩体破碎、土质松软或有水地段修建支挡结构，宜在旱季施工；并应集中力量，分段施工。不应长段拉开挖基。(2)浆砌片石砌体必须用坚硬、不易风化的片石，采用挤浆法砌筑；严禁使用灌浆法施工。(3)支挡结构施工前，应在上方作好截、排水及防渗设施；雨季施工宜搭设雨棚。(4)明挖基坑应符合下列规定：①应核对地质情况；当与设计不符时应及时反馈。②坑内积水应随时排干。③墙基位于斜坡时，墙趾埋入深度和距地面水平距离均应符合设计要求。④采用倾斜基底时，应准确挖、凿，不得填补。⑤基坑开挖至设计高程后，应立即进行基底承载力检查；当承载力不足时，应按规定变更设计。(5)挡土墙施工应随开挖、随下基、随砌筑墙身，保证排水设施的施工质量，及时回填基坑和墙背。(6)挡土墙端部伸入路堤或嵌入地层部分应与墙体结合砌筑。路堑挡土墙顶应找平抹面或勾缝，其与边坡间的空隙应用黏土夯填封闭。(7)挡土墙与桥台、隧道洞门连接应协调配合施工，必要时应加临时支撑，确保与墙相接的填方或山体的稳定。(8)支挡结构背后填土的填料及填筑、压实应符合设计要求。(9)泄水孔、反滤层、排水层、隔水层、沉降缝和伸缩缝必须按照设计要求设置。(10)支挡结构施工允许偏差应符合表3.1.10的规定。表3.1.10挡土墙施工允许偏差部位项目允许偏差(mm)浆砌片石混凝土(或钢筋混凝土)基础前边缘距路基中线+50-10﹢20﹣10宽度(前缘至后缘)±50±20顶面高程(水平基底)±50±20墙身前边缘距路基中线﹢500﹢200厚度(前缘至后缘)﹢2000±20顶面高程(水平基底)±20±20垂直度h≤5m201045 石家庄铁道大学四方学院毕业设计论文h＞5m3015与之钢筋混凝土构件(板、柱、块体)长度柱﹢10﹣5板、块体﹢10﹣5板对角线差10横截面尺寸柱、块体±5板宽﹢3﹣5高﹢5﹣3厚﹢4﹣2侧向弯曲柱、块体L/750板、块体L/1000上表面平整5注：h——柱、墙高度；L——构件长度(mm)。3.2重力式挡土墙3.2.1砌筑基础应符合的规定(1)砌筑前，应将基底表面风化、松软土石清除。(2)坚石基坑中的基础，宜满坑砌筑。(3)雨季在土质或易风化软石基坑中砌筑基础时，应在基坑挖好后及时封闭坑底。(4)采用台阶式基础时，台阶与墙体应连在一起同时砌筑，台阶转折处不得砌成竖向通缝。(5)基坑应跟随砌筑分层回填夯实。3.2.2砌筑墙身应符合的要求(1)墙身砌出地面后基坑应即回填夯实，并及时完成其顶面排水、防渗设施。(2)伸缩缝与沉降缝内两侧壁应竖直、平齐无搭叠；缝中防水材料应按设计深度填塞紧密。(3)泄水孔应在砌筑墙身时留置，必须排水畅通，并应保证墙背反滤、防渗设施的施工质量。3.2.3挡土墙栏杆、检查梯或台阶挡土墙栏杆、检查梯或台阶应连接牢固，外观整齐；钢铁构件应及时涂防锈漆。3.3短卸荷板式挡土墙45 石家庄铁道大学四方学院毕业设计论文(1)墙背填土必须严格按照设计规定的填料和压实标准施工。墙背反滤层宜用粒径5～40mm的级配砂卵石随填土、随填筑。(2)卸荷板制作宜采用就地灌注。当采用预制时，应在板上预留设置板下竖直短钢筋的钻眼通孔；灌注混凝土后，必须达到设计强度的80%方可吊运安装。3.3.4墙背填土至卸荷板底面后，必须整平至与下墙顶面齐平，不得过高或过低；安装卸荷板时，应在板底先铺一层0.02m厚的M7.5水泥砂浆，精确整平后方可安装卸荷板。3.3.5卸荷板式挡土墙的施工允许偏差应符合下列规定：基坑底高程为±50mm；基底斜面坡率为±1%；墙身厚度为(+20，0)mm；墙前边沿线偏移为(+30，—10)mm；板底高程为±20mm；其余与表8.1.10相同。3.4悬臂式和扶壁式挡土墙凸榫必须按照设计尺寸开挖，并与墙底板一同灌注混凝土。墙体必须按照设计尺寸和要求进行施工，并应保持良好的水平或垂直状态。每段墙的底板、面板和肋的钢筋应一次绑扎，宜一次完成混凝土灌注；灌注混凝土应按现行《铁路混凝土与砌体工程施工规范》(TB10210)的有关规定施工。灌注混凝土后，应按规定进行养护；墙体必须达到设计强度的70%以后才可进行墙背填土，并应按设计要求的填料和密度分层填筑、压实；墙背反滤层应跟随填土施工。3.5锚杆挡土墙3.5.1锚杆锚杆类型、规格及性能应与设计相符，应按设计尺寸下料、调直、除污、制造。3.5.2锚杆挡土墙的施工锚杆挡土墙应自上往下进行施工。施工前，应清除岩面松动石块，整平墙背坡面；并按设计要求作锚杆拉拔试验。(1)根据设计孔径及岩土性质合理选择钻孔机具；(2)必须按照设计孔径、孔位、深度和倾角钻孔，孔轴应保持直线，孔位允许偏差为±50mm，深度允许偏差为(+50，-10)mm；(3)钻孔后应用高压气吹净孔内粉尘、石渣。3.5.3安装普通砂浆锚杆(1)锚杆必须安装在钻孔中心，安装前应在锚杆上设置定位支架；(2)锚杆未插入岩层部分，必须按设计作防锈处理；(3)有水地段安装锚杆，应将孔内的水排出或采用早强速凝药包式锚杆；(4)砂浆必须按设计配合比配制，随拌随用；(5)宜先插入锚杆然后灌浆，灌浆应采用孔底注浆法，灌浆管应插至距孔底0.05～0.1m处，并随水泥砂浆的注入逐渐拔出，灌浆压强一般为0.2MPa；(6)砂浆锚杆安装后，不得敲击、摇动；普通砂浆锚杆在3d内，早强砂浆锚杆在12h内，不得在杆体上悬挂重物；必须待砂浆达到设计强度的70%后才能安装肋柱、墙板。安装墙板时，应随装板、随作墙背回填。锚杆头应按设计进行防锈处理和防水封闭。45 石家庄铁道大学四方学院毕业设计论文3.6锚定板挡土墙拉杆钢材及锚固件的品种、规格和性能应符合设计要求，使用前应按规定取样试验。拉杆埋于土中部分，必须按设计要求进行防锈处理。吊装肋柱时，应在基础的柱座槽内铺沥青砂浆，厚0.02m。肋柱应适当向填土一侧倾斜，不得前倾。拉杆及锚定板埋设时，应填土压实至拉杆高程以上0.2m后再挖槽就位；挖槽时，宜使锚定板比设计位置抬高0.03～0.05m；严禁直接碾压拉杆和锚定板a锚定板前方超挖部分应用Cl0混凝土或灰土回填夯实。肋柱、锚定板上的锚头及螺丝杆应按设计要求作防锈处理和防水封闭。分级平台应按设计进行封闭，并设2%的外倾排水坡。3.7加筋土挡土墙施工前应检查地基承载力和基础砌体强度。预制构件的质量、尺寸、精度及土工合成材料拉筋的品种、性能均应符合设计要求，使用前必须抽样查试验安装直立式墙面板应按不同填料和拉筋预设仰斜坡，墙面不得前倾，一般为1:0.02～1：0.05。