沙漠地區(qū)浸水路基換填料試驗(yàn)研究與應(yīng)用

蒙華項(xiàng)目部2019年1月沙漠地區(qū)浸水路基換填料試驗(yàn)研究與應(yīng)用交融天下建者無疆Contents目錄二、工程概況三、研究的意義

四、實(shí)施方案

五、方案實(shí)施及試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集

六、試驗(yàn)結(jié)果對照及結(jié)論目錄

七、結(jié)束語

一、引言一、引言新建蒙華鐵路MHTJ-1標(biāo)段二工區(qū)位于內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市烏審旗，項(xiàng)目管段起訖里程為DK35+810.21～DK89+105.87，地處毛烏素沙漠腹地，地下水位較高，由于勘察階段線路部分地段無法進(jìn)入導(dǎo)致地勘資料不全，進(jìn)場地質(zhì)核查期間發(fā)現(xiàn)管段有49個段落有浸水情況，需補(bǔ)勘進(jìn)行設(shè)計(jì)變更，但設(shè)計(jì)無明確的浸水路基處理方案，若問題不及時解決則對施工組織及成本管控造成巨大壓力，為推動受浸水影響被隔斷的路基形成連續(xù)工作面，促進(jìn)路基土石方工程施工快速高效展開，明確浸水段路基基底換填變更方案，經(jīng)研究決定選定典型段落開展水洼地地基處理試驗(yàn)。一、引言鐵路路基設(shè)計(jì)規(guī)范條文中有“一般路基浸水后會引起路基填料軟化、強(qiáng)度降低，致使路堤產(chǎn)生沉降或邊坡發(fā)生溜塌等病害”的說明，要求經(jīng)?；蜷g歇受水浸泡部位采用滲水土填筑，對于客貨共線鐵路為降低投資，對滲水土填料來源困難的僅對長期浸水部位采用滲水土填筑。蒙華鐵路為貨運(yùn)專線，補(bǔ)勘期間設(shè)計(jì)單位及業(yè)主研究選定換填方案時因追加投資較大，故在換填滲水土及換填C組土（風(fēng)積砂）兩個方案之間進(jìn)行比選。二、工程概況最終選定DK87+900~DK88+100段浸水路基作為水洼地松軟地基處理試驗(yàn)的典型段落，該段路基位于丘間洼地，由于地下水水位較高，地表積水嚴(yán)重，水位隨季節(jié)變幅較大，軟弱層含腐殖質(zhì)，具有較強(qiáng)浸水路基代表性。三、研究的意義（1）論證滲水土或C組土兩種材料作為換填料進(jìn)行基底換填的合理性，確定水洼地松軟地基處理方案，推動變更設(shè)計(jì)盡快落實(shí)，使得路基施工段落連續(xù)成型，確保路基本體穩(wěn)定性，增加項(xiàng)目產(chǎn)值及利潤。（2）總結(jié)浸水路基換填料填筑施工工藝參數(shù)，便于方案確定，及時有效組織浸水路基換填施工，促進(jìn)路基土石方工程施工快速高效展開。（3）為后續(xù)沙漠地區(qū)類似地質(zhì)條件下浸水路基地基處理施工提供支持性數(shù)據(jù)及經(jīng)驗(yàn)。四、實(shí)施方案沿線路方向選取兩個段落，以路基左側(cè)本體線位為界分抽水和不抽水兩種工況劃分四個區(qū)域，進(jìn)行浸水路基換填滲水土及C組土（風(fēng)積砂）試驗(yàn)，四種工況下試驗(yàn)段分布示意圖及段落劃分見右圖及下表。序號工況段落長度本體內(nèi)外是否抽水換填料備注1工況一DK87+900~DK87+92020m內(nèi)抽水滲水土

2工況二外抽水C組土

3工況三DK88+090~DK88+10010m內(nèi)不抽水滲水土

4工況四外不抽水C組土

四、實(shí)施方案實(shí)施原則：抽水段落基坑開挖明排抽水后分層填筑滲水土和C組土，不抽水段落基坑開挖后直接一次性填筑滲水土和C組土；填筑過程中及填筑完成后采集Dr、K30、Ps等一系列試驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證填筑質(zhì)量是否合格。五、四種工況方案實(shí)施及試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集挖除軟土換填施工情況基本參數(shù)統(tǒng)計(jì)序號工況清除厚度基底標(biāo)高穩(wěn)定水位標(biāo)高換填厚度填土層數(shù)填土頂面標(biāo)高回水時間備注1工況一1.8-2.6m1301.191302.192.8m91303.998h2工況二12h3工況三1.8-2.3m1303.2911h4工況四1.5h

