CN108611931A - 一种处理高铁非饱和压实黄土路堤湿化变形的无损方法 - Google Patents
一种处理高铁非饱和压实黄土路堤湿化变形的无损方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种处理高铁非饱和压实黄土路堤湿化变形的无损方法，其步骤如下：①电渗法非饱和土路基内排水，即将由原状黄土地基和地基加固区组成的非饱和黄土高铁路基由于降水等所积累的水分通过电场作用流向路基两侧；②石灰挤密桩侧向阻水在桩周边范围内形成脱水区，脱水区内含水量下降，饱和度减小，孔隙比减小，土颗粒密实度增大，起到高铁路基横向加固和阻水作用；本发明不需要对既有铁路运输产生影响，降低了因为地基的增湿变形对铁路运输产生的影响，避免对原有路基的扰动，极大的节约了施工成本和对本体路基的伤害；此外灰土挤密桩与电渗法都有成熟的施工工艺，施工周期相对较短，施工效果显著，且满足安全质量要求。
Description
技术领域
本发明属于土木工程技术领域，尤其涉及一种处理高铁非饱和压实黄土路堤湿化变形的无损方法。
背景技术
随着我国改革开发步伐的不断加快以及经济和科技的跨越，我国的铁路技术持续快速，尤其是高铁技术快速发展，集中体现了中国铁路交通实现跨越式发展的进程，使中国铁路基础设施总体水平实现历史跨越式。高速铁路工程系统中路基是承受轨道结构和列车荷载的基础，是铁路工程的重要组成部分。但是在我国西北地区，由于黄土的复杂性、区域性和环境敏感性等特点，作为路基结构的压实黄土存在路基耐久性问题，尤其是西北地区的气候和环境影响，在施工和运营期间，压实黄土路基承受各种来源的水的作用，包括降雨、地表水、地下水和毛细水的作用等，由于增湿引起的压实黄土的不可恢复变形对路基的长期耐久性的影响很大。传统的路堤沉降的工程处治措施为注浆、换填等，但是这些措施需要扰动原有路基，由于压实黄土路堤的非饱和特性和高铁线路的运营特性，导致传统的处治措施适用性较差。
发明内容
本发明目的在于提供一种处理高铁非饱和压实黄土路堤湿化变形的无损方法，避免对原有路基的扰动，以解决现有技术中导致的上述缺陷。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种处理高铁非饱和压实黄土路堤湿化变形的无损方法，其步骤如下：
①电渗法非饱和土路基内排水；
在高铁路基的中部设置金属阳极，在高铁路基的两侧分别设置金属阴极，并均通以直流电，阳极与两侧阴极的间距均为6m，电极施加100V的直流电压，相当于施加0.18V/cm的电压梯度，水将逐渐从金属阳极流向金属阴极，即将由原状黄土地基和地基加固区组成的非饱和黄土高铁路基由于降水等所积累的水分通过电场作用流向路基两侧，电渗过程中需要及时将水进行排出，电渗施工水的流动速度随时间减小，当阳极相对阴极的孔隙水压力降低所引起的水力梯度恰好同电场所产生的水力梯度相平衡时，水流停止流动，电渗施工结束；
②石灰挤密桩侧向阻水；
排水结束后，对高铁路基两侧的坡脚至征地界范围的地基上各打两排桩孔，并在桩孔中填入生石灰从而形成石灰挤密桩，石灰挤密桩的桩径为0.3m，且同排相邻两个石灰挤密桩的桩间距1.0m，石灰挤密桩的桩长根据地质条件确定。
进一步的，所述电渗法的阳极和阴极均采用钢筋。
进一步的，所述生石灰要达到Ⅰ级灰标准，且粒径小于5mm。
有益效果：与原有技术相比，本发明相比于原来的针对黄土增湿变形的解决方案，不需要对既有铁路运输产生影响，降低了因为地基的增湿变形对铁路运输产生的影响，高铁路基两侧布置灰土桩，并结合电渗法，避免对原有路基的扰动，极大的节约了施工成本和对本体路基的伤害；此外灰土挤密桩与电渗法都有成熟的施工工艺，施工周期相对较短，施工效果显著，且满足安全质量要求。
附图说明