拉筋应具有粗糙面，并按设计布置水平铺设，当局部与填土不密贴时应铺砂垫平。钢材外露部分应作防锈处理。连续敷设的拉筋接头应置于其尾部；拉筋尾端宜用拉紧器拉紧，各拉筋的拉力应大体均匀，但应避免拉动墙面板。墙背填料宜采用粗粒土。墙背填土必须满足设计压实度的要求。填料摊铺、碾压应从拉筋中部开始平行于墙面碾压，先向拉筋尾部逐步进行，然后再向墙面方向进行；严禁平行于拉筋方向碾压。填土分层厚度及碾压遍数，应根据拉筋间距、碾压机具和密实度要求，通过试验确定。严禁使用羊足碾碾压。靠近墙面板1m范围内，应使用小型机具夯实或人工夯实，不得使用重型压实机械压实。反滤层及排水层必须按设计要求设置；沉降缝应根据加筋土挡土墙高度及地基土质的变化情况设置。3.8土钉墙3.8.1土钉墙的施工(1)土钉钢筋的品种、规格、性能应符合设计要求；下料后应做调直、除污处理，并焊接定位支架。(2)施工前应按设计要求做土钉拉拔试验。(3)土钉墙施工必须从上至下分层开挖、分层锚固、分层护面。分层开挖的高度，应按坡面土质允许暴露的时间结合土钉排距确定，土层一般为0.5～2m，岩层一般为1~4m。开挖时应选用对坡面扰动较小的施工机具和施工方法。在开挖中，应防止上部和上下层连接处局部失稳。发生局部超挖时，应采用浆砌片石回填。3.8.2施工机械和施工材料(1)钻孔施工应符合下列规定：①应根据设计要求及土层情况，选择适宜的机具；②钻孔直径不应小于设计尺寸；③在土层中钻孔时严禁向孔内灌水，防止坍孔、缩孔。(2)水泥砂浆应按设计要求配制；砂料应采用级配中、粗砂，含泥量不得大于3%。(3)灌浆宜采用压力灌浆，灌浆压力一般为0.245 石家庄铁道大学四方学院毕业设计论文MPa。灌浆前，应把灌浆管插至钉孔底部，随着浆液的灌进，慢慢拔出灌浆管，必须保证砂浆均匀地填满钢筋与孔壁间的空隙；当灌浆管拔至孔口时应减压至零避免喷浆，并应防止浆液不足气入钉孔。(4)土钉孔灌浆后应至少养护7d；养护期间，严禁敲击钢筋。(5)施喷混凝土墙面前，应按设计挂好钢筋网，并预留伸缩缝和泄水孔；钢筋网、网与土钉头的连接宜采用焊接。3.9抗滑桩抗滑桩应按工点设计图施工。开挖中应核对滑面情况，当其实际位置与设计出入较大时，应通过变更设计处理。3.9.1抗滑桩开挖前应作好的工作(1)整平孔口地面，设置地表截、排水及防渗设施；雨季施工时，孔口应搭雨棚。做好锁口；孔口地面上加筑适当高度的围埂。(2)备好各项工序的机具、器材和井下排水、通风、照明设施，落实人员调配、施工组织计划工作.(3)设置对滑坡变形、移动的观测。制定井下作业和撤出人员的安全防护技术措施。3.9.3开挖及支护应符合的规定(1)应分节开挖，每节高度宜为0.6～2.0m，挖一节立即支护一节。围岩较松软、破碎或有水时，分节不宜过长。不得在土石层变化处和滑动面处分节。(2)挖孔时应按设计灌注混凝土护壁。护壁混凝±应紧贴围岩灌注，灌注前应清除孔壁上的松动石块、浮土。在滑动面处的护壁应予加强。在承受推力较大的护壁和锁口的混凝土中应增加钢筋。(3)开挖应在上一节护壁混凝土终凝后进行；护壁混凝土模板的支撑可于灌注后24h拆除。(4)在围岩松软、破碎和有滑动面的节段，应在护壁内顺滑动方向用临时横撑加强支护，并经常观察其受力情况，及时进行加固。当发现横撑受力变形、破损而失效时，孔下施工人员必须立即撤离。(5)开挖、出渣、运输应符合现行《铁路桥涵施工规范》(TB10203)及《铁路隧道施工规范》(TB10204)的有关规定。爆破应采取减震措施。弃渣不得堆在滑坡范围内。(6)开挖桩群应从两端向滑坡主轴间隔开挖，灌桩ld后才可开挖邻桩。3.9.4灌注桩身混凝土应符合的规定(1)灌注前，应检查断面净空、凿毛混凝土护壁，进行设置钢筋的测量放样。(2)钢筋宜预制成笼，可在桩孔内搭接，搭接接头小得设在土石分界和滑动面处。(3)灌注必须连续进行；混凝土捣固及脱膜应符合现行《铁路混凝土与砌体上程施工规范》(TB10210)的有关规定。(4)当滑坡有滑动迹象或需加快施工进度时，宜采用速凝、早强混凝土。桩间支挡结构及与桩相邻的挡土、排水设施等，均应与抗滑桩正确连接，配套完成。3.10预应力锚索3.11.1预应力锚索施工使用，的材料、机具设备应符合的规定(1)钢纹线的品种、规格及性能应符合设计要求，并须具有出厂质量证书及标牌。使用前必须抽样检查，合格后才可使用。严禁使用有机械损伤、电弧烧伤和严重锈蚀的钢绞线．。(2)严禁将钢绞线及锚索束直接堆放在地面或露天储存，并应防止受潮、受腐蚀气体腐蚀。45 石家庄铁道大学四方学院毕业设计论文(3)灌浆所用的水泥必须符合设计要求。(4)防护涂料与套管材料的技术特性和钻孔、灌浆、张拉机械设备及锚、夹具的选型，均应符合设计要求。3.11.2预应力锚索施工顺序预应力锚索施工宜先造孔、装索、灌浆，再作承压板(或桩、梁)，最后进行张拉、封孔。3.11.3水钻和干钻造孔可采用水钻或干钻；当水钻可能影响边坡或山体稳定时，必须采用干钻。钻孔必须按照设计的孔位、孔径、孔深、方向及倾角施工，其允许偏差为：孔位±10cm、孔深(+20，0)cm，方向及倾斜度偏差不应大于1.0%。3.11.4锚索束制作安装应符合下列规定：1锚索束制作宜在现场敞棚内进行。2钢绞线的下料长度，应满足锚索束结构设计及张拉的需要。下料应采用机械切割，严禁用电弧切割。3锚固段锚索束必须进行’清污、除锈处理；自由段锚索束应涂防腐剂、外套塑料管，张拉段锚索束应涂防腐剂。4锚固段锚索束应按设计安装紧箍环和扩张环，自由段锚索束每隔0.6~1.0m应设一紧箍环和定位支架。5锚索束必须顺直地安放在钻孔中心。3.11.5锚索孔灌浆(1)放人锚索束后应及时灌浆。(2)锚索孔灌浆宜采用M35水泥砂浆，用孔底注浆法灌注，一次注满锚固段和自由段，要求以浆排水，不搅动浆液。(3)灌浆压力宜为0.6～0.8MPa，必须使浆液饱满、密实。3.11.6．承压板制做承压板(桩、梁)时，垫墩顶面必须平整、坚固，且垂直于钻孔轴线；，墩孔轴线应与钻孔轴线相重合。垫墩旁应预留。补浆孔和排气孔。3.11.7锚索张拉的规定(1)张拉设备必须配套标定。张拉设备的标定间隔期不宜超过6个月，经拆卸检修的张拉设备或压力表经受强烈撞击，都必须重新标定；(2)孔内砂浆的强度未达到设计强度的70%时，不得进行张拉；(3)采用伸长值校核应力，当实际伸长值大于计算伸长值的10%或小于5%时，应暂停张拉，须查明原因处理后，才可继续张拉。