土質(zhì)

7.6.1 簡介

架空接觸網(wǎng)支柱的基礎(chǔ)應(yīng)設(shè)計(jì)成能將各種不同荷載造成的結(jié)構(gòu)荷載可靠地傳遞給大地而不會(huì)造成基礎(chǔ)本身不允許的移動(dòng)。對(duì)于基礎(chǔ)的選擇和設(shè)計(jì)而言，支柱現(xiàn)場(chǎng)的土質(zhì)狀況是至關(guān)重要的，所以在確定基礎(chǔ)時(shí)必須進(jìn)行充分了解。土質(zhì)調(diào)查提供了這類信息，按照標(biāo)準(zhǔn)系列DIN 4022、BS CP 2001或其他的國家標(biāo)準(zhǔn)給所遇到的土壤分類，然后將土壤的特征資料準(zhǔn)備好以便選擇和設(shè)計(jì)基礎(chǔ)！

土力學(xué)工程對(duì)形成地殼的土質(zhì)進(jìn)行了分類，如原狀土(松石)、巖石(堅(jiān)石) 和填土。松石是礦物顆粒的自然堆積，不用施加任何力就能把它分散成現(xiàn)有的顆粒大校而要分開巖石，則必須施加以力。這種分類根據(jù)的是土木工程的特點(diǎn)，它不同于地理學(xué)中現(xiàn)今使用的術(shù)語。

7.6.2 原狀土

7.6.2.1 分類

原狀土的形成經(jīng)歷了地球的古代地理變遷過程，經(jīng)歷了巖石的化學(xué)和物理的風(fēng)化和分解，或者它的起源可能與有機(jī)物有關(guān)。為了土木工程的用途，原狀土被分成無機(jī)土和有機(jī)土。無機(jī)土包括兩種主要的類型，無粘性的松散土和粘性土。它們可通過顆粒的大小來分辨。在野外遇到的大多數(shù)土是大小不同的顆�；旌衔铮�其分類取決于主要成分所占的比例。

7.6.2.2 非粘性的輾壓土

非粘性土的特征是顆粒的大小在0.06mm以上。它們包括由砂、砂礫、碎石和石塊組成的非粘性的組合體 (見表7.6)。

表7.6 非粘性土和粘性土的顆粒大小

篩分顆粒的范圍

7.6.2.3 粘性土

粘性土的特征是顆粒小于0.06mm，其顆粒肉眼很難分辨。粘性土還可按顆粒的大小來區(qū)別 (見表7.6)。如果混合粒狀土中顆粒尺寸小于0.06mm部分的重量不足總重量的15%，則可將其看作非粘性土。非粘性土的成分決定了混合粒狀土的特點(diǎn)。否則，這種土屬于帶粗粒子摻合物的粘性土。

7.6.2.4 有機(jī)土

有機(jī)土含有腐爛植物和動(dòng)物組織的殘余物，除純有機(jī)土外，具有接近泥土特點(diǎn)的混合土和帶有相當(dāng)多有機(jī)成分的淤泥被稱為軟泥。由于這類的土壤的可壓縮性好，所以它們不適于作為底土來承受荷載。由于有機(jī)成分對(duì)土壤特性的決定性影響，所以含有機(jī)摻合物重量大于總重量的5%的非粘性土和粘性土被看作是有機(jī)土。

7.6.3 巖石

術(shù)語巖石包括了所有形成地殼的堅(jiān)硬和固態(tài)部分的固態(tài)土。DIN 4002標(biāo)準(zhǔn)對(duì)各種巖石進(jìn)行了分類。就承載能力而言，其風(fēng)化的等級(jí)很重要。

7.6.4 填土

填土是人工修筑鐵路路堤中最常遇到的。就這些工程的路堤而言，要仔細(xì)選擇土壤材料以獲得壓實(shí)緊密的結(jié)構(gòu)。這種來自開挖隧道的土�！”挥糜诼返�。安裝在壓實(shí)的鐵路路堤上的基礎(chǔ)應(yīng)設(shè)計(jì)成適合這種土的密實(shí)度，可使用探測(cè)器來測(cè)量該土的密實(shí)度。

