焦枝铁路膨胀路基深路堑工程特性及防护加固措施

焦枝铁路膨胀路基深路堑工程特性及防护加固措施

1低山地丘陵地区采用膨胀土固结增强方法,单位面积半数,10焦枝铁路将k7.28m长合并至鹿山段b257。72.92米，全长742.28米。扩建现有线路，两条距离为4.0.4m，线路最大深度为14m。该地年平均降雨量为955～1198mm,7月份降雨量最大。工程处于低山丘陵地带,地层为第四系中更新统(Q2)粘土,属膨胀土,呈棕黄、灰白、灰绿色,夹少量砾石、铁锰结核及礓石,经试验,膨胀土的物理力学指标如表1。按《铁路特殊土路基设计规范》分类,该段膨胀土应属中弱类膨胀土,工程性质甚差,具有明显的浅层风化、干缩湿胀和土体强度衰减等特性。结合运营线特点,按设计采取相关措施,安全顺利完成施工,开通运营后,线路状态一直良好。2抗风尚性缺陷,路坡表面粗糙度导致路基边坡坍滑,影响行车安全膨胀土主要由强亲水性粘土矿物蒙脱石和伊利石组成,除具有一般粘性土的物理化学性质外,最重要的特殊工程性质是强亲水性、多裂隙型、强胀缩性、强度衰减性、快速崩解性及弱抗风化性等。膨胀土路堑在干旱季节由于日晒风干作用,坡面表层水分蒸发,失水干缩开裂。一到雨季,这些裂隙与雨水和地表径流形成的冲沟相互交织、互相影响,造成路基边坡坍滑、路基下沉,影响行车安全。在膨胀土地区修建铁路二线,由于需拆除既有线的防护加固和防排水设施,坡面暴露时间长,无论是路堑或路堤,极普遍而且最容易发生的严重病害就是边坡变形、坍塌、基床变形,严重影响路基和线路稳定,甚至造成行车事故。3路基膨胀土防护该段工程位于既有线左侧,与既有线的线间距为4.0～4.3m,修建第二线需拆除既有线左侧的防护加固和防排水设施,将路堑扩宽。路堑开挖面大,开挖集中。堑顶有多处汇水点,在雨季形成较大水流。地下水较发育,既有路基渗沟内长年有水流出,排水量平时为45t/d,雨后为80t/d,该段路基自建成通车后,曾出现挡墙裂缝、滑动和前倾,路基翻浆冒泥等病害。因此,该段深路堑施工是焦枝铁路增建第二线洛襄段路基重点工程之一。针对膨胀土具有易风化、遇水后土体强度衰减严重这一特性,设计上采取了三项防护加固措施:一,路堑坡面全部用浆砌片石封闭,以阻止表层风化,防止地表水渗入;二,在路基基床下增设一条纵向渗沟,降低地下水位;三,路基基床换填0.50m厚渗水土,渗水土下设0.15m厚三合土封闭层,以防道床翻浆冒泥。4路堑施工4.1整地及检查井施工施工内容包括:①拆除既有线左侧的防护加固设施,将路堑扩宽;②堑顶设5m宽平台,并用浆砌片石封闭,平台外设天沟;③坡脚设4～5m高浆砌片石挡墙,墙顶设2m平台,并用浆砌片石封闭;④堑坡用M7.5浆砌片石拱形骨架护坡防护,骨架内用焦碴水泥拌合物捶面防护,厚0.1m,表面用水泥砂浆抹面,厚0.01m;⑤挡墙脚设侧沟平台和侧沟;⑥侧沟下设纵向渗沟,每隔30m设转角式检查井;⑦基床自既有线顺接三合土封闭层至渗沟。路堑断面如图1。4.2段不同段路堑按照自上而下分段、分层的原则施工,结合土方调配方案合理确定开挖区段长度,边开挖边加固。路堑开挖至平台或坡脚时,对边坡及时进行修整,按照设计要求及时施作挡土墙或边坡防护,一般采用分段跳槽施工,对于防护砌筑紧跟不上的已挖地段,暂留0.5m的保护层。施工程序共分为七步,如图2所示。(1)首先进行既有堑顶平台、天沟护砌工程的拆除及土方开挖,随后紧跟砌筑新的堑顶平台和天沟。(2)拆除既有堑顶加固防护设施,按设计要求刷堑坡土方至新建挡墙墙顶平台,然后进行骨架护坡砌筑和坡面防护工作。(3)分段跳槽开挖挡墙基坑,并拆除既有墙顶护砌工程和既有挡墙上部1～2m。基坑开挖每30m为一段,每槽段开挖10m,共分三次完成。(4)紧跟砌筑挡墙,并按设计要求设置反滤层,进行基坑回填、砌筑墙顶平台防护等工程。(5)拆除剩余挡墙、侧沟、检查井、挖除剩余土方。(6)分段跳槽开挖渗沟基坑,并进行渗沟、检查井施工。跳槽按30m分段进行。(7)进行侧沟、侧沟平台的护砌及基床三合土封闭层、换填中粗砂的施工。4.3保障机械及地表变化情况(1)施工前向有关部门提报施工方案及安全措施经审查同意后方可施工。开工前向设备管理单位明确施工地点、内容、时间和影响范围,并设驻站联络员。组织好线路抢修队和备好有关抢险物资,在线路两端通视良好的高处设瞭望哨。(2)设专人观察路堑边坡及地表变化情况(如下沉、开裂等)。施工机械要与堑顶边坡保持一定距离,边坡边缘设防护网。(3)既有电缆及管线在未改移前,应进行标志,标志5m范围内不得开挖。开挖发现不明管线应与有关部门及时联系,确认并采取防护措施后再继续施工。(4)施工负责人统一指挥,严格按批准的施工计划组织施工。驻站联络员要加强与工地联系,一旦发生危及行车安全的情况,立即向车站报告,采取应急措施。(5)确保排水系统畅通,修建的临时排水系统要与既有排水系统连通。保证开挖面不积水。施工弃碴不堵塞桥涵、水沟。(6)在既有线旁施工渗沟、水沟,采取马口方式分段进行,随挖随砌,并设专人检查、看守。(7)挡墙砌筑要搭设脚手架,脚手架应支立在稳固的基础上,防止失稳倒塌。脚手架外侧张挂安全网,防止造成伤亡或行车事故。5边坡防护施工主要应注意的几个条件增建二线开通后,经过运营实践,线路状态良好。证明所采取的防护加固措施是行之有效的。通过施工主要体会有以下几点。(1)水对膨胀土的工程特性影响极大,雨水冲刷和地表径流是导致边坡失稳的控制因素,因此在施工中,要重视对坡面的防水处理,尽量避开雨季,并严格遵循“分段、连续、快速”的原则施工。(2)全面开工前,必须永临结合、完善施工区内的排水系统,保证施工场地不积水。(3)做好工序间的衔接,尽量缩短膨胀土边坡暴露时间,开挖后应及时防护或用塑料薄膜覆盖。(4)备足草袋、木板、支撑木及一