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摘要浸水路堤在南方平原、丘陵地区铁路较为常见,路基浸水是其普遍的现象,本文提出在路基设计中综合采用几种方法进行治理,以达到经济、实用、简便易行的效果。
关键词路基浸水处理方案
中图分类号:TU992文献标识码:A
1 概述
宣杭铁路起始于安徽省宣城市,终于浙江省杭州市,全长226公里,其中约有20%路段穿越低洼水田区。受地表水位的限制及设计要求,路基基床底层填土均在地表水位以下,此路段地表常年潮湿,地下水位较高,为浸水土,但不属于软土地基。经测定,地表土层含水量达38%左右,部分路段地下水水位进入了路基工作区(即基床底、表层)。清除表土后用压实机械压实,呈现出“弹簧”状态,多次反复碾压仍然无法成型,达不到规范要求的压实度。如不予处理,将给施工带来很大困难和以后铁路的正常使用造成很多隐患。
2 病害分析
2.1本路段由于长期受地表积水及地下水的影响,地表土层天然含水量超过最佳含水量2倍左右(击实试验测得最佳含水量为15%～16%),故常年处于饱和状态,成为“浸水土”。土中自由水充沛,压实荷载的大部分由空隙中自
由水承受,土粒有效应力减少,强行压实,将 使土体破坏,形成“弹簧土”。
2.2 本路段地势低洼,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满足使路基保持中湿状态的临界高度要求。根据项目所在地区区划及土质,路基中湿状态的临界高度最小应为1.3m。路基建成后,毛细水容易上升至路基工作区,使路基处于潮湿状态 ,在行车动荷载作用下,易产生液化、沉陷变形。
3 处理方案
针对此种特殊的路基情况,为保证土基具有足够的承载能力和水稳定性,在分析病害原因后,经设计人员研究,认为处理的目的就是降低地表土的含水量和降低地下水水位,降低土的塑性和隔断毛细水上升的通道,并且必须一同进行解决上述问题,所以决定采用以下方案进 行综合处理。
3.1开挖排水沟、翻耕晾晒回填土
路基施工前在路基两侧开挖1.3m～1.8m深、宽0.4～0.6m的排水沟,连接到自然沟渠,保证排水流畅,以排干地表水及降低地下水水位。排水沟深度以确保降低后的地下水水位不影响85压实度区(重型击实标准,以下同)为准,沟底宽0.4～0.6m,两侧坡度不大于1:0.75,并 以片石铺砌以防止坍塌。95压实度区为路基基床表层以下0～250cm范围,85压实度区为路基基床表层250cm以下范围。待徘水沟无明显水流时,翻耕0.3m～0.6m厚的回填土。根据施工现场反复试验,翻耕时土层含水量最好要小于28%,以免土壤浸水成团而不易破碎,晾晒回填土至含水量符合压实最佳含水量时再进行压实。压实回填土层时,尽量不采用震动压路机,以防止自然土层受到破坏。
3.2掺加生石灰
位于路基基床表层以下约2.5m厚的路基工作区,由于直接受行车动荷载作用的影响。因此在此区域内路基必须有足够的承载能力及水稳定性。根据工程的实际情况,决定在2.5m的回填土层及填土高度小于2.5m路堤的路堤范围内为掺灰区,掺灰剂量根据试验采用10%～30%。以0.3m厚为一层,土粉碎后翻拌均匀再分层填筑压实,其团粒不应大于5cm。掺灰的主要作用有:一是吸水蒸发作用,石灰消解作用可吸收土的水分,释放热量促使水分蒸发,使回填土的晾 晒时间减短。二是固结隔水作用,生石灰遇水能解离出二价钙离子Ca++,并同粘土矿物颗粒表面吸附的Na+和H+发生离子交换作用,从而减薄结合水膜的厚度,促使土粒凝聚,形成团粒结构,降低土的分散、湿涨性及压实性。
3.3渗沟排水
