高速鐵路的軟土地基問(wèn)題

高速鐵路的軟土地基問(wèn)題

2/1/20231前言由于我國(guó)以往的鐵路工程對(duì)路基的重視程度不夠，使得近年來(lái)鐵路路基出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題越來(lái)越明顯，發(fā)生了許多安全事故，造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。隨著秦沈客運(yùn)專線的建設(shè)，人們對(duì)路基的研究和重視程度也在逐步提高，現(xiàn)在，路基在鐵路工程中已明確被作為“土工結(jié)構(gòu)物”來(lái)看待，路基工程的地位已得到明顯提高。對(duì)于設(shè)計(jì)時(shí)速350km的高速鐵路，其路基工程更是高標(biāo)準(zhǔn)、高要求，因此，設(shè)計(jì)、施工和質(zhì)量保證方面等問(wèn)題將更加突出，尤其軟土地基條件下的路基設(shè)計(jì)與施工將是建設(shè)高速鐵路必須解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。2/1/20232一、軟土地基的基本特點(diǎn)

1、具有高含水量、大孔隙、低密度、低強(qiáng)度、高壓縮性、低透水性、中等靈敏度的特點(diǎn)。這種土類屬高至中壓縮性，壓縮量大，排水固結(jié)緩慢，地基穩(wěn)定性差。

2/1/20233一、軟土地基的基本特點(diǎn)

2、具有一定的結(jié)構(gòu)性。結(jié)構(gòu)性的軟土有以下特點(diǎn)：①其力學(xué)結(jié)構(gòu)特性與應(yīng)力水平有密切關(guān)系，應(yīng)力水平較低時(shí)土的壓縮性較低，應(yīng)力水平較高時(shí)結(jié)構(gòu)性受到破壞，壓縮性較高，二者可以相差3～4倍，甚至更高；②結(jié)構(gòu)性是不可逆的，一旦被破壞很難恢復(fù)，從而加大了土的壓縮量；③具有結(jié)構(gòu)性的土類應(yīng)力——應(yīng)變關(guān)系將具有一定的剪脹性。在此類地基上做工程，施工程序的不當(dāng)會(huì)給工程質(zhì)量帶來(lái)不利的影響，甚至造成工程失事。

2/1/20234一、軟土地基的基本特點(diǎn)

3、大部分地區(qū)在地表處由于風(fēng)化、淋洗作用而存在硬殼層，該土層具有中等或低的壓縮性，較高的強(qiáng)度。如在工程上合理的利用此土層，可望降低總的沉降量。2/1/20235二、高速鐵路路基的特點(diǎn)

1、控制路基變形

2、路基剛度的均勻性

3、在列車運(yùn)行及自然條件下的穩(wěn)定性

2/1/202361、控制路基變形

高速鐵路對(duì)軌道的平順性提出了更高的要求，而路基是鐵路線路工程的一個(gè)重要組成部分，是承受軌道結(jié)構(gòu)重量和列車荷載的基礎(chǔ)，它也是線路工程中最薄弱最不穩(wěn)定的環(huán)節(jié)，路基幾何尺寸的不平順，自然會(huì)引起軌道的幾何不平順。因此，高速鐵路路基除應(yīng)具備一般鐵路路基的基本性能之外，還需要滿足高速鐵路軌道對(duì)基礎(chǔ)提出的性能要求。不僅要求靜態(tài)平順，而且還要求動(dòng)態(tài)條件下平順。一般鐵路路基是以強(qiáng)度控制設(shè)計(jì)，而對(duì)于高速鐵路，變形控制是路基工程設(shè)計(jì)的主要控制因素。因?yàn)樵趶?qiáng)度破壞前，可能已出現(xiàn)了不容許的過(guò)大變形。2/1/202372、路基剛度的均勻性

列車速度越高，要求路基的剛度越大，彈性變形越小。但剛度過(guò)大也會(huì)使列車振動(dòng)加大，也不能平穩(wěn)運(yùn)行。路基剛度的不平順則會(huì)給軌道造成動(dòng)態(tài)不平順，所以，要求路基在線路縱向做到剛度均勻、變化緩慢，不允許剛度突變。2/1/202383、在列車運(yùn)行及自然條件下的穩(wěn)定性列車運(yùn)營(yíng)時(shí)路基不僅承受軌道結(jié)構(gòu)和附屬構(gòu)筑物的靜荷載，還要承受列車荷載的長(zhǎng)期反復(fù)作用。同時(shí)，由于路基直接暴露在自然條件下，需要抵抗氣溫變化、雨雪作用、地震破壞等不良因素的影響。路基工程必須在這些條件的長(zhǎng)期作用下，其強(qiáng)度不會(huì)降低、彈性不會(huì)改變、變形不會(huì)加大。真正做到長(zhǎng)壽命，少維修。只有這樣，才能高速行車，減少維修費(fèi)用，并增加運(yùn)行的安全性。2/1/20239二、高速鐵路路基的特點(diǎn)

