黃韓侯鐵路濕陷性黃土地基處理措施研究與設(shè)計(jì)

摘要：通過對(duì)黃韓侯鐵路沿線分布的黃土濕陷特性的研究，結(jié)合項(xiàng)目投資，有針對(duì)性的制定了一套完整的濕陷性黃土地基處理措施方案，對(duì)穿行于黃土地區(qū)的鐵路工程有很好的借鑒作用。

關(guān)鍵詞：黃韓侯鐵路 濕陷性黃土 地基處理

中圖分類號(hào)：TU472 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2013）02（b）-0113-01

黃陵至韓城至侯馬鐵路位于陜西省延安市、渭南市及山西省運(yùn)城市、臨汾市境內(nèi)，線路全長(zhǎng)204.58km，線路正線設(shè)計(jì)時(shí)速120km/h，Ⅰ級(jí)重型，電氣化鐵路；其主要承擔(dān)甘肅慶陽(yáng)、陜北榆林、黃陵及沿線地區(qū)的煤炭運(yùn)輸，與侯月線、新月線、焦枝線、新荷兗日線構(gòu)成“三西”地區(qū)煤炭運(yùn)輸南通道。黃韓侯鐵路穿行于我國(guó)黃土廣泛分布的地區(qū)，因此，對(duì)濕陷性黃土地基處理措施的研究就顯得尤其重要，該文通過對(duì)沿線分布的黃土濕陷性特性進(jìn)行研究，結(jié)合項(xiàng)目投資，有針對(duì)性的制定了一套完整的濕陷性黃土地基處理措施方案。

1.地形地貌

黃韓侯鐵路總體走向東西，橫跨陜西、山西兩省。陜西境內(nèi)大的地貌單元屬于陜北黃土高原，地形總趨勢(shì)北高南低，從北部黃龍山中高山區(qū)經(jīng)黃土梁峁溝壑區(qū)，過渡到南部渭北黃土臺(tái)塬區(qū)；山西境內(nèi)及黃河兩岸主要為汾河、黃河河流階地區(qū)和黃龍山南緣山前坡麓區(qū)。線路以澄城縣南、芝陽(yáng)、水河為界分別跨越以上四個(gè)大的地貌單元，北塬芝陽(yáng)為黃土高原梁峁溝壑區(qū)、合陽(yáng)張橋?yàn)槲急秉S土臺(tái)塬區(qū)、芝陽(yáng)水為黃龍山南緣山前坡麓區(qū)、水侯馬為汾河、黃河河流階地區(qū)。

2.昔士特性

沿線廣覆第四系地層，陜西境內(nèi)黃土臺(tái)塬主要以風(fēng)積成因黃土為主，黃河兩岸及山西境內(nèi)河流階地區(qū)主要以沖洪積成因黃土及老黏土為主，一般厚度超過百米。局部出露三疊系中、上統(tǒng)，二疊系上統(tǒng)，石炭系，奧陶系中統(tǒng)，寒武系及太古界地層。

沿線大面積分布的第四系黃土，主要為砂質(zhì)黃土，部分為黏質(zhì)黃土，結(jié)構(gòu)疏松，多孔隙，砂感強(qiáng)。黃土臺(tái)塬區(qū)上更新統(tǒng)及中更新統(tǒng)上部黃土，屬濕陷性黃土，濕陷類型為自重，等級(jí)一般Ⅱ-Ⅳ級(jí)，濕陷厚度20-25m，局部近30m；汾河及黃河河流階地及支溝沖積、洪積黃土具濕陷性，濕陷類型非自重，等級(jí)Ⅰ～Ⅱ級(jí)，局部自重，Ⅱ-Ⅲ級(jí)，濕陷地層厚度6-20m。

3.黃土的工程性質(zhì)