本项目路堤两侧除设置0.6m€?.6m的梯形排水沟排水外,其下还采用管式渗沟一起组成综合 排水体系。排水沟用于把地表水隔离在路基范围以外,以免地表水浸泡路堤;渗沟主要用以拦截汇集流向路基的地下水,降低地下水位,并把水排出影响区以外。渗沟槽宽0.6m、深1.5m～2.0m,具体根据要降低的地下水水位而定。降低后的地下水水位与路槽底的高度要满足使路基保持中湿状态临界高度的要求。排水管采用30cm带有钢圈、滤布和加强合成纤维组成的加劲软式透水管,排水层填充碎石或砾石,渗沟沟顶设封闭层,沟壁外侧迎水面设反滤层,内侧背水面设隔渗层。反滤层设于粗、细粒土的交界面,以保证水流畅通及防止带入细粒土,反滤层为颗粒均匀的砂砾石材料,共分为两层,迎水面采用2～3mm砂砾,第2层采用10～20mm的粗砾石。隔渗层采用夯实粘土加土工薄膜防渗材料,土工薄膜纵横向撕裂强度要求大于0.3KN。封闭层是为 了防止土粒落进填充石料的空隙,也防止地面水渗入沟内,采用浆砌片石以拦截水流。经调查,本路段的含水层有厚有薄,渗沟沟底应尽量埋入不透水层,沟底采用浆砌片石铺砌。对于含水层较厚,沟底不能深入不透水层时,渗沟沟壁两侧均设置反滤层,沟底用15号片石混凝土铺砌。渗沟沟底最小纵坡0.5%,以利于排水流畅。考虑到渗沟埋置较深,间隔200m ～300m应埋设横向泄水管,将渗沟的水引出路基外顺地势排向较低的自然沟渠。
3.4隔离地表水
为防止雨季时地表水渗入路基土中,路基边坡采用0.5m厚粘土封层护坡,路槽底面铺设有足够抗拉强度的隔渗土工布,并做成4%的双向横坡,以保证路面结构层的水有排水出路。
4 结语
本工程考虑实际情况,按照特殊设计、处处设防的原则,采用以上多种方法综合治理低洼区因填土过低造成的路基浸水情况,治理方案施工方便,造价不高。考虑到本地区雨量较大,雨季不利于施工,影响处理效果,因此,施工期安排在9月以后及4月以前。经处理,路基压实达到了规范的要求,路基范围内地下水水位明显降低,取得了预期的效果,本工程于2005年4月完工通车后,经观察,至今路基未发现有下沉的迹象。
关键词路基浸水处理方案
中图分类号:TU992文献标识码:A
1 概述
宣杭铁路起始于安徽省宣城市,终于浙江省杭州市,全长226公里,其中约有20%路段穿越低洼水田区。受地表水位的限制及设计要求,路基基床底层填土均在地表水位以下,此路段地表常年潮湿,地下水位较高,为浸水土,但不属于软土地基。经测定,地表土层含水量达38%左右,部分路段地下水水位进入了路基工作区(即基床底、表层)。清除表土后用压实机械压实,呈现出“弹簧”状态,多次反复碾压仍然无法成型,达不到规范要求的压实度。如不予处理,将给施工带来很大困难和以后铁路的正常使用造成很多隐患。
2 病害分析
2.1本路段由于长期受地表积水及地下水的影响,地表土层天然含水量超过最佳含水量2倍左右(击实试验测得最佳含水量为15%～16%),故常年处于饱和状态,成为“浸水土”。土中自由水充沛,压实荷载的大部分由空隙中自
由水承受,土粒有效应力减少,强行压实,将 使土体破坏,形成“弹簧土”。
2.2 本路段地势低洼,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满足使路基保持中湿状态的临界高度要求。根据项目所在地区区划及土质,路基中湿状态的临界高度最小应为1.3m。路基建成后,毛细水容易上升至路基工作区,使路基处于潮湿状态 ,在行车动荷载作用下,易产生液化、沉陷变形。
3 处理方案
针对此种特殊的路基情况,为保证土基具有足够的承载能力和水稳定性,在分析病害原因后,经设计人员研究,认为处理的目的就是降低地表土的含水量和降低地下水水位,降低土的塑性和隔断毛细水上升的通道,并且必须一同进行解决上述问题,所以决定采用以下方案进 行综合处理。
