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1,盐岩地区裹体技术的试验与应用,答辩人：白家风 工程专业：建筑与土木工程 指导老师：刘凤奎 教授 日期：2010.12.12,2,一.论文背景 二.论文目的 三.论文主要内容 四.论文成果,兰州交通大学,3,一.论文背景,穿越察尔汗盐湖地段的铁路为青藏铁路西宁至格尔木段，最早修建于1979年，并于1984年铺轨至格尔木。全线有32公里路基以盐岩层为基层，是世界上最典型的盐湖铁路。由于盐岩蒸发使降雨中含有大量腐蚀性成分，对路基道床造成严重腐蚀，极大地增加了工务部门的维修难度。,兰州交通大学,4,一. 论文背景,盐岩地区铁路存在的主要病害： 1.路基填料中的盐份被雨水溶解流失，造成路基沉陷。 2.桥涵结构的混凝土及其内部的钢筋被腐蚀，致使结构老化开裂。,兰州交通大学,5,一. 论文背景,3.桥涵结构的混凝土及其内部的钢筋被腐蚀，影响结构耐久性。 4.岩盐蒸发，使线路（钢轨、扣件等）严重腐蚀。,兰州交通大学,6,二.论文目的,目前国内外面对盐岩地区铁路的病害大多进行局部整治、修补。如路基下沉的多采取在表层补填道碴、整体抬高道床等手段；桥涵混凝土被腐蚀严重后就凿除表层起翘的混凝土，用新的具有一定防腐性能的混凝土进行修补，均不能从根本上解决问题。,兰州交通大学,7,二.论文目的,本文通过在察尔汗盐湖地区公路、铁路修筑中局部采用裹体技术，以探索其可操作性，掌握成套施工工艺后进行全面推广，为从根本上改善盐湖地区铁路、公路等构筑物的稳定性、耐久性、安全性，提高其使用年限、减少维修次数。,兰州交通大学,8,二.论文目的,本文主要目的： 1.探讨裹体技术的原理及其实施方法。 2.裹体技术在路基中的应用试验。 3.裹体技术在桥梁桩基中的应用试验。,兰州交通大学,9,三.论文主要内容,1.裹体技术基本原理 2.裹体路基试验 3.裹体桩基试验及应用 4.裹体桩基的应用实例,兰州交通大学,10,1. 裹体技术基本原理,1)裹体技术实质 裹体技术就是用特殊防腐材料将构筑物包裹起来，在较高腐蚀性的盐岩环境中，将构筑物与卤水隔离开来，防止盐份溶解流失或对结构物的腐蚀。,兰州交通大学,11,1. 裹体技术基本原理,2)裹体技术基本原理 设想在构筑物外包裹一层实践已经证明能够有效抵抗盐岩腐蚀的隔离膜，以阻挡盐岩、卤水与构筑物接触，彻底将盐岩、卤水等隔离在保护膜外，以避免与结构物直接接触发生溶蚀或侵入结构物内部造成破坏，如此就能对结构物主体起到有效的保护作用。,兰州交通大学,12,2.裹体路基试验,1）试验概况 盐岩地区铁路裹体路基试验，选定了青藏铁路西宁至格尔木段跨越察尔汗盐湖的扩能改造地段K720+500K752+600段路基进行裹体试验研究。该段路基所经过地区沿途气候差异大，地质条件复杂，全程约32Km的线路穿行在号称“万丈盐桥”的察尔汗盐湖地区。,兰州交通大学,13,2）试验目的 选用盐湖地区特有的盐岩来做路基填料，应用裹体技术，在常规路基填筑施工工艺情况下，对填筑成型的裹体路基进行沉降观测判定路基的稳定性。探索一种能有效消除盐岩地区路基的病害且满足路基工程的耐久性、稳定性要求，既经济、又简单的施工工艺。,2.裹体路基试验,兰州交通大学,14,3）试验工艺构造,2.裹体路基试验,兰州交通大学,15,4）试验工艺流程 基底处理:确保盐岩壳体表面的孔隙全部被填充密实。 路基本体填筑盐岩：在处理较为彻底的基层上分层摊铺盐岩并碾压。 路基本体包裹层的施工。,2.裹体路基试验,兰州交通大学,16,a 复合土工膜材料的材质检测。各项指标均要求符合标准规定。本次试验段盐岩路基填筑选用的复合土工膜其质量要求不小于700g/m2，顶破强度大于2.5KN。, 路基本体包裹层的施工,兰州交通大学,17,b 路基整平碾压后，洒卤水晾晒使盐岩脱水结晶固化。在路基面层上铺设15cm厚、边坡上铺设50cm厚中粗砂垫层，将路基整体包裹。, 路基本体包裹层的施工,兰州交通大学,18, 路基本体包裹层的施工,全断面铺设复合土工膜进行包裹对路基做隔水处理，在复合土工膜外路基面层上铺30cm厚、边坡上铺50cm厚中粗砂保护层，洒淡水采用人工配合轻型机械平整夯密实，在边坡中粗砂保护层外选用粒径为15cm以上的盐岩干码50cm厚做最外层保护，以抵御风沙侵蚀路基。,兰州交通大学,19,5）试验效果 在通车运营后，利用在K720+500K752+600段路基两侧预先设置的基桩，对沿线不同里程、不同基底地质及填筑高度的盐岩路堤的工后沉降量进行多次观测，收集每一观测点的数据。