五、四種工況方案實(shí)施及試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集試驗(yàn)項(xiàng)目及合格指標(biāo)抽水完成后進(jìn)行基底承載力檢測，每層填土完成回水前后進(jìn)行填土層壓實(shí)度（相對密度Dr及地基系數(shù)K30）及承載力檢測；填土完成后采用平板載荷試驗(yàn)儀進(jìn)行承載力檢測，采用單橋靜力觸探儀進(jìn)行抗剪強(qiáng)度指標(biāo)監(jiān)測。試驗(yàn)數(shù)據(jù)合格指標(biāo)如下：五、四種工況方案實(shí)施及試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集換填試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集四種工況下基坑開挖后基底承載力試驗(yàn)檢測數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)序號工況基底土類別入土深度(cm)貫入30cm的擊數(shù)N地基承載力kPa是否合格備注測點(diǎn)1測點(diǎn)2測點(diǎn)3測點(diǎn)1測點(diǎn)2測點(diǎn)31工況一C組土15101110190210190合格

抽水2工況二C組土15111110210210190合格抽水3工況三C組土

無法檢測

4工況四C組土

無法檢測

基底承載力指標(biāo)檢測統(tǒng)計(jì)表（標(biāo)準(zhǔn)貫入）五、四種工況方案實(shí)施及試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集換填試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集四種工況下?lián)Q填填筑每層填土壓實(shí)度試驗(yàn)檢測數(shù)據(jù)----相對密度工況一（抽水換填滲水土）序號斷面編號相對密度Dr是否合格備注測點(diǎn)1測點(diǎn)2測點(diǎn)31第1層檢測斷面1////表面積水無法檢測2第1層檢測斷面2////3第2層檢測斷面1////基坑積水無法檢測4第2層檢測斷面2////5第3層檢測斷面10.790.760.75合格

6第3層檢測斷面20.770.780.76

7第4層檢測斷面10.750.750.80合格

8第4層檢測斷面20.780.780.78

9第5層檢測斷面10.840.870.84合格

10第5層檢測斷面20.820.840.78

11第6層檢測斷面10.870.900.90合格

12第6層檢測斷面20.870.840.90

13第7層檢測斷面10.900.870.92合格

14第7層檢測斷面20.920.920.84

15第8層檢測斷面10.900.870.90合格

16第8層檢測斷面20.900.920.94

17第9層檢測斷面10.920.900.87合格

18第9層檢測斷面20.900.920.87

序號斷面編號相對密度Dr是否合格備注測點(diǎn)1測點(diǎn)2測點(diǎn)31第1層檢測斷面1////碾壓后表層積水無法進(jìn)行試驗(yàn)2第1層檢測斷面2////3第2層檢測斷面1////4第2層檢測斷面2////5第3層檢測斷面1////6第3層檢測斷面2////7第4層檢測斷面10.440.490.49不合格

8第4層檢測斷面20.460.490.46不合格

9第5層檢測斷面10.530.560.49不合格

10第5層檢測斷面20.600.560.60不合格

11第6層檢測斷面10.660.560.56不合格

12第6層檢測斷面20.600.600.63不合格

13第7層檢測斷面10.730.760.73合格

14第7層檢測斷面20.760.790.73合格

15第8層檢測斷面10.790.790.76合格

16第8層檢測斷面20.820.820.76合格

17第9層檢測斷面10.850.850.79合格

18第9層檢測斷面20.760.850.79合格

工況二（抽水換填C組土）五、四種工況方案實(shí)施及試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集換填試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集四種工況下?lián)Q填填筑每層填土壓實(shí)度試驗(yàn)檢測數(shù)據(jù)----相對密度工況三（不抽水換填滲水土）工況四（不抽水換填C組土）由于工況三、工況四為浸水條件下填筑，只檢測頂層壓實(shí)度試驗(yàn)指標(biāo)。序號斷面編號相對密度Dr是否合格備注測點(diǎn)1測點(diǎn)2測點(diǎn)31檢測斷面10.750.800.78趨近合格，不合格

2檢測斷面20.710.750.65

序號斷面編號相對密度Dr是否合格備注測點(diǎn)1測點(diǎn)2測點(diǎn)31檢測斷面10.660.700.63不合格

2檢測斷面20.630.660.66

五、四種工況方案實(shí)施及試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集換填試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集四種工況下?lián)Q填填筑每層填土壓實(shí)度試驗(yàn)檢測數(shù)據(jù)----K30工況一（抽水換填滲水土）工況二（抽水換填C組土）序號斷面編號地基系數(shù)K30（MPa/m）是否合格備注測點(diǎn)1測點(diǎn)2測點(diǎn)31第1層檢測斷面1////表面積水無法檢測2第1層檢測斷面2///3第2層檢測斷面15058/不合格部分積水4第2層檢測斷面2/58625第3層檢測斷面1103103/合格

