高速铁路路基工程施工质量控制论文

'高速铁路路基工程施工质量控制毕业论文目录摘要I第1章绪论11.1高速铁路概述11.2高速铁路路基21.2.1概述21.2.2常见病害31.2.3论文内容3第2章特殊性质土壤处理52.1概述52.2湿陷性黄土路基处理技术52.2.1湿陷性黄土的概念52.2.2湿陷性黄土的特征52.2.3湿陷原因52.2.4湿陷性黄土地基的处理52.3冻土地区路基处理技术102.3.1冻土的概念102.3.2冻土区不良工程地质现象112.3.3冻土地区路基的处理122.4软土地区路基处理技术152.4.1软土的概念152.4.2软土的成因类型及工程特性162.4.3软土路基的处理162.5膨胀土地区路基处理技术222.5.1膨胀土的概念222.5.2膨胀土的工程特性222.5.3膨胀土的路基的病害23III 2.5.4影响胀缩变形的主要因素232.5.5膨胀土地基处理24第3章路基排水与防护263.1概况263.2路基排水的目的及原则263.3主要内容273.3.1路基地面排水273.3.2路基地下水的降低与排除29第4章路基边坡的防护养护384.1概述384.2路基边坡对降雨的防护384.2.1问题分析384.2.2防护措施384.3风沙对铁路路基边坡的风蚀以及对路基的沙埋454.3.1工程防护措施464.3.2植物防护措施484.3.3沙区施工注意事项48第5章路桥过渡段常见问题探讨505.1概述505.2京沪高铁施工实践505.2.1过渡段的结构设计及质量标准505.2.2施工工艺及填筑参数的确定515.2.3注意事项555.2.4效果565.3高速铁路路桥过渡段变形原因分析565.4路桥过渡段的处理方法585.4.1桥头设搭板和枕梁585.4.2粗粒级配料填筑585.4.3加筋土路基结构59III 5.4.4桥头路面结构的改进615.5过渡段处理注意事项615.6结语61第6章高速铁路检修重点63第7章结束语64致谢65参考文献66III 西南交通大学网络教育本科毕业设计（论文）I摘要我国人口众多，随着中国经济的迅猛发展，城市化进程加快，我国铁路呈现客流量大、集中、行程长的特点。为实现我国铁路事业跨越式的发展铁路，客运专线已开始在我国大力修建。目前，京沪、武广、石太、郑西、京石等铁路客运专线已相继开工。客运专线列车运行速度快，技术标准高，对路基的要求严格，控制路基变形已成为高速铁路路基的最大特点。自20世纪60年代第一条高速铁路在日本建成以来。世界范围内出现了竞相修建高速铁路的热潮，国外铁路发展的方向是重载及高速铁路，高速铁路的出现对传统铁路的设计，施工和养护维修提出了新的挑战，在许多方面深化和改变了传统的设计方法和观念。本论文通过查阅相关资料，经分析整理，对以下几方面做了总结归纳。通过分析对路基沉降影响最为严重的特殊性质土(湿陷性黄土、软土、冻土和膨胀土)和水产生病害的机理，制定路基加固和防排水措施；路基边坡不仅可以保证路基免受雨水风沙的破坏，而且还能美化环境，本文对目前应用比较成熟的边坡防护技术作了介绍；通过分析路桥过渡段的特殊结构，对目前常用的治理措施作了介绍；最后，就高速铁路路基检测维修重点做了简单介绍。关键词：高速铁路路基病害路基检测维修路基沉降 西南交通大学网络教育本科毕业设计（论文）第66页第1章绪论1.1高速铁路概述高速铁路，简称“高铁”，是指通过改造原有线路(直线化、轨距标准化)，使营运速率达到每小时200公里以上，或者专门修建新的“高速新线”，使营运速率达到每小时250公里以上的铁路系统。高速铁路除了在列车在营运达到一定速度标准外，车辆、路轨、操作都需要配合提升。高速铁路的概念20世纪60年代以来，高速铁路在世界发达国家崛起，铁路发展进入了一个崭新的阶段。高速铁路的蓬勃兴起，在世界范围内引发了一场深刻的交通发展变革。近年来，随着国民经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，我国也开始重视提高旅客列车的速度。2002年秦沈客运专线铁路最高试验速度达到了321.5km/h，2008年京津城际铁路最高试验速度达到了394.3km/h，2009年12月武广铁路客运专线在两车重联情况下跑出了394.2km/h的试验速度。2011年开通的京沪高铁运营速度为350km/h。京沪高速铁路于2008年4月18日开工，从北京南站出发终止于上海虹桥站，总长度1318公里，总投资约2209亿元。全线纵贯北京、天津、上海三大直辖市和河北、山东、安徽、江苏四省。是新中国成立以来一次建设里程最长、投资最大、标准最高的高速铁路。2011年6月30日正式开通运营，北京到上海最快只需4时48分，实现千里京沪一日还。图1-1高速铁路列车 西南交通大学网络教育本科毕业设计（论文）第66页图1-2我国2020年将建成的高速铁路网1.2高速铁路路基1.2.1概述在高速铁路快速发展的同时，一些问题也逐渐显现出来。由于在轮轨接触的铁路技术中，随着速度的提高，对基础设施和移动的车辆都提出了新的要求，主要可以归结为两个方面，一方面当速度超过250km/h以后，空气动力特性发生显著变化，因此对车辆结构和铁路基础设施提出新的要求；另一方面由于高速运行的列车需具备持久稳定、高平顺性及安全舒适的运行条件，因此对轨下基础提出新的要求。路基是轨道的基础，也叫线路下部结构。高速铁路的出现对传统铁路的设计施工和养护维修提出了新的挑战，在许多方面深化和改变了传统的设计方法和观念。铁路路基是铁路工程的重要组成部分，是承受轨道和列车荷载的基础。它的稳定和安全将直接影响今后长期运营的安全与效益，而路基这种土工结构物的工程性质极为复杂，其强度与稳定性受多种因素的影响与制约。对铁路路基的沉降变形进行控制，能够明显的提高铁路路基的质量，保证铁路运输的安全。随着国家铁路第六次大提速的完成，铁路运输对路基的抗沉降能力有了更高要求。因此加强对铁路路基沉降变形和控制措施的研究，对保证铁路运输的安全，推动我国经济的发展有着重要的作用。 西南交通大学网络教育本科毕业设计（论文）第66页图1-3高速铁路无砟轨道路基1.2.2常见病害高速铁路路基常见病害有：路基沉降、边坡损坏、雨水风沙冲蚀、特殊地质条件下的病害等。本文着重探讨的是对行车影响最为关键的沉降问题，以及边坡防护。图1-4铁路路基遭到破坏1.2.3论文内容本论文的主要内容为影响铁路路基稳定的因素：①土壤的性质铁路的修建是一项规模庞大的工程，因此，在项目施工的过程中，势必会遇到不同的地质状况以及性质各异的土体类型。而土壤的性质根据其类型的不同也有着明显的差异.成为了影响铁路路基沉降的首要因素。例如黄土地区，由于黄土具有较强的湿陷性，故而成为引发铁路路基沉降变形的重要原因。同样，在软土地区进行铁路铺设时，也需要注意土体的性质对铁路路基的影响。由于均匀并且土质良好的土壤，在沉降过程中沉降均匀，所以本文不作介绍，而主要介绍特殊性质土壤的处理措施。这些将在第2章详细介绍。 西南交通大学网络教育本科毕业设计（论文）第66页②水分的影响水分对于铁路路基的影响是不可小视的。在地质岩性较强，土壤的排水能力较好的地带，降水对铁路路基的影响相对较小。但是当铁路铺设在土质疏松或土壤湿陷性强的地区时，水分的多少会对铁路路基的沉降起到重要的影响。如在土质疏松的地区，强降水会不断冲刷路基两侧的土壤，破坏路基填土的稳定性，降低路基填土的抗剪强度。从而导致路基沉降变形现象的发生。而在土壤湿陷性较强的地区，降水不仅影响着路基填土的承载力，也会对土体的结构产生破坏最用，最终引起路基的沉降变形。这些将在第3章详细介绍。③影响边坡的主要因素是降雨和风沙侵蚀，边坡的破坏将直接影响路基的长期稳定喝列车的正常运营，所以应足够重视边坡的防护，对于保护路基免受损坏、美化环境也有很大帮助，在第4章将着重介绍边坡的防护。④路桥过渡段的影响路桥过渡段由于是两种不同性质的路基的突然变化，造成沉降不一致，会出现沉降差，影响旅客舒适性。具体介绍在第5章。⑤工程的质量铁路项目的工程质量是直接影响路基沉降量的重要因素。在施工的过程中，对路基的处理方式、填料的选择、填筑的厚度、路基的压实度以及自然沉降的时间，都对路基的工后沉降量起到了一定的决定作用。因此，在铁路的设计施工中，要严格的对工程质量加以控制，尽可能的减少路基的沉降量。根据影响路基病害的因素，采取相应的措施，既能对病害发生前的预防提供指导，又能对病害发生后制定整治措施提供科学依据。 西南交通大学网络教育本科毕业设计（论文）第66页第2章特殊性质土壤处理2.1概述普通土壤一般工程性质良好，沉降均匀稳定，受环境变化影响较小，对于此类土壤的处理措施已经非常成熟，可参考资料也非常多，故不作介绍。特殊性质的土壤，工程性质较差，常发生灾害，对行车安全和养护维修造成很大影响，本文将着重介绍几种常见的影响较大分布广泛的特殊性质土。主要有：(1)湿陷性黄土(2)冻土(3)软土(4)膨胀土2.2湿陷性黄土路基处理技术2.2.1湿陷性黄土的概念在上覆土层自重应力作用下，或者在自重应力和附加应力共同作用下，因浸水后土的结构破坏而发生显著附加变形的土称为湿陷性土2.2.2湿陷性黄土的特征在上覆土层自重应力作用下，或者在自重应力和附加应力共同作用下，如遇到浸水情况，土体结构将发生显著变形，导致土体塌陷。有些杂填土也具有湿陷性。湿陷性黄土广泛分布于我国东北、西北、华中和华东部分地区。2.2.3湿陷原因黄土的湿陷现象是一个复杂的地质、物理、化学过程，对其湿陷的原因和机理，国内外学者有种种假说，如毛细管假说、溶盐假说、胶体不足假说、水膜楔入假说、欠压密理论和结构学说等。2.2.4湿陷性黄土地基的处理根据建筑物的重要性、地基湿陷类型、地基湿陷等级进行地基设计。当地基的总湿陷量不大于5cm时，各类建筑均可按非湿陷性地基设计；在非自重湿陷性地基上，当地基内各土层的湿陷起始压力均大于其附加压力与上覆土的饱和自重压力之和时，各类建筑也可按非湿陷性地基设计。地基设计包括承载力、湿陷变形、压缩变形和稳定性计算。进行湿陷性黄土地基处理，在处理深度和处理范围上区分：①浅处理，即消除建筑物地基的部分湿陷量；② 西南交通大学网络教育本科毕业设计（论文）第66页深基础处理，即消除建筑物地基的全部湿陷量，这种方法包括采用桩基础或深基础穿透全部的湿陷性黄土层。2.2.4.1防水措施以防止大气降水、生产和生活用水以及浸入地基，是湿陷性黄土地区建筑物设计中不可缺少的措施。如做好总体的平面和竖向设计，保证整个场地排水通畅，并做好防洪措施，保证水池类构筑物或管道与建筑物的间距，符合防护距离的规定，确保管网和水池类构筑物的工程质量，防止漏水；对于屋面和房屋内地面，应有排除雨水和防水的措施：对经常受水浸湿或可能积水的地面还应按防水地面设计严防漏水，基坑施工阶段需做好临时性防水、排水工作。2.2.4.2结构措施结构措施的目的是为了减少结构物的不均匀沉降，或使结构物适应地基的变形。当地基不处理或仅消除地基的部分湿陷量时，结构设计应根据建筑物类别，地基湿陷等级或地基处理后下部未处理湿陷性黄土层的湿陷起始压力值或剩余湿陷量以及建筑物的不均匀沉降、倾斜和构件等不利情况，采取下列结构措施：(1)选择适宜的结构体系和基础形式。(2)墙体宜选用轻质材料。(3)加强结构的整体性与空间刚度。(4)预留适应沉降的净空。在上述两种措施的基础上，力求简单的建筑平面布置、加强其整体结构的刚度，在适当位置布设沉降缝，减小不均匀沉降对建筑物的影响，使建筑物自身有调节地基湿陷变形的条件。2.2.4.3地基处理方法由于受水浸湿这一特定条件的不确定性，土体湿陷对工程建设具有极大的危害性，轻者使工程结构产生裂缝和下沉，重者使工程结构体系失稳直至彻底破坏。因而，在湿陷性黄土的地基中选择可行的、经济合理的地基处理方法非常重要理必须慎之又慎，要在正确掌握场地工程地质特性的基础上，严格按国家现行规范进行。(1)灰土垫层法(换土法)灰土垫层是湿陷性黄土地区使用最早和最广泛的地基处理方法之一。灰土垫层是先将需要处理的湿陷性黄土挖除，换之以消石灰和粉质黏土的混合体分层压实。灰土具有一定的胶凝强度和水稳定性，具有较好的强度、承载力、较低的压缩性和良好的耐久性、水稳性及不透水性。灰土的这种特性取决于灰土的压实度和掺灰量。掺灰量用消石灰和土料的体积配合比表示，一般为2：8或3：7等，根据设计要求确定。灰土垫层具有一定的强度、承载力，也具有水稳定性和抗渗性，且施工工艺简单、取材方便、工程费用低、施工质量易控的特点得到广泛应用。据不完全统计，在陕北地区的建筑工程中，有将近一半多层建筑使用灰土垫层。 西南交通大学网络教育本科毕业设计（论文）第66页图2-1土方开挖平面图(2)强夯法强夯法又名动力固结法，是将很重的锤(一般100～400kN)从高处自由落下(一般为6～40m)，给地基以冲击能和振动。国外最大的夯击能曾达到50MN·m。它适合加固从砾石到不饱和粘性土的各类地基土。强夯法不仅能提高地基的强度，降低其压缩性，而且还能改善其抵抗液化的能力和消除黄土的湿陷性。强夯法施工设计参数主要有有效加固深度、夯击能、夯击遍数、间歇时间、夯点布置及间距等。影响有效加固深度的因素很多，除了锤重和落距以外，地基土的性质、不同土层的厚度及其他强夯设计参数等都与有效加固深度有着密切的关系。强夯法施工设备简单；施工工艺、操作简单；适用土质范围广；加固效果显著，可取得较高的承载力，一般地基强度可提高2～5倍，变形沉降量小，压缩性可降低2～1O倍，加固影响深度可达6～10m；土粒结合紧密，有较高的结构强度；工效高，施工速度快、较换土回填和桩基缩短工期一半；节省加固原材料；施工费用低，节省投资；它的适用范围十分广泛。