1、控制路基變形

2、路基剛度的均勻性

3、在列車運(yùn)行及自然條件下的穩(wěn)定性

以上的幾點(diǎn)要求，目前的普通鐵路路基是不能滿足的，而高速鐵路必須在路基結(jié)構(gòu)、路基材料及路基施工工藝等方面采取一系列與普通路基不同的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)才能實(shí)現(xiàn)。具體表現(xiàn)在有一個(gè)強(qiáng)度高、剛度大的路基基床，沉降很小或沒(méi)有沉降的地基以及沿線路方向平緩變化的剛度等三個(gè)方面。

2/1/202310三、高速鐵路軟土路基的問(wèn)題與控制要點(diǎn)

軟土地基由于地基土層強(qiáng)度低、壓縮性大、滲透系數(shù)小等特性，在其上修筑路基時(shí)，地基沉降問(wèn)題突出，過(guò)大的沉降量影響軌道的穩(wěn)定和平順，而且持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，因此，在這種地基上修建路基，應(yīng)將其工后沉降量和沉降速率控制在允許范圍內(nèi)，使其不影響列車高速、舒適、安全運(yùn)行。

2/1/202311三、高速鐵路軟土路基的問(wèn)題與控制要點(diǎn)

1、《京滬高速鐵路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定》要求路基工后沉降量不應(yīng)大于5cm，年沉降速率應(yīng)小于2cm/年。橋臺(tái)臺(tái)尾過(guò)渡段路基工后沉降量不應(yīng)大于3cm。工后沉降不能滿足要求時(shí)，應(yīng)采取地基加固處理等措施。2、軟土路堤的穩(wěn)定安全系數(shù)考慮列車荷載作用時(shí)不應(yīng)小于1.15。

2/1/202312三、高速鐵路軟土路基的問(wèn)題與控制要點(diǎn)

3、軟土及松軟土地基上填筑路堤時(shí)，應(yīng)于邊坡坡腳外設(shè)置邊樁進(jìn)行水平位移觀測(cè)，于路堤基底地面設(shè)置沉降觀測(cè)設(shè)備進(jìn)行沉降觀測(cè)。在路堤填筑過(guò)程中，必須控制填土速率?？刂茦?biāo)準(zhǔn)應(yīng)為：路堤中心地面沉降速率≤1.0cm/每晝夜，坡腳水平位移速率≤0.5cm/每晝夜。

2/1/202313三、高速鐵路軟土路基的問(wèn)題與控制要點(diǎn)

4、應(yīng)根據(jù)沉降觀測(cè)情況進(jìn)行綜合分析，開(kāi)展動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)，以推算地基的最終沉降量，并應(yīng)及時(shí)調(diào)整設(shè)計(jì)使地基處理達(dá)到預(yù)定的控制要求，同時(shí)應(yīng)作為驗(yàn)交時(shí)控制工后沉降量的依據(jù)。2/1/202314三、高速鐵路軟土路基的問(wèn)題與控制要點(diǎn)

5、軟土及松軟土地基地段應(yīng)結(jié)合工程實(shí)際，選擇代表性地段提前修筑實(shí)驗(yàn)路堤，以檢驗(yàn)設(shè)計(jì)、指導(dǎo)施工。6、對(duì)沉降控制較困難的軟土和松軟土地段路基，應(yīng)做好施工組織設(shè)計(jì)，提前安排施工預(yù)壓，保證必要的預(yù)壓期。2/1/202315四、采取的主要工程措施：

1、路基面兩側(cè)各加寬0.1m；路堤兩側(cè)設(shè)1.0m高、1.0～2.0m寬的護(hù)道，護(hù)道以下邊坡為1：1.75，護(hù)道及護(hù)道邊坡采用干砌片石護(hù)坡防護(hù)。

2/1/202316四、采取的主要工程措施：

2、對(duì)淺層軟土或松軟土，一般采用片石擠淤加固，當(dāng)?shù)乇碛斜佑矚r(shí)，可挖除硬殼進(jìn)行片石擠淤。對(duì)具有棄土條件和滲水土有來(lái)源的地段，可挖除換填滲水土；當(dāng)片石料缺乏時(shí)，可采用深層攪拌樁復(fù)合地基加固，最小樁長(zhǎng)不小于4m或嵌入硬底不小于1.0m。

2/1/202317四、采取的主要工程措施：

3、對(duì)于軟土或松軟土埋藏較深、厚度較大的地基，一般采用水泥攪拌樁、旋噴樁、混凝土預(yù)制管樁、CFG樁網(wǎng)等進(jìn)行處理，樁頂鋪設(shè)碎石墊層并鋪設(shè)一層強(qiáng)度不小于40kN/m土工格柵。加固深度原則上穿透軟土層。

2/1/202318四、采取的主要工程措施：

4、過(guò)渡段地基根據(jù)地質(zhì)條件和沉降計(jì)算情況，地基處理措施適當(dāng)加強(qiáng)，一般采用水泥攪拌樁、CFG樁或旋噴樁加固，適當(dāng)提高置換率或樁長(zhǎng)。

2/1/202319四、采取的主要工程措施：

5、每個(gè)工點(diǎn)設(shè)置觀測(cè)斷面，埋設(shè)觀測(cè)儀標(biāo)，對(duì)地基水平位移和垂直位移進(jìn)行監(jiān)測(cè)，根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果，進(jìn)行動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)，指導(dǎo)施工。

