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在鐵路施工當(dāng)中,路基地基處理這方面,一直是鐵路工程的重災(zāi)區(qū),多少鐵路建成之后,因為路基整體下沉,導(dǎo)致線路線型破壞,最終只能常年搶修,由于病害在地基上面,無論怎么整修路基整體或道砟,也沒法根治要害。?
其實搶修過程中,最常用的辦法便是加高道砟的厚度,不少鐵路地段,道砟厚度一、二米,也不罕見,比鐵路設(shè)計的45公分道砟厚度,高太多!
隨著鐵路度的提高,對路基地基的要求也越來越高,路基地基處理,已然成為影響國內(nèi)列車行駛度的主要因素之一。
為了擺脫路基地基帶來的病害,最簡單的辦法便是修建橋梁,以橋代路,提高建設(shè)的成本,避免建成后大規(guī)模的整修施工。
然而,在上世紀(jì)八十年代,國家因為經(jīng)濟資金等各方面的原因,無法大規(guī)模的建設(shè)橋梁,以橋代路,最終導(dǎo)致鐵路列車的運行度,無法提高。
為了解決這個問題,在九十年代初期,鐵道部專門召集第一、二、四等多家國內(nèi)設(shè)計院,就路基地基處理問題,進行了一系列的研究,經(jīng)過長時間的實踐,終于找出幾種解決的辦法。
楚江河為了將喬天虹留在自己的設(shè)計公司,如今只有將這些殺手锏使,吸引喬天虹的注意,在留住喬天虹的同時,也能為國內(nèi)的鐵路事業(yè),盡自己一份微薄之力。
楚江河隱約覺得,一旦自己根本出這種辦法,并付出實踐,國內(nèi)列車的行駛度,定然會有一個質(zhì)的飛躍,而是采用這種辦法,建設(shè)成本并沒有提高多少,正好適合國家現(xiàn)行的經(jīng)濟條件。
“不錯,畢竟我在一線施工比較多,這種辦法,也是我無意見現(xiàn),我覺得用這種辦法,來解決軟弱地基,應(yīng)該可行。”楚江河道。
“就是你說的新型的樁?”喬天虹問道。
見楚江河點頭,喬天虹繼續(xù)道:“說說你的具體措施是什么?”
“我的辦法其實很簡單,像橋梁施工,不少設(shè)計都沒有樁基,最下面采用沉井,比如京潭鐵路就是這種設(shè)計,但是進入八十年代開始,橋梁樁基應(yīng)用的越來越多,因為樁基足夠長的話,完全可以將作用力支撐在地基上,確保橋梁不下沉。就算沒有到達(dá)持力層,群樁依靠摩擦力,橋梁的下沉量也是有限。”楚江河一步步的為喬天虹解釋,這些內(nèi)容,喬天虹比楚江河懂,楚江河還是述說了一遍,接著道:“而路基的地基處理,我的辦法也是采用樁基,不過相對于橋梁的樁基,路基的樁基有以下幾個方面不太一樣。”
京潭鐵路在84年開始施工,對于這條鐵路的前期勘察和設(shè)計施工,卻是在8o年之前便進行,一條鐵路的從規(guī)劃、審批到勘察、設(shè)計,最終進入施工狀態(tài),少則三四年,多則數(shù)十年。
像國內(nèi)二十年后的第一條高鐵路,京津城際高鐵路,o5年開建,o8年投入運營,前期的勘察、設(shè)計,在九七年便開始進行了,經(jīng)歷了長時間的前期勘察和設(shè)計,才有這條高鐵路的建成。
8o年之前,橋梁樁基還沒有完全推廣,還有部分橋梁的基礎(chǔ)是采用沉井基礎(chǔ)。
聽楚江河這么一說,如同一名專家一樣講解,喬天虹露出了濃厚的興趣,他突然現(xiàn),楚江河這小子對鐵路行業(yè)的了解不少。
“先,路基的樁基從深度上來看,我認(rèn)為不需要太長,在6米到1o米長度為宜,直徑也不用達(dá)到一米,5o公分我覺得差不多,除此之外,樁和樁之間的距離,我覺得這項要求要嚴(yán)格一些,樁中心距離保持在6o公分左右,應(yīng)該能滿足要求。”楚江河說著,加一句道:“當(dāng)然,具體情況,還得經(jīng)過力學(xué)計算,這方面我不懂,這些數(shù)據(jù)只是我的想法而已。”
楚江河話雖是這樣說,可是這些數(shù)據(jù),都是三十年后設(shè)計常用的數(shù)值,楚江河基本上都是順手拈來,相當(dāng)?shù)捻樖帧?