,2.裹体路基试验,兰州交通大学,20,2.裹体路基试验,通过将连续观测的1、3年后实际沉降量与理论计算沉降量值进行对比，发现路基的沉降量均小于理论计算值，符合现行铁路路基设计、施工验收规范工后沉降量规定,且线路平顺、稳定，安全可靠，满足运营使用要求。该段路基已基本稳定，没有出现明显的较大沉降。,兰州交通大学,21,3.裹体桩基试验及应用,1）实验研究目的 2）试验原理 3）裹体混凝土桩试验参数及试桩地 点的选定 4）裹体混凝土桩的施工流程 5）防腐布袋的选用 6）试桩检测,22,3.裹体桩基试验及应用,1）实验研究目的 由于察尔汗盐湖地区盐渍土（盐湖卤水）具有强腐蚀性，特别对地下钢筋混凝土更是尤为的不利，严重的缩短了混凝土桩体材料的使用寿命，造成桩基础的破坏。,兰州交通大学,23,3.裹体桩基试验及应用,裹体混凝土桩技术是设想应用防腐蚀性能好、使用寿命长、强度高、耐磨损等特性的土工合成裹体材料，将钢筋混凝土桩基整体包裹起来，避免二者直接接触，进而使钢筋混凝土桩不被腐蚀，提高混凝土桩的使用寿命。,兰州交通大学,24,3.裹体桩基试验及应用,2）试验原理:裹体桩基构造示意图如下。,兰州交通大学,25,3.裹体桩基试验及应用,3）裹体混凝土桩试验参数及试桩地点的选定 目前铁路、公路桥梁桩基设计中广泛采用的桩径；试验桩长选定为47m。在查阅察尔汗盐湖地区的地质资料时，发现在桩长达到45m后，桩尖基本上都深入到了盐壳中，桩底的承载力都在800kp以上，能够满足铁路、公路桥梁单桩承载力要求。,兰州交通大学,26,3.裹体桩基试验及应用,察尔汗至格尔木大部分路段处于重盐渍土地区，与既有215省道多处交叉穿越，以桥梁上跨通过。选定K631+508.28处215线跨线桥的4个桩基进行试验。,兰州交通大学,27,3.裹体桩基试验及应用,4）裹体混凝土桩的施工流程 平整场地桩位测放埋设护筒复核桩位钻机就位钻进清孔制作及安装防腐布袋制作及安装钢筋笼安装导管水下灌注混凝土处理桩头桩头养护。,兰州交通大学,28,3.裹体桩基试验及应用,5）防腐布袋的选用 裹体混凝土桩成败的关键是防腐布袋，专门请陕西一家生产厂商用复合高强防腐型材料研制开发出了一种具有防腐蚀、抗渗透、强度高、耐低温、无毒性、耐磨损、使用寿命长等特点的土工合成防腐布袋。,兰州交通大学,29,3.裹体桩基试验及应用,6）试桩检测 在桩基混凝土浇筑后14天后,将承台基础挖开使桩头外露，对成桩的质量进行检测和评价。应用声波透射法检测到桩长是满足试验要求的，低应变检测判定桩基是完整的，没有断桩、缩径现象。单桩承载力基本没有受到影响。,兰州交通大学,30,4. 裹体桩基的应用实例,1）工程简介 2）本工程桩基裹体施工 3) 本工程桩基裹体施工效益,兰州交通大学,31,4. 裹体桩基的应用实例,1）工程简介 青藏铁路西宁至格尔木段里程K758+485.00处建设一座20+25+20m预应力混凝土板梁桥，两端延伸300多米与既有道路顺接。该工程位于察尔汗盐湖边缘。,兰州交通大学,32,4. 裹体桩基的应用实例,2）本工程桩基裹体施工 本工程桩基直径为100，较试验选定的裹体桩直径小。采用循环回旋钻机湿法钻孔，钻透盐盖后即向孔内填膨润土造浆护壁，其后需人工造浆随钻机进尺不间断补充，直至成孔。清孔后安装防腐布袋、吊装钢筋笼，采用导管法灌注混凝土成桩。,兰州交通大学,33,4. 裹体桩基的应用实例,3)本工程桩基裹体施工效益 裹体混凝土桩施工技术在该工程盐渍土上的成功应用，能有效保证强腐蚀地区的钢筋混凝土质量。证明这一新技术操作简便、可行。,兰州交通大学,34,四. 论文成果,1.对盐岩地区裹体防腐技术作了较系统的阐述和总结，并探索其在工程实际中大规模推广应用的可能性，为后期进一步完善裹体工艺及效果奠定了基础。,兰州交通大学,35,四. 论文成果,2.通过试验验证了裹体路基的效果并探索在路基施工中如何保证裹体材料不被损伤、破坏的工艺流程。,兰州交通大学,36,四. 论文成果,3.将裹体技术应用在桥梁桩基中，重点探讨了防腐布袋的安装及扩张开工艺。最后通过工程实例介绍了裹体桩基。,兰州交通大学,37,四. 论文成果,将裹体技术应用在盐湖等重盐渍土地区地下结构物的防腐保护处理，是一次技术创新。基本解决了盐湖等重盐渍土地区的结构物的耐久性问题，为今后察尔汗盐湖地区乃至全国重盐渍土地区的铁路、公路及桥梁建设提供了技术支撑和新的思路。,兰州交通大学,38,感谢各位专家给予批评,指导！,