中國高鐵現(xiàn)狀及發(fā)展

1、高速鐵路 路基施工及維護,第五組：成 員：田 法 高 川 宗俊麗 孔 建 楊亞周,,深層攪拌法施工常見的問題和處理方法,預攪下沉困難，電流值高，電機跳閘,發(fā)生原因 ：⑴電壓偏低；⑵土質硬；⑶遇大石塊等障礙物 處理方法 ：⑴調高電壓⑵適量沖水或漿液⑶挖除障礙物,攪拌機下沉不到預定深度，但電流不高,發(fā)生原因：

2、土質黏性過大，攪拌機自重不夠 處理方法 ：增加攪拌機自重或開動加壓裝置,噴漿未到設計樁頂面高程，集料斗漿液已排空,發(fā)生原因：⑴投料不準確⑵灰漿泵磨損漏漿⑶灰漿泵輸漿量太大 處理方法：⑴重新標定投料量⑵檢修灰漿泵⑶重新標灰漿輸漿量,噴漿到設計位置集料斗中剩漿液過多,發(fā)生原因： ⑴拌漿加水過量⑵輸漿管路部分堵塞 處理方法:⑴重新標定拌漿用水量⑵清洗輸漿管路,輸漿管堵塞爆裂,發(fā)生原因 :⑴輸漿管內有水泥結塊

3、⑵噴漿口球閥間隙太小 處理方法 :⑴拆洗輸漿管⑵使噴漿口球閥間隙適當,攪拌鉆頭和混合土同步旋轉,發(fā)生原因 :⑴灰漿濃度過大⑵攪拌葉片角度不適宜 處理方法 :⑴重新標定漿液水灰比⑵調整葉片角度或更換鉆頭,,水泥柱干法與濕法施工的缺點各是什么？,水泥樁干法,優(yōu)點：水泥硬化時間短，且在一定程度上降 低了樁間的含水量，在一定范圍內提高 了樁間的強度。缺點：攪拌均勻不佳，難于全過程

4、復攪。,水泥樁濕法,優(yōu)點：攪拌均勻、易于復攪。 缺點：加固體硬化時間過長，天然含水量過 高時，樁間多余的孔隙水需較長時間 才能排除，,,粉噴樁在施工中常見問題及處理措施,卡鉆,產(chǎn)生原因： 通過含水量過低或板結堅硬的土層，或局部遇到障礙物。 處理方法及預防措施：1、實行慢速鉆進2、提出鉆頭，改進鉆頭。3、如位置較淺，可用其它方法疏松土層后

5、 在鉆。4、如果升鉆桿時卡鉆，則應暫定噴粉，待正 常后在復噴。,噴粉不暢或堵塞,產(chǎn)生原因 ：(1)輸氣管道連接部分密封不嚴，造成漏氣或氣源不足、氣壓降低；(2)水泥吸潮結塊或噴口粘結變??；(3)固化料中含有雜物或大顆粒；(4)部分地層透氣性不良。 處理方法及預防措施：1、檢查空壓機運行情況，調整氣源壓力，出 來輸氣管的密封問題，確保正常輸氣。2、改用合格水泥，提出鉆頭，清

6、理噴嘴，3、清除固化料中的雜物和大顆粒，改用符合 要求的固化料。4、噴粉不暢時，操縱噴料閥門由關到開，由 開到關，反復多次。,樁體疏松,產(chǎn)生原因 ：(1)土層含水量偏低，固化劑與原狀土的固結程度差；(2)遇到松散雜填土層，造成粉體流失，使樁體達不到原有的含灰量；(3)噴粉不足，使樁體達不到原有的含灰量。處理方法及預防措施：(1)對局部上層含水量過低，在確保質量前提下，可向土層適當注水：對大面積干燥土層