“小楚,你要知道,路基的基礎(chǔ)寬度,就算沒有填筑高度,以雙線間距5米、線路中心離路肩處3米來計算,也得11米的寬度,這11米的寬度上,按照你這個密集度布置樁基,那得花費多少錢?”喬天虹很快便意識到楚江河話中的不足之處,至始至終,喬天虹都是站在預(yù)算的角度來考慮問題,如果不考慮預(yù)算的話,完全可以全線采用橋梁,就沒有這種情況出現(xiàn)了。
就像國內(nèi)的高鐵,為了預(yù)防地質(zhì)出現(xiàn)問題,絕大部分地區(qū)都是設(shè)立高架橋,便是其中一個原因。
比如一個橋墩,橋墩下面有8顆樁基,每顆樁基4o米,如此算來,也才32o米的樁基,85年的時候,一般的橋梁跨度都是16米,極少數(shù)橋梁跨度采用24米,還不曾出現(xiàn)32米的橋梁。
可即便如此,采用橋梁的話,16米才使用32o米長、樁徑為1米的樁基。如果是路基的,11米寬的路基,橫向需要布置18顆直徑為5o公分的樁基,深度按最短的6米來算,一個橫斷面,便需要1o8米,16寬度范圍內(nèi),共有26排,樁基長度便要28o8米,相比于橋梁的32o米樁基,差距可不小,即便路基的樁徑只有5o公分,長度算一半也遠(yuǎn)32o米的樁基。
顯然,只要學(xué)過數(shù)學(xué)的人,一算便知道,楚江河提出的辦法不行,關(guān)樁基使用的混凝土量,便遠(yuǎn)承臺、墩身使用的混凝土量,甚至連橋梁的混凝土量都足夠。
如果有這個價錢,干脆修建橋梁便是了,何必大費周章的去處理地基,再填筑路基呢?
“喬院長,如果采用混凝土澆筑這些樁基的話,肯定不劃算,下面我要說的另外一個不同之處,便是原材料使用方面,我提出的這種樁,我稱之為水泥攪拌樁,說白了,我就是想依靠攪拌后的水泥漿,滿足一定的比重,然后再想辦法,和地基的泥土攪拌在一起,讓泥土和水泥漿融合到一起,成立一顆顆完整的樁。對于材料的使用上,只需要水泥,我曾大體的計算過,每米水泥攪拌樁,用一袋水泥,差不多便能滿足要求。”楚江河道。
“水泥攪拌樁?”對于這個稱呼,喬天虹在鐵路行業(yè)干了這么長時間,還是第一次聽說。
對于楚江河說的這種辦法,尤其是樁基無需鉆孔,而是采用泥土和水泥漿融合到一起,讓喬天虹很是不解。
“對的,這個名字是我起的,因為這種樁,是采用水泥漿和泥土攪合在一起,凝固之后,成了一顆樁的形態(tài),對軟弱地基有很好的加固作用,一大片施工之后,形成群樁,共同支撐路基本體和列車行駛產(chǎn)生的荷載,確保路基不下沉!”楚江河道。
“小楚,你慢點說,你解釋有些亂,現(xiàn)在我問你幾個問題,你一一回答我。”喬天虹還是不太明白楚江河的意思,阻止楚江河繼續(xù)說下去道。
楚江河一愣,隨即微微一笑,一直以來,他都將喬天虹當(dāng)成一個了解水泥攪拌樁的人才講解,被喬天虹一問起,楚江河覺得,自己解釋的的確太過牽強,即便喬天虹是鐵路方面的老專家,也難免糊涂。
“行,喬院長你問吧。”楚江河點頭道。
“先第一個,也是我最疑惑的地方,你說不需要鉆孔,那么至少6米的深度,你如何確保注入的水泥漿,能形成一顆完整的樁基,而且在不提取土的情況下,注入水泥漿?”喬天虹想了想,決定把這個最為疑惑的問題先問出。
喬天虹的意思很明顯,比如一根6米的樁基,你要注入水泥漿,如何注入到這個深度,并保證水泥漿和土質(zhì)融合到一起呢?