6第3層檢測斷面2/102102

7第4層檢測斷面1105107/合格

8第4層檢測斷面2/103108

9第5層檢測斷面1106112/合格

10第5層檢測斷面2/103109

11第6層檢測斷面1106112/合格

12第6層檢測斷面2/103114

13第7層檢測斷面1105117/合格

14第7層檢測斷面2/114102

15第8層檢測斷面1107109/合格

16第8層檢測斷面2/104114

17第9層檢測斷面1106104/合格

18第9層檢測斷面2/112108

序號斷面編號地基系數(shù)K30（MPa/m）是否合格備注測點(diǎn)1測點(diǎn)2測點(diǎn)31第1層檢測斷面1////碾壓后表層積水無法進(jìn)行試驗(yàn)2第1層檢測斷面2////3第2層檢測斷面1////4第2層檢測斷面2////5第3層檢測斷面1////6第3層檢測斷面2////7第4層檢測斷面13540/不合格

8第4層檢測斷面2/3838不合格

9第5層檢測斷面14648/不合格

10第5層檢測斷面2/4850不合格

11第6層檢測斷面16664/不合格

12第6層檢測斷面2/6658不合格

13第7層檢測斷面18185/合格

14第7層檢測斷面2/8588合格

15第8層檢測斷面18991/合格

16第8層檢測斷面2/9286合格

17第9層檢測斷面19194/合格

18第9層檢測斷面2/8891合格

五、四種工況方案實(shí)施及試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集換填試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集四種工況下?lián)Q填填筑每層填土壓實(shí)度試驗(yàn)檢測數(shù)據(jù)----K30工況三（不抽水換填滲水土）工況四（不抽水換填C組土）由于工況三、工況四為浸水條件下填筑，只檢測頂層壓實(shí)度試驗(yàn)指標(biāo)。序號斷面編號地基系數(shù)K30（MPa/m）是否合格備注測點(diǎn)1測點(diǎn)2測點(diǎn)31檢測斷面16985/不合格

2檢測斷面2/7872

序號斷面編號地基系數(shù)是否合格備注測點(diǎn)1測點(diǎn)2測點(diǎn)31檢測斷面17882/不合格

2檢測斷面2/7870

五、四種工況方案實(shí)施及試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集換填試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集四種工況下抗剪強(qiáng)度指標(biāo)（Ps）檢測工況二（抽水換填C組土）工況四（不抽水換填C組土）填土完成后進(jìn)行單橋靜力觸探試驗(yàn)，靜載試驗(yàn)需入土0.5m，每0.2m采集一次數(shù)據(jù)，由于滲水土中摻有卵石且為非黏性土，故工況一、工況三條件下無法采集單橋靜力觸探試驗(yàn)數(shù)據(jù)，下述各表中深度值為數(shù)據(jù)采集點(diǎn)與“回填完成后的頂面”的高度差，各工況下填土完成后抗剪強(qiáng)度指標(biāo)（Ps）檢測統(tǒng)計(jì)表如下。序號數(shù)據(jù)采集深度(m)單橋靜探Ps(MPa)是否合格備注測點(diǎn)1測點(diǎn)2測點(diǎn)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

序號數(shù)據(jù)采集深度(m)單橋靜探Ps(MPa)是否合格備注測點(diǎn)1測點(diǎn)2測點(diǎn)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、四種工況方案實(shí)施及試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集換填試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集四種工況下填土完成回水前進(jìn)行填土層承載力檢測因路基填筑兩項(xiàng)重要指標(biāo)Dr和k30無法表述四種工況填土完成后結(jié)果，所以在回水前后用其他檢測形式測定填土層承載力，來驗(yàn)證總體填筑效果：填C組土層采用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)（標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)需入土15cm，貫入100cm采集一次數(shù)據(jù)），填滲水土層采用重型動力觸探試驗(yàn)（動力試驗(yàn)需入土10cm，表層入土30cm，貫入100cm采集一次數(shù)據(jù)），四種工況下承載力檢測統(tǒng)計(jì)表如下。五、四種工況方案實(shí)施及試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集換填試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集四種工況下填土完成回水前后進(jìn)行填土層承載力檢測工況一（抽水換填滲水土）：重型動力觸探序號換填層數(shù)回水情況入土深度(cm)貫入10cm的擊數(shù)N地基承載力/kPa是否合格備注測點(diǎn)1測點(diǎn)2測點(diǎn)3測點(diǎn)1測點(diǎn)2測點(diǎn)31第1層回水前10///////表面積水無法檢測回水后////////30cm以下無法貫入、成孔。2第2層回水前10444150150150合格