其缺点是施工时噪声和振动较大，不宜在人口密集的城市内使用。图2-2强夯法施工 西南交通大学网络教育本科毕业设计（论文）第66页(3)深层搅拌桩法深层搅拌桩是复合地基的一种，近几年在黄土地区应用比较广泛，可用于处理含水量较高的湿陷性弱的黄土。它具有施工简便、快捷、无振动，基本不挤土，低噪音等特点。深层搅拌桩的施工方法有干法施工和湿法施工两种。干法施工就是“粉喷桩”，其工艺是用压缩空气将固化材料通过深层搅拌机械喷入土中并搅拌而成。因为输入的是水泥干粉，因此必然对土的天然含水量有一定的要求，假如土的含水量较低时，很轻易出现桩体中心固化不充分、强度低的现象，严重的甚至根本没有强度。在某些含水量较高的土层中也会出现类似的情况。因此，应用粉喷桩的土层中含水量应超过30%，在饱和土层或地下水位以下的土层中应用更好。湿法施工是将水泥搅拌成浆后注入土中的方法。水泥浆通过柱塞式泥浆泵强制注入，除非非凡情况很少断浆，施工中一般采用预搅下沉时就喷浆的工艺，因此桩体的均匀性比干法施工好。图2-3深层搅拌桩法 西南交通大学网络教育本科毕业设计（论文）第66页施工中应注意的问题：必须在设计或施工中采取有效措施来保证搅拌桩复合地基各参数能达到各自的设计值，否则设计的可靠度会降低，如桩端为硬土，或桩长超过临界桩长时，取值高于规定，就必须采取设置褥垫层或其他方法使桩间土发挥较高的强度，选用较高的桩体强度时，就必须采取增加水泥用量、掺加外加剂、复搅等措施，才能保证设计与预期的实际结果比较一致。(4)灰土挤密桩法灰土挤密桩法属于一种柔性桩复合地基，它是通过夯实的桩身和挤密的桩间土提高地基强度，又通过桩间土的挤密达到消除湿陷性的目的，是湿陷性黄土地区重要的地基处理方法之一。灰土挤密桩一般适用于处理地下水位以上的湿陷性黄土，处理深度5-15m，处理宽度两端要超过基础宽度的0.25倍，并不应小于0.5m。施工时，先利用沉管、冲击或爆扩等方法在地基中挤土成孔，然后向孔内夯填灰土成桩。成桩时，通过成孔过程中的横向挤压作用，桩孔内的土被挤向周围，使桩间土得以挤密，然后将备好的灰土分层填入桩孔内，并分层捣实至设计标高，二者分别与挤密的桩间土组成复合地基，共同承受基础的上部荷载。灰土通常采用3:7灰土或2:8灰土。桩径一般采用300～600mm，桩距控制在2～2.5倍桩径比较合理，桩孔按正三角形布置，桩间土挤密后3个孔之间土的平均挤密系数不宜小于0.93。桩孔深度应根据建筑物的分类情况、湿陷类型、湿陷等级、湿陷土层厚度综合确定。图2-4灰土挤密桩法(5)预浸水法对于自重湿陷性黄土，可在施工前在建筑场地构筑小埝，围成浅塘，向塘中注水并保持一定的水深，让水充分浸入土中，使土产生自重湿陷。若土层很厚，可先在土层中钻孔，填以粗砂和碎石形成砂井，然后在塘内放水浸泡，水深保持0.3～0.5m。预浸水法处理地基方法简单、投资低，但需要一定的浸水时间才能施工，而且因上部4～m土体的自重小，不足以消除湿陷性，需采取其他处理措施。 西南交通大学网络教育本科毕业设计（论文）第66页(6)化学加固法化学加固则多用于湿陷事故处理。利用某些化学溶液注入地基土中，通过化学反应生成胶凝物质或使土颗粒表面活化，在接触处胶结固化，以增强土颗粒间的连结，提高土体的力学强度的方法称为化学加固法。在我国湿陷性黄土地区地基处理应用很多，并取得实践经验的化学加固法包括硅化加固法和碱液加固法，其加固机理如下：①硅化加固法：通过打入带孔的金属灌注管，在一定的压力下，将硅酸钠(俗称水玻璃)溶液注入土中；或将硅酸钠及氯化钙两种溶液先后分别注入土中。硅化加固湿陷性黄土的物理化学过程，一方面基于浓度不大的、粘滞度很小的硅酸钠溶液顺利地渗入黄土孔隙中，另一方面溶液与土的相互凝结，土起着凝结剂的作用。②碱液加固：利用氢氧化钠溶液加固湿陷性黄土地基在我国始于20世纪60年代，其加固原则为：氢氧化钠溶液注入黄土后，首先与土中可溶性和交换性碱土金属阳离子发生置换反映，反映结果使土颗粒表面生成碱土金属氢氧化物。碱液对土的加固作用不同于其他的化学加固方法，它不是从溶液本身析出胶凝物质，而是碱液与土发生化学反应后，使土颗粒表面活化，白行胶结，从而增强土的力学强度及其水稳定性。但对下列情况不宜采用碱液加固：①对于地下水位或饱和度大于80%的黄土地基；②已渗入沥青、油脂和其他石油化合物的黄土地基。除上述处理方法，还有深层搅拌桩法、振冲碎石桩法、孔内深层强夯法、夯坑置换法、压力灌浆法等都不失为好方法地基处理是主要的工程措施。防水措施、结构措施的采用，应根据地基处理的程度不同而有所差别。在实际工作中，对地基做了处理，消除了全部地基土的湿陷性，就不必再考虑其他措施，若地基处理只消除地基主要部分湿陷量，为了避免湿陷对建筑物危害，还应辅以防水和结构措施。2.3冻土地区路基处理技术2.3.1冻土的概念凡是土温等于或低于零摄氏度的土(石)，成为冻土。这种状态保持三年或三年以上者，成为多年冻土。多年冻土层的顶面，成为多年冻土上限，简称上限；其地面，称为多年冻土下限，简称下限。在大自然条件下形成的上限，称为天然上限；受人为活动影响形成的新上限，称为人为上限。多年冻土上限和季节融冻层相衔接，称为衔接的多年冻土，多年冻土上限和季节融冻层之间为不冻层隔开的称为不衔接的多年冻土。多年冻土的地下水可分为层上水、层间水、层下水。季节融冻层内的季节地下水，不衔接的多年冻土地区的季节融冻层与多年冻土之间的常年地下水，均在上限以上，统称为层上水。在上限以下，下限以上的多年冻土层内局部融区的地下水，成为层下水。 西南交通大学网络教育本科毕业设计（论文）第66页我国多年冻土分布地区很广，约占全国面积的1/5，较集中的地区是东北大小兴安岭和青藏高原。2.3.2冻土区不良工程地质现象(1)融沉冻土融沉性是冻土在融化过程中及融化后发生沉陷的特性。这是由于土中冰变为水和部分水的排出而造成。冻土融沉包括与外荷载无关的融化沉降和与外荷载直接有关的压密沉降。在多年冻土地区，由于地下冰层较厚且埋藏较浅.在道路施工及通车运营过程中由于各种因素的共同作用，使多年冻土局部融化冻土覆土层在土体本身的自重和外力作用下产生沉陷，造成路基严重变形。冻土融沉可导致路基下沉，路堤向阳侧路肩及边坡开裂、下滑，路堑边坡滑塌等。(2)冻胀冻胀是由于路基土中水的冻结和冰体的增长引起土体膨胀、路基不均匀隆起、裂缝。冻胀一般会导致路基发生变形，形成冻胀垄岗。冻胀的原因包括土中原有的水结冰体积膨胀；同时也包括土冻结过程中下部未冻结土中的水分迁移并向冻结面富集，水分相对集中，水与土粒分异形成冰透镜体或冻夹层，使土体积膨胀。冻胀产生的原因主要有几个方面：①路基基床表面不平整，未按设计坡率施工，造成积水冻结膨胀形成冻胀病害；②路基垫层不洁，污染严重，杂物较多遇积水后产生冻胀；③路基不同朝向形成不均匀冻胀。如道路走向为东西时，路基有向阳坡面和背阴坡面两侧路基填土的含水量和冻结深度出现差异，易形成单侧冻胀，引起路基不均匀沉降。冻胀本身不仅引起道路路基路面的破坏，还可引起桥梁、涵洞基础的冻害特别对早期所修建的下部结构尤为突出。(3)冰锥、冰丘在寒季流出封冻地表或封冻冰面的地下水或河水，冻结后形成丘状隆起冰体称为冰锥。在寒季地面冻结，地下水受地面和下部多年冻土的遏阻，在薄弱地带冻结膨胀而把地表抬起形成的隆起土丘，称为冰丘。(4)热融坍滑由于自然应力或人为活动，破坏了有地下冰分布的斜坡(一般横坡大于3o)热平衡，使地表土体在重力作用下沿融冻界面呈牵引式位移而形成的坍塌称为热滑坍。(5)热熔沉陷和热熔湖(塘)。由于自然应力或人为活动，破坏了多年冻土(或地下冰)的热平衡，使地表下沉所形成的凹地或水凹地，称为热熔沉陷和热熔湖(塘)。(6)冻土沼泽 西南交通大学网络教育本科毕业设计（论文）第66页多年冻土层地表因受积雪及地表水的影响，在平坦与低洼地形成沼泽。因沼泽中多生长有喜水植物及覆盖有泥炭层，保护了多年冻土，形成了隔水层，使地表长期积水或处于潮湿状态。2.3.3冻土地区路基的处理2.3.3.1遮阳板路基近几年，国内外保护冻路基研究的一个方向就是遮阳板路基，遮阳板置于路基体外，遮挡部分路基体用来阻挡太阳光直接辐射并且阻隔雨水下渗，从而达到保护冻土路基的目的。用遮阳板遮挡路基在俄罗斯和美国阿拉斯加地区己有研究和应用；在国内，尚处于应用研究阶段。图2-5遮阳板(1)遮阳板路基的优点遮阳板阻止了太阳对路基阳面边坡的直接辐射。明显减少了路基吸收的辐射热，显著降低了路基的温度，以达到保护冻土路基的目的。遮阳板能够减少或阻隔带有融化潜热的雨水下渗路基，切断路基边坡的雨水补给还能保证蒸发散热边界条件有利于蒸发散热，综合作用使得遮阳板路基工程措施降温趋势更明显。遮阳板遮蔽太阳对路基直接辐射效果在暖季和在辐射强烈空气稀薄的高原地区表现得更突出一些。遮阳板路基可调控阴阳面吸热不均，对融化盘偏移，不均匀沉陷，路基纵向裂缝等病害的防治效果显著，既可用于新路，也可用于铁路潜在病害路段的早期治理与防控。遮阳板路基是一项相当好的保护冻土路基形式对于高海拔，强辐射的高原多年冻土地区，遮阳板工程措施是一种行之有效的降低路基温度保持冻土稳定的地温调控方法。(2)遮阳板路基的缺点遮阳板面板易变形、损坏，多年冻土地区温差大，遮阳板材料热胀冷缩量大，遮阳板在使用中因内应力导致结构变形、损坏，不利于工程措施持久使用。路基下冻土地温在人为扰动后的变化是复杂长期的过程。遮阳板路基的效果将达到一个什么样的程度，趋于怎样一种平衡状态，需要经历多长时间才能稳定等问题还需继续观测研究。2.3.3.2片石通风路基 西南交通大学网络教育本科毕业设计（论文）第66页片石通风路基是一种控制热量传输过程的工程措施。片石通风路基通过改变路基的表面形状和热传输机理来调整路基的温度状态，达到保护多年冻土的目的。在暖季可以阻止外界热量传人路基。起到类似保温材料的隔热作用；寒季可以加快路基散热，起到类似通风管的储冷作用，这是由片石路基特殊的热传输特性决定的。片石通风路堤主要适用于高温、高含冰量、极不稳定的冻土地段及冰层埋藏浅.厚度大且风沙小的地段。图2-6片石通风路基(1)片石通风路基的优点片石通风路基能够起到降低基底温度和增加地层冷储量的作用。是一种较好的主动防护冻土的工程措施，适合在多年冻土区使用。片石通风路基减缓了人为上限的不对称性。不仅有利于路稳定，对防止路基的不均匀变形和开裂也有一定作用。(2)片石通风路基的缺点在车辆荷载作用下，土体冻融时水汽容易迁移，细颗粒土可能挤入片石层中，造成片石孔隙的部分堵塞，同时还会影响路基的稳定性。片石通风路基对片石的性质要求较高所用石料应洁净、无级配、强度符合要求。且在自然因素的作用下片石容易风化，影响路基稳定性。最佳孔径问题是控制的难点。2.3.3.3通风管路基通风管路基是一种积极保护冻土的工程措施，通风管路基主要由路基土体和通风管构成。其工作原理是：在寒冷季节，有较大的密度冷空气在自重和风的作用下将通风管中的热空气挤出，并不断将周围路基土体中的热量带走，达到保护地基土冻结状态的目的。在以后多年冻土新建公路中将是一种很有使用前途的路基型式。 西南交通大学网络教育本科毕业设计（论文）第66页图2-7通风管路基(1)通风管路基的优点适用于高原严寒气候地区的多年冻土通风管路基通过强迫对流换热方式降低地温，能很好的起到保护下伏多年冻土维持冻结状态的作用。在路基中埋入通风管，可有效阻止路基表面吸收的辐射热量下传，能够有效降低了基底以下部位的地温。通风管路基的人为上限抬升幅度相当大，通风管埋设在路基体中，可抬升多年冻土的上限，对多年冻土起到保护作用。(2)通风管路基的缺点夏季，通风管也成了热空气的流通通道，对保护冻土非常不利。因此需要在通风管两侧设置空气开关，冬季由于热胀冷缩原理，开关自动打开，冷空气可在管内自由流动，而到了夏季通风管关闭以阻止外部热空气进入管内。随着气温不断升高和沥青路面吸热作用，路基的坡脚处会出现融化核，影响路基的稳定性。通风管的设计高度问题。通风管在设置高度一般要高出地面一定距离，高度过低会使水流进入通风管，影响降温性能，并导致一定的沉降变形。2.3.3.4热棒路基热棒技术是一种无须外加动力源的冷冻技术，应用热棒技术可以通过外加不对称冷量的输入来平衡温度场，既能冷却路基土体，同时也能使路基温度场对称、路基变形均匀。热棒是在密闭真空腔体注入低沸点工质(如氨、氟利昂、丙烷、CO，等)而构成，管的上部(散热段)装有散热片，管的下部(蒸发段)埋入多年冻土中，中间为绝热段。在寒冷季节空气温度低于冻土温度，热管中的液体工质吸收冻土中的热量，蒸发成气体。蒸汽在压差的驱动下，沿热管向上流动至热管上部，遇到较冷的管壁冷凝成液体，冷凝液体在重力作用下，沿管壁流回蒸发段再蒸发，如此循环，把地基冻土中的热量不断地传输到大气中。 西南交通大学网络教育本科毕业设计（论文）第66页图2-8热棒路基(1)热棒路基的优点热棒的短期冷却路基效果非常明显的，热棒的热系数可高达纯银的数千倍，可在短时间内迅速冷却路基。热棒单向传热，反向不传热。在温暖季节。热棒会停止工作，因为温暖季节空气温度高于冻土温度。液体工质蒸汽到热管上部后不能冷凝，达到气液相平衡后，液体停止蒸发，热管停止工作，即热棒的单向传热特性。(2)热棒路基的缺点热棒的使用效果受到众多因素的影响，特别是冻结期长短问题，若冻结期短，融化期长，冻结核尚未在下一个冬季来临之前就全部融化，那么就失去了热棒的应用价值。热棒路基的造价较高，在实际应用中应根据地温特点，工程造价等斟情选择。