“喬院長,我先給你畫個我想象的圖。”楚江河決定,這種辦法還是需要用圖文的形式來講解比較清晰一些。
楚江河大體的畫了一個圖,在圖上,一個鉆桿被一臺機械固定豎直,鉆桿最上頭,還接著一個管子,連著另外一個機械,在鉆桿下部,有四把彎型的鋼刀片,同時在鉆桿的下部,還設(shè)置了兩個小孔。
畫完之后,楚江河為喬天虹解釋道:“我們先將鉆機定好位之后,利用機器將鉆桿轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)動的同時,四個刀片是一起轉(zhuǎn)動的,隨著鉆桿被打入土中,四個刀片一邊轉(zhuǎn)動,便會切割土壤,這一步相當(dāng)于把土壤破松。”
采用水泥攪拌樁的地方,都是松散的土質(zhì),因此,鉆桿旋轉(zhuǎn)之后,刀片很容易切割土質(zhì),經(jīng)過四次的切割,雖然不能說做到無死角,至少大部分土質(zhì),都被松散了一遍。
“在鉆桿下鉆的過程中,我們可以根據(jù)鉆桿的標(biāo)記,確定鉆桿下鉆的深度,這樣一來,便能知道鉆桿到底有沒有鉆到設(shè)計的標(biāo)高。一旦鉆進到位,鉆機便開始反向旋轉(zhuǎn),將鉆桿往上提,在提升鉆桿的過程中,下面的注漿孔開始噴射出一定比重的水泥漿。”楚江河道。
“這水泥漿能射入土層?”喬天虹皺眉問道。
“應(yīng)該沒問題,這好比就像我們往土層內(nèi)射水,要看壓力,水壓越大,滲入的土層越深。因為鉆桿上方接的管道,連著水泥漿制作池,當(dāng)需要水泥漿的時候,利用高壓,將水泥漿從管道中壓入,然后從噴頭中射出,我們可以根據(jù)攪拌樁的直徑,確定壓力多少,這樣的話,便能確保整顆樁基,都被水泥漿灌到。”楚江河說到這,停頓一下,繼續(xù)道:“而且在提鉆桿噴射水泥漿的時候,四個刀片還在切割土壤,相當(dāng)于再一次對土進行松散,確保土壤的疏松,如此一來,水泥漿更加容易射入土壤當(dāng)中。”
聽楚江河這么一解釋,喬天虹一時間陷入沉思之中,他拿過楚江河的畫的草圖,在上面比劃著,不斷的列著公式和計算數(shù)字。
很快,喬天虹放下筆,微微點頭道:“小楚你說的沒錯,如果壓力達(dá)到一定程度,的確可以將水泥漿壓入土層!”
“喬院長,其實這個和我們的水射土是一樣的,我也是從水射入土中得來的靈感。”楚江河道。
“恩,如果一次射入的水泥漿量不夠的話,還可以進行第二次操作。”這一次,喬天虹幫著楚江河說話了。
“不錯,我也是這個意思,這樣以來,便能確保水泥攪拌樁的質(zhì)量。”楚江河道。
“恩,如果真有這種機械的話,路基大面積的施工這種樁基,對防止地基下沉,的確能起到一定的作用,可具體情況如何,還待商榷,畢竟這些只是你想象的結(jié)果,具體情況還需要付出實踐。”喬天虹看著草圖道。
“這個當(dāng)然,甚至對于這種加固軟弱地基的辦法,是否可行,還需要經(jīng)過喬院長你這邊計算,而且樁基施工完之后,我覺得在樁基頂部,澆筑一個厚度2o公分的正方形混凝土塊,更能確保地基不下沉。”楚江河繼續(xù)道。
喬天虹眼神閃爍一下,楚江河提出的這種辦法,他的確心動了,對于楚江河提出的這個建議,喬天虹雖然沒有實踐過,但作為國內(nèi)黃家設(shè)計院退休的副院長,常年的設(shè)計經(jīng)驗告訴他,這種辦法有一定的可行性。
如果真能把樁基和樁帽結(jié)合在一起,那么受力面積加大,相當(dāng)于這一大片的水泥攪拌樁,一起承當(dāng)路基本體和列車行駛過程中帶來的動荷載,地基下沉的可行性極小。
“這想法好是好,可就算我加入你的設(shè)計公司,就我一人,也沒法進行研究啊。”喬天虹望了楚江河一眼,嘆道。
喬天虹說出這話,說明喬天虹已經(jīng)變相的答應(yīng)了。
楚江河連忙趁熱打鐵道:“喬院長這個你放心,除了你之外,我還將邀請第三設(shè)計院的其他一些專家加入,而且有些退休在家的老專家,我希望喬院長也出面幫忙,看能否請他們出山,想必這些老專家,也很樂意看到我國鐵路行業(yè),能快展,早日走上高鐵路的世代!”