3.11.8封孔(1)封孔灌浆应在锚索张拉、检测合格、锁定后进行。(2)封孔灌浆采用纯水泥浆时，水灰比宜为0.3~0.4；当采用水泥砂浆时，水灰比宜为0.5。(3)封孔灌浆时，进浆管必须插到底，灌浆必须饱满。(4)封孔灌浆后，锚头部分应涂防腐剂，并按设计进行封闭。45 石家庄铁道大学四方学院毕业设计论文第4章施工案例4.2高处作业施工方案与安全技术措施4.2.1工程概况本标段DK25+800～DK70+350施工范围内位于山区丘陵地带，其中特大桥5座、大中桥10座的桥墩、盖梁施工大都在4.0m以上，尤其是37处路堑施工地段，有三分之一处段的开挖高度在10.0m以上，最高处达到41.0m，为深路堑高处作业。深路堑开挖既有土方开挖，又有石方开挖，多为石方开挖。为确保安全特制定本“高处作业施工方案与安全技术措施”。4.2.2路堑总体施工方案、工艺方法、技术措施深路堑采用混合式开挖法开挖：即将横挖法与通道纵挖法混合使用，适用于路堑纵向长度和挖深都很大时，先将路堑纵向挖通后，然后沿横向坡面挖掘，以增加开挖坡面。每一个坡面应设一个机械施工班组进行作业。4.2.2.1路堑施工工艺：测量放线——清除表层——修机械通道——设置天沟——分级分层开挖——堑坡砌护——下一坡台施工4.2.2.2土方开挖(1)施工前按图恢复中线，复测断面、测设出开挖边线，并置边线桩(直线每50m设桩，曲线20m设桩，桩号应标明里程)。并鉴定即有边坡是否稳定，如不稳定，采取必要的加固防护措施。(2)路堑施工前应做好堑项截、排水设施，并随时注意检查。路堑应按设计要求边坡坡率开挖，并应尽量保持坡面平顺。临时排水设施与永久性排水设施相结合。路堑边坡设有平台时，按设计要求修建边坡截水沟并设4%向路基侧沟排水坡度。(3)土方开挖以机械为主，分段进行。每段自上而下分层(每层以4m为宜)开挖，并及时用人工配合挖掘机整刷边坡，对不便机械施工的地段采用人力开挖。有条件边坡防护工程应安排在适宜的时间施工及时完成，并按设计层次及时砌筑，使之起到防护作用。(4)开挖过程中，派专人仔细调查开挖坡面稳定情况，发现问题及时加固处理，同时做好地下设备的调查和勘察工作。(5)土方地段的路床顶面标高，考虑因压实而产生的下沉量，其值由实验确定。路床顶面以下30cm的压实度不小于95%。45 石家庄铁道大学四方学院毕业设计论文(6)加强测量控制，边坡随开挖随成型，保持边坡平顺。(7)冬季施工时，开工未挖完的土质路堑、基坑时，将开挖面表层翻松30-40cm，耙平作为保温层防冻；已开挖完的，表层预覆松土或草袋上覆松土，待继续施工时再清除。土方开挖完毕，立即施工上部结构，防止基底冻结；如有工艺间歇，按冬季防护办法处理。冻土的一次松碎量，应根据挖去能力和气候条件确定，连续挖掘清除，随挖随运，避免重新冻结。基坑回填作好土质保温，防止地基周边和基坑四周的土受冻。(8)雨季开挖土路堑时，分层进行开挖，每层底面设大于1%的纵坡，挖方边坡沿边坡预留30cm厚，待雨后再整修到设计边坡线，开挖路堑在距基顶面30cm时停止开挖，待雨季后再挖到设计标高。(9)土方开挖时，对地下管线、缆线、文物古迹和其他构造物做好妥善保护。(10)在居民区附近开挖土方时，采取有效措施保证居民及施工人员的安全，并为附近居民的生活提供有效的临时便道或便桥。4.2.3石方开挖依据设计图纸，根据取土场距离既有线及居民区位置的远近，石方开挖采用两种方法。4.2.3.1取土取土场距离既有线和居民区较远时，石方爆破作业以小型及台阶法松动爆破为主，边坡地段预留2-3米采用光面爆破。石方路堑的路床顶面标高必须符合设计图纸要求，高出部分辅以人工凿平。超挖部分按监理工程师批准的填料，回填并碾压密实稳固。4.2.3.2爆破施工(1)开凿作业面，清除地表杂物和覆盖土层。(2)布孔：根据设计要求放出开挖轮廓线和各炮孔孔位，并予以编号，插木牌逐孔写明孔深、孔径、倾斜角方向及大小。(3)钻孔：钻孔是爆破质量好环的重要一环，严格按爆破设计的位置、方向、角度进行钻孔，先慢后快。钻孔过程中，必须仔细操作，严防卡钻、欠钻、漏钻和错钻。装药前必须检查孔位、深度、倾角是否符合设计要求，孔内有无堵塞、孔壁是否有石块以及孔内有无积水。如发现孔位和深度不符合设计要求时，进行补孔或透孔。严禁少打眼，多装药。清除孔口周围的碎石、杂物，对于孔口岩石破碎不稳固段，进行维护，避免孔口形成喇叭状。钻孔结束后封盖孔口或设立标志。(4)装药：严格按设计的炸药品种、规格及数量进行装药。(5)炮孔堵塞：炮孔堵塞长度大于最小抵抗线，堵塞材料采用2/3砂和1/3粘土堵塞。(6)爆破网路敷设：网路敷设前检验起爆器材的质量、数量、段别并编号、分类，严格按设计敷设网路敷设，严格遵守《爆破安全规程》中有关起爆方法的规定，网路经检查确认完好，起爆点设在安全地带。(7)起爆：网路检测无误，防护工程检查无误，各方警戒正常情况下在规定时间，指挥员即可命令起爆。起爆采用非电起爆。45 石家庄铁道大学四方学院毕业设计论文(8)安全检查爆破完成间隔规定时间后，安全检查无误，即可进行机械施工。(9)总结分析：爆破后对爆破效果进行全面检查，综合评定各项技术指标是否合理，进一步确认已暴露岩石结构，产状、地质构造、岩石物理力学性质，综合分析岩石单位耗药量，作好爆破记录，聘请有经验的爆破专家进行分析、总结，对下一循环爆破作业进行优化。4.2.4爆破施工方法4.2.4.1．双层防护排架搭设施工作业时在I临近既有线一侧，按要求选择适当位置钻孔埋设φ32地锚，锚杆长度为1.5米，埋设深度为1米，间距为2米。排架立管套住地锚杆，纵向管距1米，前、后排管距40厘米，排架横管间距2.0米，内侧挂竹排，同时设剪刀撑、水平支撑杆。水平支撑杆设锚杆与边坡锚固，锚杆长1.3米，埋设深为1米，间、排距为4米×4米，拉筋为φ12钢丝绳。开挖作业面的形成及爆破方法：将开挖断面分成若干个梯形三角台阶，纵向从两端向中间控爆，横向台阶的工作面一般与线路方向形成60-70度夹角，以使最小抵抗线方向背离既有线方向。根据边坡设计要求，光爆地段采取间隔装药、微差爆破等方法进行施工。4.2.4.2．炮位覆盖措施炮孔覆盖：购置废旧车胎编制柔性炮被覆盖于炮位上。这种覆盖材料有较高的强度、弹性和韧性，不易折断，并有一定的重量，不易被爆炸气浪抛起，而且这种材料可反复使用、易修补、经济实惠。要求胶皮炮被厚度不得小于1厘米，编织要严实，四面用钢丝扎紧加固。