2.3.3.5复合路基单一工程措施在具体使用时，大多数都有较强的时效性，有些路基形式能在冬季能发挥积极作用，在夏季作用不大或起相反作用。所以当单凭某一种路基工程措施不能有效处理多年冻土路基病害时，可按照不同措施的优缺点，结合病害路段冻土工程实际情况，采用复合式路基，驱利避弊选用保护冻土路基的最优组合措施。2.4软土地区路基处理技术2.4.1软土的概念软土是淤泥和淤泥质土的总称。主要是由天然含水量大、压缩性高、承载能力低的淤泥沉积物及少量腐殖质所组成的土。软土是指滨海、湖沼、谷地、河滩沉积的天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低的细粒土。具有天然含水量高、天然孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低、固结系数小、固结时间长、灵敏度高、扰动性大、透水性差、土层层状分布复杂、各层之间物理力学性质相差较大等特点。 西南交通大学网络教育本科毕业设计（论文）第66页2.4.2软土的成因类型及工程特性软土在我国滨海平原、河口三角洲、湖盆地周围及山涧谷底均有广泛分布。在软土地基上修筑路基，若不加处理，往往会发生路基失稳或过量沉陷，导致路基病害的产生，继而影响列车正常运行。软土一般是指主要由细粒土组成的空隙比大(e≥1.0)、天然含水率大于或等于液限、压缩性高、强度低和具有灵敏结构性的土层。根据软土的孔隙比及有机质含量，并结合其他指标，可将其划分为软粘性土、淤泥、泥炭质土及泥炭五种类型。习惯上常把淤泥、淤泥质土、软粘性土总称为软土，而把有机质含量很高的泥炭、泥炭质土称为泥沼。泥沼比软土具有更大的压缩性，但它的渗透性强，受荷后迅速固结，工程处理也比较容易。下面介绍天然强度低、压缩性高且透水性小的软土路基问题。2.4.3软土路基的处理路堤超过临界高度时，为确保路堤在施工和运营期安全使用，必须进行路堤和路基加固处理。加固技术大致可分三类：①改变路堤的结构形式；②人工地基；③排水固结。2.4.3.1改变路堤的结构形式(1)反压护道反压护道是通过在路堤两侧填筑一定高度的护道起反压作用，防止地基破坏，保证路基稳定的一种有效的工程措施，如图2-9所示图2-9反压护道h极限平衡区路堤反压台BLL´2L´ 西南交通大学网络教育本科毕业设计（论文）第66页反压护道施工简易，既不需特殊的施工机械和昂贵的材料，也不需控制施工速率，用于非耕作区和土源丰富的地区较为合适，在耕作区则不宜采用。为保证护道本身的稳定，其高度不能超过临界高度，多采用路堤高度的1/3～1/2，因此反压护道适用于路堤高度不大于临界高度2倍的情况。反压护道的宽度用圆弧法检算确定，护道形式以单级式为佳。(2)铺设土工材料在路堤底部铺设一层或多层土工合成材料，可以起到柔性柴排的作用。土工合成材料主要是聚酯了高分子材料的化合物，耐酸碱，耐腐蚀，并具有较大的抗拉强度。土工合成材料的种类很多，可根据工程要求选用。土工合成材料铺设于路堤地层后，由于其具有较高的强度和韧性，能紧贴地表，使上部填土荷载较均匀的分布到地层中，并能抵抗土坡滑动，阻止冲击破坏面的产生，提高地基的承载力，增强路堤稳定性。此外，还有在路基坡脚附近设置板桩、木排桩、钢筋混凝土桩或片石齿墙等限制软土地基侧向位移的方法。2.4.3.2人工地基人工地基是软土地基内设置各种材料制成桩，构成复合地基或将地基土换成性能良好的土料，以保证路基稳定的一类方法。(1)换土换土是以人工、机械、爆破的方法将软土移除，换填强度较高的黏性土或砂、砾石、碎石等渗水材料。因为彻底地改变了地基土的性质，效果很好。它适用于软土层较薄、无硬土覆盖的情况。若软土被水淹没，施工时可在路堤两侧设置围堰，以便于施工，并使填土过程不受水的浸泡，保证施工质量。当软土的液性指数较大，水不易抽干时，可采用抛石挤淤的方法强迫换土。直接抛石施工时，可先抛中间部分，将淤泥挤向两侧，再向两侧抛石，挤出淤泥。当软土埋藏较深，但厚度不大，换土施工困难或路堤较高、工期紧迫时，可利用爆破法排出淤泥以加速施工。(2)挤密砂桩将砂桩打入软土地基，挤密软弱土层，形成复合地基。在外荷载作用下，应力向砂桩集中，使桩周围土层承受的压力减小，沉降也相应减小。根据我国在淤泥质黏土中打桩前后的荷载试验，其沉降量可比天然地基减小20%～30%，因而适用于对沉降要求较高的工程。同时，砂桩与砂井一样，在土中形成排水通路，能加速地基固结沉降的速率，改善地基的整体稳定性，提高地基承载力。 西南交通大学网络教育本科毕业设计（论文）第66页图2-10挤密砂桩挤密砂桩采用中、粗混合砂料，含水量不得大于5%，也可以用砂和角砾的混合材料。设计规则规定，灌砂要密实，灌砂率不应小于90%。砂桩直径根据置换率要求及施工机械、成桩方法等综合因素考虑，宜选用较大直径。我国目前常用30cm的直径，最大达50～70cm，国外多用60～80cm，最大可达150～200cm。桩在平面上布置成三角形或正方形，桩长不应小于危险滑弧的深度，对于厚度不大的软土，桩长应穿透软弱层。砂桩顶面应铺以砂垫层以利排水。(3)碎石桩碎石桩是以碎石(卵石)为主要材料制成的复合地基加固桩。碎石桩和砂桩等在国外统称为散体桩或租颗粒土桩。所谓散体桩是指无粘结强度的桩，由碎石柱或砂桩等散体桩和桩间土组成的复合地基亦可称为散体桩复合地基。目前在国内外广泛应用的碎石桩、砂桩、渣土桩等复合地基都是散体桩复合地基。图2-11碎石桩机 西南交通大学网络教育本科毕业设计（论文）第66页碎石桩是散体桩的一种，按其制桩工艺可分为振冲(湿法)碎石桩和干法碎石桩两大类。采用振动加水冲的制桩工艺制成的碎石桩称为振冲碎石桩或湿法碎石桩。采用各种无水冲工艺(如干振、振挤、锤击等)制成的碎石桩统称为干法碎石桩。当以砾砂、粗砂、中砂、圆砾、角砾、卵石、碎石等为填充料制成的桩称为砂石桩。(4)生石灰桩生石灰桩是用2～5cm的生石灰块填入软土孔眼中，形成生石灰桩地基，桩的平面布置与砂井相同，桩径通常为20～40cm，桩距为桩径的3倍左右，桩长视土层厚度而定，一般不宜很长，10m以内。作用机理：使用生石灰砂桩加固地基的主要依倨是利用生石灰吸水膨胀的性质。生石灰在遇水消解的过程中，其体积发生膨胀，对周围土体产生出压密效果也就是说，生石灰一方面吸收桩周围土体孔隙中的水分，同时，由于挤压作用使土体的孔隙比减小，从而达到加固地基的目的。在生石灰块中掺入一定比倒的砂子，一方面是填充其中的孔隙，增大石灰砂拄的作用效果。另一方面，由于生石灰熟化后生成的氢氧化钙，其韧期为胶凝状，强度较低，而掺八砂子则正好弥补了这方面的不足。(5)粉体喷射搅拌法粉体喷射搅拌法是近年国内外常用的一种深层软基加固技术。它以生石灰粉和水泥等粉体材料为加固材料，通过特定的施工机械，用压缩空气将粉体呈雾状喷入土中，使粉体与原土搅拌，形成石灰(水泥)黏土混合的柱体。它的强度大，水稳性好，可提高软土地基的承载力，减小沉降量。加固深度一般在10～15m。2.4.3.3排水固结排水固结是在软土中设置垂直井，在地表铺设砂垫层，以缩短孔隙水的流程，加速土体的固结的一类方法。这类加固方法，对提高土体强度和地基承载力，增强路堤稳固性，效果十分显著。(1)排水砂井软土地基在荷载作用下，孔隙水慢慢排出，孔隙水压力逐渐消散，有效应力逐渐提高，孔隙体积逐渐减小，地基发生固结沉降，地基强度相应增大。根据固结理论，粘性土固结所需的时间和排水距离的平方成正比。土层越后，固结所需的时间越长。为了加速土层固结，最有效的方法是增加土层的排水通道，缩短排水距离。砂井(袋装砂井、塑料排水板)就是按照这个原理而设置的。 西南交通大学网络教育本科毕业设计（论文）第66页砂井砂垫层临时性填土永久性填土图2-12排水砂井砂井是打桩机具在地基中击入钢管，或用高压射水、爆破等方法在地基中形成按一定规律排列的孔眼(这些孔眼具有一定深度和直径)，在轻重灌以粗砂而成。砂井顶面应铺设一定厚度的砂垫层以连通砂井，构成完整的地基排水系统。软土地基设置砂井后，改善了地基的排水条件，在附加荷载作用下，排水估计过程大大加快，地基强度迅速提高，因而也改善了地基承载力和路堤稳定性。砂井直径要能满足地基排水固结的要求，在地基沉降过程中不至于被剪断或被细土粒淤塞。虽然理论上需要的直径很小，但在实际中，直径过小难于施工，并且在使用过程中，容易发生侧向位移造成上下错断而失效。根据实践经验，井径采用20～30cm为宜，并视打桩机具的套筒尺寸而定。井距直接关系到排水固结的速度，井距愈小，固结愈快。采用小的井距，理论上是合理的。瑞恰特(F.E.Richart)通过理论证明，砂井有效间距缩短一半，将使地基固结度达90%所需的时间缩短为1/6,；而砂井直径增大20倍，是能使固结度达90%所需的时间减少为1/4。说明砂井应采取小而密的原则。井距应保证在给定的施工期限内达到要求的地基固结度，使路堤安全填筑。井距的大小用固结理论计算而确定，一般为井径的8～10倍，常用2～4米。砂井在平面上的布置，有三角形和正方形两种排列方式，一般采用三角形布置。砂井深度即砂井长度，应根据地基土层情况及路堤高度而定。当软土层较薄时，砂井应贯穿整个软土。当软土层较厚时，砂井不必贯穿软土，其长度通过稳定分析而定。用砂井加固软土地基时，路堤底部必须铺设砂垫层以沟通砂井，将砂井中渗透出来的孔隙水引到路堤坡脚之外。垫层的厚度应保证地基沉降后不至错断和便于施工。垫层和砂井的分布宽度稍大于路堤底面宽度。(2)袋装砂井袋装砂井是在合成材料编织袋内充填中粗砂，装入地基孔内，以加速地基排水固结，其击鼓原理、设计方法与砂井完全相同。袋装砂井的直径按其排水及施工工艺的要求确定。一般采用7～12cm，我国采用较多的是7cm直径。 西南交通大学网络教育本科毕业设计（论文）第66页袋装砂井的编织袋应有良好的透水性，袋内的砂不易流失，袋子的材料应有足够的透水性，有一定的抗老化、抗地下水腐蚀性。与普通砂井相比的一些优点：①袋装砂井直径小，用砂量小，其费用仅为普通砂井的40%～50%，造价低廉。②由于编织袋是一个整体，能够保持砂的连续性和密实性，不会因地基变形而切断，使用效果良好。③砂井直径小，施工时对土层扰动小。④由于砂井断面小，重量轻，减小了施工设备的质量，提高了施工效率。基于以上优点，袋装砂井已经被普遍采用，几乎完全代替了普通砂井。(3)塑料排水板塑料排水板法是将预制的带状塑料排水板用插板机将其竖直地插入土中，形成类似砂井的排水通道，使孔隙水沿塑料板的通道流出，从而加固地基土的方法。塑料板的结构形式可分为多孔制单一结构和复合结构型两大类。多孔制单一结构用聚氯乙烯经特殊加工而成，由于其素材本身能形成连通的孔隙，固透水性极好。复合结构型是指由塑料芯板(起竖向排水作用)外套既透水又挡泥的滤膜组成，芯板用硬质聚氯乙烯和聚丙烯制成，断面成回字形或十字形等，使其能纵向排水，透水挡泥滤膜由透水性好的涤纶类或丙烯类合成纤维制成。如图：图2-13塑料排水板(4)排水砂垫层排水砂垫层是在路堤底部的地面上铺设的一层砂垫层，其作用是在软土层顶面增加一个排水面。在填土过程中，软土中渗出来的水就可以从砂垫层排出来，加速地基固结，提高软土的强度，增强路堤的稳定。 西南交通大学网络教育本科毕业设计（论文）第66页6~1.00.5~1.0砂垫层图2-14排水砂垫层2.5膨胀土地区路基处理技术2.5.1膨胀土的概念膨胀土指的是具有较大的吸水后显著膨胀、失水后显著收缩特性的高液限黏土。特征是吸水膨胀、软化、崩解、、失水急剧收缩开裂，并能产生往复变形。膨胀土的矿物成分主要是蒙脱石,为一种高塑性粘土，一般承载力较高，具有吸水膨胀、失水收缩和反复胀缩变形、浸水承载力衰减、干缩裂隙发育等特性，性质极不稳定。常使建筑物产生不均匀的竖向或水平的胀缩变形，造成位移、开裂、倾斜甚至破坏，且往往成群出现，尤以低层平房严重，危害性很大，裂缝特征有外墙垂直裂缝，端部斜向裂缝和窗台下水平裂缝，内、外山墙对称或不对称的倒八字形裂缝等；地坪则出现纵向长条和网格状的裂缝。一般于建筑物完工后半年到五年出现。2.5.2膨胀土的工程特性膨胀土粘粒成份主要由强亲水性矿物质组成，并且具有显著胀缩性的粘性土。该土具有吸水膨胀，失水收缩并往复变形的性质，对路基的破坏作用不可低估，并且构成的破坏是不易修复的。为了保证道路在较长时间内路基的稳定和路面的平整度，达到安全、舒适行车的目的，必须处理好施工维护过程中的一些问题。(1)胀缩性膨胀土吸水体积膨胀，使其上部建筑物隆起，如膨胀受阻即产生膨胀力。失水体积收缩，造成土体开裂，并使建筑物下沉。膨胀土在塑限和液限含水率的收缩量与膨胀量，称为极限胀缩潜势。土中有效蒙脱石含量越高，胀缩潜势越大。土的初始含水率越低，膨胀量与膨胀力越大。(2)崩解性 西南交通大学网络教育本科毕业设计（论文）第66页膨胀土浸水后体积膨胀，在无侧限条件下则发生吸水湿化。不同类型的膨胀土其崩解性是不一样的，强膨胀土浸入水中后，几分钟内就能完全崩解；弱膨胀土浸入水中后，则需要较长时间才能完全崩解。(3)多裂隙性膨胀土中的裂隙，可分垂直裂隙、水平裂隙和斜交裂隙三种类型。这些裂隙将土体分割为具有一定几何形态的块体，破坏了土的完整性。裂隙面光滑有擦痕，且大多充填有灰白或灰绿色黏土薄膜、条带或斑块，其矿物成分主要为蒙脱石，有很强的亲水性，具有软化土体强度的显著特征。膨胀土路基边坡的破坏，大多与土中裂隙有关，且滑动面的形成主要受裂隙软弱结构面所控制。(4)超固结性膨胀土大多具有超固结性，天然孔隙比较小，干密度大，初始结构强度较高。