2/1/202320五、昆山“軟土地基路橋設(shè)計(jì)參數(shù)試驗(yàn)項(xiàng)目”

1、復(fù)合地基法采用了漿噴樁、粉噴樁。

2、排水固結(jié)法采用了塑料排水板真空聯(lián)合堆載預(yù)壓、塑料排水板超載預(yù)壓、砂樁等載預(yù)壓、砂樁超載預(yù)壓。

2/1/202321砂樁2/1/202322塑料排水板2/1/202323真空預(yù)壓法2/1/202324六、常用軟土地基處理方法的施工設(shè)備、質(zhì)量檢驗(yàn)方法

1、水泥攪拌樁（漿噴樁、粉噴樁）可采用PH-5B、PH-5D、GPP-5B型攪拌樁機(jī)械施工。樁體質(zhì)量檢驗(yàn)可選用鉆探取芯檢驗(yàn)法與載荷試驗(yàn)檢驗(yàn)方法相結(jié)合。

2/1/202325全景GPP-5B型PH-5D型PH-5B型攪拌樁施工工藝及質(zhì)量檢驗(yàn)方法研究2/1/202326儲(chǔ)漿桶輸灰罐PJ-4型記錄儀攪拌樁施工工藝及質(zhì)量檢驗(yàn)方法研究2/1/202327養(yǎng)護(hù)箱無(wú)側(cè)限試驗(yàn)剪切試驗(yàn)固結(jié)試驗(yàn)2/1/202328

鉆探取芯上圖為芯樣左圖為鉆探取芯攪拌樁施工工藝及質(zhì)量檢驗(yàn)方法研究2/1/202329靜力觸探靜力觸探自動(dòng)記錄儀油壓系統(tǒng)攪拌樁施工工藝及質(zhì)量檢驗(yàn)方法研究2/1/202330輕便動(dòng)力觸探輕便動(dòng)力觸探試驗(yàn)輕便動(dòng)力觸探記錄攪拌樁施工工藝及質(zhì)量檢驗(yàn)方法研究2/1/202331標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)與深度齡期關(guān)系曲線圖

標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)攪拌樁施工工藝及質(zhì)量檢驗(yàn)方法研究2/1/202332

足尺開(kāi)挖可直觀反映樁體成樁質(zhì)量，但對(duì)路基土體及相鄰樁的破壞影響太大，同時(shí)檢驗(yàn)深度一般局限于地表以下4m。不可單獨(dú)應(yīng)用于攪拌樁的檢驗(yàn)。足尺開(kāi)挖檢測(cè)攪拌樁施工工藝及質(zhì)量檢驗(yàn)方法研究2/1/202333

低應(yīng)變檢測(cè)主要應(yīng)用于剛性樁質(zhì)量檢驗(yàn)，從本工點(diǎn)檢驗(yàn)結(jié)果分析存在較大的偏差，且約有一半的樁檢測(cè)不到樁底反射。不宜用于攪拌樁質(zhì)量檢驗(yàn)。低應(yīng)變檢測(cè)攪拌樁施工工藝及質(zhì)量檢驗(yàn)方法研究2/1/202334

載荷試驗(yàn)載荷試驗(yàn)1載荷試驗(yàn)2攪拌樁施工工藝及質(zhì)量檢驗(yàn)方法研究2/1/202335六、常用軟土地基處理方法的施工設(shè)備、質(zhì)量檢驗(yàn)方法

2、塑料排水板的施工可采用靜壓式或振動(dòng)式塑料排水板打設(shè)機(jī)械。塑料排水板深度檢測(cè)主要是通過(guò)查看塑料排水板上的長(zhǎng)度刻度線來(lái)控制。

2/1/202336

機(jī)械選型振動(dòng)式插塑板機(jī)靜壓式插塑板機(jī)塑料排水板施工工藝及質(zhì)量檢驗(yàn)方法研究2/1/202337六、常用軟土地基處理方法的施工設(shè)備、質(zhì)量檢驗(yàn)方法

3、真空預(yù)壓法的主要由密封系統(tǒng)和抽真空系統(tǒng)組成。其中，密封系統(tǒng)采用二布二膜，抽真空系統(tǒng)由射流真空泵、真空主管和支濾管構(gòu)成。膜下真空度通過(guò)埋設(shè)真空度測(cè)頭進(jìn)行觀測(cè)。

2/1/202338施工工藝真空管路真空計(jì)密封膜密封溝真空預(yù)壓法施工工藝及質(zhì)量檢驗(yàn)方法研究2/1/202339施工工藝沉降縫射流泵裂縫真空預(yù)壓法施工工藝及質(zhì)量檢驗(yàn)方法研究2/1/202340六、常用軟土地基處理方法的施工設(shè)備、質(zhì)量檢驗(yàn)方法

4、砂樁通常采用振動(dòng)重復(fù)拔壓式和雙管（芯管密實(shí)）沖擊式兩種施工機(jī)械。砂樁檢測(cè)包括樁體深度、連續(xù)性及