土袋覆盖加压：在柔性炮被上方加压土袋，并对有可能出现危险滚石的地段加设钢丝绳网或布鲁克网防护，钢丝绳网或布鲁克网四周设锚杆拉紧。以防止滚石危及既有线行车安全。土袋均采用工地废弃水泥编织袋装土，严禁装石子，以免飞石伤人。炮孔阻塞：炮孔阻塞长度应大于或等于最小抵抗线，阻塞材料采用沙土堵塞。4.2.4.3．布孔形式孔眼布置采用浅眼、深孔、预裂及多排微差挤压爆破四种方法布置炮孔。4.2.4.4．爆破方法采用边坡纵向台阶与横向台阶形成约70度夹角的三角槽式爆破方法。其方法为先在开挖路堑横向从上至下形成若干个梯形台阶并与边坡光爆面形成一个约70度的三角形溜槽，竖直角应大于60度，台阶宽度高度均为2米，台阶布孔方式为双排布孔。靠既有线一侧采用预留防护墙微差爆破的方法，防护墙高为1.5米左右，厚度为2米左右，微差分段为：前排l段，后排3段，单排炮孔使用同段；设计边坡一侧为了达到光爆效果前排为5段，后排为7段，此台阶为纵向台阶，在起爆时可与横向台阶同时起爆。在台阶形成过程中纵向台阶不应过长，纵向台阶的尾部一定要超过垂直既有线方向横向台阶的头部防护。爆破后的爆碴顺三角溜槽清至底部，用小型运输车人工装卸弃除。设计边坡随工作面向前推进而形成，外边防护墙也随工作面向前推45 石家庄铁道大学四方学院毕业设计论文进逐渐消失，防护排架也随工作面向前推进逐渐拆迁重搭。4.2.4.5．爆破施放程序每一轮爆破施工前，先由技术负责人编制施工设计，并在现场作好对各工序施工负责人的交底工作。各工序施工负责人在施工中严格按此设计操作，每一道工序完毕后应履行签字手续，做到责任到人。现场技术负责每一道工序的监控工作。在钻孔与装药施工中，发现与设计不相符，工序负责人可与现场负责人及现场技术负责人讨论，确定最佳施工方案，并在爆破工作记录表的变更说明中注明。装药工序施工前，由现场负责人对炮孔进行抽查，并认真填写“炮孔检查记录表”，如符合要求，方可进行装药，否则严禁装药。当各工序都进行完毕后，由现场负责人、技术负责人、安全负责人及相关旁站人员作最后检查，确认可以施爆后，履行签字手续。现场负责人向防护人员发出开始警戒指令，并鸣笛，对人员进行清场。由现场负责人向防护人员询问情况，确认安全后，由现场负责人向起爆员发出“起爆”指令(注意：起爆网路与起爆器此时方能进行连接)，同时鸣笛并向防护人员发出起爆指令。起爆后，由技术负责人与安全负责人到现场进行检查，确认安全后，由现场负责人向两端防护人员发出解除警戒命令。如出现险情，现场负责人应立即组织抢险工作，在相关旁站人员确认安全后，方可由现场负责人向防护人员发出解除警戒命令。同时，由现场负责人组织出碴施工。现场负责人组织技术负责人、安全负责人、各工序负责人及相关旁站人员参加在现场讨论会，对此次爆破的效果进行分析，总结经验，并作爆破工作记录。技术负责人进行现场勘察，进行下一轮爆破的施工准备工作。4.2.5桥墩、盖梁施工总体方案和方法4.2.5.1工序：测量定位——支立模板——模板整修验收——浇注墩梁砼——保养后拆模——产品保护4.2.5.2模板：一律采用大块钢模板，现场吊装拼装而成。4.2.5.3混疑土：采用集中搅拌站搅拌，混凝土泵送车运输，集中搅拌站分设在七星河、九华河、青通河、白沙铺、白洋河特大桥和九华山车站。4.2.5.4脚手架：桥墩台、盖梁高度超过2.0m及以上的均要设置脚手架，墩梁超过14.0m的脚手架搭设要做设计并验算合格方准使用。4.2.5.5吊装：大块钢模安装均采用吊机配合吊装安装，需用的片石、钢筋等物资运送上脚手架顶作业平台亦采用吊机。4.2.6施工安全技术措施4.2.6.1安全防护用品(1)在单层作业超过2.0m高度以上者和双层作业需佩带安全帽，登高作业、吊装作业、堑坡防护施工作业都必须按规定搭设作业操作平台、设置45 石家庄铁道大学四方学院毕业设计论文安全挂网进行防护并佩带安全带，确保作业人员的人身安全。(2)按照劳动安全保护规定配备必须的其他防护用品。4.2.6.2爆破作业安全技术保证措施(1)用塑料导爆管非电起爆技术，起爆系统不受雷电干扰，安全可靠。(2)采用微差爆破技术，改善破碎质量和控制爆破振动，在环境复杂的地段，为了确保附近的建筑设施不受振动的影响，采用孔内、孔外相合的微差起爆形式，做到孔与孔、排与排之间都有一定的时间间隔，最大限度地降低爆破振动，使爆区附近的建筑设施振动速度控制在国家爆破规定安全范围内。(3)采用先进的爆破技术，对于石质坚硬，整体较好的岩石进行爆破时，应用宽距离爆破技术，通过增大孔距、减小排距，充分利用炸药能量，在单孔爆破面积和单位耗药量不变的情况下，可以改善破碎质量。(4)为了确保边坡的稳定和平整度，除坚持采用光面爆破外，根据实际情况，适当增大边坡保持层。在石质较差地段，进行深孔爆破时，要减小梯段高度，实行微差爆破，尽量减少爆破药量和分段药量，以免扰动山体。(5)从开始装药，即设置安全警戒，防止非作业人员进入现场。网路连接后，工作人员逐渐撤离，警戒员、防护人员在指定地点就位，实行区段临时封闭，防止人、车等进入施爆区。(6)当取土场距离既有线和居民区较近时，安全施工要求高，难度大。为确安全，施工中采取浅孔松动爆破和双层排架防护。4.2.6.3高处作业安全技术措施(1)路堑土质挖方地段施工，首先在路堑顶部修好排水沟，才能开挖。开挖断面要作好临时排水沟，防止路基浸水，影响边坡稳定。挖方地段边坡要按设计要求留坡，防止边坡过斗而失稳，严禁挖神仙土。(2)深路堑土质地段要避免在雨季施工，并专项指定保证安全的措施，严格按批准的施工组织设计分级开挖，及时支护，确保路堑边坡稳定。(3)高路堑开挖、坡面施工：开挖高路堑必须分级分层面自上而下开挖，每级每层开挖高度不得超过4.0m，采用机械施工须予留机械行走安全通道。(4)用人力配合机械修坡施工及施喷锚、格梁、锚索、锚杆、坡面护砌时，作业人员必须系带安全帽、安全带，搭设防护排架安全工作平台挂防护网。防护排架在搭设过程中要设专职质检员亲临现场指导施工，并设专职安全员解决搭设过程中可能会出现的安全问题。当排架分段搭设完毕后要经技术负责人检查评定验收后方可投入使用，防护排架任何一个断面的高度保证高出施工作业面至少3米。(5)高路堑坡面防护砌筑施工运料需设置材料运输通道和配备必要的提升机械，垂直运输器具和缆绳应选择合格安全产品。