7、應改用漿液攪拌法成樁；(2)可二次鉆進，復噴一次粉料；(3)檢查輸灰管路，提高噴灰量。,水泥樁濕法,優(yōu)點：攪拌均勻、易于復攪。 缺點：加固體硬化時間過長，天然含水量過高時，樁間多余的孔隙水需較長時間才能排除，,斷樁,產(chǎn)生原因 (1)水泥潮濕結塊或其它異物堵塞管路，造成供灰中斷；(2)管道漏氣或供氣不足，造成噴灰中斷；(3)鉆頭噴粉孔磨損、堵塞，造成噴灰中斷；(4)先提鉆后噴灰或提鉆速度過快，造成噴灰中斷；

8、(5)貯灰罐中灰已用完，噴粉中斷。 處理方法及預防措施：(1)水泥應妥善保管，防止受潮，固化料用前要過篩，確保合乎要求的灰料入貯灰罐；(2)經(jīng)常檢查管道，確保輸灰暢通；(3)噴灰計量要準確，供氣風壓要滿足要求：(4)提升鉆桿前要先噴灰1～2min后均勻攪拌提升；(5)鉆頭或輸灰管道堵塞，應立即停鉆清理；(6)對已斷灰樁應將上部斷樁打除后，以水泥砂漿補樁或在鄰位補樁。,空心樁,產(chǎn)生原因 ：土壤含水量過低，使得固化料噴出后不

9、能被土顆粒吸附，造成噴灰遠射，四周樁體強度高，中部為土芯，形成空心樁。 處理方法及預防措施：當土層含水量低于20％時，宜采用鉆孔時適當注水或改用噴漿攪拌成樁工藝。,樁體強度不均,產(chǎn)生原因 1)鉆桿提升速度不均，使得噴入土層的灰量忽多忽少；(2)輸灰管道輕微堵塞，造成氣壓不穩(wěn)，灰流量時高時低，使得噴灰不均；(3)遇局部松軟土層漏灰造成噴灰不均；(4)遇粘土攪拌不開，噴灰量難以控制；(5)供氣壓力不穩(wěn)或貯灰罐與噴射管存在氣壓差

10、。處理方法及預防措施：(1)控制提鉆速度，確保均勻提升，均勻噴灰、均勻攪拌；(2)經(jīng)常檢查計量稱，保證計量準確；(3)經(jīng)常檢查輸灰管路的噴灰量和供氣壓力、確保平穩(wěn)送灰；(4)遇松軟土層或粘土層應調整輸出轉速，深正鉆桿的適應性，使噴灰均勻；(5)調整空壓機的氣壓，確保氣壓穩(wěn)定。,漏 樁,產(chǎn)生原因：(1)粉噴樁未編號，或施工中未按樁號逐根成樁；(2)對所有樁位確定后未作用明顯的標記，或樁位標記被土掩埋；(3)未設專職工人員

11、標記樁位和樁號。 處理方法及預防措施：(1)應逐樁編號，成樁過程中應逐排逐號前進；(2)樁位應作明顯標記，并注意施工中不得損環(huán)；(3)應設專職人員作施工記錄，認真記錄施工樁號、樁長、噴灰量等技術數(shù)據(jù)；(4)對已漏樁應予以及時補樁。,凍土的定義,凍土是指零攝氏度以下，并含有冰的各種巖石和土壤。一般可分為短時凍土（數(shù)小時/數(shù)日以至半月）/季節(jié)凍土（半月至數(shù)月）以及多年凍土（數(shù)年至數(shù)萬年以上）。地球上多年凍土/季節(jié)凍土和短時凍土區(qū)的

12、面積約占陸地面積的50%，其中，多年凍土面積占陸地面積的25%。凍土是一種對溫度極為敏感的土體介質，含有豐富的地下冰。因此，凍土具有流變性，其長期強度遠低于瞬時強度特征。正由于這些特征，在凍土區(qū)修筑工程構筑物就必須面臨兩大危險：凍脹和融沉。隨著氣候變暖，凍土在不斷退化。,含有水的松散巖石和土體，當溫度降低到其凍結溫度時，土中孔隙水便凍結變成冰，且伴隨析冰(晶)體的產(chǎn)生，膠結了土的顆粒。把具有負溫度及冰，且膠結著松散巖石固體顆粒的土(巖)