超固结膨胀土路基开挖后，将产生土体超固结力释放，边坡与路基面呈现卸荷膨胀，并常在坡脚形成应力集中区和较大的塑性区，使边坡容易破坏。(5)强度衰减性膨胀土的抗剪强度为典型的变动强度，具有峰值强度极高、残余强度极低的特性。由于膨胀土的超固结性，其初期强度极高，一般现场开挖都很困难。然而，由于土中蒙脱石矿物的亲水性以及多裂隙结构，随着土受胀缩效应和风化作用的时间的增加，抗剪强度将大幅衰减。2.5.3膨胀土的路基的病害(1)溜坍路基边坡上局部表层土体，由于降水下渗含水率过大以及土的胀缩作用，强度降低而溜坍。(2)滑坡和一般滑坡相同，斜坡土体沿土中软弱面而滑动。这一软弱面多为裂隙面、层面或其他结构面。由于土体存在滑坡趋势，当失去前部支撑时，便产生滑动。膨胀土地段的滑坡，其滑动面土体含水率较大，强度低，有时虽然土体边坡已经放缓，但仍易产生滑动。(3)坍滑路堤边坡坍滑是膨胀土地段的路堑、路堤边坡经常发生的一种变形现象。不少地段的坍滑体厚度不大，但在边坡上却不易扩展。2.5.4影响胀缩变形的主要因素影响膨胀土胀缩变形的因素，可以归纳为内部和外部两种，其中，内因是根据，外因是条件，外因通过内因起作用。其主要因素有5种：(1)土的黏粒含量膨胀土的黏粒含量高，多达35%～85%，其中粒径<0.002mm的胶粒含量一般也在30%～40%。液限一般为40%～68%，塑性指数多在20～35。因此，一般膨胀土均属于高塑性黏土。黏土颗粒小，分散性大，比表面积大，则表面能大，故其遇水对水分子的吸附能力高。因此，土中黏粒含量愈多，土的塑性指数愈高，则土体的胀缩性愈大。 西南交通大学网络教育本科毕业设计（论文）第66页(2)土的含水率在工程施工中，建造在含水量保持不变的黏土上的构造物不会遭受由膨胀而引起的破坏。当黏土的含水率发生变化，立即产生垂直和水平两个方向的体积膨胀。含水率的轻微变化，仅1%～2%的量值，就足以引起有害的膨胀。土中含水率的变化而发生相应的膨胀或收缩变形，特别是在场地膨胀性土层厚度不一，均匀性不一，不同部位处含水率的变化以及建筑物基底压力不等时，就会导致地基土不均匀的隆起或下陷，使得建筑物产生墙体开裂、地面隆起或下陷等破坏。一般来讲，很干的黏土表示有危险。这类黏土能吸收很多的水，其结果是对结构物发生破坏性膨胀。反之，比较潮湿的黏土，由于大部分膨胀已经完成，进一步膨胀将不会很大。但应注意的是，潮湿的黏土在水位下降或其它的条件变化时，可能变干，显示的收缩性也不可低估。(3)土的密度土的密度大，孔隙比就小，浸水膨胀强烈，而失水收缩小；相反，土的密度小，孔隙比就大，浸水膨胀小，失水收缩大。而孔隙比处于中间值时，土的胀缩变形都较大。(4)土的结构强度土的结构强度能承受膨胀或收缩变形，即结构强度愈大的土，抵制胀缩变形的能力也愈大。(5)地形地势条件在丘陵区和山前区，不同地形和高程地段地基土的原始条件及其受水蒸发条件不同。因此，地基土产生胀缩变形的程度各不相同。高旷地带蒸发条件好，地基土易干缩，建造的单层浅基建筑物裂缝多；而建在低洼处附近有水田水塘的单层房屋裂缝少，是因为低洼地带地基土中水分不易散失，有补给来源，较能保持相对稳定湿度的缘故。2.5.5膨胀土地基处理膨胀土的这种遇水膨胀、失水收缩开裂且反复变形的特殊工程性质，给工程带了较大的危害，准确地了解膨胀土的特性及变化的条件，就能够知道地基将会产生怎样的变形，从而采取相应的地基处理措施。膨胀土地基常用的处理方法有5个：(1)换土可采用非膨胀性材料或灰土，换土厚度可通过变形计算确定。平坦场地上I、II级膨胀土的地基处理，宜采用砂、碎石垫层，垫层厚度≥300mm，垫层宽度应大于基底宽度，两侧宜采用与垫层相同的材料回填，并做好防水处理。换土法能够得到比其他处理方法更大的地基承载力，从根本上改变地基土的性质，工期也比较短。(2)改良土质 西南交通大学网络教育本科毕业设计（论文）第66页在膨胀土中添加石灰、水泥等非膨胀材料或添加化学剂使膨胀土失去膨胀性的材料。在膨胀土中拌合一定量的石灰或水泥可降低或消除膨胀土的膨胀性；同时，有机和无机的化学剂也已经在膨胀土改良中得到应用，可以降低膨胀土的塑性指数和膨胀潜势。(3)采用桩基膨胀土层较厚时，应采用桩基，桩尖支承在非膨胀土层上，或支承在大气影响层以下的稳定层上。(4)预湿膨胀施工前使土加水变湿而膨胀，并在土中维持高含水率，则土将基本上保持体积不变，因而不会导致结构破坏。(5)隔水法根据膨胀土的特性，土体的含水率的变化是膨胀土产生危害的根本条件，采用综合措施切断基底下外界渗水条件，就可以保证地基的稳定性。各种处理措施，有时单独采用，有时需综合采用。 西南交通大学网络教育本科毕业设计（论文）第66页第3章路基排水与防护3.1概况水对土体的浸湿、饱和及冲刷作用，常常会造成土体的强度降低，导致路基的各种病害，如基床产生翻浆冒泥、下沉和冻害，路基边坡产生滑动和坍塌的，影响线路的正常运营。为了保持路基的正常稳定，使路基能经常地处于干燥和坚固状态，应将可能停滞在路基范围内的地表和地下水及时排除，并防止路基范围以外的水流入或渗入路基范围内。因此，必须建立良好、完善的排水系统，做好路基范围内的地面水和地下水的排除工作。路基属于完全暴露在大自然下的露天工程，不可避免的受到自然环境的影响。易于冲蚀的土质边坡和易于风化的岩石路堑边坡，在施工完成后，经长期的自然风化和雨水冲刷的作用，可发生溜坍、掉块和冲沟等坡面变形和破坏；而在修建河滩上和水库边上的路堤，必然经常地或者周期性的受到水流的冲刷作用，路基的边坡和稳定性必然受到很大的影响而遭到破坏。因此必须及早的采取相应的防范措施。坡面破坏的轻重程度，除与边坡的岩土性质有关，还与当地的气候环境以及地层、地质构造及边坡所处的方位有关，必须综合考虑这些因素，并结合现场的材料条件，选择适当的防护类型。3.2路基排水的目的及原则路基排水的目的就是把路基工作区内的填料含水量降低到一定的范围内。填料含水量过大，会引起强度降低，边坡坍塌，路基下沉或滑动，影响线路的使用功能。因此，必须做好地面水和地下水的排除工作，使路基有良好、完善的排水系统，确保路基具有足够的强度和稳定性。排水设备的设计应与桥涵、隧道、车站等排水设备衔接配合，有足够的过水能力，并且应与水土保持和农田水利的综合利用相结合，同时应遵循以下原则：(1)设计前必须进行充分的调查研究，使排水系统的规划和设计做到正确合理。(2)各种路基排水沟渠的设置应尽量少占农田，并与水利规划和土地使用规划等相配合进行综合规划。一般情况下，不应利用边沟作农业灌溉用，但不得已时，应采取加固措施以防水流危害路墓。(3)排水设汁应经济适用。排水沟渠应选择在地形地质较好的地区范围内通过，以节约加固工程量。对于排水困难和地质不良地段应进行特殊设计。(4)排水沟渠的出水口应尽可能引接至天然河沟，以减少桥涵工程，不应直接使水流入农田，损害农业生产。 西南交通大学网络教育本科毕业设计（论文）第66页(5)排水设施的设计，应贯彻因地制宜、就地取材的原则，以减少造价，要能迅速有效地排除“有害水”，以免影响路基的强度和稳定性，保证铁路运输的安全。3.3主要内容3.3.1路基地面排水在细粒土路基中，为使路基经常处于干燥、坚固稳定的状态，必须及时地修建好地面水排水设施，使地面水迅速排离路基范围，防止地面水停滞下渗和流动冲刷而降低路基的稳定性。地面水渗入路基土体，会降低土的抗剪强度；地面水的流动会造成路基边坡面冲刷和坡脚冲刷；地面水渗入含易溶盐的土(如黄土)中会产生溶蚀作用形成陷穴；在气温下降时，地面水也常成为寒冷地区产生冻害的一个重要因素。凡此种种都说明了地面水对路基稳定性的严重危害。此外，地面水还给施工及运营造成许多困难和危害、所以，路基地面排水工程虽较简易且费用不大，但其重要性是不可忽视的，否则将造成路基失稳的严重后果。粗粒土路基中细粒土含量大时，也可能出现上述情况。3.3.1.1排除路基地面水的主要设施排除路基地面水的设施有：排水沟、侧沟、载水沟(天沟)、跌水、急流槽和缓流井等，如图3-1所示。图3-1路基地面排水设备(1)排水沟，如图3-1 西南交通大学网络教育本科毕业设计（论文）第66页(a)所示。用以排除路堤范围内的地面水。当地面较平坦时，设于路堤两侧，当地面较陡时，应设于迎水一侧。当有取土坑时，可用取土坑代替排水沟。排水沟应设置在路堤天然护道以外。(2)侧沟，如图3-1(b)所示。在路堑地段用以排除路基面和路堑边坡坡面的地面水，设于路基面两侧或一侧(半路堑)。(3)天沟，如图3-1(b)所示。用于排除山坡迎水方向流向路堑的地面水。(4)跌水，如图3-1(c)所示。主槽底部呈台阶状的急流槽，其构造可有单级和多级两类，每级高差为0.2～2.0m，利用台阶跌水消能。一般应作铺砌防护。(5)缓流井，如图3-1(d)所示。沟底纵坡较陡的水沟，可设计成两段较缓坡的水沟用缓流井连接起来。两段水沟的落水高差最大可达15m。(6)急流槽，如图3-1(e)所示。用片石、混凝土材料筑成的衔接两段高程较大的排水设施。主槽纵坡大，水流急，出口设有消力池、消能槛等消能装置，沟底纵坡可达1:2。设在路堑边坡上的急流槽又称吊沟。排水沟、侧沟、天沟、边坡平台截水沟等各类排水沟的出口，应将水引排至路基以外，以防止水流冲刷路基。地面横坡明显的地段，排水沟、天沟可在上方一侧设置。若地面横坡不明显，宜在路基两侧设置。排水沟、侧沟、天沟的横断面，应有足够的过水能力。除需按流量计算外，可采用底宽0.4m，深度0.6m。干旱少雨地区或岩石路堑中，深度可减少至0.4m。位于反坡排水地段或小于2‰线路坡道的路堑侧沟，其分水点的沟深可减少至0.2m。边坡平台截水沟尺寸，可采用底宽0.4m，深度0.2～0.4m。需按流量设计的排水沟、侧沟、天沟，其横断面应按1/25洪水频率的流量进行计算，沟顶应高出设计水位0.2m。下列情况的排水沟、侧沟和天沟应采取防止冲刷或渗漏的加固措施，必要时可设垫层：位于松软土层影响路基稳定的地段；流速较大，可能引起冲刷的地段；路堑内易产生基床病害地段的侧沟；有集中水流进入天沟、排水沟的地段。路堑顶部无弃土堆时，天沟内边缘至堑顶距离不宜小于5m。当沟内进行加固防渗时，不应小于2m。地面排水设备的纵坡，不应小于2‰。地面平坦或反坡排水地段，在困难情况下，可减少至1‰。天沟不应向路堑侧沟排水。当受地形限制需修建急流槽向侧沟排水时，应在急流槽的进口处进行加固，出口处设置消能设备及防止水流冲刷道床的挡水墙。急流槽下游的侧沟应加大断面，应按1/50洪水频率流量确定。侧沟靠线路一侧边坡可采用1:1，外侧边坡与路堑边坡相同。当有侧沟平台时，外侧边坡可采用1:1。在砂类土中，两侧边坡采用1:1～1:1.5。天沟、排水沟的边坡应根据土质及边坡高度确定，黏性土可采用1:1～1:1.5。在深长路堑和反坡排水困难的地段，宜增设桥涵建筑物，将侧沟水尽快引排至路基外。路堑侧沟的水流不得流经隧道排出。当排水困难且隧道长度小于300m，洞外路堑的水量较小，含泥量少时，经研究比较可经隧道引排。3.3.1.2排除路基地面水设计的一般原则 西南交通大学网络教育本科毕业设计（论文）第66页排水设备的作用是排除路基本体范围内的地面水及自田野方向流向路基的水，并将水导引至铁路过水建筑物或自然沟渠中排走。由于汇水面积一般不大，流量不多，故除特殊情况外均不作个别水力计算，直接采用规范规定的断面尺寸和有关规定(纵坡和加固等)。排水沟常采用梯形断面，如图3-2所示。根据需要，有时也采用矩形断面。为避免水流冲刷或淤积，水沟纵坡最大不得超过8‰，最小不得小于2‰，困难地段不得小于1‰。水沟纵坡大于8‰的地段，应对水沟的沟身进行加固，防止冲刷破坏。在水沟纵坡变化段、水沟弯曲段尤应注意。Hfb图3-2梯形排水沟横断面图排水设计应首先作好排水规划，规划排水设施平面布置的原则是使地面水尽快通过水沟汇集排除，水沟应尽可能设在距路基本体较近位置，使流向路基的水和降落在路基内的雨雪水均可由此排出。水沟的长度应取短，但如地形起伏，为减小工程量，可按最大纵坡顺地形绕行。水沟的排水能力，在不允许漫溢的情况下，如路堑段的水沟、滑坡地区水沟，若流量较大，应作水力计算检算。3.3.2路基地下水的降低与排除3.3.1.1地下水对路基稳定性的危害在路基中，地下水对路基稳定性的危害是指在路基设计和施工中，由于地下水存在的形式和数量可使工程设计与施工产生一定的困难，因而应采取措施，使地下水存在的形式或数量改变，以确保路基的稳固和工程的实施。同样，对已修建成的路基，地下水的变化如可造成路基稳定性下降，也应采取必要的措施，将其变化调节到允许的限度内。例如，在饱和的软黏土地基上填筑路堤，当堤高形成的荷载大于地基的承载力时，就会造成一定的困难，如能使地基土排水固结，就可提高软土地基的强度，提高地基承载力并减少工后沉降。 西南交通大学网络教育本科毕业设计（论文）第66页在路堤堤身的稳定中，也常受到地下水的危害，如地下水位高，路堤填料为黏性土，在毛细作用下，水分可升至路堤内，使填料含水量增大，强度下降；在严寒地区，水是路堤出现冻害的重要因素。在路堑地段，如果路堑开挖到地下水位以下，若路堑边坡土为细粒土，则边坡的稳定性可受到地下水渗出的动力水压影响；当堑体为破碎的岩块时，地下水从裂隙中或含水层中流出时，也会使原有的胶结物质及沉淀的碎屑被带出而使边坡失去稳定。地下水的存在形式常可因其补给来源的变化而变化，它对路基稳固性的影响还可因各种其他因素的作用而不同。例如在路堤中，当路堤的填筑高度在地基承载力允许的范围内，若在堤底铺设渗水土垫层，则地下水的存在和变化对路堤的影响可以忽略不计，在路堑中也可作相似的分析。