(6)桥墩和盖梁在2.0m以上的施工，主要以相应的机械设备操作为主，操作人员必须佩带安全帽、安全带，桥墩周围应搭架脚手架、挂安全网，网、45 石家庄铁道大学四方学院毕业设计论文带、架在每次使用前进行检查确保牢固符合使用要求。第五章结论参考文献致谢附录附录A外文翻译CellularAutomataApproachtoDurabilityAnalysisofConcreteStructuresinAggressiveEnvironmentsAbstract:Thispaperpresentsanovelapproachtotheproblemofdurabilityanalysisandlifetimeassessmentofconcretestructures(underthediffusiveattackfromexternalaggressiveagents.Theproposedformulationmainlyreferstobeamsandframes,butitcanbeeasilyextendedalsotoothertypesofstructures.Thediffusionprocessismodeledbyusingcellularautomata.Themechanicaldamagecoupledtodiffusionisevaluatedbyintroducingsuitablematerialdegradationlaws.Sincetherateofmassdiffusionusuallydependsonthestressstate,theinteractionbetweenthediffusionprocessandthemechanicalbehaviorofthedamagedstructureisalsotakenintoaccountbyapropermodelingofthestochasticeffectsinthemasstransfer.45 石家庄铁道大学四方学院毕业设计论文Tothisaim,thenonlinearstructuralanalysesduringtimeareperformedwithintheframeworkofthefiniteelementmethodbymeansofadeterioratingreinforcedconcretebeamelement.Theeffectivenessoftheproposedmethodologyinhandlingcomplexgeometricalandmechanicalboundaryconditionsisdemonstratedthroughsomeapplications.Firstly,areinforcedconcreteboxgirdercrosssectionisconsideredandthedamagingprocessisdescribedbythecorrespondingevolutionofbothbendingmoment-curvaturediagramsandaxialforce-bendingmomentresistancedomains.Secondly,thedurabilityanalysisofareinforcedconcretecontinuousT-beamisdeveloped.Finally,theproposedapproachisappliedtotheanalysisofanexistingarchbridgeandtotheidentificationofitscriticalmembers.IntroductionSatisfactorystructuralperformanceisusuallydescribedwithreferencetoaspecifiedsetoflimitstates,whichseparatedesiredstatesofthestructurefromtheundesiredones.45 石家庄铁道大学四方学院毕业设计论文Inthiscontext,themainobjectiveofthestructuraldesignistoassureanadequatelevelofstructuralperformanceforeachspecifiedlimitstateduringthewholeservicelifeofthestructure.Fromageneralpointofview,astructureissafewhentheeffectsoftheappliedactionsSarenolargerthanthecorrespondingresistanceR.However,forconcretestructuresthestructuralperformancemustbeconsideredastimedependent,mainlybecauseoftheprogressivedeteriorationofthemechanicalpropertiesofmaterialswhichmakesthestructuralsystemlessabletowithstandtheappliedactions.Asaconsequence,boththedemandSandtheresistanceRmayvaryduringtimeandadurabilityanalysisleadingtoareliableassessmentoftheactualstructurallifetimeTashouldbeabletoaccountforsuchvariability(Sa1JaandVesikari1996;EnrightandFrangopol1998a,1998b).Inthisway,thedesignercanaddresstheconceptualdesignprocessorplantherehabilitationofthestructureinordertoachieveaprescribeddesignvalueTdofthestructurallifetime.45 