3.1工程概况

　　陇海铁路天兰复线于2002年建成通车,在2003年秋季由于该区域连降大雨致使天兰复线出现多处路基下沉。从2005年下半年开始,在和有关部门配合下,开始采用劈裂压浆法对天兰复线软弱路基路段进行补强施工。前后从K1427～K1666区间范围内,对桥头、隧道洞口、单线、双线等多处路段进行了压浆补强工作。

　　3.2劈裂压浆的机理

　　劈裂压浆是利用水力劈裂原理和路基土中小主应力的分布规律,在一定的压浆压力作用下,将浆液用高压泵压入到地层当中,以克服地层的初始应力和抗拉强度,使其沿垂直于小主应力的平面上发生劈裂,地层中的固有裂缝扩展变宽变长,然后浆液充填到了地层的所有裂缝当中,在路基中形成了许多树枝状或板状凝固体,而且使凝固体周围一定范围内的土体,由于浆液高压力的作用被挤密,从而形成了复合路基,使路基土的承载力提高、压缩性降低、湿陷性大幅度减小。

　　3.2.1浆在土体中运动的三个阶段

　　(1)鼓泡压密阶段。浆液进入土体形成浆泡并向外扩张,使浆泡土体中引起复杂的径向和切向应力系统,紧靠浆泡处的土体遭受严重的破坏和剪切,并形成塑性变形区,使土体挤密。

　　(2)劈裂阶段。浆液在压浆压力作用下,先后克服地层的初应力和抗拉强度,使其沿垂直于小主应力的平面上发生劈裂,浆液由此切人,挤密土体,并与土体发生物理和化学作用,形成作为骨格的浆脉。

　　(3)被动土压力阶段。通过前两阶段的作用,土体得到初步加固,土中的软弱面、孔隙及裂隙都被填充满,此时浆液在较高压力作用下,克服土的被动土压力,挤密土体使其固结,同时浆脉周围的土体也被压密,形成了以浆脉网络为骨架的复合固结土体。

　　3.2.2压浆的应力计算

　　(1)砂和砂砾石地层 可按照有效应力的库仑一莫尔破坏标准进行计算:

　　由于压浆压力的作用,使砂砾石土的有效应力减小。当压浆压力pe达到下式时,就会导致地层的破坏:

　　随着孔隙水压力的增加,有效应力就逐渐减小而至与破坏包线相切,此时表明砂砾土已开始劈裂。

　　(2)粘性土地层 在粘性土地层中,水力劈裂将引起土体固结及挤出等现象,在只有固结作用的条件时,可用下式计算注入浆液的体积V及单位土体所需的浆液量Q:

　　劈裂压浆施工前,先是在基础的外侧周围布设灰土桩作为帷幕,然后在灰土桩的内侧靠近基础一边布设压浆孔。灰土桩的作用有三个:

　　(1)起帷幕作用,防止劈裂压浆的浆液外窜,使浆液能够进入到基础底。

　　(2)与劈裂压浆的浆液一起,形成一道防渗墙,阻止基础以外的水入浸路基。

　　(3)分担部分路基的附加应力,提高路基承载力。

　　劈裂压浆的浆液由水泥、黄土、粉煤灰和水所组成,将其按一定的比例配制成浆液,然后用高压泵将其压入到基础底下,完成劈裂压浆的全过程,在基础底下形成复合路基,提高路基的承载力,降低压缩性,大大地降低黄土的湿陷性。

　　从理论上推断,压浆后土体应为一球状,且每个球状体应相以交连,但地层的间隙、土质不可能是各项均匀,同性的浆液可能沿土层界面渗透,故在布置钻孔间距时,要综合考虑土质、孔隙、压力等因素。

　　路基劈裂压浆补强处理,多采用单排布孔。孔距3～5m。实际布置时,在沉陷相对较大路段应适当减小孔距,在曲线路段应适当减小孔距。此外,还应考虑路基断面形式、路基土的密室度等因素的影响。

　　3.4. 劈裂压浆法加固黄土路基基床应注意的问题

　　由于压浆目的、要求和各工程的具体条件千差万别,不同的工程只能根据自己的特点规定强度和变形要求,规定统一的强度标准是不现实的。下面仅提出几个与此相关的问题:

　　1. 有些浆材特别是化学浆材具有明显的蠕变性,在恒定荷载长期作用下,压浆体将随时间而产生较大的附加变形。

　　2. 当压浆目的

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