图1为步骤①中电渗法设计图；
图2为步骤②中石灰挤密桩布置平面图；
其中：1-阳极、2-阴极、3-高铁路基、4-原状黄土地基、5-地基加固区、6-石灰挤密桩。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
一种处理高铁非饱和压实黄土路堤湿化变形的无损方法，其步骤如下：
①电渗法非饱和土路基内排水；
在高铁路基的中部设置金属阳极，在高铁路基的两侧分别设置金属阴极，并均通以直流电，阳极与两侧阴极的间距均为6m，电极施加100V的直流电压，相当于施加0.18V/cm的电压梯度，水将逐渐从金属阳极流向金属阴极，即将由原状黄土地基和地基加固区组成的非饱和黄土高铁路基由于降水等所积累的水分通过电场作用流向路基两侧，电渗过程中需要及时将水进行排出，电渗施工水的流动速度随时间减小，当阳极相对阴极的孔隙水压力降低所引起的水力梯度恰好同电场所产生的水力梯度相平衡时，水流停止流动，电渗施工结束；
②石灰挤密桩侧向阻水；
排水结束后，对高铁路基两侧的坡脚至征地界范围的地基上各打两排桩孔，并在桩孔中填入生石灰从而形成石灰挤密桩，石灰挤密桩的桩径为0.3m，且同排相邻两个石灰挤密桩的桩间距1.0m，石灰挤密桩的桩长根据地质条件确定。
石灰挤密桩具有膨胀挤密作用，土层因石灰挤密桩胀发挤压所产生的超孔隙水压力能迅速扩散，桩周边土得以迅速固结，在桩周边范围内形成脱水区，脱水区内含水量下降，饱和度减小，孔隙比减小，土颗粒密实度增大，起到高铁路基横向加固和阻水作用，阻止地表水渗透至地基之内，同时也能消耗强夯区路基水分，减少路基湿化沉降。
此外在路堤填土作用下，桩顶和高铁路基土顶面之间会产生差异沉降，进而在路堤填土中引起剪切变形和剪应力，将一部分路堤荷载传递给桩顶，即土拱效应。为了更好地预防高铁路基的工后沉降，对高铁路基坡脚至征地界范围的地基采用生石灰挤密桩处理，其原理为两侧的石灰桩给路基一个竖向的摩擦力，而这种摩擦力从桩土接触面向路基中心转移，并且向内部逐渐减小，应力曲线呈拱形，这样就给高铁路基竖直向上的摩擦力，有效的降低了高铁路基的沉降变形。
其中，所述电渗法的阳极和阴极均采用钢筋。
其中，所述生石灰要达到Ⅰ级灰标准，且粒径小于5mm。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (3)
1.根据权利要求1所述的一种处理高铁非饱和压实黄土路堤湿化变形的无损方法，其特征在于如下步骤：
①电渗法非饱和土路基内排水；
在高铁路基的中部设置金属阳极，在高铁路基的两侧分别设置金属阴极，并均通以直流电，阳极与两侧阴极的间距均为6m，电极施加100V的直流电压，相当于施加0.18V/cm的电压梯度，水将逐渐从金属阳极流向金属阴极，即将由原状黄土地基和地基加固区组成的非饱和黄土高铁路基由于降水等所积累的水分通过电场作用流向路基两侧，电渗过程中需要及时将水进行排出，电渗施工水的流动速度随时间减小，当阳极相对阴极的孔隙水压力降低所引起的水力梯度恰好同电场所产生的水力梯度相平衡时，水流停止流动，电渗施工结束；
②石灰挤密桩侧向阻水；
排水结束后，对高铁路基两侧的坡脚至征地界范围的地基上各打两排桩孔，并在桩孔中填入生石灰从而形成石灰挤密桩，石灰挤密桩的桩径为0.3m，且同排相邻两个石灰挤密桩的桩间距1.0m，石灰挤密桩的桩长视黄土路基湿化变形的程度而定。
2.根据权利要求1所述的一种处理高铁非饱和压实黄土路堤湿化变形的无损方法，其特征在于：所述电渗法的阳极和阴极均采用钢筋。
3.根据权利要求1所述的一种处理高铁非饱和压实黄土路堤湿化变形的无损方法，其特征在于：所述生石灰要达到Ⅰ级灰标准，且粒径小于5mm。
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