石家庄铁道大学四方学院毕业设计论文Inthefollowing,theattentionwillbemainlyfocusedonthedamagingprocessinducedbythediffusiveattackofenvironmentalaggressiveagents,likesulfateandchloride,whichmayleadtodeteriorationofconcreteandcorrosionofreinforcement(CEB1992).Suchprocessinvolvesseveralfactors,includingtemperatureandhumidity.Itsdynamicsisgovernedbycoupleddiffusionprocessofheat,moisture,andvariouschemicalsubstances.Inaddition,damageinducedbymechanicalloadinginteractswiththeenvironmentalfactorsandacceleratesthedeteriorationprocess(Saettaetal.1993,XiandBazant1999;Xietal.2000;Kongetal.2002).Basedonthepreviousconsiderations,adurabilityanalysisofconcretestructuresinaggressiveenvironmentsshouldbecapabletoaccountforboththediffusionprocessandthecorrespondingmechanicaldamage,aswellasforthecouplingeffectsbetweendiffusion,damageandstructuralbehavior.However,theavailableinformationaboutenvironmentalfactorsandmaterialcharacteristicsisoftenverylimitedandthe45 石家庄铁道大学四方学院毕业设计论文unavoidableuncertaintiesinvolvedinadetailedandcomplexmodelingmayleadtofictitiousresults.Forthesereasons,theassessmentofthestructurallifetimecanbemorereliablycarriedoutbymeansofmacroscopicmodelswhichexploitthepowerandgeneralityofthebasiclawsofdiffusiontopredictthequantitativetime-variantresponseofdamagedstructuralsystems.ThispaperpresentsanovelapproachtothedurabilityanalysisofconcretestructuresundertheenvironmentalattackofaggressiveagentsTheproposedformulationmainlyreferstobeamsandframes,butitcanbeeasilyextendedalsotoothertypesofstructures.Theanalysisofthediffusionprocessisdevelopedbyusingaspecialclassofevolutionaryalgorithmscalledcellularautomata,whicharemathematicalidealizationsofphysicalsystemsinwhichspaceandtimearediscreteandphysicalquantitiesaretakenfromafinitesetofdiscretevalues.Inprinciple,anyphysicalsystemsatisfyingdifferentialequationsmaybeapproximatedasacellularautomatonbyintroducingdiscretecoordinatesandvariables,aswellasdiscretetimesteps.45 石家庄铁道大学四方学院毕业设计论文However,itisworthnotingthatmodelsbasedoncellularautomataprovideanalternativeapproachtophysicalmodelingratherthananapproximation.Infact,theyshowacomplexbehavioranalogoustothatassociatedwithdifferentialequations,butbyvirtueoftheirsimpleformulationarepotentiallyadaptabletoamoredetailedandcompleteanalysis,givingtothewholesystemsomeemergentproperties,self-inducedonlybyitslocaldynamics(vonNeumann1966;MargolusandToffoli1987;Wolfram1994,2002;Adami1998).Noteworthyexamplesofcellularautomatamodelingoftypicalphysicalprocessesinconcretecanbefoundinthefieldofcementcomposites(BentzandGarboczi1992;Bentzetal.1992,1994).Basedonsuchanevolutionarymodel,themechanicaldamagecoupledtodiffusionisthenevaluatedbyintroducingadegradationlawoftheeffectiveresistantareaofboththeconcretematrixandsteelbarsintermsofsuitabledamageindices.