沙漠地区浸水路基换填料试验研究与应用

蒙华项目部2019年1月沙漠地区浸水路基换填料试验研究与应用交融天下建者无疆Contents目录二、工程概况三、研究的意义

四、实施方案

五、方案实施及试验数据采集

六、试验结果对照及结论目录

七、结束语

一、引言一、引言新建蒙华铁路MHTJ-1标段二工区位于内蒙古自治区鄂尔多斯市乌审旗，项目管段起讫里程为DK35+810.21～DK89+105.87，地处毛乌素沙漠腹地，地下水位较高，由于勘察阶段线路部分地段无法进入导致地勘资料不全，进场地质核查期间发现管段有49个段落有浸水情况，需补勘进行设计变更，但设计无明确的浸水路基处理方案，若问题不及时解决则对施工组织及成本管控造成巨大压力，为推动受浸水影响被隔断的路基形成连续工作面，促进路基土石方工程施工快速高效展开，明确浸水段路基基底换填变更方案，经研究决定选定典型段落开展水洼地地基处理试验。一、引言铁路路基设计规范条文中有“一般路基浸水后会引起路基填料软化、强度降低，致使路堤产生沉降或边坡发生溜塌等病害”的说明，要求经常或间歇受水浸泡部位采用渗水土填筑，对于客货共线铁路为降低投资，对渗水土填料来源困难的仅对长期浸水部位采用渗水土填筑。蒙华铁路为货运专线，补勘期间设计单位及业主研究选定换填方案时因追加投资较大，故在换填渗水土及换填C组土（风积砂）两个方案之间进行比选。二、工程概况最终选定DK87+900~DK88+100段浸水路基作为水洼地松软地基处理试验的典型段落，该段路基位于丘间洼地，由于地下水水位较高，地表积水严重，水位随季节变幅较大，软弱层含腐殖质，具有较强浸水路基代表性。三、研究的意义（1）论证渗水土或C组土两种材料作为换填料进行基底换填的合理性，确定水洼地松软地基处理方案，推动变更设计尽快落实，使得路基施工段落连续成型，确保路基本体稳定性，增加项目产值及利润。（2）总结浸水路基换填料填筑施工工艺参数，便于方案确定，及时有效组织浸水路基换填施工，促进路基土石方工程施工快速高效展开。（3）为后续沙漠地区类似地质条件下浸水路基地基处理施工提供支持性数据及经验。四、实施方案沿线路方向选取两个段落，以路基左侧本体线位为界分抽水和不抽水两种工况划分四个区域，进行浸水路基换填渗水土及C组土（风积砂）试验，四种工况下试验段分布示意图及段落划分见右图及下表。序号工况段落长度本体内外是否抽水换填料备注1工况一DK87+900~DK87+92020m内抽水渗水土

2工况二外抽水C组土

3工况三DK88+090~DK88+10010m内不抽水渗水土

4工况四外不抽水C组土

四、实施方案实施原则：抽水段落基坑开挖明排抽水后分层填筑渗水土和C组土，不抽水段落基坑开挖后直接一次性填筑渗水土和C组土；填筑过程中及填筑完成后采集Dr、K30、Ps等一系列试验数据验证填筑质量是否合格。五、四种工况方案实施及试验数据采集挖除软土换填施工情况基本参数统计序号工况清除厚度基底标高稳定水位标高换填厚度填土层数填土顶面标高回水时间备注1工况一1.8-2.6m1301.191302.192.8m91303.998h2工况二12h3工况三1.8-2.3m1303.2911h4工况四1.5h

五、四种工况方案实施及试验数据采集试验项目及合格指标抽水完成后进行基底承载力检测，每层填土完成回水前后进行填土层压实度（相对密度Dr及地基系数K30）及承载力检测；填土完成后采用平板载荷试验仪进行承载力检测，采用单桥静力触探仪进行抗剪强度指标监测。试验数据合格指标如下：五、四种工况方案实施及试验数据采集换填试验数据采集四种工况下基坑开挖后基底承载力试验检测数据统计序号工况基底土类别入土深度(cm)贯入30cm的击数N地基承载力kPa是否合格备注测点1测点2测点3测点1测点2测点31工况一C组土15101110190210190合格

抽水2工况二C组土15111110210210190合格抽水3工况三C组土

无法检测

4工况四C组土

无法检测

基底承载力指标检测统计表（标准贯入）五、四种工况方案实施及试验数据采集换填试验数据采集四种工况下换填填筑每层填土压实度试验检测数据----相对密度工况一（抽水换填渗水土）序号断面编号相对密度Dr是否合格备注测点1测点2测点31第1层检测断面1////表面积水无法检测2第1层检测断面2////3第2层检测断面1////基坑积水无法检测4第2层检测断面2////5第3层检测断面10.790.760.75合格

