膨胀土岩路基.docx
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膨胀土岩路基
1总则
1.0.1为统一铁路特殊路基设计的技术标准,使特殊路基设计符合安全适用、技术先进、经济合理的要求,制定本规范。
1.0.2本规范适用于铁路网中客货列车共线运行、旅客列车设计行车速度等于或小于200km/h、货物列车设计行车速度等于或小于120km/h的Ⅰ、Ⅱ级标准轨距铁路特殊路基的设计。
1.0.3 特殊路基工程应加强地质勘察工作,采用综合勘探和综合分析的方法,查明不良地质、特殊土(岩)的成因、规模及工程性质,取得可靠的工程地质、水文地质和环境条件资料。
1.0.4特殊路基工程应尽量绕避规模大、性质复杂、处理困难的不良地质和特殊土(岩)地段以及河流水文地质条件复杂、冲刷严重地段,并避免高填、深挖和长路堑。
1.0.5路基受洪水、强降雨影响地段,应采取使用水稳性好的填料,放缓边坡,设置边坡平台,加强边坡防护等措施,提高路基抵抗连续强降雨及洪水冲刷的能力。
1.0.6特殊路基工程设计应因地制宜,采取有效的加固处理措施,提高防御自然灾害的能力。
设计所需要的物理力学参数,应利用原位测试、室内试验资料,结合大气降水、地下水等自然因素的不利影响,综合分析确定。
1.0.7 特殊路基工程填料设计时,应对移挖作填、集中取(弃)土、填料改良等方案进行经济、技术比较。
采用特殊土(岩)作填料进行改良时,应通过室内外试验,提出相关的技术参数和施工工艺。
1.0.8特殊路基工程设计应重视环境保护、水土保持和文物保护,尽量减少对天然植被和山体的破坏,防止诱发地质灾害。
特殊路基工程宜少开挖,边坡少暴露,应加强边坡工程防护,有条件时,宜采用绿色防护。
1.0.9特殊路基工程设计应考虑地质和环境等因素对路基的长期影响,按土工结构物进行设计。
对可能造成的路基病害,应遵循以防为主,防治结合的原则。
存在多种特殊土(岩)或特殊条件的路基工程设计,应综合分析,综合处理,不留病害隐患。
对已经造成的路基病害,应一次根治。
1.0.10特殊路基工程设计应加强截排水及隔水措施,排水设施应完整、系统、通畅,并与桥、涵、站场排水和农田水利灌溉系统衔接。
1.0.11 特殊路基工程设计应积极推广采用新技术、新结构、新材料、新工艺,提高路基工程质量。
1.0.12特殊路基工程设计除应符合本规范外,尚应符合国家现行的有关强制性标准的规定。
2术语和符号
2.1术语
2.1.1特殊路基subgradeofspecialarea
特殊土(岩)路基和特殊条件路基的统称。
2.1.2特殊土(岩)路基subgradeofspecialrockandsoilarea
位于软土、膨胀土(岩)、黄土、盐渍土等特殊土(岩)地段的路基。
2.1.3特殊条件路基subgradeofspecialcondition
位于不良地质地段的路基,以及受水、气候等自然因素影响强烈的路基。
2.1.4路基工后沉降residualsettlementofembankment
有碴轨道路基竣工铺轨(包括铺碴)开始时的沉降量与最终形成的总沉降量之差。
2.1.5固结沉降consolidationsettlement
由土体排水固结所产生的沉降。
2.1.6复合地基compositesubgrade
部分土体被加固、挤密、置换等处理形成增强体,由增强体和周围地基土共同承担荷载的人工地基。
2.1.7自由膨胀率freeswell
人工制备的松散干土浸水膨胀后所增加的体积与原体积之比,以百分比表示。
2.1.8改良土 improvedsoil
通过在土中掺入砂、砾石、碎石或石灰、水泥、粉煤灰等物理或化学材料以改善其工程特性的混合料。