13、，稱為凍土(巖)。凍土溫度狀態(tài)隨地區(qū)及存在條件的差異而發(fā)生變化。它主要取決于大氣溫度、海拔高度、地形、地質和水文地質及植被等條件。此外，環(huán)境條件的改變和人類的工程建筑活動也可直接影響其所在地段(區(qū))的凍土溫度狀態(tài)。凍土按其凍結狀態(tài)時間的長短可分為多年凍土、季節(jié)凍土和瞬時凍土三類。凍結狀態(tài)持續(xù)三年以上的凍土為多年凍土。每年冬季凍結，夏季全部融化，凍結狀態(tài)持續(xù)時間大于一個月，每年周期性凍結的凍土為季節(jié)性凍土，這種凍土的凍結深度為數(shù)厘米至

14、1-2m。瞬時凍土是指冬季凍結狀態(tài)僅持續(xù)幾個小時至數(shù)日的凍土，其凍結深度為數(shù)厘米至數(shù)毫米。每年冬季凍結，夏季融化的地表(淺層土體)，在多年凍土地區(qū)稱之為季節(jié)融化層；在季節(jié)性凍土地區(qū)稱之為季節(jié)凍結層(季節(jié)凍土層)。凍土內的冰是凍土不可缺少的成分，它的數(shù)量、分凝特點(由薄膜水向結晶鋒面的遷移而形成冰體，在一定條件下，冰體體積可大大超過凍結前體中的孔孔隙)及其與土顆粒之間的膠結程度影響著土體的凍脹性及凍土的物理力學性質。由于冰具有明顯的非

15、均質特性，它的黏塑變形主要是發(fā)生在與晶體長軸相垂直的方向上。在天然狀態(tài)下，由于熱一力條件(如溫度，壓力等)產(chǎn)生變化，冰的各種特性(包括構造特點，流變性等)也會發(fā)生相應的變化。,凍土區(qū)不良工程地質現(xiàn)象,在凍土區(qū)筑路必須考慮的工程地質問題有融沉、凍脹和不良凍土現(xiàn)象等。(1)融沉融沉，也稱融化下層，指土中過剩冰融化所產(chǎn)生的水排出以及土體的融化固結引起的局部地面的向下運動，是自然(如氣候轉暖)或人為因素(如砍伐與焚燒樹木、房屋采暖)改變了地

16、面的溫度狀況，引起季節(jié)融化深度加大，使地下冰或多年凍土層發(fā)生局部融化所致。在多年凍土上限附近的細粒土和有一定量細粒土充填的粗粒土中往往存在厚層地下冰，由于其埋藏淺，所以很容易受各種人為活動的影響而融化。由厚層地下冰融化而產(chǎn)生的融沉是引起多年凍土區(qū)路基變形和破壞的主要原因。,(2)凍脹凍脹是凍土區(qū)筑路時需要考慮的另一個重要問題。一般情況下，在低溫凍土區(qū)，活動層厚度一般較小，且存在雙向凍結，凍結速度較快，故凍脹相對較輕。而在高溫凍土區(qū)，活

17、動層厚度一般較大，凍結速度也較低，如存在粉質土和足夠的水分則凍脹嚴重。由于路基填筑材料的不均勻，或不同巖性和水文地質條件地段路基過渡處理不當，可能引起不均勻凍脹，使線路在乎縱斷面上失去平順性。用粉質土和黏性土填筑的路基，由于凍結時的水分遷移可能在上部聚冰而引起翻漿。,(3)融凍泥流和滑塌融凍泥流和滑塌多發(fā)生在有厚層地下冰分布的斜坡上。它可以由工程施工、挖方取土等人為活動引起，也可以由自然因素(如河流侵蝕坡腳、氣溫升高)引起。由融凍泥