Sincetherateofmassdiffusionusuallydependsonthestressstate,theinteractionbetweenthediffusionprocessandthemechanicalbehaviorofthedamagedstructureisalsotakenintoaccountbyapropermodelingofthestochasticeffectsinthemasstransfer.Tothisaim,thenonlinearstructuralanalysesduringtimeareperformedwithintheframeworkofthefiniteelementmethodbymeansofadeterioratingreinforcedconcretebeamelement(Bontempietal.1995;Malerba1998;Biondini2000).Theeffectivenessoftheproposedmethodologyinhandlingcomplexgeometricalandmechanicalboundaryconditionsisdemonstratedthroughsomeapplications.Firstly,areinforcedconcreteboxgirdercross-sectionisconsideredandthedamagingprocessisdescribedbythecorrespondingevolutionofbothbendingmoment–curvaturediagramsandaxialforce-bendingmomentresistancedomains.Secondly,thedurabilityanalysisofarein-forcedconcretecontinuousT-beamisdeveloped.Finally,theproposedapproachisappliedtotheanalysisofanexistingarchbridgeandtotheidentificationofitscriticalmembers.45 石家庄铁道大学四方学院毕业设计论文DiffusionProcessesandCellularAutomataModelingofDiffusionProcessesThekineticprocessofdiffusionofchemicalcomponentsinsolidsisusuallydescribedbymathematicalrelationshipsthatrelatetherateofmassdiffusiontotheconcentrationgradientsresponsibleforthenetmasstransfer(Glicksman2000).ThesimplestmodelisrepresentedbytheFick‘sfirstlaw,whichassumesalinearrelationshipbetweenthemassfluxandthediffusiongradient.ThecombinationoftheFick’smodelwiththemassconservationprincipleleadstoFick’ssecondlawwhich,inthecaseofasinglecomponentdiffusioninisotropicmedia,canbewrittenasfollows:whereC=C(x,t)=massconcentrationofthecomponentandD=(x,t)=diffusivitycoefficient,bothevaluatedatpointx=(x,y,z)andtimet,andwhere▽C=gradC.Complexitiesleadingtomodificationsofthissimplemodelmayarisefromanisotropy,multicomponentsdiffusion,chemicalreactions,externalstressfields,memoryandstochasticeffects.Inthecaseofconcretestructures,forexample,thediffusivitycoefficientdependsonseveralparameters,suchasrelativehumidity,temperature,andmechanicalstress,andtheFick’sequationsmustbecoupledwiththegoverningequationsofbothheatandmoistureflows,aswellaswiththeconstitutivelawsofthemechanicalproblem(CEB1992;Saettaetal.1993;XiandBažant1999;Xietal.2000).45 石家庄铁道大学四方学院毕业设计论文However,asmentioned,duetotheuncertaintiesinvolvedinthecalibrationofsuchcomplexmodels,thestructurallifetimecanbemoreconvenientlyassessedbyusingamacroscopicapproachwhichexploitsthepowerandgeneralityofthebasicFick’slawstopredictthequantitativeresponseofsystemsundergoingdiffusion.Inparticular,ifthediffusivitycoefficientDisassumedtobeaconstant,thesecondorderpartialdifferentialnonlinearEq.