2.1.9黄土的湿陷性collapsibilityofloess
黄土在自重或一定压力下受水浸湿,土体结构迅速破坏,并产生显著下沉的性质。
2.1.10湿陷量的计算值computedcollapse
采用室内压缩试验资料,根据不同深度湿陷性黄土试样的湿陷系数,考虑现场条件计算的湿陷量累计值。
2.1.11剩余湿陷量remnantcollapse
湿陷性黄土地基湿陷量的计算值与基底下拟处理土层的湿陷量之差。
2.1.12湿陷起始压力initialcollapsepressure
非自重湿陷性黄土浸水饱和,开始出现湿陷时的压力。
2.1.13毛细水强烈上升高度maximumheightofcapillaryrise
受地下水直接补给的毛细水上升的最大高度。
2.1.14冻土天然上限naturalpermafrosttable
天然条件下,多年冻土层顶板的埋藏深度。
2.1.15年平均地温meanannualgroundtemperature
某一深度处地温,其在一年中最高与最低温度的差值为零(一般按一年中最热月与最冷月的月平均温度计算),该深度称为地温年变化深度。
2.1.16冻胀丘frostheavingmound
由土的差异冻胀作用所形成的丘状地形。
2.1.17主滑段mainslidesection
在滑坡轴向断面上沿滑动面(带)产生下滑力的滑体段。
2.1.18抗滑段slied-resistingsection
在滑坡轴向断面上沿滑动面(带)产生抗滑力的滑体段。
2.1.19水库坍岸sloughingbankofreservoir
由于库水作用而引起的库岸边坡变形失稳。
2.2符号
α0.1~0.2——压缩系数
e——天然孔隙比
IL——液性指数
IP——塑性指数
ω——天然含水率
ωL——液限含水率,简称液限
ωP——塑限含水率,简称塑限
φu——不排水剪切内摩擦角
φcu——固结不排水剪切内摩擦角
Hc——毛细水强烈上升高度
Ps——静力触探比贯入阻力
Sr——饱和度
3软土地段路基
3.1一般规定
3.1.1软土是指在静水或缓慢的流水环境中沉积,具有含水率大(ω≥ωL)、孔隙比大(e≥1.0)、压缩性高(α0.1~0.2≥0.5MPa-1)、强度低(Ps<0.8MPa)等特点的黏性土。
松软土是指虽达不到软土的指标,但含水量较大、承载力较低,或压缩性较高,一般工程需对其进行工程处理的土,包括软黏性土及饱和黄土、粉土、粉细砂等。
松软土地基上的路基宜按软土地段路基进行设计,并应采取防止饱和粉土及粉细砂地基产生振动液化的措施。
3.1.2在软土地基上,路基宜为路堤形式,其高度不宜小于基床厚度。
在深厚层软土地区,应根据软土类型及厚度,地基加固工程难易程度及路基工后沉降控制等因素,合理确定路桥分界高度,严格控制路堤高度。
3.1.3软土地基上路基位置选择应符合下列要求:
1宜选在软土范围窄、厚度薄的地段;
2在低缓丘陵地区宜避开封闭或半封闭洼地;
3在山间谷地宜避免设在软土底面横坡较陡地段;
4在河流中下游地带宜设在高阶地上;
5在沉积平原地区宜远离河流、湖塘和人工渠道。
3.1.4软土地基上的路基,应通过滑动稳定检算、沉降计算或地基承载力验算分析,进行相应的地基加固设计。
3.1.5软土地基上路堤的稳定安全系数应符合表3.1.5的要求。
表3.1.5 路堤的稳定安全系数
铁路等级
旅客列车设计行车速度
(km/h)
安全系数
不考虑轨道及列车荷载
考虑轨道及列车荷载
I级铁路
200
≥1.25
≥1.20
120~160
≥1.20
≥1.15
II级铁路
≤120
≥1.20
≥1.10
有架桥机作业的桥头路堤,必须检算在架桥机作业条件下的路堤稳定性,其稳定安全系数不得小于1.05。