18、流和滑塌形成的稀泥物質向下流動，可能掩埋道路，壅塞橋涵，加速路基的軟化濕陷。當線路通過越嶺地段時，要特別注意這些問題。,(4)冰錐、凍脹丘冰錐俗稱涎流冰，指水多次溢出地表凍結而所形成的地面冰體。分布于多年凍土和季節(jié)凍土區(qū)。其形成條件為：具有不凍的水源、水的通道、水的驅動力和嚴寒的氣候條件。按其水源分為河冰錐、湖冰錐和采冰錐。絕大部分冰錐是季節(jié)性的,凍土地區(qū)的路基病害及原因,凍土地區(qū)的路基病害類型鐵路和公路的路基，在凍結期間將產(chǎn)生不均

19、勻凍脹，導致路面高低不平，這對鐵路和高速公路危害更大，輕者給行車帶來障礙，重者造成行車事故。路基的不均勻凍脹還將導致公路的路面，特別是混凝土剛性路面產(chǎn)生裂縫，這種裂縫多呈縱向分布，且經(jīng)凍融反復作用而不斷加寬，嚴重時使路面呈破碎狀。在季節(jié)性凍土地區(qū)水文地質條件不良地段，冬季路基土體由于冰凍作用，使其含水量增大，春天化凍時路基中水分不能及時排出，形成潮濕軟弱狀態(tài)。由于行車荷載的反復作用，使路面發(fā)生裂紋、鼓包、車轍、“彈簧”土冒泥翻漿等現(xiàn)象

20、。道路翻漿地段路面變形特點和破壞形式通常可分為以下三種類型：①路面龜裂、濕潤、輕微彈簧；②大片裂紋，路面松散，局部鼓包，車轍較淺；③車轍較深，翻漿冒泥。,凍土地區(qū)的路基設計,多年凍土地區(qū)路基設計應遵守保護凍土的原則，盡量避免“零填”、淺挖，并根據(jù)不同的凍土條件，分別采用“保護凍土、控制融化速率、預融、綜合治理”等設計、施工措施。其中凍土條件是指千年平均地溫”，多年凍土地區(qū)路基設計原則。土體產(chǎn)生凍脹應具備3個基本條件：凍脹敏感性土(粉土

21、、黏土和砂土較敏感)、水分供給或初始水分、適當?shù)膬鼋Y條件和時間。如能消除或削弱上述3個基本條件中的一個，原則上可以消除或削弱土體的凍脹。因此，防治路基工程凍脹可采用換填法、物理化學法、保溫法等對凍土進行處理。,防治凍脹與翻漿的措施,(1)做好路基排水良好的路基排水可防止地面水或地下水侵入路基，使土基保持干燥，減少凍結過程中水分聚流的來源。路基范圍內的地面水、地下水都應通過順暢的途徑迅速引離路基，以防水分停滯浸濕路基。為此，應重視排水

22、溝渠的設計，注意溝渠排水縱坡和出水口的設計；在一個路段內重視排水系統(tǒng)的設計，使排水溝渠與橋涵組成一個完整的通暢的排水系統(tǒng)。為降低路基附近的地下水位，可采用有管滲溝；為攔截并排除流向路基的地下水，可采用截水滲溝，同時考慮冰凍深度的影響。,(2)提高路基填土高度提高路基填土高度，可增大路基邊緣至地下水或地面水水位間的距離，從而減小凍結過程中水分向路基上部遷移的數(shù)量，使凍脹減弱，使翻漿的程度和可能性變小。路線通過農(nóng)田地區(qū)，為了少占農(nóng)田，

23、應與路面設計綜合考慮，以確定合理的填土高度。在潮濕的重凍區(qū)內粉性土地段，不能單靠提高路基填土高度來保證路基路面的穩(wěn)定性，要與其他措施，如砂墊層、石灰土基層等配合使用。提高路基填土高度是一種簡便易行、效果顯著且比較經(jīng)濟的常用措施。同時也是保證路基路面強度和穩(wěn)定性，減薄路面，降低造價的重要途徑。,(3)設置隔離層隔離層是設在路基中一定深度處，用于防止水分進入路基上部，從而保持土基干燥，起防治凍脹與翻漿作用的防水結構。設隔離層措施的適用條