6第3层检测断面20.770.780.76

7第4层检测断面10.750.750.80合格

8第4层检测断面20.780.780.78

9第5层检测断面10.840.870.84合格

10第5层检测断面20.820.840.78

11第6层检测断面10.870.900.90合格

12第6层检测断面20.870.840.90

13第7层检测断面10.900.870.92合格

14第7层检测断面20.920.920.84

15第8层检测断面10.900.870.90合格

16第8层检测断面20.900.920.94

17第9层检测断面10.920.900.87合格

18第9层检测断面20.900.920.87

序号断面编号相对密度Dr是否合格备注测点1测点2测点31第1层检测断面1////碾压后表层积水无法进行试验2第1层检测断面2////3第2层检测断面1////4第2层检测断面2////5第3层检测断面1////6第3层检测断面2////7第4层检测断面10.440.490.49不合格

8第4层检测断面20.460.490.46不合格

9第5层检测断面10.530.560.49不合格

10第5层检测断面20.600.560.60不合格

11第6层检测断面10.660.560.56不合格

12第6层检测断面20.600.600.63不合格

13第7层检测断面10.730.760.73合格

14第7层检测断面20.760.790.73合格

15第8层检测断面10.790.790.76合格

16第8层检测断面20.820.820.76合格

17第9层检测断面10.850.850.79合格

18第9层检测断面20.760.850.79合格

工况二（抽水换填C组土）五、四种工况方案实施及试验数据采集换填试验数据采集四种工况下换填填筑每层填土压实度试验检测数据----相对密度工况三（不抽水换填渗水土）工况四（不抽水换填C组土）由于工况三、工况四为浸水条件下填筑，只检测顶层压实度试验指标。序号断面编号相对密度Dr是否合格备注测点1测点2测点31检测断面10.750.800.78趋近合格，不合格

2检测断面20.710.750.65

序号断面编号相对密度Dr是否合格备注测点1测点2测点31检测断面10.660.700.63不合格

2检测断面20.630.660.66

五、四种工况方案实施及试验数据采集换填试验数据采集四种工况下换填填筑每层填土压实度试验检测数据----K30工况一（抽水换填渗水土）工况二（抽水换填C组土）序号断面编号地基系数K30（MPa/m）是否合格备注测点1测点2测点31第1层检测断面1////表面积水无法检测2第1层检测断面2///3第2层检测断面15058/不合格部分积水4第2层检测断面2/58625第3层检测断面1103103/合格

6第3层检测断面2/102102

7第4层检测断面1105107/合格

8第4层检测断面2/103108

9第5层检测断面1106112/合格

10第5层检测断面2/103109

11第6层检测断面1106112/合格

12第6层检测断面2/103114

13第7层检测断面1105117/合格

14第7层检测断面2/114102

15第8层检测断面1107109/合格

16第8层检测断面2/104114

17第9层检测断面1106104/合格

18第9层检测断面2/112108

序号断面编号地基系数K30（MPa/m）是否合格备注测点1测点2测点31第1层检测断面1////碾压后表层积水无法进行试验2第1层检测断面2////3第2层检测断面1////4第2层检测断面2////5第3层检测断面1////6第3层检测断面2////7第4层检测断面13540/不合格

8第4层检测断面2/3838不合格

9第5层检测断面14648/不合格

10第5层检测断面2/4850不合格

11第6层检测断面16664/不合格

12第6层检测断面2/6658不合格

13第7层检测断面18185/合格

14第7层检测断面2/8588合格

15第8层检测断面18991/合格

16第8层检测断面2/9286合格

17第9层检测断面19194/合格

18第9层检测断面2/8891合格

五、四种工况方案实施及试验数据采集换填试验数据采集四种工况下换填填筑每层填土压实度试验检测数据----K30工况三（不抽水换填渗水土）工况四（不抽水换填C组土）由于工况三、工况四为浸水条件下填筑，只检测顶层压实度试验指标。序号断面编号地基系数K30（MPa/m）是否合格备注测点1测点2测点31检测断面16985/不合格

2检测断面2/7872

序号断面编号地基系数是否合格备注测点1测点2测点31检测断面17882/不合格

2检测断面2/7870

五、四种工况方案实施及试验数据采集换填试验数据采集四种工况下抗剪强度指标（Ps）检测工况二（抽水换填C组土）工况四（不抽水换填C组土）填土完成后进行单桥静力触探试验，静载试验需入土0.5m，每0.2m采集一次数据，由于渗水土中掺有卵石且为非黏性土，故工况一、工况三条件下无法采集单桥静力触探试验数据，下述各表中深度值为数据采集点与“回填完成后的顶面”的高度差，各工况下填土完成后抗剪强度指标（Ps）检测统计表如下。序号数据采集深度(m)单桥静探Ps(MPa)是否合格备注测点1测点2测点310.73.94.43.8合格