3.1开挖排水沟、翻耕晾晒回填土
路基施工前在路基两侧开挖1.3m～1.8m深、宽0.4～0.6m的排水沟,连接到自然沟渠,保证排水流畅,以排干地表水及降低地下水水位。排水沟深度以确保降低后的地下水水位不影响85压实度区(重型击实标准,以下同)为准,沟底宽0.4～0.6m,两侧坡度不大于1:0.75,并 以片石铺砌以防止坍塌。95压实度区为路基基床表层以下0～250cm范围,85压实度区为路基基床表层250cm以下范围。待徘水沟无明显水流时,翻耕0.3m～0.6m厚的回填土。根据施工现场反复试验,翻耕时土层含水量最好要小于28%,以免土壤浸水成团而不易破碎,晾晒回填土至含水量符合压实最佳含水量时再进行压实。压实回填土层时,尽量不采用震动压路机,以防止自然土层受到破坏。
3.2掺加生石灰
位于路基基床表层以下约2.5m厚的路基工作区,由于直接受行车动荷载作用的影响。因此在此区域内路基必须有足够的承载能力及水稳定性。根据工程的实际情况,决定在2.5m的回填土层及填土高度小于2.5m路堤的路堤范围内为掺灰区,掺灰剂量根据试验采用10%～30%。以0.3m厚为一层,土粉碎后翻拌均匀再分层填筑压实,其团粒不应大于5cm。掺灰的主要作用有:一是吸水蒸发作用,石灰消解作用可吸收土的水分,释放热量促使水分蒸发,使回填土的晾 晒时间减短。二是固结隔水作用,生石灰遇水能解离出二价钙离子Ca++,并同粘土矿物颗粒表面吸附的Na+和H+发生离子交换作用,从而减薄结合水膜的厚度,促使土粒凝聚,形成团粒结构,降低土的分散、湿涨性及压实性。
3.3渗沟排水
本项目路堤两侧除设置0.6m€?.6m的梯形排水沟排水外,其下还采用管式渗沟一起组成综合 排水体系。排水沟用于把地表水隔离在路基范围以外,以免地表水浸泡路堤;渗沟主要用以拦截汇集流向路基的地下水,降低地下水位,并把水排出影响区以外。渗沟槽宽0.6m、深1.5m～2.0m,具体根据要降低的地下水水位而定。降低后的地下水水位与路槽底的高度要满足使路基保持中湿状态临界高度的要求。排水管采用30cm带有钢圈、滤布和加强合成纤维组成的加劲软式透水管,排水层填充碎石或砾石,渗沟沟顶设封闭层,沟壁外侧迎水面设反滤层,内侧背水面设隔渗层。反滤层设于粗、细粒土的交界面,以保证水流畅通及防止带入细粒土,反滤层为颗粒均匀的砂砾石材料,共分为两层,迎水面采用2～3mm砂砾,第2层采用10～20mm的粗砾石。隔渗层采用夯实粘土加土工薄膜防渗材料,土工薄膜纵横向撕裂强度要求大于0.3KN。封闭层是为 了防止土粒落进填充石料的空隙,也防止地面水渗入沟内,采用浆砌片石以拦截水流。经调查,本路段的含水层有厚有薄,渗沟沟底应尽量埋入不透水层,沟底采用浆砌片石铺砌。对于含水层较厚,沟底不能深入不透水层时,渗沟沟壁两侧均设置反滤层,沟底用15号片石混凝土铺砌。渗沟沟底最小纵坡0.5%,以利于排水流畅。考虑到渗沟埋置较深,间隔200m ～300m应埋设横向泄水管,将渗沟的水引出路基外顺地势排向较低的自然沟渠。
3.4隔离地表水
为防止雨季时地表水渗入路基土中,路基边坡采用0.5m厚粘土封层护坡,路槽底面铺设有足够抗拉强度的隔渗土工布,并做成4%的双向横坡,以保证路面结构层的水有排水出路。
4 结语
本工程考虑实际情况,按照特殊设计、处处设防的原则,采用以上多种方法综合治理低洼区因填土过低造成的路基浸水情况,治理方案施工方便,造价不高。考虑到本地区雨量较大,雨季不利于施工,影响处理效果,因此,施工期安排在9月以后及4月以前。经处理,路基压实达到了规范的要求,路基范围内地下水水位明显降低,取得了预期的效果,本工程于2005年4月完工通车后,经观察,至今路基未发现有下沉的迹象。