7.6.5 土壤調(diào)查

架空接觸網(wǎng)的支柱遍布于長長的區(qū)段，它們可能會(huì)遇到各種土質(zhì)。進(jìn)行土壤調(diào)查的目的在于獲得所必需的信息，以便確定最適合的基礎(chǔ)類型及其設(shè)計(jì)。土壤調(diào)查是基礎(chǔ)靜態(tài)分析的依據(jù)。為此，土壤調(diào)查的范圍和各次調(diào)查的深度都應(yīng)滿足設(shè)計(jì)的需要。

土壤調(diào)查的深度取決于基礎(chǔ)的類型和施加的荷載。如果發(fā)現(xiàn)了直達(dá)地表面的好承重土，那么在大多數(shù)情況下進(jìn)行預(yù)期的基礎(chǔ)底層下1m的土壤實(shí)驗(yàn)就足夠了。由于很難在每個(gè)支柱處進(jìn)行土壤調(diào)查，所以基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)是依靠可獲得的文件和特定的設(shè)想來進(jìn)行的。在基礎(chǔ)安裝期間，必須驗(yàn)證這種設(shè)想的正確程度。當(dāng)所遇到的土壤的承載力明顯低，諸如遇到軟泥之類時(shí)，則要繼續(xù)進(jìn)行土壤調(diào)查，這種情況下必須勘查到承載力好的土層深度。

線路區(qū)段的調(diào)查可能對(duì)確定土壤調(diào)查的類型起作用。有關(guān)土壤的原始信息可通過鐵道線路的施工或鐵路工務(wù)部門可能有的其他建筑物的施工中獲得。

土壤調(diào)查必須采用合適的方法以取得能確定土層密度的土樣。

7.6.6 獲取土樣的方法

7.6.6.1 簡介

在DIN 4021標(biāo)準(zhǔn)中已將獲取土樣的方法規(guī)范化了。至于接觸網(wǎng)，由于實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)不要求進(jìn)行土壤特征的調(diào)查，所以獲取非原狀土的樣品已足夠了。非原狀土的樣品用于研究土層的順序及其界面、土層類型、顆粒大小的分布、密實(shí)度、地下水位和有機(jī)成分。就此目的，按照DIN 4121標(biāo)準(zhǔn)中表1的質(zhì)量第4級(jí)水平進(jìn)行調(diào)查，已能滿足各種情況的要求。然而，不可能在每條線路的每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行這種調(diào)查。

圖7.24 螺旋鉆

7.6.6.2 鉆孔勘查

就土壤而言，孔徑為300～500mm的非線性鉆孔勘查將為認(rèn)定土壤類型、水位、堅(jiān)硬性及層次密實(shí)度提供恰如其分的結(jié)果。鉆孔勘查也使用鉆頭直徑為100～150mm的低負(fù)荷鉆探機(jī)。為了將土樣取上來，采用了螺旋鉆 (圖7.24)。這些裝置可用于那些不太硬且含水的土層勘查。鉆探深度很容易達(dá)到12m。由鉆孔獲得的土樣將被混合，可以從土壤附著在鉆頭的各個(gè)節(jié)距處看土層的縱剖面。

7.6.6.3 探測(cè)器勘查

使用貫入器的探測(cè)鉆探適合沿接觸網(wǎng)工地進(jìn)行土壤調(diào)查，它裝有槽形桿以便取到非原狀土的樣品。貫入器由一帶槽溝的鉆探桿構(gòu)成，該桿端部有一條1m長的縱形槽。打入探測(cè)器后，土樣聚集在縱槽內(nèi)，當(dāng)探測(cè)器從鉆孔中拉出時(shí)土樣被回收。地下水中的砂石不可能回收，因?yàn)樗鼈円驯粵_刷掉了。這類土壤所用的探測(cè)器，裝有一個(gè)管形取樣器以回收土壤。采用探測(cè)器勘查可提供連續(xù)的不太硬的土壤的縱剖面。

7.6.7 探測(cè)

7.6.7.1 簡介

探測(cè)器的類型由用途決定，可以是打入式或是加壓式。探測(cè)器在貫入土壤的過程中記錄下土壤貫入阻力。通過對(duì)分層密實(shí)度的定量研究，補(bǔ)充探測(cè)土壤的斷面，如此，足可得到多種架空接觸網(wǎng)設(shè)備的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)所需的數(shù)據(jù)�？捎玫奶綔y(cè)器類型很多，下文將討論那些可用于架空接觸網(wǎng)施工的探測(cè)器類型。