(1)issimplifiedinthefollowinglinearform:whereDespiteofitslinearity,analyticalsolutionsofsuchanequationexistonlyforalimitednumberofsimpleclassicalproblems.Thus,ageneralapproachdealingwithcomplexgeometricalandmechanicalboundaryconditionsusuallyrequirestheuseofnumericalmethods.Inthisstudy,thediffusionequationiseffectivelysolvedbyusingaspecialclassofevolutionaryalgorithmscalledcellularautomata.蜂窝式无线通讯系统自动控制方法来分析在恶劣环境下混凝土结构的耐久性摘要：这篇文章描述了一种解决在外部荷载作用下混凝土结构耐久性分析和寿命评估问题的新颖的方法。45 石家庄铁道大学四方学院毕业设计论文这个被提到的假说主要用于梁和框架，但是它也很容易扩展到其它结构类型。通过使用蜂窝式无线通讯系统自动控制来模仿这个散乱的过程。通过采用合适的材料降解法来评价散乱的机械损伤。由于质量扩散的速度通常取决于应力状态，已坏结构的扩散过程和力学特性也通过建立一个合适的质量传递中的随机效应模型来考虑。为了这个目的，在这段时间的非线性结构分析在有限元框架中通过一个不断恶化的钢筋混凝土梁单元的方法来完成。在处理复杂的几何和力学边界条件方面，所提到的一套方法的效果被证明是有用的。首先，钢筋混凝土箱形梁横截面被考虑，所造成的破坏性进程通过相应的弯矩—曲率图和轴力—弯矩抵抗域来描述。其次，钢筋混凝土连续T-梁的耐久性分析被发展了。最后，所提到的方法应用于已建拱桥的分析和它的重要构件的鉴定。令人满意的结构特性通常被描述成参照特定的把结构的理想状态与不理想状态分开的极限状态。在这方面，结构设计的主要目的是在结构的整个使用寿命过程中，对于每个指定的极限状态保证有足够的结构性能水平。一般来说，作用效应S小于或等于结构抗力R时，结构是安全的。然而，对于混凝土结构，结构性能必须被认为是不定常的，主要是因为材料力学性能的逐步恶化，这使结构系统不足以承担施加的荷载。因此，所需的作用效应S和结构抗力R可能随时间而变，并且导致实际寿命的可靠评估的结构耐久性分析Ta应该能够需要这种变异。45 石家庄铁道大学四方学院毕业设计论文如此，设计者能够解决概念设计过程或者设计结构修复以使结构寿命达到规定的设计值。接下来，注意力应该主要集中在破坏过程，包括环境侵略性攻击扩散剂，例如能够导致混凝土恶化和钢筋腐蚀的硫酸盐和氯化物。这种过程包括一些因素，例如温度和湿度。它的动态受是由热度，湿度和各种化学物质组成。另外，破坏包括由机械载荷与环境因素的相互作用，加速恶了化过程。基于先前的考虑，在恶劣的环境下混凝土结构的耐久性分析应该能够包括扩散过程和相应的机械损伤，以及在扩散、破坏、结构状态之间的耦合效应。然而，关于环境因素和材料特性的可用信息通常是非常有限的，并且在详细和复杂的模型中不可避免的不确定性可能导致虚构的结果。基于这些原因，结构寿命的评估可以通过宏观模型来进行而变得更可靠，模型是用来开发扩散基本规律的影响力和通用性而用于定量预测损坏结构体系的时变反应。这篇文章描述了一个在环境侵袭下混凝土结构耐久性分析的新颖方法。这个被提到的假说主要用于梁和框架，但是它也很容易扩展到其它结构类型。扩散过程的分析通过使用一类被称作细胞自动机的特殊进化算法来进行，这种方法把实际系统数学理想化，在这种方法中，空间和时间是彼此分离的，物质的量来源于一个有限集分离的价值。原则上，任何满足不同平衡的物理系统通过引入离散坐标系和变量，以及离散的时间步骤可近似为一个细胞自动机。然而，值得指出的是基于细胞自动机的模型提供了一个物理模型而不是一个近似可供选择的方法。45 石家庄铁道大学四方学院毕业设计论文事实上，它们表述了一个复杂的性能，类似于与微分方程相关联，但是由于它们简单的公式化的表述更有潜力适用于更复杂，更完整的系统，提供给整个系统一些突发的性质，只有通过它的本身动态自我包括。值得注意的是，在混凝土中，典型物理过程的元胞自动机模型的例子在水泥复合材料领域可以发现。基于这个演化模型，耦合扩散的机械损伤通过引入混凝土和钢筋有效抵抗区的降级理论，依据合适的损伤指数来评估的。由于扩散的比率通常取决于应力状态，损坏结构的扩散过程和机械性能之间的相互作用通常也通过一个合适的质量传递随机效应的模型来考虑。为了这个目的，在这段时间的非线性结构分析在有限元框架中通过一个不断恶化的钢筋混凝土梁单元的方法来完成。在处理复杂的几何和力学边界条件方面，所提到的一套方法的效果被证明是有用的。首先，钢筋混凝土箱形梁横截面被考虑，所造成的破坏性进程通过相应的弯矩—曲率图和轴力—弯矩抵抗域来描述。其次，钢筋混凝土连续T-梁的耐久性分析被发展了。最后，所提到的方法应用于已建拱桥的分析和它的重要构件的鉴定。扩散过程和细胞自动机扩散过程模型固体中化学成分扩散的动力学过程通常通过把大规模扩散率与造成网状系统质量传递原因的浓度梯度联系起来的数学关系来表述(Glicksman2000)。最简单的模型是由Fick第一定律来描述的，这个定律假定质量转移与扩散梯度之间是线性关系。Fick的模型与质量守恒定律的结合产生了Fick第二定律，这个定律在各向同性介质中单个组合的情况下可以写成一下形式：其中：C=C(x,t)=该组件的质量浓度D=(x,t)=扩散系数45 石家庄铁道大学四方学院毕业设计论文x=(x,y,z)时间t▽C=gradC.导致这个简单模型修改的复杂性可能产生于各向异性，多组分扩散，化学反应，外部的应力场，内存和随机效应。例如，在混凝土结构而言，扩散系数取决于几个参数，如相对湿度，温度和机械应力,Fick’s方程,必须与热和水分的流动方程,以及力学问题构成原理相结合。然而，像所提到的，由于这些模型校准的不确定性，用宏观的方法评估结构寿命更容易进行，它利用Fick’s定律的力量和通用性预测进经受扩散的系统的定量反应。尤其，如果扩散系数D被假定为一个常数，二阶非线性偏微分方程(1)被简化成以下线性形式，其中，尽管方程是线性的，但是这种方程的解析解只存在于一些有限的简单经典问题中。因此，处理复杂几何和力学边界条件的一般方法通常需要使用数值方法。在这项研究中，通过使用一类特殊的进化算法称为细胞自动机的方法有效地解决了扩散方程。45'