24、件：①隔離層對新舊路線翻漿均可采用，特別適用于新線；②不透水隔離層適用于不透水路面的路基中，在透水路面下只能設透水隔離層；③在鹽漬土地區(qū)的翻漿路段，隔離層深度應同時考慮防止鹽脹和次生鹽漬化等要求。隔離層按使用材料可分為透水性隔離層和不透水性隔離層兩類。透水性隔離層用碎石、礫石或粗砂等做成，其厚度一般騎-10-20cm；為了防止淤塞，應在隔離層上面和下面設置防淤層，隔離層底部應高出地面水20cm以上，并向路基兩側作成3％的橫坡。

25、不透水性隔離層分不封閉式(隔斷毛細水)和封閉式(隔斷毛細水和橫向滲水)兩種。在地面排水困難或地下水位高的路段，宜采用封閉式隔離層。封閉式隔離層可做成垂直封閉式及外斜封閉式。根據(jù)隔離層鋪筑寬度，不封閉式隔離層又可分為貫通式(當路基寬度較窄時，隔離層橫穿全路基)和不貫通式。不透水性隔離層所用材料有：①8％-10％的瀝青土或6％-8％的瀝青砂，厚度2.5-3.0cm；②瀝青或柏油，直接噴灑，厚度2—5mm；③油氈紙、不透水土工布、塑

26、料薄膜(在重鹽漬土地區(qū)不宜使用)等不透水材料。隔離層的深度(隔離層距路肩頂面的垂直距離)一般為(3-3．5)D(D為標準軸載的輪跡直徑)。在交通量大、路面等級高、凍脹與翻漿嚴重的情況下，宜采用較大數(shù)值。,(4)換土當采用水穩(wěn)性好、冰凍穩(wěn)定性好、強度高的粗顆粒土換填路基上部時，可以提高土基的強度和穩(wěn)定性。換土措施的適用條件：①因路基標高限制，不允許提高路基，且附近有粗粒土可用時；②原有路基土質不良，需鋪設高級路面時。換土層厚度一

27、般可根據(jù)地區(qū)情況、公路等級、行車要求以及換填材料等因素確定。根據(jù)一些地區(qū)的經(jīng)驗，在路基上部60-80cm厚的范圍換填粗粒土，路基可以基本穩(wěn)定。換土厚度也可以根據(jù)強度要求，按路面結構層厚度的計算方法計算確定。,(5)加強路槽排水在凍脹與翻漿嚴重地段，應注意做好路槽排水，通常采用設砂墊層和橫向盲溝等措施進行路槽排水。①鋪設砂墊層砂墊層在融期可起蓄水、排水作用；能隔斷毛細水上升；可防止融期路基泥漿上擠污染路面結構層；冬季對路基凍脹可起緩

28、沖作用，從而減輕路面凍脹。在盛產(chǎn)砂石地區(qū)，可以采用鋪設砂墊層排水，防止凍脹和翻漿。根據(jù)砂墊層的作用，從蓄水和耐污染方面考慮，砂墊層的經(jīng)驗厚度為：中濕路段，15-20cm；潮濕路段，20-30cm。砂墊層材料可選用砂礫、粗砂或中砂，要求砂中不含雜質、泥土。砂墊層路段兩端，要用不透水的黏性土封閉，以防止翻漿的蔓延。砂墊層要灑適量水，用履帶式拖拉機碾壓。在透水性很差的黏性土路基，一般不宜使用蓄水的砂墊層。②加設橫向盲溝道路縱坡大于

29、3％的坡腰翻漿路段，當中級路面基層采用透水性材料時，為了及時排出透水層內的縱向水流和春融期土基化凍時的多余水分，可在路槽下設置橫向盲溝。橫向盲溝可設成人字形，縱向間距10m左右，深度20-40cm，寬40cm左右，填以砂礫等透水性良好的材料，出口按一般盲溝處理。,(6)加強路面結構在凍脹與翻漿地段，為減小凍脹和翻漿對路面結構及承載力的影響，應使用整體性好的石灰土、煤渣石灰土、水泥穩(wěn)定砂礫等半剛性結構層，以加強路面結構。但是用這些半剛性