所以，关于地下水的降低与排除仅是指地下水的存在形式和数量可以对路基的稳固造成危害时而设置的一种重要的工程措施。在地下水可对路基稳定造成危害时，降低和排除地下水常可取得良好的效果，所以应当十分重视。3.3.1.2路基地下水降低与排除的主要设施地下水可大致分为承压水和无压水(如潜水)，又可据其存在环境分为裂隙水和孔隙水，在岩溶地区还有活动于溶洞、地下河等岩溶构造中的溶洞水，多年冻土地区的层上水、层间水和层下水等。降低路基地下水及排除地下水设备的选择，应根据不同类型的地下水及工程具体条件、要求确定。常用的降低和排除地下水的设备主要有：(1)明沟及排水槽明沟是兼排地面水及地下水的排水设备。沟底一般应挖至不透水层，见图3-3(a)。若不透水层太深，沟底置于透水层内，见图3-3(b),则沟底及水沟边坡应用不透水材料作护层，以免沟中水渗入土中。图3-3明沟及排水槽 西南交通大学网络教育本科毕业设计（论文）第66页排水槽也是一种兼排地面水和地下水的设备，见图3-3(c)。排水槽侧壁有渗水孔，侧壁外最好填一层粗砂、细砾石或炉砟组成的反滤层。渗水孔在槽壁的上部，槽内水面以下的槽壁是不透水的，以免水反渗入土中。(2)渗水暗沟渗水暗沟又称盲沟，是一种地下排水设备，用于拦截、排除较深含水层内的地下水，疏干滑体中的水或降低地下水位，通常采用明挖法施工。渗水暗沟可分为有管渗沟和无管渗沟两种。埋设预制管节而成的渗沟称为有管渗沟；就地砌筑的矩形断面渗沟称为无管渗沟。深埋的渗沟为便于检查、修理，其断面应较大，便于工作人员进出。渗沟较长时还应每隔适当距离设置检查井。沟顶应回填夯实，以免地面水渗入。按渗沟作用和设置部位，又可分为截水和引水渗沟、无砂混凝土渗沟、边坡渗沟和支撑渗沟等。①截水和引水渗沟截水和引水渗沟按其深度分为浅埋渗沟和深埋渗沟，浅埋渗沟深度一般为2～6m，深埋渗沟的深度一般大于6m。浅埋渗沟可以引出低洼湿地、泉水出露地带和地下凹槽地层处的地下水，并使其循着最短通路排出，以疏干其附近土体中的水或降低地下水位。位于路堑侧沟下或侧沟旁的浅埋渗沟可以降低路堑范围内的地下水和疏干附近的土体，视需要布置在路基一侧或两侧，如图3-4(a)和图3-5所示。 西南交通大学网络教育本科毕业设计（论文）第66页夯填粘土或渗水料土工纤维反滤层碎石或卵石混凝土盖板(带孔)浆砌片石（b）（c）图3-4设置在侧沟下的渗沟图3-4(a)中，e表示两条渗沟之间地下水位降低的高度，按所要求降低地下水位的高度确定。图3-5中，e表示冻结面至毛细水上升曲面间距离，可取e=0.25～0.5m，a表示毛细水上升高度。渗沟的底部设置排水通道，排水孔应设在冻结深度以下不小0.25m处，通常采用圆管(用C15混凝土预制)或盖扳矩形沟(边墙及其底用M7.5浆砌片石砌筑，盖板用C15混凝土预制)，如图3-4(c)所示，也可采用如图3-4(b)所示的形式，并用土工合成材料作反滤层。图3-5单侧渗沟对于浅埋渗沟，矩形沟尺寸一般用0.3m×0.4m，圆管内径一般用0.3～0.5m。对于深埋渗沟，为了便于进入检查和维修，矩形沟尺寸可用0.8～1.2m，圆管内径可用 西南交通大学网络教育本科毕业设计（论文）第66页1.0m，盖板上或圆管上所留进水缝隙或孔眼的大小及间距，以及反滤层的选择，可根据渗沟集水流量和所用填充材料的颗粒组成计算确定。截水渗沟只需在渗流上游一侧沟壁进水，下游侧沟壁应不透水，可用黏土或浆砌片石作成隔渗层，如图3-6所示。截水的渗水暗沟的基底宜埋入隔水层内不小于0.5m。图3-6截水渗沟(单位：m)渗沟顶部覆以单层干砌片石，表面用水泥砂浆勾缝，其上再用厚大于0.5m的土夯填到与地面齐平。渗水暗沟的渗水部分可采用砂、砾石、无砂混凝土、土工合成材料作反滤层。反滤层的层数、厚度和颗粒级配要求应根据坑壁土质和反滤层材料经计算确定。砂砾石应筛选清洗，其中小于0.15mm的颗粒含量不得大于5%。无砂混凝土块板反滤层的厚度可采用10～20cm。当坑壁土质为黏性土或粉细砂时，在无砂混凝土块板外侧，应加设厚的中粗砂或土工合成材料反滤层。土工合成材料反滤层可采用无纺土工织物。当坑壁土质为黏性土或粉细砂时，可在土工织物与坑壁土之间增铺一层10～15cm厚的中砂。渗水暗沟内应采用筛选洗净的卵石、碎石、砾石、粗砂或片石充填；仰斜式钻孔内应设置相应直径的渗水管，渗水管可选用带孔的PVC、PP/PE塑料管、钢管、软式透水管、无砂钢筋混凝土管或混凝土管等。渗水暗沟每隔30～50m，渗水隧洞每隔120m和在平面转折、纵坡变坡点等处，宜设置检查井，检查井的井壁应设置反滤层。检查井内应设检查梯，井口应设井盖。当深度大于20m时，应增设护栏等安全设备。渗沟的出水口一般采用端墙，其下部留出与渗沟排水管孔径一致的排水孔。端墙基础应埋入当地冻结深度以下的较坚实稳定的地层内。在端墙以外，应紧接一段有铺砌的排水沟，其长度由设计确定。 西南交通大学网络教育本科毕业设计（论文）第66页②无砂混凝土渗沟无砂混凝土渗沟由无砂混凝土壁板、钢筋混凝土横撑、钢筋混凝土盖板和普通混凝土基础等组成。无砂混凝土用水泥、粗集料(砾石或角砾)及水拌制而成。用无砂混凝土制作的各种圬工体均具有透水孔隙，在排水渗沟中用无砂混凝土作沟壁，以代替施工困难的反滤层和渗孔设备，具有透水性能和过渡能力好，施工简便及节省材料等优点。无砂混凝土具有一定的强度，可以省去渗沟内部的填充料。使用时应注意其所处的地层条件及制作工艺。无砂混凝土渗沟断面如图3-7所示。夯填土钢筋混凝土盖板钢筋混凝土横撑无砂混凝土壁板普通混凝土基础(a)渗沟断面(b)无砂混凝土壁板大样图3-7无砂混凝土渗沟(单位:cm)③边坡渗沟边坡渗沟用于疏干潮湿的边坡和引排边坡局部出露的上层滞水或泉水，并起支撑边坡的作用，适用于边坡不陡于1:1的土质路堑边坡，也可用于加固潮湿的容易发生表土坍滑的土质路堤边坡。边坡渗沟的平面形状可作条带形、分岔形和拱形等。对于较小范围的局部湿土或泉水出露处，宜用条带形布置，对于较大范围的局部湿土，宜用分岔形布置，如图3-8a所示。当边坡表土普遍潮湿时，宜用拱形与条带形相结合的布置，如图3-8b所示。一般其宽度大于1.3～1.5m。坡顶线坡顶线坡脚线坡脚线图3-8边坡渗沟的平面形状图 西南交通大学网络教育本科毕业设计（论文）第66页边坡渗沟应垂直嵌入边坡，渗沟基底埋置在边坡潮湿土层以下较干燥而稳定的土层内，按潮湿带的厚度作成具有2%～4%泄水坡的阶梯形，边坡渗沟纵断面如图3-9所示。干砌片石浆砌片石反滤层图3-9边坡渗沟纵断面图边坡渗沟断面通常采用矩形，其宽度不宜小于1.2m。其外周设置反滤层，渗沟内用筛洗干净的小颗粒渗水材料填充。渗沟顶部一般用单层干砌片石覆盖，其表面大致与边坡齐平。必要时可在干砌片石表面用水泥砂浆勾缝。边坡渗沟下部的出水口，一般采用干砌片石垛，其作用是支挡渗沟内部的填充料并将渗沟中集引的土中水或地下水排入路堑侧沟或路堤排水沟内。④支撑渗沟支撑渗沟主要起支撑作用，兼起排除地下水和疏干土壤中水的作用。支撑渗沟通常采用成组的条带形布置，断面采用矩形，宽度一般为2～3m，各条渗沟之间的距离一般为8～15m。一般深度为数米到十几米，应布置在地下水露头和土壤中水发育的地方，并顺滑动方向修筑。沟底必须置于滑面以下的稳定土层或基岩内，可以顺滑面的形状做成阶梯形，最下面一个台阶的长度宜较长，以增加其抗滑能力，基底应铺砌防渗。支撑渗沟的填充部分宜用容重较大的石块干砌。填充料与沟壁之间可视沟壁土层的性质设置设或不设反滤层。渗沟顶部可用单层干砌片石覆盖，其表面用水泥砂浆勾缝，以防止地面水流入。支撑渗沟的纵断面如图3-10所示。图3-10支撑渗沟纵断面图 西南交通大学网络教育本科毕业设计（论文）第66页支撑渗沟可视地下水及土质条件布置成多种形式，支撑渗沟可单独使用，也何和抗滑挡墙联合使用。(3)渗水隧洞渗水隧洞又称泄水隧洞，它用于截排或引排埋藏较深的地下水，或与立式渗井(渗管)群配合使用，以排除具有多层含水层的复杂地层中的地下水。设置渗水隧洞时，必须掌握详细的水文地质资料，查明地下水的层次、分布及流量，以便准确地定出隧洞位置。图3-11为一种常用的直墙式拱形断面。C15号混凝土或M10号浆砌片石边墙泄水孔反滤层图3-11拱形渗水隧洞断面图渗水暗沟、渗水隧洞的横断面尺寸应根据埋置深度、施工和维修条件确定，结构尺寸应由计算确定。渗水暗沟和渗水隧洞的纵坡不宜小于5‰，条件困难时亦不应小于2‰。(4)平孔排水平孔排水或称水平钻孔排水，是用平卧钻机向滑体含水层打倾斜角不大的平孔，然后在钻孔内插入带孔的钢管或塑料管，用以排除地下水而疏干土体。立面上可布置成一层或多层。单层平孔布置如图5-12所示。平孔位置必须在地下水位以下，隔水层顶板之上，尽量扩大其渗水疏干范围。平孔的间距视含水层渗透系数和要求疏干的程度而定，一般采用5～15m为宜。 西南交通大学网络教育本科毕业设计（论文）第66页图3-12单层平孔排水布置图(5)集水渗井当滑体中地下水埋藏较深或有多个含水层时，可用大口径竖井(直径可达3.5m)和水平钻孔配合使用，以降低地下水和疏干其附近的土体，如图3-13所示。集水渗井或渗管的顶部应用隔渗材料覆盖，以防淤塞，圆形集水渗井也可采用无砂混凝土结构以代替设置反滤层和填充渗水材料。地下各种排水渗沟、渗水隧洞及渗井等设备中，常用反滤层以防止含水地层中的细粒土被渗流带走，淤塞排除地下水建筑。目前常用的反滤层有卵砾石(或砂)反滤层、无砂混凝土块板反滤层及土工织物反滤层。土工织物具有一定的强度、柔韧性和连续性，它可直接铺设在需要设置反滤层的地方，如支撑渗沟、边坡渗沟的两侧和基底台阶部分，使用起来很方便。图3-13集水渗井 西南交通大学网络教育本科毕业设计（论文）第66页第4章路基边坡的防护养护4.1概述铁路路基长期暴露在自然环境中，很容易受到破坏。铁路路基主要是堆积和开挖而成，边坡易受损害。铁路路基边坡常见的破坏形式有：(1)降雨尤其是强降雨引起的路基边坡冲刷坍塌；(2)风沙对铁路路基边坡的风蚀以及对路基的沙埋。4.2路基边坡对降雨的防护路基边坡破坏最主要的原因是水的影响。路基边坡的表面并不是绝对平整的，而总是有一些凹槽，水在边坡上流动时会使之逐渐冲成小沟，水流也随之更加集中，造成小沟的加深和扩大，最后导致边坡的破坏。此外，在温度和湿度的交替变化作用下，再加上风吹日晒的影响，也会造成坡面的风化、剥落及坍塌等破坏。因此，应及时进行坡面防护。降雨对铁路路基边坡的影响很大。当降雨强度小于土壤的入渗能力时，降雨完全入渗；当降雨强度大于土壤入渗能力时，降雨不能完全入渗，会产生降雨径流。降雨入渗对边坡稳定性影响较大，降雨入渗将会引起近坡面土体强度急剧下降，路肩和坡脚是路堤的薄弱部位，由于降雨量大或降雨延时较长，雨水下渗使路堤土体饱和，表层软化；或路堤坡脚受浸泡而软化失稳，引起路肩或边坡溜塌。另外，降雨量具有明显的季节性，因此路基边坡破坏也具有季节性。当降雨强度大时，雨水水流顺坡面而下，坡面不平顺造成水流分异，合并形成许多小径流后，冲刷能力增强，沿坡面薄弱处形成沟槽，并逐渐向路肩和坡脚发展。路堤越高，这种冲刷越严重(一般在边坡高5m左右为界)。在边坡冲沟集中发育地段，路堤边坡被切割破坏，严重的造成道碴流失，轨枕悬空。4.2.1问题分析造成这种现象的一般原因有：路基填筑土主要为为粘土、砂粘土、粉质黏土、粉黏土等，并且夯实不密，遇到降雨后，土颗粒遇水后强度迅速下降，粘结力也迅速下降，土质软化。造成边坡冲刷，路肩或边坡溜塌等现象。干旱时，土壤表层水分蒸发，孔隙体积增大，易受风蚀。土粒结构疏松而不紧密，很难抵御暴雨的袭击，可见这类土遇水后内部结构破坏，强度降低，致使路基因遇水作用形成大量土质流失而遭到破坏。4.2.2防护措施 西南交通大学网络教育本科毕业设计（论文）第66页坡面防护主要就是保护路基边坡表面免受雨水冲刷，减小温度及湿度变化的影响，防止或延缓软弱岩土表面的风化、剥落等演变过程，从而保护路基边坡的整体稳定性。坡面防护设施本身不承受外力作用，必须要求坡面岩土整体牢固。此外，坡面防护还应与排水设施相配合，以便雨水能尽快排出路基范围。坡面防护应根据路基边坡的土质、岩性、水文地质条件、边坡坡度与高度等，选用适宜的防护措施。路基边坡防护主要有绿色防护和工程防护两种：绿色防护指的是在边坡上种植植物，达到巩固边坡的目的，具有绿化环境消除噪音等功能、工程防护指的是在边坡上砌筑石块混凝土等来达到维护边坡稳定目的的措施。具体采取什么样的措施，要根据不同的情况而定。路基边坡坡面防护工程常用类型及适用条件如表4-1所示。4.2.2.1绿色防护绿色防护是指人工培植边坡植被，使植物的根系产生加固边坡表层土的作用，同时利用植物的枝叶保护坡面，防止或减少降水尤其是暴雨对边坡的冲刷以保护边坡。植物防护又可以改善环境。(1)基本规定铁路路基边坡绿色防护，按植物生长的气候条件可分为一般地区路基边坡绿色防护和特殊地区路基边坡绿色防护。①年平均降水量600mm及以上，最冷月月平均气温高于或等于～5℃的温暖、湿润地区可定为一般地区。②特殊地区可分为干旱地区和寒冷地区。年平均降水量小于600mm的地区可定为干旱地区；最冷月月平均气温低于～5℃的地区可定为寒冷地区。③路基边坡绿色防护应具有保护路基稳定、水土保持、改善生态环境等作用。根据路基工程所处的人文环境，宜考虑绿色防护的景观效果。(2)植物防护的方法主要有种草、铺草皮、液压喷播植草和种植灌木几种措施。 