黃土的結(jié)構(gòu)：是以粗粉粒為主體的骨架結(jié)構(gòu)。砂和粉粒由腐植質(zhì)膠體、黏粒、易溶鹽及碳酸鈣等膠結(jié)物聯(lián)結(jié)，而形成多孔骨架結(jié)構(gòu)。黃土的多孔性：新黃土具有肉眼可見的大孔隙、裂隙、孔洞，呈垂直和傾斜的管狀分布，以垂直為主。天然孔隙比一般為0.69～1.13，其變化隨深度逐漸減?。蛔晕飨驏|，自北向南逐漸減少；隨地質(zhì)年代的增加而減小。一般風(fēng)積黃土大，次為坡積黃土，再次為沖積、洪積黃土。

黃土的壓縮性：隨干容重的增大、孔隙比的減小而減小。一般Q1黃土為低壓縮性土，Q2、Q3黃土為低或中壓縮性土，Q4黃土為中或高壓縮性土。坡積、風(fēng)積黃土一般為高壓縮性土。

黃土的濕陷性：隨深度、含水量、干容重的增大或孔隙比的減小而減小。一般當(dāng)深度大于10m、干容重大于15.0kN/m³、孔隙比小于0.8時(shí)，濕陷性趨于消失。老黃土無(wú)濕陷性，而新黃土具有濕陷性或強(qiáng)濕陷性。坡積、風(fēng)積黃土大于沖積、洪積黃土。

4.濕陷性黃土地基處理設(shè)計(jì)原則

濕陷性黃土地基處理設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)該了解黃土的濕陷性機(jī)理，黃土的結(jié)構(gòu)特性及膠結(jié)物質(zhì)的水理特性導(dǎo)致了黃土的濕陷性。而黃土地基的濕陷將對(duì)鐵路路基工程造成極大的危害，輕者使路基工程產(chǎn)生沉降和裂縫，重者使路基工程體系失穩(wěn)直至徹底破壞。在鐵路路基地基處理工程設(shè)計(jì)中，對(duì)濕陷性黃土地基處理的基本設(shè)計(jì)原則是：破壞土的大孔結(jié)構(gòu)，改善土的工程性質(zhì)，消除或減少地基的濕陷變形，防止水浸入地基，最終目的是改善黃土的力學(xué)性能，消除或減小地基因偶然浸水而引起的濕陷變形。

5.黃韓侯鐵路濕陷性黃土地基處理措施設(shè)計(jì)

地區(qū)不同、土質(zhì)不同，濕陷性黃土地基處理也應(yīng)針對(duì)性的選擇不同的處理措施。在黃韓侯鐵路現(xiàn)場(chǎng)勘察階段，通過挖試坑等方式現(xiàn)場(chǎng)取樣，分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)，判定屬于自重濕陷性黃土還是非自重濕陷性黃土，以及濕陷性黃土層的厚度、濕陷等級(jí)、濕陷量后，通過經(jīng)濟(jì)分析比較，綜合考慮本項(xiàng)目投資、工藝環(huán)境等諸多方面的因素，最后確定了一套完整的地基處理措施方案，具體如下：（1）處理范圍：路堤段：坡腳外3.0m。路塹段：側(cè)溝平臺(tái)外緣。（2）非自重濕陷性黃土，采用重型碾壓進(jìn)行處理。（3）濕陷等級(jí)低于Ⅲ級(jí)、厚度較小的自重濕陷性黃土，基底0.5m范圍內(nèi)挖除，進(jìn)行重型碾壓，并換填二八灰土。（4）Ⅲ級(jí)、Ⅳ級(jí)自重濕陷性黃土，總濕陷量大于工后沉降量要求時(shí)，采用沖擊碾壓或強(qiáng)夯處理，并在基底設(shè)0.5m厚二八灰土封閉層。（5）路橋過渡段及路堤填方高度大于8m，濕陷量較大，簡(jiǎn)單處理不能滿足工后沉降要求，又無(wú)強(qiáng)夯條件時(shí)，基底設(shè)灰土擠密樁，樁徑0.4m，樁長(zhǎng)通過計(jì)算確定，樁頂設(shè)0.5m厚二八灰土墊層。如圖1所示。