3.1.6路基的工后沉降量及沉降速率应符合表3.1.6的要求。
表3.1.6 路基工后沉降控制标准
铁路等级
旅客列车设计行车速度
(km/h)
工后沉降量(cm)
沉降速率(cm/年)
一般地段
路桥过渡段
I级铁路
200
≤15
≤8
≤4
120~160
≤20
≤10
≤5
II级铁路
≤120
≤30
—
—
注:
路桥过渡段是指路堤与桥台衔接时,需作特殊处理的地段,范围可取桥台尾后2倍路堤高度加3~5m。
3.1.7软土地基上路堤坡脚两侧地面不应取土、挖沟,当必须取土时,其安全距离应通过稳定性检算确定。
3.1.8在软土地区增建第二线时,宜远离既有线;当第二线靠近或与既有线并行时,应考虑新线路基对既有线路基的影响。
采用排水固结措施加固的新建路堤,当预留第二线时,宜一次建成双线路堤。
3.1.9路基每侧加宽值应根据路基工后沉降量与道床边坡坡率计算确定。
3.1.10软土地基上的路堤在施工过程中应进行稳定和沉降观测。
3.2稳定性检算与沉降计算
3.2.1软土地基上路堤的滑动稳定性,可采用圆弧法分析检算,其稳定安全系数(F)应根据软土地基的特征和加固措施类型按下列不同情况计算。
1软土层较厚,其抗剪强度随深度变化有明显规律时:
(3.2.1—1)
式中 S0——地基抗剪强度增长线在地面上的截距(kPa);
λ——抗剪强度随深度的递增率(kPa/m);
hi——地基分条深度(m);
li——分条的弧长(m);
Ti——荷载与地基分条重力在圆弧上的切向分力(kN/m)。
2 当软土层次较多,其抗剪强度随深度变化无明显规律时,安全系数根据分层抗剪强度平均值计算:
(3.2.1—2)
式中 Sui——第i层的平均抗剪强度(kPa)。
当其中有较厚层,其抗剪强度随深度变化又有明显规律时,可按式(3.2.1—1)和式(3.2.1—2)综合计算。
3 当考虑地基固结时:
(3.2.1—3)
或
(3.2.1—4)
式中 ——地基平均固结度;
NⅡi——填土重力和上部荷载在圆弧上的法向分力(kN/m);
φcui——第i层地基土固结不排水剪切的内摩擦角(度)。
4地基表层铺设土工合成材料加筋时,其承受的拉力应纳入抗滑力部分。
5复合地基稳定性应根据滑弧切割地层及范围分别采用加固土(复合)或天然地基土抗剪强度指标进行检算。
6软土层较薄或软土底部存在斜坡时,应检算路堤沿软土底部滑动的稳定性。
3.2.2 软土天然抗剪强度宜采用三轴不排水剪切试验、无侧限抗压强度、直剪快剪试验或十字板剪切试验确定。
3.2.3 路堤填筑临界高度宜根据填土荷载由稳定检算确定,也可用经验公式计算确定。
3.2.4 软土地基沉降量计算时,其压缩层厚度应按附加应力等于0.1倍自重应力确定。
软土地基的总沉降量(S),可按瞬时沉降(Sd)与主固结沉降(Sc)之和计算。
对泥炭土、富含有机质黏土或高塑性黏土地层,可根据情况考虑次固结沉降(Ss)。
1 主固结沉降(Sc)采用分层总和法计算时,应符合下列要求:
(1)采用e一p曲线时应按下式计算:
(3.2.4—1)
式中 n——地基分层层数;
e0i——第i层土中点自重应力所对应的孔隙比;
eli——第i层土中点自重应力与附加应力之和对应的孔隙比;
△hi——第i层土的厚度(m)。
(2)采用e一lgp曲线时应按下列公式计算:
正常固结、欠固结条件下:
(3.2.4—2)
式中Cci——土层的压缩指数;
P0i——第i层土中点的自重应力(kPa);
e0i——第i层土中点的初始孔隙比(对应于Pci时);
Pci——第i层土中点的前期固结压力
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