西南交通大学网络教育本科毕业设计（论文）第66页表4-1路基边坡坡面防护工程常用类型及适用条件防护类型结构形式适用条件注意事项植物防护种草或喷植草土质边坡，坡度缓于1:1.25当边坡较高时，可用土工网，土工网垫与种草结合防护铺草皮土质和强风化、全风化的岩石边坡。坡度不陡于1:1草皮可为天然草皮，亦可为人工培植的土工网草皮种植灌木土质和全风化的岩石边坡。坡度不陡于1:1.5树种应为根系发达枝叶茂盛适合当地迅速生长的低矮灌木喷护喷掺砂水泥土，厚度6～10cm，材料为砂、水泥、黏性土易受冲刷的土质堑坡，坡度不陡于1:0.75选好材料配合比和水灰比，一般应通过试喷喷浆，厚度不小于5cm，材料为砂、水泥、石灰易风化但未遭强风化、全风化的岩石堑坡，坡度不陡于1:0.5喷混凝土，厚度不小于8cm，材料为砂、水泥、砾石易风化但未遭强风化、全风化的岩石堑坡，坡度不陡于1:0.5挂网喷护锚杆铁丝网(或土工格栅)喷混凝土或喷浆，锚固深度1.0～2.0m，网距20～25cm，其他同喷护喷混凝土或喷浆防护的岩石边坡，当坡面岩体破碎时，为加强防护的稳定性而采用锚孔深度应比锚固深度深20cm，其他同喷护干砌片石护坡一般厚度30cm,，其下设不小于10cm,厚的砂砾石垫层土质路堤边坡，有少量地下水渗出的局部堑坡，局部土质堑坡嵌补，坡度不陡于1:1.25基础应选用较大的石块，应自下而上地进行栽砌，接缝要错开，缝隙要填满塞紧浆砌片石护墙厚度30～40cm，水泥砂浆砌筑易风化的岩石边坡和土质边坡,坡度不陡于1:1浆砌片石或混凝土骨架护坡骨架宜用方格型，也可采用人字型、拱型。方格内铺种草皮、喷植草或干砌片石等土质和全风化的岩石边坡,当坡面受雨水冲刷严重或潮湿时，坡度不陡于1:1护坡四周需用浆砌片石镶边，混凝土骨架视情况在节点处加锚杆，多雨地区骨架宜做成截流沟式浆砌片石护墙等截面厚度为50cm,变截面顶宽40cm,底宽视墙高而定土质和易风化剥落的岩石边坡，坡度不陡于1:1.05等截面护墙高不宜超过6cm,当坡度较缓时，不宜超过10cm,变截面护墙，单级不宜超过12cm,超过时宜设平台，分级砌筑①坡面种草如图4-1 西南交通大学网络教育本科毕业设计（论文）第66页所示，适用于边坡坡度缓于1:1.25的土质。草籽可播撒或沟播、点播并应注意选用适宜生长的草种。当土质条件较差时，可补充适宜草子生长的种植土和肥料。图4-1种植草示意图（单位：cm）②铺草皮如图4-2所示，适用条件与坡面种草相同，其成活速度更快，抵抗水流冲蚀能力更强。但要求有适宜的成活草皮。铺设的方法可满铺，也可与方格骨架护坡结合使用。图4-2铺设草皮示意图(单位：cm)③液压喷播植草是一种现代植草技术，适用于草坪建值和不同坡率的图纸(包括碎石类土)边坡、全风化的岩质和强风化的软岩石边坡坡面绿色防护。液压喷播植草技术是利用液压播种原理，将试验确认适用，生命力强且能满足各种绿化功能的植物种子经科学处理后与肥料、防土壤侵蚀剂、内覆纤维材料、保水剂、色素及水等按一定比例放入喷播机混料罐内，通过搅拌至悬浮状后，喷播在边坡落地上，形成均匀覆盖层保护下的草种层，在铺设无纺布防护，而后进行养护，在坡面形成防护。 西南交通大学网络教育本科毕业设计（论文）第66页由于混合液中的纤维、防土壤侵蚀剂形成的半渗透覆盖层和表土粘合后，具有良好的固种保苗效果，加之外铺无纺布的防护作用，保证了刮风降雨时种子不会流失。液压喷播植草防护具有施工简单、适用性广、施工质量高、防护效果好、工程造价低等特点，近几年得到迅速推广。④种植灌木树种应选择容易成活、根系发达的灌木。种植灌木亦可与种草同时配合进行。易风化的岩质边坡坡面常常发生风化剥落和坡面水流的侵蚀。为防止山区易风化岩质边坡产生变形，危及线路和运营的安全，可采用坡面补强及加固措施。补强及加固措施包括抹面、喷浆、勾缝和灌浆。⑤抹面适于易风化的黏土岩类边坡，如图4-3所示。抹面材料可因地制宜，采用具有一定强度且具有良好防水性的三合土或其他材料。图4-3抹面(单位：cm)⑥对岩性不同的边坡，可采用锚杆铁丝网喷射混凝土防护，喷射混凝土厚8～10cm，混凝土粗骨料粒径小于2.0cm。水泥：砂：石子比例为1:2:2～1:2.5:2.5，水灰比0.4～0.5，喷射护面设伸缩缝和泄水孔。应注意喷射混凝土护面适用于堑坡稳定、地下水不发育、边坡较干燥但陡峻的边坡。砂浆抹面与喷射混凝土护面相比，前者施工较简单，后者节省水泥用量，较可靠。⑦由于土工合成材料的发展，无纺土工织物已被用于坡面防护。对于不适于植物生长的边坡可采用无纺土工织物多层复合坡面防护。国外采用这种复合防护结构取得了良好效果。其方法为紧贴坡面铺设无纺土工织物用以排水，保证边坡稳定，其上铺设隔水的土工薄膜，防止水的渗入并具有一定保温作用。亦可两层合为一层采用复合土工膜代替，同时兼起以上两种作用。最上面铺设沥青土工膜作为保护层保暖、防水，如图4-4所示。 西南交通大学网络教育本科毕业设计（论文）第66页图4-4土工合成材料复合防护(单位：cm)4.2.2.2工程防护工程防护主要是用砌石加固边坡，适用于边坡坡度缓于1:1的各类土质及岩质边坡。当坡面受地表水流冲蚀产生冲沟，表层溜塌或剥落时，均可采用砌石防护。砌石防护有干砌片石护坡和浆砌片石护坡。(1)干砌片石护坡干砌片石护坡适用于不陡于1:1.25的土质(包括土夹石)边坡，且有少量地下水渗出的情况，厚0.3m左右，如图3-5所示。若土体为粉质黏土、松散砂和砂黏土等土时，应设不小于10cm厚的碎石或砂砾垫层。片石护坡应设基础，堑坡干砌片石护坡基础应砌至侧沟底。干砌片石≥50干砌片石厚≥25碎石或砂砾厚≥10≥50干砌片石厚≥25碎石或砂砾厚≥10浆砌片石50图4-5干砌片石护坡(单位：cm)(2)浆砌片石护坡浆砌片石护坡适用于不陡于1:1的各类岩质和土质边坡，厚度一般为0.3～0.4m。浆砌片石护坡可作为边坡的补强措施。对高边坡可分级设置平台，平台宽不小于1.0m，每级高不宜大于20m，沿线路方向每10至20m应设伸缩缝并在护坡下部设置泄水孔。片石的砌筑采用50号水泥砂浆。施工应在边坡土体沉实后进行，防止因土体下沉开裂。 西南交通大学网络教育本科毕业设计（论文）第66页(3)浆砌片石骨架护坡或混凝土骨架护坡为节省片石及水泥，可采用浆砌片石骨架护坡或混凝土骨架护坡，如图4-6所示。骨架常用方格形和拱形，骨架内可采用植被防护、捶面填补。图4-6浆砌片石骨架护坡(单位：cm)(4)浆砌片石护墙浆砌片石护墙适用于各类土质边坡和易风化剥落且破碎的岩质边坡，用以防治较严重的边坡坡面变形，常作为边坡加固措施。对较陡的堑坡防护仅限应用于稳定的堑坡，且边坡坡度不陡于1:0.3。浆砌片石护墙有实体护墙及孔窗式护墙，孔窗内可采用干砌片石或捶面防护。一般土质及破碎岩石边坡多采用实体护墙，较完整且较陡的岩质边坡可采用肋式护墙，对下部较完整、上部较破碎的岩质边坡可采用拱式护墙。按护墙截面尺寸，护墙可分为等截面和变截面两种形式。按防护高度可分为单级、两级及多级护墙，如图4-7所示。选用坡面防护应需注意以下问题在采用植物或喷护、挂网喷护等路堑坡面防护和在年平均降水量大于400mm地区较高的土质路堑边坡地段，宜在坡脚处设高1～2m浆砌片石护坡或护墙。软硬岩层相间的路堑边坡应根据岩层情况采用全部防护或局部防护措施。当浆砌片石护墙高度大于12m、浆砌片石护坡和骨架护坡高度大于18m时，宜在适当高度处设平台，平台宽度不宜小于1m。浆砌片石护墙、护坡的基础应埋置在路肩线以下不小于1m，并不应高于侧沟砌体底面。当地基为冻胀土时，应埋置在冻结深度以下不小于0.25m。封闭式的坡面应在防护砌体上设泄水孔和伸缩缝。当坡面有地下水出露时，应采取措施将水引出。 西南交通大学网络教育本科毕业设计（论文）第66页耳墙墙帽25(a)等截面护墙H2H1h1(b)两级护墙图4-7浆砌片石护墙(单位：cm)土质和易风化岩石的深路堑边坡，宜在坡脚设置挡土墙，以降低边坡高度。当挡土墙墙预上方坡面设有浆砌片石护墙、护坡时，墙顶应设置边坡平台，平台宽度不宜小于2m。在多雨地区，用砂类土、细粒土等填料填筑的路堤，其路肩和边坡易受雨水冲刷流失，应根据具体情况设防护。4.3风沙对铁路路基边坡的风蚀以及对路基的沙埋风沙给铁路工程施工和运营维护带来很大危害。风沙对路基的危害作用最明显的是风蚀和沙埋。(1)风蚀在沙区修筑的铁路路基被风蚀是铁路沙害的普遍现象，特别是高填深挖地段尤为突出。有些线路上路肩被风蚀成浑圆状，坡面出现风蚀槽等，这些危害都直接威阱路基的安全和稳定。风沙对路基的风蚀危害主要是由于路基坡面直接受到风力的冲击，气流运行时，使路基受到风的压力，引起坡面沙粒的搬移。再就是气流中携带的沙粒对路基产生磨蚀，加快风蚀速度。还由于路基上有障碍物或坡面不平整，使气流形成涡旋，对坡面发生掏蚀。(2)沙埋 西南交通大学网络教育本科毕业设计（论文）第66页沙埋是铁路沙害的主要形式，对铁路的危害是由于风沙流活动和沙丘移动斫引起的，我国大部分沙害造成的列车脱轨事故都是因沙埋轨道造成的。这种危害具有出现险情时间短，难预测的特点，对于行车安全威胁很大。另外，沙埋还会对路基造成潜在危害，即淤埋各种路基排水沟和堵塞涵洞。这种危害虽然不会对路基造成直接危害，但由于上述排水设施被堵塞，在暴雨季节，雨水不能通过排水系统流走，反而流向路基，造成路基坡面冲刷流蚀，严重者还会造成路基坍塌。因此，对这种危害也应引起重视。风沙流活动对路堤而言，就是当其在前进过程中遇到路堤阻挡时，在迎风侧一定范围内贴地层气流有明显的减速，当气流抬升翻过路堤面时，因气流扩散，背风侧风速显著降低，进而使沙粒从气流中脱离出来，造成沙埋危害。对路堑而言则是当风沙流越过路堑时，产生涡旋作用，堑内风速普遍降低，部分沙粒跌落下来形成积沙。沙丘的移动就是沙丘在风的作用下，移向路基，造成沙埋危害。4.3.1工程防护措施4.3.1.1碎石土包坡(1)适用条件碎石土包坡就是将土与碎石按3：7的比例混合夯拍于路基坡面上，厚度20cm。这种方法一般适用于用粉细砂作填料的路堤和高度不大于6m的风积沙地质的路堑地段，若堑坡太高，碎石土提升较为困难，一般不用本方法。采用该方法一个重要前提就是必须要有丰富的碎石土来源(2)应用效果分析采用碎石土包坡的方法对路基进行防护，是预防路基被风蚀的一种有效措施。它不仅能在短期内防止路基被风蚀，而且随着时间的推移，由于碎石土保水性能较好，天然被风吹落在碎石土上的草籽还会生长发育，起到永久固沙的作用。另外碎石土价格低廉，经济实惠，在现场所有被采用的工程防护措施中它是最经济的一种。其施工方法简单，治沙效果显著，是一种理想的防护措施。(3)出现问题的处理及采取补充措施的探讨用碎石土包坡对路基进行防护无疑是一种有效的措施，但它也存在一些问题，如路肩部位的碎石栽砌就是一个薄弱环节。一是由于碎石之问留有缝隙，风能够穿过缝隙将粉细砂吹走，造成防护失败。再就是由于风沙地区雨季降雨量非常集中，往往能在很短的时间内，降下大量的雨水，若路基面稍不平整，很容易使雨水形成适流，进而穿过碎石缝隙，冲蚀防护坡面，危及路基的稳定。针对这一薄弱环节，现场采用了用粘砂土将碎石缝隙堵死，辅以种草的方法，收到了很好的效果。4.3.1.2C8混凝土块板压坡防护(1)适用条件这种方法就是将加工好的40cm×4Ocm，厚5cm的混凝土块板按规定要求，拼铺在路基坡面上，周边采取封闭处理。它适用于所有用粉细沙作填料的路堤和风积粉细沙路堑地段，特别适用于高填深挖地段。(2)应用效果分析 西南交通大学网络教育本科毕业设计（论文）第66页该方法在防治高大边坡的风积粉细沙路基的风沙危害方面是一种非常有效的措施，它不仅能防风沙危害，而且还能防雨水冲刷，其料源广泛，施工方便，固沙效果显著。4.3.1.3M5浆砌片石骨架护坡(1)适用条件这种方法适用于黄土质粘砂土路堑边坡的风沙危害防护。黄土质粘砂土，结构松散，抗风蚀能力较弱，其砂的成份含量越高，抗风蚀能力就越弱。针对这一特点，在骨架的中间部位要用不同的方法进行防护-对含砂量较高地段，其中间用c8混凝土块板铺砌防护，对含砂量相对较低地段，采用种草防护即可，见图4-8。(2)应用效果分析这种方法对黄土质粘砂土地段防治风沙危害具有显著效果浆砌片石结构密实，耐久性能好，C8混凝士块板经勾缝处理后，抗风蚀和冲刷能力较强，种草本身就是一种很好的防沙措施几种方法结合作用，治沙效果是非常显著的。4.3.1.4浆砌片石挡、护墙(1)适用条件该种方法适用于在一个坡面上具有两种不同土质类型并有可能沉睡缝引起坡面滑动的路堑地段。当遇有风积沙夹层和下层是沙，上层是土质类覆盖层的地段时，由于坡面需要支挡结构具有较强的支撑能力，因此，宜采用重力式路堑挡土墙进行挡护；当遇有下层是土上层是风积沙爱盖地段时，由于下滑力相对较小，因此，宣采用M5浆砌片石护墙进行挡护，这要根据现场实际情况选定。(2)应用效果分析该种方法对解决具有两种不同土质的路堑边坡防治沙害问题，起到了很好的作用。它既能防治沙害，又能确保路基的稳定。是一种永久的治沙措施。沉降缝基础厚50骨架厚40200200图4-8骨架护坡平面示意图4.3.1.5防抄沟堤 西南交通大学网络教育本科毕业设计（论文）第66页(1)适用条件这是一种阻沙措施，适用于路堑顶以外阻沙防护，以防堑顶以外风沙进入路堑，它一般设在路堑的上风向堑顶以外100m左右的地方。其走向要与主风向垂直,如图4-9所示。200200碎石包坡厚30主风向1:11:11:1图4-9防沙沟堤示意图(单位：cm)(2)应用效果分析该种方法施工简单，不需花费太多的材料，在阻挡堑顶以外风沙进入路堑方面，确实能起一定作用。