30、材料作基層時，應防止反射裂縫，結合當?shù)氐膽媒?jīng)驗，注意路面結構組合設計、材料的選擇和配合比設計。(7)加設防凍層在中、重季節(jié)凍結區(qū)和多年凍土區(qū)的高級、次高級路面，在有可能凍脹的路段，為防止不均勻凍脹，路面總厚度不應小于表9-11的規(guī)定。如按強度計算的路面厚度小于表9-11規(guī)定時，應用冰凍穩(wěn)定性良好的材料加設防凍層補足。防凍層材料應選用冰凍穩(wěn)定性良好的砂礫、粗砂、礦渣、煤渣等粒料，也可采用水泥或石灰煤渣穩(wěn)定粗粒土、石灰粉煤灰穩(wěn)定粗粒

31、土等。采用砂礫和粗砂時，小于0.074mm的顆粒含量不應大于5％；采用煤渣時，小于2mm的顆粒含量不宜大于20％。,(8)鋪設隔溫層在重凍區(qū)，有條件時也可采用鋪設高效隔溫層的方法，減小土基凍結深度或使土基不凍結，以防治凍脹，從而防治翻漿。隔溫層采用導溫性能差的材料，鋪在土基內、土基頂面或路面結構層內。在林區(qū)的臨時道路上，隔溫層多采用壓實的泥炭、樹皮、木屑等當?shù)夭牧希佋谕粱鶅然蛲粱斆?。在正?guī)的公路上，可采用泡沫塑料、苯乙烯海綿塑料

32、混凝土、含有多孔填充料的輕混凝土等高效隔溫材料。煤渣隔溫層鋪設于壓實的土基頂面，為防煤渣受濕隔溫性能降低，可設在砂墊層上；硬化泡沫塑料隔溫層鋪設于壓實的土基頂面；輕混凝土隔溫層鋪設于面層下的路面結構層內。在土基頂面鋪設硬化泡沫塑料隔溫層時，為防其受潮，應先攤鋪聚乙烯薄膜，然后安放硬化泡沫塑料板或澆注泡沫樹脂，最后再用薄膜覆蓋并加鋪5cm砂層，方可在其上鋪筑路面結構層。采用泡沫聚合樹脂時，要待泡沫硬化2h后再覆蓋薄膜。輕混凝土的強度較

33、硬化泡沫塑料要大幾十倍，故輕混凝土隔溫層應靠近面層鋪設。在苯乙烯海綿塑料混凝土隔溫層上可直接鋪筑熱瀝青混凝土混合料，使輕混凝土表面層苯乙烯海綿塑料微粒溶化，提高層間黏結力。隔溫層的厚度，視需要減少的凍結深度通過計算確定。,凍土路基施工注意事項,(1)針對不同的凍土條件，確定相應的施工季節(jié)和施工工藝。施工季節(jié)應盡量避開降雨集中、熱融作用最活躍的七八月份，宜安排在夏末或秋初，并做好防護，防止地表水流人或滲入基底和邊坡，路基地面防護范圍應符

34、合設計要求。(2)對于按保護凍土原則設計的路基，應盡量減少對多年凍土的擾動和破壞，以利于熱平衡狀態(tài)的恢復；盡量減少大氣降水的浸潤、滲入及凍結層以上水的危害。(3)路塹開挖。在凍土地區(qū)應盡量減少路塹長度，宜盡快開挖成形，不能斷斷續(xù)續(xù)施工，并及時做好其附屬工程。在施工中少刷或不刷邊坡?？缒曜鳂I(yè)有利于路塹穩(wěn)定，最好在秋末開挖成形，來年暖季回填。(4)路基排水。排水溝設置應與路基坡腳有一定距離，盡量減少排水溝對路基基底凍土的熱作用，盡量加