回水后////////30cm以下無法貫入、成孔。3第3層回水前10445150150180合格

回水后////////30cm以下無法貫入、成孔。4第4層回水前10554180180150合格

回水后////////30cm以下無法貫入、成孔。5第5層回水前10654220180150合格

回水后////////30cm以下無法貫入、成孔。6第6層回水前10665220220180合格

回水后////////30cm以下無法貫入、成孔。7第7層回水前10676220260220合格

回水后////////30cm以下無法貫入、成孔。8第8層回水前10677220260260合格

回水后////////30cm以下無法貫入、成孔。9第9層回水前10777260260260合格

回水后////////30cm以下無法貫入、成孔。五、四種工況方案實(shí)施及試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集換填試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集四種工況下填土完成回水前后進(jìn)行填土層承載力檢測工況二（抽水換填C組土）：標(biāo)準(zhǔn)貫入序號換填層數(shù)入土深度(cm)回水情況貫入30cm的擊數(shù)N地基承載力kPa是否合格備注測點(diǎn)1測點(diǎn)3測點(diǎn)2測點(diǎn)1測點(diǎn)3測點(diǎn)21第1層15回水前221≤100≤100≤100不合格碾壓后表面積水/回水后//////

無法成孔2第2層15回水前232≤100≤100≤100不合格碾壓后表面積水/回水后///

無法成孔3第3層15回水前333≤100≤100≤100不合格碾壓后表面積水/回水后554≤100≤100≤100不合格

4第4層15回水前554≤100≤100≤100不合格

/回水后566≤100≤100≤100不合格

5第5層15回水前555≤100≤100≤100不合格

/回水后466≤100≤100≤100不合格

6第6層15回水前576≤100≤100≤100不合格

/回水后777≤100≤100≤100不合格

7第7層15回水前111011≥190≤100≥190兩點(diǎn)合格

/回水后766≤100≤100≤100不合格

8第8層15回水前111112≥190≥190≥190合格

/回水后111110≥190≥190≤100兩點(diǎn)合格

9第9層15回水前121311≥190≥190≥190合格

/回水后111211≥190≥190≥190

五、四種工況方案實(shí)施及試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集換填試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集四種工況下填土完成回水前后進(jìn)行填土層承載力檢測工況三（不抽水換填滲水土）：重型動力觸探序號入土深度(cm)貫入10cm的擊數(shù)N地基承載力/kPa是否合格備注測點(diǎn)1測點(diǎn)2測點(diǎn)3測點(diǎn)1測點(diǎn)2測點(diǎn)3110576180260220合格

2110///////30cm以下無法貫入、成孔3210///////30cm以下無法貫入、成孔工況四（不抽水換填C組土）：標(biāo)準(zhǔn)貫入序號入土深度(cm)貫入30cm的擊數(shù)N地基承載力kPa是否合格備注測點(diǎn)1測點(diǎn)2測點(diǎn)3測點(diǎn)1測點(diǎn)2測點(diǎn)3115889≤100≤100≤100不合格

2115767≤100≤100≤100不合格

3215222≤100≤100≤100不合格

五、四種工況方案實(shí)施及試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集換填試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集四種工況下平板載荷試驗(yàn)檢測承載力數(shù)據(jù)工況一（抽水換填滲水土）序號換填料類別頂面高程/m地基承載力σ0/kPa是否合格備注測點(diǎn)1測點(diǎn)2測點(diǎn)31滲水土（抽水）1303.99150150152合格

五、四種工況方案實(shí)施及試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集換填試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集四種工況下平板載荷試驗(yàn)檢測承載力數(shù)據(jù)工況二（抽水換填C組土）序號換填料類別頂面高程/m地基承載力σ0/kPa是否合格備注測點(diǎn)1測點(diǎn)2測點(diǎn)31風(fēng)積砂（抽水）1303.99133//不合格

五、四種工況方案實(shí)施及試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集換填試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集四種工況下平板載荷試驗(yàn)檢測承載力數(shù)據(jù)工況三（不抽水換填滲水土）序號換填料類別頂面高程/m地基承載力σ0/kPa是否合格備注測點(diǎn)1測點(diǎn)2測點(diǎn)31滲水土（不抽水）1303.99133//不合格

五、四種工況方案實(shí)施及試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集換填試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集四種工況下平板載荷試驗(yàn)檢測承載力數(shù)據(jù)工況四（不抽水換填C組土）序號換填料類別頂面高程/m地基承載力σ0/kPa是否合格備注測點(diǎn)1測點(diǎn)2測點(diǎn)31風(fēng)積砂（不