但其是一种临时防护措施，要想达到永久治沙的目的,必须与植物防护相结合，否则在长时问的风沙作用下，沙将沟填平以后，防沙沟堤将失去作用因此，该方法要与植物防护结合使用。4.3.2植物防护措施植物防护是防治沙害的根本措施，它不仅能起到治沙固沙的作用，而且还能起到美化沙区环境的作用。但是，这是一项困难而复杂的工作，需要有一定的水源条件和较长的营造时间，而且经营管理也很困难，需要结合现场情况综合考虑。4.3.3沙区施工注意事项⑴在风沙地区修筑铁路，保护现有植被是至关重要的。在路基施工时，在能保证路基宽度的情况下，应尽量做到少开挖，少破坏现有植被。⑵种沙蒿和设置草方格沙障是防治沙害的很好措施，但切不可为了对路基进行防护，而去取用别处的既有沙蒿，这种拆东墙补西墙的行为无异于饮鸩止渴。⑶在风积沙地段路基施工时，应做到路基施工完，立即进行防护，以防沙体水份蒸发引起流动，给防护工程施工带来困难。⑷碎石土包坡和C8混凝土块板压坡防护，其坡面要平整，不可出现凹凸不平的现象，以免引起坡面积沙和雨水形成通流，冲蚀路基。⑸工程防护和植物防护相结合是防治沙害的最有效措旋，但两种防护措施要紧密配合，不得在两种防护之间留有空隙，否则，防护将告于失效。⑹在所有防护设施没有配套之前，沙埋各种路基排水沟在所难免，但要随时清理干净，以防排水不畅，在雨季被暴风雨冲坏路基。 西南交通大学网络教育本科毕业设计（论文）第66页⑺取土场和弃沙堆的位置对路基固沙和防沙的影响很大，因此，必须根据施工需要进行合理调配。取土场和弃沙堆要设在线路的背风侧，并在取、弃土完毕后对其进行及时防护以免成为又一沙源。⑻施工完毕后，要对路基及两侧地表加以清理，剩余的材料，也要加以清理和集中，以免引起风蚀和沙埋。 西南交通大学网络教育本科毕业设计（论文）第66页第5章路桥过渡段常见问题探讨5.1概述路桥过渡段作为刚性桥台与柔性路堤的结合部位，在结构上是塑性变形和刚度的突变体，一直是路基工程的薄弱环节。我国既有线提速后的轨检测试结果表明：许多线路桥头都存在严重的轨道动态不平顺，甚至有跳车现象。高速铁路为保证高速列车的平稳、舒适运行，在路基和桥梁之间设置了一定长度的过渡段，以实现路基与桥梁的平稳连接过渡，从而使轨道的刚度逐渐变化，并最大限度地减少路桥间的沉降差。为保证路桥过渡段的施工质量，必须从过渡段的地基条件、软基处理方法、填料选择、压实标准、质量检测上采取措施。本章通过参考京沪高速铁路三标段二工区的7个路桥过渡段的施工实践，对路桥过渡段施工的关键工艺进行了探讨。5.2京沪高铁施工实践5.2.1过渡段的结构设计及质量标准5.2.1.1路桥过渡段的结构形式路桥过渡段的填料为掺加5%水泥的级配碎石，纵断面为一倒梯形，每个过渡段倒梯形的坡比不同。过渡段结构形式见图5-1、图5-2。路桥过渡段长度按下式计算：级配碎石掺5%水泥基床底层基床表层1：nC20混凝土无砂混凝土路堤本体软式透水管原地面L=a+(H-h)*n且不小于20cm图5-1路桥过渡段纵截面图L=n×(H-h)+a，且L≥20m式中：L为路堤过渡段长度，m；H为台尾路堤高度，m；h为基床表层厚度；a为常数，3～5；n为级配碎石纵向坡度，取2～5。各参数取值针对不同工点由设计给出。5.2.1.2设计填筑标准过渡段采用倒梯形，分层填筑掺加5%(重量比)的P032.5 西南交通大学网络教育本科毕业设计（论文）第66页级普通硅酸盐水泥的级配碎石。压实标准满足K30≥150MPa/m、Evd≥50MPa、Ev2≥80MPa和孔隙率n<28%。碎石的级配范围应满足表1要求，颗粒中针状、片状碎石含量不大于20%；质软、易碎的碎石含量不得超过10%；黏土团及有机物含量不得超过2%。级配碎石掺5%水泥软式透水管混凝土块砂砾料级配碎石掺5%水泥1:1.51:1.51:1.04%4%图5-2路桥过渡段横断面图5.2.2施工工艺及填筑参数的确定5.2.2.1施工工艺流程过渡段填筑的施工工艺流程见图5-3。由于砂砾料的碾压参数已经在路基填筑时确定，故在确定过渡段的工艺参数时仅确定水泥级配碎石的施工参数。 西南交通大学网络教育本科毕业设计（论文）第66页施工准备水泥碎石配比试验过渡段基底处理水泥级配碎石拌制砂砾料筛分、装车自卸汽车运输卸料、摊铺、整平卸料、摊铺、整平自卸汽车密封运输填层碾压下一层填筑检测合格图5-3过渡段填筑工艺流程图5.2.2.2施工准备(1)现场准备。对过渡段进行现场调查，了解道路情况，对不满足运输条件的道路进行整治。调查现场的地形、地质情况，是否有妨碍施工的障碍物，对过渡段范围内的地下管线、各类垃圾、软基进行妥善处理。(2)技术准备。收到施工图后审核施工图，核对施工图中过渡段的尺寸、位置、高程，与其他结构物的关系，理清前后工序的衔接。编制过渡段施工组织设计。针对每个过渡段编制技术交底书，对施工队伍进行技术交底。(3)物资准备。水泥、石子、石粉的质量要满足设计及规范要求，摊铺碾压的工装设备要齐全并保证状态良好，以确保过渡段施工的连续性。试验检测仪器要齐全，满足试验检测的要求。5.2.2.3基底处理 西南交通大学网络教育本科毕业设计（论文）第66页基底处理有两种，桥台基坑基底处理和原地面基底处理。桥台基坑由于工作面小，在人工清理完基坑内的杂物及松散料后采用BW75小型振动碾进行碾压，碾压后的基底要达到K30≥60MPa/m，由试验室进行检测。根据设计图纸的要求，桥台基坑可以采用级配碎石或C15混凝土回填，考虑到桥台基坑回填作业面小，故采用C15混凝土回填。原地面在清表后，采用YZ26型振动碾进行碾压，碾压后的基底要达到K30≥60MPa/m，由试验室进行检测。5.2.2.4级配碎石配合比的确定填料掺配比例由试验室试验确定，最终的试验室配比为石粉(粒径0～5mm)：小石(粒径5～10mm)：中石(粒径l0～20mm)：大石(粒径20～31.5mm)=50：20：15：15，水泥掺加量为以上几种重量5%。采用混凝土拌和站根据试验配比掺拌级配碎石。最大粒径选用粒径31.5mm是为了与拌和站粗骨料粒径相对应，以方便水泥级配碎石的拌制。5.2.2.5台背渗水墙的砌筑桥台与路基结合部设10cm厚的渗水墙，渗水墙采用无砂混凝土块砌筑，底部设软式通水管，将渗流水横向排出。5.2.2.6水泥级配碎石的拌制与运输按照设计图纸的要求，水泥级配碎石采用PO.32.5水泥。由于国家规定停止PO.32.5水泥的生产，故采用PO.42.5水泥。水泥级配碎石采用混凝土拌和站进行集中拌制，拌制前石粉和碎石要检验合格，按照试验室确定的配合比进行拌制。由于级配碎石中掺加了水泥，故要求在2h内碾压完毕；若每层级配碎石填筑量大，则需要建立专门的级配碎石拌和站；若每层级配碎石填筑量较小，可采用混凝土拌和站进行拌制。我局在京沪高铁采用混凝土拌和站拌制水泥级配碎石。将拌制好的水泥级配碎石采用15t自卸汽车运输，装料时汽车要前后移动，使拌和料装车时不致产生离析。运输过程中，采用防水篷布覆盖，以免运输过程中水分蒸发散失。5.2.2.7填料的摊铺及碾压(1)摊铺厚度的确定在级配碎石摊铺前，先把经筛分后的合格砂砾料按设计边界摊铺完毕，先摊铺砂砾料的目的是缩短水泥级配碎石摊铺碾压的时问。将水泥级配碎石运到过渡段，计算卸料的密度，采用推土机粗平、平地机精平。根据设计及规范的要求，采用大型压路机械碾压时，每层最大压实厚度不宜超过30cm，最小压实厚度不宜小于15cm。采用小型振动压实设备碾压时，填料的虚铺厚度不应大于20cm。在距桥台2m范围内宜采用小型碾压设备。根据设计及规范要求，为达到大型和小型设备的匹配，在距桥台2m范围内采用小型振动碾碾压，摊铺厚度确定为15cm；在距桥台2m以外的范围采用大型振动碾碾压，摊铺厚度确定为30cm。 西南交通大学网络教育本科毕业设计（论文）第66页(2)碾压机械的确定高速铁路过渡段对水泥级配碎石的压实要求很高，规定有最大和最小压实厚度，这就决定了压实机械的选型必须适宜。压实机械过大，因最大压实厚度的限制而不能充分发挥机械的性能；压实机械过小，则碾压遍数必然增加，经济性差。根据设计压实标准，结合现场实际并借鉴铁路已有的经验，大型压实机械选用三一重工YZ26C型振动压路机1台，工作重量25.3t；激振力：高振幅时440kN、低振幅时240kN；振动轮宽2.17m；振动频率：弱振35Hz，强振3OHz；振幅：弱振0.9mm，强振1.8mm；行驶速度为0～10.2km/h，工作速度为0～6.5km/h。小型压实设备选用BW75型振动碾，碾压桥台2m范围内的过渡段。(3)过渡段碾压原则过渡段的碾压采用大、小型振动机械结合的方式进行，除桥台背后2m范围内采用小型振动机械碾压外，其余部位尽量采用大型振动机械碾压。碾压时，先静压，后振压，先慢后快，先弱振，后强振。直线段由两侧向中间，曲线段由内侧向外侧。碾压时大型振动机械横向轮迹重叠不少于40em，小型振动机械横向轮迹重叠不少于1/3轮宽。做到无漏压，无死角，碾压均匀。(4)碾压遍数的确定根据“先静压后振压，先慢后快，先弱振后强振”的原则，在进行过渡段水泥级配碎石的碾压过程中设定了以下碾压模式：在碾压设备2～3km/h的行进速度下，静压1遍，弱振1遍，强振X遍。其中X为需要通过试验确定的强振碾压遍数。刚开始进行强振碾压时，碾压质量肯定不满足设计要求，故确定在强振4遍后进行压实指标的检测，即X≥4。初步设定X=4、6、8。根据检测结果再确定其他碾压组合。试验室在强振X遍后对过渡段进行检测，K30、Evd、Ev2、n各检测3处，其中大型振动压路机检测2处，小型振动压路机检测1处。各种碾压组合检测结果见表5-1。表5-1各种碾压组合检测结果 西南交通大学网络教育本科毕业设计（论文）第66页检测项目检测点数（第3点位小型振动碾数据）123碾压组合：静压1遍+弱振1遍+强振4遍N262525Evd/MPa41.744.738.6Ev2/MPa192.3118.798.1K30/MPa·m-113611292碾压组合：静压1遍+弱振1遍+强振6遍N181918Evd/MPa50.249.243.1Ev2/MPa238.6247.8177.4K30/MPa·m-1128120113碾压组合：静压1遍+弱振1遍+强振8遍n121212Evd/MPa56.156.155.6Ev2/MPa274.3439.4199.5K30/MPa·m-1192200184从表5-1可以看出：在强振4遍、6遍后，只有n和Ev2全部合格，Evd有1点合格，其余参数均不合格；强振8遍后，所有参数均合格，个别项目远超设计值，疑与水泥级配碎石已硬化有关，需要再进行试验。另外，强振后的水泥级配碎石表面有开裂，存在不密实现象，需要增加一遍静压，以压实表面。第四次试验直接采用“静压1遍+弱振1遍+强振8遍+静压1遍”的组合，碾压完毕立即进行试验检测，以免水泥级配碎石硬化影响检测结果。第四次碾压结果见表5-2。表5-2第四次碾压组合检测数据表检测项目检测点数（第3点位小型振动碾数据）123碾压组合：静压1遍+弱振1遍+强振8遍+静压1遍n121312Evd/MPa55.956.354.1Ev2/MPa258.4261.1250.3K30/MPa·m-1188181177从表5-2中的数据可以看出：采用“静压1遍+弱振1遍+强振8遍+静压1遍”的碾压组合，各项检测指标均满足设计要求，个别参数远大于设计要求。从施工过程看，水泥级配碎石从拌制完毕到碾压完成的时间基本控制在2h内，水泥水化的影响基本可以消除，故检测数据真实的反映了碾压后的质量状态。在强振后增加1遍静压，消除了水泥级配碎石的表面开裂，使碾压后的表面更加密实。5.2.2.8过渡段填筑最终工艺参数 西南交通大学网络教育本科毕业设计（论文）第66页根据试验结果，采用以下参数作为过渡段的施工参数：采用YZ26和BW75作为碾压机械，行走速度为2～3km/h。YZ26采用30cm的虚铺厚度，BW75采用15cm的虚铺厚度，碾压全部采用“静压1遍+弱振1遍+强振8遍+静压1遍”组合。路桥、路涵过渡段检测数据为：孔隙率n：1800；Evd：1602，Ev2：206，K30：206。检测数据全部合格。5.2.3注意事项(1)桥台后2.0m范围内采用小型振动压实设备碾压，桥台后2.0m范围外的区域采用大型压路机械碾压；(2)水泥级配碎石混合料宜在2h内使用；(3)填筑时按照拟定的摊铺厚度、压实机械、碾压组合进行施工；(4)当个别点检测指标达不到设计要求时，要分析其原因并及时进行整改；(5)涵洞两侧的过渡段填筑可采用路桥过渡段的参数进行施工，但要注意涵洞两侧对称施工；(6)涵洞两侧过渡段施工应尽量采用大型机械碾压，在靠近涵洞的位置要注意不要让机械破坏涵洞外的防水层。对于大型机械碾压不到的部位，采用小型压实机械碾压。(7)涵洞顶部填土小于1m时，不可采用大型机械碾压。5.2.4效果根据施工过程中对压实质量的检测及填筑完成后的沉降观测表明，采用选定的机械和碾压参数施工的过渡段质量满足设计及规范要求，而且经过比选后的机械和碾压参数组合，最大程度的发挥了机械的效率，在以后类似的工程中具有借鉴意义。5.3高速铁路路桥过渡段变形原因分析铁路路基与桥梁的连接处一直是路基工程的薄弱环节。我国既有线路提速后的轨检测试表明，许多线路桥头都存在严重的轨道动态不平顺，甚至有跳车现象。高速铁路为消除刚性桥台与柔性路基的沉降变形差及两者的悬殊刚度差异，保征高速列车的平稳舒适运行，在路基与桥梁连接处一定长度范围内设置路桥过渡段，以实现路基与桥梁的平稳连接过渡。高速铁路和高速铁路路桥过渡段出现跳车现象，严重影响行车安全。