湿陷性黄土对铁路工程的影响分析

湿陷性黄土对铁路工程的影响分析

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摘要:在我国黄土的分布很广,并具有厚度大、地层完整等特征,在我国的山西、陕西、宁夏等地区都有分布,约占全国总面积的10%。因此,在铁路工程修建中不能不对黄土的特质进行了解、分析。与一般的粘性土相比,黄土的物质成分和结构特性,决定了其含水量较低,而透水性是比较强的,具有独特的湿陷性。在铁路工程的建设过程中,湿陷性黄土会对其造成一定影响,因此要保证铁路工程的质量,就要对这种影响具有足够的了解。本文主要就湿陷性黄土对铁路工程的影响进行分析,并提出一些常见问题的处理措施。

关键词:湿陷性黄土;铁路工程;影响;措施

黄土具有特殊的性质,使其工程性质也比较特殊,在铁路工程建设中常常会引发一些危害,比如边坡坍塌、路堤不均匀沉降等问题,都对铁路工程的运行质量和运行安全造成威胁。特别是黄土的湿陷性问题,在铁路的运营和养护阶段也具有一定危害性,因此在铁路工程建设中一定要考虑到黄土湿陷的影响,判别黄土的湿陷强弱、地基湿陷类型等,做好黄土地区的工程勘察工作,为铁路工程建设打好基础、降低风险。

1湿陷性黄土概述

湿陷性黄土是指在上覆层自重应力作用下,或者在自重应力和附加应力的共同作用下,黄土结构因为浸水而大声破坏、变形,是一种比较特殊的土。湿陷性黄土在我国分布较广,东北、西北以及华东地区等都有湿陷性黄土。这种土质比较均匀、结构也较为松散,主要分为自重湿陷性黄土和非自重湿陷性黄土两种类型。黄土的湿陷性就是黄土在天然的低湿度条件下,其强度较高而压缩性较弱,但在被水浸湿后会产生大幅度的突增,强度也会随之迅速降低。

如果工程建设的地基是湿陷性黄土,就要全面考虑到这种土存在的危害性,地基也要进行合理的处理,避免会造成的质量安全危害。在受水浸湿后,黄土的结构会发生破坏而下沉,致使路基和结构物出现大幅度的沉降、折裂等现象,严重影响到铁路的交通运输安全。除了湿陷性外,黄土地区的铁路工程建设还要考虑到滑坡、泥石流等地质灾害。

2湿陷性黄土对铁路工程的影响分析

在湿陷性黄土区进行铁路工程建设,主要容易出现的问题就是高边坡、高填方、黄土隧道等方面。造成破坏的主要原因则是黄土遇水,高强度的雨水冲刷会使坡角发生坍塌破坏,地下管道也会引发漏水,使地下水位上升而形成形状和大小都不相同的陷穴,最终对铁路工程造成严重破坏。

在铁路工程建设的不同阶段,湿陷性黄土都会对其造成一定程度的影响。在工程施工设计阶段,如果设计方案存在漏洞,就会导致排水通道的不畅通,冲沟洪水会直接进入路堑,造成严重的淤积问题,迫使其无法正常运行、发挥作用;在铁路工程的施工阶段,由于监管不力等原因会出现偷工减料、不按设计施工、施工质量不满足建设需求等问题,会导致路基遭到严重的冲刷,严重威胁到边坡的稳定性;而在完工后的运营过程中,如果缺乏足够的监测力度,在两侧路堑边坡发生破坏后就难以实现及时处理,最终产生不稳定现象。

除此之外,由于黄土浸水会在桩体侧壁形成负摩擦力,其产生的下拉荷载会加重桩基的沉降,所以负摩擦力值的大小在桩基沉降验算中也要考虑到。在此过程,湿陷性黄土的土层越厚,湿陷的等级也就越高,会对桩基沉降产生更大的影响;而含水率较低的情况下,由于负摩擦力变大,对桩基沉降的影响也就随之增大;桩的长径比、截面刚度、桩底持力层刚度都对桩基沉降有影响。其中截面刚度和桩底持力层刚度越大,影响也就越大。

3湿陷性黄土地区铁路工程中的技术问题

3.1地基湿陷性问题分析

湿陷性黄土具有非饱和特性,在天然湿度条件下有一定结构强度,浸水后强度则会降低,从而发生湿陷变形。湿陷变形产生后,黄土结构会大量、快速、突然下沉,且下沉呈现不连续性特点。对铁路工程的危害是比较大的。在铁路工程建设中已成为主要的技术问题,在进行地基处理时首先就要采取措施消除地基的湿陷变形问题。

