低洼地區(qū)鐵路浸水土路基的處理方法

魏 斌

摘要浸水路堤在南方平原、丘陵地區(qū)鐵路較為常見,路基浸水是其普遍的現(xiàn)象,本文提出在路基設(shè)計(jì)中綜合采用幾種方法進(jìn)行治理,以達(dá)到經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、簡便易行的效果。

關(guān)鍵詞路基浸水處理方案

中圖分類號(hào):TU992文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

1 概述

宣杭鐵路起始于安徽省宣城市,終于浙江省杭州市,全長226公里,其中約有20%路段穿越低洼水田區(qū)。受地表水位的限制及設(shè)計(jì)要求,路基基床底層填土均在地表水位以下,此路段地表常年潮濕,地下水位較高,為浸水土,但不屬于軟土地基。經(jīng)測定,地表土層含水量達(dá)38%左右,部分路段地下水水位進(jìn)入了路基工作區(qū)(即基床底、表層)。清除表土后用壓實(shí)機(jī)械壓實(shí),呈現(xiàn)出“彈簧”狀態(tài),多次反復(fù)碾壓仍然無法成型,達(dá)不到規(guī)范要求的壓實(shí)度。如不予處理,將給施工帶來很大困難和以后鐵路的正常使用造成很多隱患。

2 病害分析

2.1本路段由于長期受地表積水及地下水的影響,地表土層天然含水量超過最佳含水量2倍左右(擊實(shí)試驗(yàn)測得最佳含水量為15%～16%),故常年處于飽和狀態(tài),成為“浸水土”。土中自由水充沛,壓實(shí)荷載的大部分由空隙中自

由水承受,土粒有效應(yīng)力減少,強(qiáng)行壓實(shí),將 使土體破壞,形成“彈簧土”。

2.2 本路段地勢低洼,地下水位高,填土又低,大部分路堤路槽底至地下水位的高度不能滿足使路基保持中濕狀態(tài)的臨界高度要求。根據(jù)項(xiàng)目所在地區(qū)區(qū)劃及土質(zhì),路基中濕狀態(tài)的臨界高度最小應(yīng)為1.3m。路基建成后,毛細(xì)水容易上升至路基工作區(qū),使路基處于潮濕狀態(tài) ,在行車動(dòng)荷載作用下,易產(chǎn)生液化、沉陷變形。

3 處理方案

針對此種特殊的路基情況,為保證土基具有足夠的承載能力和水穩(wěn)定性,在分析病害原因后,經(jīng)設(shè)計(jì)人員研究,認(rèn)為處理的目的就是降低地表土的含水量和降低地下水水位,降低土的塑性和隔斷毛細(xì)水上升的通道,并且必須一同進(jìn)行解決上述問題,所以決定采用以下方案進(jìn) 行綜合處理。

3.1開挖排水溝、翻耕晾曬回填土

路基施工前在路基兩側(cè)開挖1.3m～1.8m深、寬0.4～0.6m的排水溝,連接到自然溝渠,保證排水流暢,以排干地表水及降低地下水水位。排水溝深度以確保降低后的地下水水位不影響85壓實(shí)度區(qū)(重型擊實(shí)標(biāo)準(zhǔn),以下同)為準(zhǔn),溝底寬0.4～0.6m,兩側(cè)坡度不大于1:0.75,并 以片石鋪砌以防止坍塌。95壓實(shí)度區(qū)為路基基床表層以下0～250cm范圍,85壓實(shí)度區(qū)為路基基床表層250cm以下范圍。待徘水溝無明顯水流時(shí),翻耕0.3m～0.6m厚的回填土。根據(jù)施工現(xiàn)場反復(fù)試驗(yàn),翻耕時(shí)土層含水量最好要小于28%,以免土壤浸水成團(tuán)而不易破碎,晾曬回填土至含水量符合壓實(shí)最佳含水量時(shí)再進(jìn)行壓實(shí)。壓實(shí)回填土層時(shí),盡量不采用震動(dòng)壓路機(jī),以防止自然土層受到破壞。