在铁路路桥过渡段由于跳车原因，产生道碴翻浆、路基下沉变形、线路部件损坏、轨面变化等严重的线路病害。路桥过渡段存在着程度不等的跳车现象，而产生这一现象的主要原因有以下几个方面。(1)地基条件原因 西南交通大学网络教育本科毕业设计（论文）第66页现在许多既有线路是修筑在地基条件较差，并未经很好处理的软地基土上。在软土基上路桥过渡段的路和桥的工后沉降量是不同的，在路基过渡处必然有沉降差。路桥过渡段由于结构要求，桥头路基填筑高度较大，产生的基础应力也较高，因此在路桥过渡段产生的沉降较其他路段大些。由于地基上的性质及结构的不同，产生的沉降和沉降达到的稳定所需要的时间是不同的。对于粉质土地基和中、低压缩性的黏土地基，其令部完成沉降需要几年的时间；对于高压缩性黏土地基、饱和软黏土地基，则其全部完成沉降需要卜几年甚至几十年的时间。所以地基工后沉降是地基造成桥头跳车的成因。(2)桥台后填料的成因桥台后路堤填料一般全用的是填土。由于施工原因，往往作业面相对狭小，碾压质量不易控制，其压实度达不到设计要求。即使是施工时压实度全部达到设计要求，而叮在运营时路堤填土本身的自重和动荷载的作用，都将使路堤填土进一步压缩变形。这种变形是填土高度的0.59/6～1，使得路桥过渡处出现沉降差。桥台前的防护工程由于受到土压力的水平作用，将产生一定的水平位移，会使路桥过渡处的路基出现一定的沉降变形。路桥过渡处常会产生细小的伸缩裂缝，经过地表水或是雨水的渗透后，会使路基填土出现病害，强度降低，产生沉降；或由于水的渗透流动带走填料巾的细颗粒土，使得路桥过渡处出现沉降变形。(3)设计及施工原因以往在设计中没有把路桥过渡段作为一种结构物来考虑，没有较为合理的设计要求。设计时对路桥过渡区段的施工碾压过程考虑不周，对填料的要求不严格，桥台后排水设计不周，这些素将影响其施质量。施工时对工期和工序安排不当，以致使路桥过渡区段的填土碾压工作安排在施工工期的尾部，被迫赶工期，不能够很好地控制填土压实质量，使得填土本身出现沉降变形。施工时对路桥过渡区段的回填料不按设计要求填筑，采用不良填料，或是碾压厚度超过要求，或是压实度达不到设计要求，造成质量缺憾。施工时碾压机械配置欠佳，压实功率不够，又没有进行分层质量检查，使得压实质量控制达不到要求(4)重桥轻路意识的原因没计及施工中重桥轻路的意识是影响路桥过渡区段施工质量的又一因素。以往在铁路建设工程中，桥梁建设不仅工程建设巨大，投资多，而且有时还是保证线路正常通车的关键。从以往的施工过程看，往往是路桥分家，重桥轻路。桥梁施工集中了大量精干的工程技术人员，而路基施工未能投入必要的技术人员。在施工巾路桥过渡区段又是质量控制的薄弱环节：往往在铺轨架桥时，或正常运营一段时问后路桥过渡区段的问题才显现出现。(5)路基与桥台结构差异的原因 西南交通大学网络教育本科毕业设计（论文）第66页桥台一般是刚性的，而路基则是柔性的。由于这两种结构的差异，在路桥过渡区段内，当受到动荷载作用时，在刚柔之间必然存在着沉降差。路桥过渡区段由于其刚性不同、自重不同、强度不同，在外力作用下又是应力集中的区域，因此是影响线路运营的薄弱环节。路基与桥墩相比，路桥过渡区段桥台的水平稳定性更处于不利的位置。桥台前后由于荷载条件不同，桥台前没有荷载，桥台后有填土的水平土压力的作用，使桥头受到较大的水平推力。如设计和施工时没有相应的措施，则往往会造成事故，如软基上出现的桥台位移，桩基剪断等。(6)轨道技术状态的因素高速铁路要求轨上竖向综合刚度保持均匀一致，即桥上的竖向刚度与路基上的竖向刚度保持一致。桥上是有碴轨道还是无碴轨道，路桥过渡区段内轨枕垫刚度匹配与否，都与传递到路基及桥头上冲击作用力的大小有关。5.4路桥过渡段的处理方法近些年来，随着铁路建设的迅猛发展，一些用来处置公路桥头跳车的方法被铁路越来越多地借鉴。5.4.1桥头设搭板和枕梁上置式钢筋混凝土搭板是搭板立面布置的基本形式，如图5-4所示为公路处理桥头跳车最常用的形式。它一端支撑在桥台上，另一端简支于枕梁上。搭板既可水平放置，也可倾斜放置。板厚可均匀，也可渐变。搭板的设计按简支板进行，枕梁按弹性地基梁计算。搭板的长度一般都小于10m，以5～6m最多，个别情况可达15m。钢筋混凝土搭板长600cm，厚30cm枕梁通道二灰碎石路基200cm200cm路面青石碴图5-4桥头设搭板和枕梁5.4.2粗粒级配料填筑 西南交通大学网络教育本科毕业设计（论文）第66页将级配粗粒料(如碎石、砂砾石、水泥石灰稳定砂石土、低等级混凝土等)用于路桥过渡段的填筑，无论是铁路系统还是公路系统，都是一种最常用的减小路桥间沉降差的处理方法。图5-5所示为某高速公路路桥过渡段的处理方法。其施工步骤及方法如下：青石碴路基路面二灰碎石200cm图5-5粗粒料填筑过渡段(1)施工步骤及方法清理基坑及压实：台后基坑往往是不规则的，一般都偏小,必须按要求的尺寸进行清理。基坑尺寸合格后，应及时进行基底压实。无法使用压路机时，可用质量为300～700Kg的小型手推式电动打夯机压实。压实合格后，方准正式填筑。填筑青石碴：每层青石碴的松铺厚度应小于或等于20cm，并摊铺均匀。整平后，用质量为500～700Kg的手推式电动夯机压实。至没有明显碾压痕迹后，用灌沙法测定干容重。若合格，则转入下一层，直至达到要求的标高。填筑二灰碎石：每层二灰碎石的松铺厚度应小于或等于20cm。含水量适宜的混合料采用集中机拌，运至工地摊铺、整平，用12～15t的压路机慢速碾压。对于边角部位，可用质量为500～700Kg的小型手推式打夯机补压。质量合格后，即可转入下一层。(2)处理效果该工程建成通车，日平均交通量在10000辆以上。经多次现场观测，未发生异常情况，基本成功地解决了跳车问题。5.4.3加筋土路基结构实验研宄表明，使用加筋土路基结构来处理桥台跳车有两大作用：一是能大大减小桥背路基的沉降，二是能将桥背土路基与桥台交界处的台阶式跳跃沉降变成连续斜坡式沉降。一般认为，只要是连续性斜坡式沉降，且总沉降在4-5cm之内，就能消除跳车现象。图5-6为试验利用Netlon土工网(CEl31)进行桥台跳车处理的两种情况。图5-6(a)为107国道湖南湘潭段易俗河镇龙云立交施工的情况，桥台路基下的土质为中风化红砂岩，桥背的填土为红砂岩风化土(表5-3)，桥台为砌块U型台。南岸按常规用钢筋混凝土搭板处理，搭板两端置于图中所示的桥台与硬土路基上。搭板厚度约为30cm，长为12.5cm 西南交通大学网络教育本科毕业设计（论文）第66页搭板下路基填土设计压实度要求大干90%。北岸如图中所示用土工网处理，填土压实度要求大于85%。铺设土工网的工程费与搭板部分持平。采用沉降管穿过混凝土路面结构测试路基土表面的沉降。一年多的沉降观测表明，南北两岸桥背路基沉降趋于稳定。北岸用Netlon土工网处理后，路基沉降不仅大大减小，且是平稳过渡，总沉降只有几毫米，完全达到了处理桥台跳车的目的。而南岸桥背路基的沉降不仅比北岸大得多，且呈跳跃性变化，并已影响到桥台两侧耳墙的变形。图5-6(b)320国道湖南株洲段某桥施工情况，桥台为砌块式U型台，地基土为中液限黏土，桥背填土为砂卵石黄土(表5-3)，砂卵石含量小于30%。东桥台桥背是将地基土进行堆载预压后再作开挖回填处理。回填时采用人工分层压实，压实度要求大于90%。路面搭接作钢筋混凝土搭板。西桥台桥背为直接加铺土工网分层压实，设计压实度为大于85%，做素混凝土路面。东、西两桥台处理跳车的工程费用基本相同。经过观测路基表面沉降，未加土工网的东台中线沉降1.9cm,最大沉降为8.3cm，且呈台阶式跳跃变化。西台桥背填土中铺加土工网后，中线沉降为0.2cm，最大沉降为0.4cm。由此不难看出，土工网不仅能减小总沉降，而且能使其沉降呈线性连续变化。图5-6土工网处理桥台跳车示意 西南交通大学网络教育本科毕业设计（论文）第66页注：*此二数据由液、塑限联合测定仪测定。表5-3桥背路基填土的基本物理性质土类名称天然含水量(%)天然容重(g/cm3)比重液限(%)*塑限(%)*最大干容重(g/cm3)最佳含水量(%)红砂岩风化土22.81.782.7036.322.01.88313.5砂卵石黄土12.12.102.7432.119.72.1707.8--9.75.4.4桥头路面结构的改进从理论上讲，单纯的路基沉降都可以通过施工方法和施工管理的改进，以及出现沉降后的路面养护和补强等措施逐渐消除，但实际效果并不理想。因此，还应从结构上去寻找原因，并采取必要的措施加以改进。使路面结构体系逐渐过渡就是一种很好的改进方法，如图5-7所示。(a)(b)图5-7桥头路面结构改进示意(a)改进前；(b)改进后5.5过渡段处理注意事项(1)铁路路桥过渡段的处理有两方面的问题：一方面是受到列车荷载影响较大的范围内(基床以上部分)线路结构抵抗变形能力差异的问题，即轨道综合模量(刚度)平顺过渡的问题；另一方面是人工结构的刚性桥台与土工结构的柔性路基间工后沉降差引起轨面弯折限值问题。这两个方面的问题都会对列车的高速运行产生影响，但产生的原因各不相同的，影响程度也不一样。在制定过渡段处理方案时，必须针对不同的影响因素和产生的原因，采取不同的加固方法，有的放矢地进行处理。 西南交通大学网络教育本科毕业设计（论文）第66页(2)根据铁道线路的构造特点，路桥过渡段的处理措施可分为三大类①在过渡点较软一侧，增大路基基床的竖向刚度，减小路基基床的沉降；②在过渡点较软一侧，增大轨道结构的竖向刚度；③在过渡点较硬一侧，减小轨道结构的竖向刚度。5.6结语我国铁路建设往往是先桥台施工后填筑路基，桥台背过渡段的填土则放在最后。在这种情况下，路桥间常出现较大的沉降差，不利于线路的稳定。因此，在安排施工计划时，建议在桥台结构完工后，安排过渡段路堤与一般路堤同时施工，使用同等压实能量的压实机械将过渡段与一般路堤的碾压面按大致相同的高度进行填筑碾压。在桥台附近，使用大型机械碾压有困难时，可改用小型震动压实机械充分压实。另外，对于一些地基工后沉降可能较大的工点，应优先安排施工进行静置预压处理，以达到降低工程费用和减小工后沉降量的目的。 西南交通大学网络教育本科毕业设计（论文）第66页第6章高速铁路检修重点检修重点包括：(1)沉降变形根据地质条件、观察资料分析确定检查的区段和重点。观测方案要由专业人员确定，并经审批，由专业人员操作完成。对沉降变形进行系统分析，确定沉降发展的趋势以及采取措施的时机和方式。(2)冻胀融沉在进入冬季前，重点检查路基含水丰富的地段，排水不良地段、细颗粒含量高地段、冻胀严重地段，及时记录轨道的不平顺位置，状况和调整情况，建立冻胀台账，做好春融预案和冻胀整治。(3)差异沉降差异沉降变形主要集中在各种过渡处，其测量方式有水准观测、尺量、位移计测量、测斜等，详细记录差异沉降值及相应的观测时间，确定其发展趋势以及采取措施的时机和方式。(4)冲刷冲蚀对于易出现冲刷冲蚀的地段，可采取人工观察、照相、钎探、激光断面扫描、探测雷达探测等方式检查。降雨时注意观察并记录水流和水的浑浊程度等。冲刷冲蚀处所要及时进行维修。(5)地基失稳对于流塑状软土地基应注意沉降变形的发展以及路基变形裂缝情况，尤其是横向裂缝，其整治措施应进行系统分析研究后确定。(6)防排水不良阻截地界之外的地表水，疏通排洪渠道、水沟和挡墙泄水孔，及时排出地界之内的水，有效防护路堤、路堑边坡，形成完善的防排水系统。借助探地雷达可以查找到潜在的异常含水区，防止积水。(7)边坡防护、支挡结构、地质灾害边坡、斜坡防护设施，支挡结构的变形，危岩落石、滑坡等地质灾害检查。(8)周边环境高速铁路安全运营必须营造一个良好的周边环境，对线路周边铁路安全保护范围内的打井抽水、堆土、修筑建筑物、堵塞排水通路等现象重点排查。 西南交通大学网络教育本科毕业设计（论文）第66页第7章结束语通过完成本论文，我对高速铁路路基维护有了认识，对以后实际生产工作有很大帮助。在处理各种路基病害问题时，有理有据。在遇到特殊病害情况时，也能做到理性分析，沉着应对。由于时间紧迫，本人能力有限，论文中的许多地方难免会不尽人意，比如调理不清、内容不够全面，分析问题不够透彻等。但这次学习过程是宝贵的，收获也很多。 西南交通大学网络教育本科毕业设计（论文）第66页致谢在论文完成之际，我首先向关心帮助和指导我的指导老师表示衷心的感谢并致以崇高的敬意!学习生活即将结束，回顾学习经历，面对现在的收获，我感到无限欣慰。为此，我向热衷帮助我的所有老师和同学表示由衷的谢谢！在论文工作中，遇到许许多多这样那样的问题，有的是专业上的问题，有的是论文格式上的问题，一直得到老师的细心指导，使我的论文能够又快又好的完成，指导老师以其渊博的学识，严谨的治学态度，求实的工作作风和敏捷的思维，给我留下了极深的印象，我将终身难忘指导老师的亲切关怀和细心指导，再一次向他表示衷心的谢谢，感谢他为我们营造的学术氛围感谢老师对我学习、生活上的无私帮助!值此论文完成之际，谨向指导老师致以最崇高的谢意！最后，衷心的感谢在百忙之中评阅论文和参加答辩的各位老师！ 西南交通大学网络教育本科毕业设计（论文）第66页参考文献[1]朱振业、鲁朝阳.浅议高速铁路路基工程施工要点[J].民营科技，2010[2]王春艳.论路基工程质量的原因及处治措施[J]；大众科技；2005[3]方艳.浅谈铁路工程路基施工[J]；科技咨询；2010[4]陈家和.铁路建设工程中的路基防护与施工技术分析[J]；科技咨询；2008[5]孔祥勇，程霞.路基与桥隧.中国铁道出版社，2003[6]易思蓉.铁道工程（第二版).中国铁道出版社，2009'