20.92.73.63.2合格

31.13.23.33.0合格

41.32.63.13.0合格

51.52.62.82.6合格

61.71.61.41.4不合格

71.90.91.31.2不合格

82.10.70.80.6不合格

92.30.50.40.3不合格

102.50.20.40.2不合格

112.70.20.20.2不合格

序号数据采集深度(m)单桥静探Ps(MPa)是否合格备注测点1测点2测点310.7384036合格

20.9283130合格

31.1272728合格

41.3302928合格

51.5252826合格

61.7171515不合格

71.911129不合格

82.111108不合格

92.3556不合格

102.5343不合格

112.7222不合格

五、四种工况方案实施及试验数据采集换填试验数据采集四种工况下填土完成回水前进行填土层承载力检测因路基填筑两项重要指标Dr和k30无法表述四种工况填土完成后结果，所以在回水前后用其他检测形式测定填土层承载力，来验证总体填筑效果：填C组土层采用标准贯入试验（标准贯入试验需入土15cm，贯入100cm采集一次数据），填渗水土层采用重型动力触探试验（动力试验需入土10cm，表层入土30cm，贯入100cm采集一次数据），四种工况下承载力检测统计表如下。五、四种工况方案实施及试验数据采集换填试验数据采集四种工况下填土完成回水前后进行填土层承载力检测工况一（抽水换填渗水土）：重型动力触探序号换填层数回水情况入土深度(cm)贯入10cm的击数N地基承载力/kPa是否合格备注测点1测点2测点3测点1测点2测点31第1层回水前10///////表面积水无法检测回水后////////30cm以下无法贯入、成孔。2第2层回水前10444150150150合格

回水后////////30cm以下无法贯入、成孔。3第3层回水前10445150150180合格

回水后////////30cm以下无法贯入、成孔。4第4层回水前10554180180150合格

回水后////////30cm以下无法贯入、成孔。5第5层回水前10654220180150合格

回水后////////30cm以下无法贯入、成孔。6第6层回水前10665220220180合格

回水后////////30cm以下无法贯入、成孔。7第7层回水前10676220260220合格

回水后////////30cm以下无法贯入、成孔。8第8层回水前10677220260260合格

回水后////////30cm以下无法贯入、成孔。9第9层回水前10777260260260合格

回水后////////30cm以下无法贯入、成孔。五、四种工况方案实施及试验数据采集换填试验数据采集四种工况下填土完成回水前后进行填土层承载力检测工况二（抽水换填C组土）：标准贯入序号换填层数入土深度(cm)回水情况贯入30cm的击数N地基承载力kPa是否合格备注测点1测点3测点2测点1测点3测点21第1层15回水前221≤100≤100≤100不合格碾压后表面积水/回水后//////

无法成孔2第2层15回水前232≤100≤100≤100不合格碾压后表面积水/回水后///

无法成孔3第3层15回水前333≤100≤100≤100不合格碾压后表面积水/回水后554≤100≤100≤100不合格

4第4层15回水前554≤100≤100≤100不合格

/回水后566≤100≤100≤100不合格

5第5层15回水前555≤100≤100≤100不合格

/回水后466≤100≤100≤100不合格

6第6层15回水前576≤100≤100≤100不合格

/回水后777≤100≤100≤100不合格

7第7层15回水前111011≥190≤100≥190两点合格

/回水后766≤100≤100≤100不合格

8第8层15回水前111112≥190≥190≥190合格

/回水后111110≥190≥190≤100两点合格

9第9层15回水前121311≥190≥190≥190合格

/回水后111211≥190≥190≥190

五、四种工况方案实施及试验数据采集换填试验数据采集四种工况下填土完成回水前后进行填土层承载力检测工况三（不抽水换填渗水土）：重型动力触探序号入土深度(cm)贯入10cm的击数N地基承载力/kPa是否合格备注测点1测点2测点3测点1测点2测点3110576180260220合格

2110///////30cm以下无法贯入、成孔3210///////30cm以下无法贯入、成孔工况四（不抽水换填C组土）：标准贯入序号入土深度(cm)贯入30cm的击数N地基承载力kPa是否合格备注测点1测点2测点3测点1测点2测点3115889≤100≤100≤100不合格

2115767≤100≤100≤100不合格

3215222≤100≤100≤100不合格

五、四种工况方案实施及试验数据采集换填试验数据采集四种工况下平板载荷试验检测承载力数据工况一（抽水换填渗水土）序号换填料类别顶面高程/m地基承载力σ0/kPa是否合格备注测点1测点2测点31渗水土（抽水）1303.99150150152合格

五、四种工况方案实施及试验数据采集换填试验数据采集四种工况下平板载荷试验检测承载力数据工况二（抽水换填C组土）序号换填料类别顶面高程/m地基承载力σ0/kPa是否合格备注测点1测点2测点31风积砂（抽水）1303.99133//不合格

五、四种工况方案实施及试验数据采集换填试验数据采集四种工况下平板载荷试验检测承载力数据工况三（不抽水换填渗水土）序号换填料类别顶面高程/m地基承载力σ0/kPa是否合格备注测点1测点2测点31渗水土（不抽水）1303.99133//不合格

五、四种工况方案实施及试验数据采集换填试验数据采集四种工况下平板载荷试验检测承载力数据工况四（不抽水换填C组土）序号换填料类别顶面高程/m地基承载力σ0/kPa是否合格备注测点1测点2测点31风积砂（不