3.2摻加生石灰

位于路基基床表層以下約2.5m厚的路基工作區(qū),由于直接受行車動(dòng)荷載作用的影響。因此在此區(qū)域內(nèi)路基必須有足夠的承載能力及水穩(wěn)定性。根據(jù)工程的實(shí)際情況,決定在2.5m的回填土層及填土高度小于2.5m路堤的路堤范圍內(nèi)為摻灰區(qū),摻灰劑量根據(jù)試驗(yàn)采用10%～30%。以0.3m厚為一層,土粉碎后翻拌均勻再分層填筑壓實(shí),其團(tuán)粒不應(yīng)大于5cm。摻灰的主要作用有:一是吸水蒸發(fā)作用,石灰消解作用可吸收土的水分,釋放熱量促使水分蒸發(fā),使回填土的晾 曬時(shí)間減短。二是固結(jié)隔水作用,生石灰遇水能解離出二價(jià)鈣離子Ca++,并同粘土礦物顆粒表面吸附的Na+和H+發(fā)生離子交換作用,從而減薄結(jié)合水膜的厚度,促使土粒凝聚,形成團(tuán)粒結(jié)構(gòu),降低土的分散、濕漲性及壓實(shí)性。

3.3滲溝排水

本項(xiàng)目路堤兩側(cè)除設(shè)置0.6m?.6m的梯形排水溝排水外,其下還采用管式滲溝一起組成綜合 排水體系。排水溝用于把地表水隔離在路基范圍以外,以免地表水浸泡路堤;滲溝主要用以攔截匯集流向路基的地下水,降低地下水位,并把水排出影響區(qū)以外。滲溝槽寬0.6m、深1.5m～2.0m,具體根據(jù)要降低的地下水水位而定。降低后的地下水水位與路槽底的高度要滿足使路基保持中濕狀態(tài)臨界高度的要求。排水管采用30cm帶有鋼圈、濾布和加強(qiáng)合成纖維組成的加勁軟式透水管,排水層填充碎石或礫石,滲溝溝頂設(shè)封閉層,溝壁外側(cè)迎水面設(shè)反濾層,內(nèi)側(cè)背水面設(shè)隔滲層。反濾層設(shè)于粗、細(xì)粒土的交界面,以保證水流暢通及防止帶入細(xì)粒土,反濾層為顆粒均勻的砂礫石材料,共分為兩層,迎水面采用2～3mm砂礫,第2層采用10～20mm的粗礫石。隔滲層采用夯實(shí)粘土加土工薄膜防滲材料,土工薄膜縱橫向撕裂強(qiáng)度要求大于0.3KN。封閉層是為 了防止土粒落進(jìn)填充石料的空隙,也防止地面水滲入溝內(nèi),采用漿砌片石以攔截水流。經(jīng)調(diào)查,本路段的含水層有厚有薄,滲溝溝底應(yīng)盡量埋入不透水層,溝底采用漿砌片石鋪砌。對于含水層較厚,溝底不能深入不透水層時(shí),滲溝溝壁兩側(cè)均設(shè)置反濾層,溝底用15號(hào)片石混凝土鋪砌。滲溝溝底最小縱坡0.5%,以利于排水流暢?？紤]到滲溝埋置較深,間隔200m ～300m應(yīng)埋設(shè)橫向泄水管,將滲溝的水引出路基外順地勢排向較低的自然溝渠。

3.4隔離地表水

為防止雨季時(shí)地表水滲入路基土中,路基邊坡采用0.5m厚粘土封層護(hù)坡,路槽底面鋪設(shè)有足夠抗拉強(qiáng)度的隔滲土工布,并做成4%的雙向橫坡,以保證路面結(jié)構(gòu)層的水有排水出路。

4 結(jié)語

本工程考慮實(shí)際情況,按照特殊設(shè)計(jì)、處處設(shè)防的原則,采用以上多種方法綜合治理低洼區(qū)因填土過低造成的路基浸水情況,治理方案施工方便,造價(jià)不高。考慮到本地區(qū)雨量較大,雨季不利于施工,影響處理效果,因此,施工期安排在9月以后及4月以前。經(jīng)處理,路基壓實(shí)達(dá)到了規(guī)范的要求,路基范圍內(nèi)地下水水位明顯降低,取得了預(yù)期的效果,本工程于2005年4月完工通車后,經(jīng)觀察,至今路基未發(fā)現(xiàn)有下沉的跡象。