黄土湿陷变形过程首先是压密变形阶段的线形变形,其次进入湿陷变形阶段,变形会大量产生,且速度较快。之后饱和黄土发生固结变形,此阶段变形较小,并逐渐趋于稳定状态。

3.2填料改良问题分析

在天然状态下,黄土的含水量是比较低的,渗透性和崩解性则比较强,所以压实是比较难的。在经过碾压之后,土体结构则会产生变化,能够借此消除部分湿陷问题,但其水稳性较差,会存在遇水软化的问题,在寒冷的环境条件下还容易产生冻胀问题。因此,路堤对沉降变形的控制比较严格时,不适宜直接用湿陷性黄土作为路基的填料。而需要进一步对填料进行优化改良,比如在其中掺杂合理比例的水泥、石灰等,控制好含水率进行拌和,使其符合施工需求。其中石灰掺合剂是一种有效的方法其中的钙离子可以与土粒表面的阳离子交换、凝聚,达到改善土体力学性质的作用,进一步提高土体的水稳性。

4湿陷性黄土去铁路工程建设的技术措施

4.1铁路工程线路位置选择要合理

在设计铁路工程路线时,要做好现场勘察工作,尽量使线路设计避开大面积、湿陷等级高的湿陷性场地。同时还要注重对施工环境历史资料的调查,将其与现场调绘结果相结合分析,保证勘察数据的准确性。

在铁路工程对沉降变形的要求比较严格的情况下,可以选择路桥方案,使用桩基础穿过湿陷性黄土层的方法,避免水将地基浸湿而引发湿陷问题。在非自重湿陷性黄土地区进行工程施工时,桩端土的承载力、桩周土的摩擦力均需按照饱和状态下确定。而自重性地区的工程建设要考虑到负摩擦力的问题。

4.2深堑高边坡避开问题

黄土路堑、边坡的冲刷、剥落是一种严重的边坡病害,是容易产生的安全问题,会威胁到边坡的稳定。因此,在铁路工程建设设计中要尽量避开高路堑、高边坡,在无法规避的情况下,要采用合理的边坡防护技术,比如轻型炉渣砖防护技术、喷射水泥边坡等技术。对坡面采取的防护工程,其实施难度较高,还需要注意路堑排水问题,如果路堑排水不畅会对路基产生危害。可以将其与隧道方案等进行对比,如果隧道方案的可行性更高,就可以采用以减少路堑挖方的高度。隧道埋深浅的情况下,要对隧道采取合理的措施进行加固防护。

4.3采取科学的防排水措施

湿陷性黄土的结构较为松散,在受到地表水冲刷之后,水会沿着裂隙下渗,对黄土结构长生浸蚀、溶蚀问题,形成不利于工程建设的陷穴地貌,对于铁路行车来说是非常严重的安全隐患。因此做好防排水工作是铁路工程建设的重要内容,要对地形、地貌、水文条件等信息进行收集,结合这些实际情况设计防排水工程,以保证地表水可以顺利被排出,而不会对路基造成冲刷和积水。此外,路基防排水工程措施不合理会导致地表水下渗,从而引发质量安全问题,因此要注意完善这一防排水措施。还要对排水沟进行加固、防渗处理,路段的地下水发育还要采取截排措施,有可能上升时要注意其可能对地基产生的不利影响。

4.4采取合理的地基处理措施

湿陷变形主要是湿陷性黄土地基浸水引起的,这种变形的速率大,发生突然,破坏性较为强烈。要对沉降变形会造成影响的结构物进行控制,就要采取措施消除地基的湿陷性,对地基进行合理处理。常用的地基处理方法主要有垫层法、强夯法以及深层水泥搅拌桩法等。

5结束语

湿陷性黄土对铁路工程来说,具有质量安全隐患风险,会对工程路基产生一定的病害,严重影响到铁路工程的作用发挥。因此,要对这种情况进行深入了解和分析,采取合理的解决措施,保证工程质量。

参考文献:

[1]路正轨.湿陷性黄土对铁路工程的影响分析[J].城市建设理论研究(电子版),2013,(11).

[2]谭永平.湿陷性黄土对铁路工程的影响分析[J].山西建筑,2011,(28):152-153.

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