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堆载预压法堆载预压法第1页，本讲稿共32页新建南京至杭州铁路客运新建南京至杭州铁路客运专线专线NHZQ-3NHZQ-3标段标段第2页，本讲稿共32页中铁十七局集团宁杭客运专线第一中铁十七局集团宁杭客运专线第一分项目部管段内区间路基（湖州南分项目部管段内区间路基（湖州南站）堆载预压情况统计见下表：站）堆载预压情况统计见下表：工程概况工程概况上述表中的路基地段，地基处理分别采用上述表中的路基地段，地基处理分别采用CFGCFG桩、管桩或挖除桩、管桩或挖除换填加固处理，路基本体、基床底层以下路堤和基床底层采换填加固处理，路基本体、基床底层以下路堤和基床底层采用用ABAB组填料填筑组填料填筑,基床表层采用级配碎石填筑。基床表层采用级配碎石填筑。为解决地基为解决地基与路基的不均匀沉降，上述路基采用堆载预压方式处理，预压期与路基的不均匀沉降，上述路基采用堆载预压方式处理，预压期不少于不少于6 6个月的观测和调整期。个月的观测和调整期。DK183+309.6DK183+309.6DK191+421.8DK191+421.8段区段区间路基堆载预压土采用间路基堆载预压土采用 A A、B B组填料，填筑要求及压实标准应符组填料，填筑要求及压实标准应符合相关要求，根据工后沉降观测结果，分析和推算卸载时间。合相关要求，根据工后沉降观测结果，分析和推算卸载时间。第3页，本讲稿共32页施工准备施工准备首先，测量放出路基底层上边线，按照设计宽度，对其进行刷坡。首先，测量放出路基底层上边线，按照设计宽度，对其进行刷坡。保证路基宽度，定位出堆载预压宽度。其次，为了保证路基预压保证路基宽度，定位出堆载预压宽度。其次，为了保证路基预压土填筑的线形，需要在两侧堆码砂袋。土填筑的线形，需要在两侧堆码砂袋。另外，准备足够数量的堆载预压土。另外，准备足够数量的堆载预压土。DK183+309.6DK183+309.6DK191+421.8DK191+421.8段区间路基受工期影响，运架梁车需从堆载预段区间路基受工期影响，运架梁车需从堆载预压土上通过，采用压土上通过，采用ABAB组填料进行堆载预压，其余区间路基采组填料进行堆载预压，其余区间路基采用隧道弃碴进行堆载预压。根据设计数量计算，加工足够数量用隧道弃碴进行堆载预压。根据设计数量计算，加工足够数量的的ABAB组填料及储备满足堆载预压土数量的隧道弃碴。组填料及储备满足堆载预压土数量的隧道弃碴。第4页，本讲稿共32页施工方案施工方案技术要求技术要求 路基堆载预压是高速铁路路基施工的一道重要工序之路基堆载预压是高速铁路路基施工的一道重要工序之一，位于软土地基、土质地基上的区间路堤均需要进一，位于软土地基、土质地基上的区间路堤均需要进行堆载预压，时间不少于行堆载预压，时间不少于6 6个月的观测和调整期，以控个月的观测和调整期，以控制工后沉降。制工后沉降。无碴轨道正线工后沉降控制标准：一无碴轨道正线工后沉降控制标准：一般不大于般不大于15mm15mm，路桥交界差异沉降不大于，路桥交界差异沉降不大于5mm5mm。站。站线工后沉降不大于线工后沉降不大于20mm20mm，道路及场坪工后沉降不大于，道路及场坪工后沉降不大于15mm15mm。堆载预压荷载分级逐渐施加，确保每级荷载下地。堆载预压荷载分级逐渐施加，确保每级荷载下地基的稳定性。基的稳定性。第5页，本讲稿共32页堆载预压堆载预压 铺设土工布铺设土工布：当路堤填筑至基床底层完成后，先在填当路堤填筑至基床底层完成后，先在填筑面上铺一层土工布筑面上铺一层土工布（幅宽不小于（幅宽不小于2m2m），并考虑），并考虑0.3m0.3m搭搭接，以防止预压土污染路基，然后进接，以防止预压土污染路基，然后进 行预压荷载填行预压荷载填筑。筑。预压土填筑完成后，将土工布回折于预压土顶面，预压土填筑完成后，将土工布回折于预压土顶面，每每侧宽度不小于侧宽度不小于2.5m2.5m，并用土压好并用土压好，防止预压土流失，防止预压土流失，污染坡面。污染坡面。第6页，本讲稿共32页 预压土填筑（预压土填筑（A A、B B 组填料）组填料）（1 1）工艺概述工艺概述：自卸汽车运输，按放样宽度及松铺厚度控制：自卸汽车运输，按放样宽度及松铺厚度控制卸土量，检查含水量，含水量适宜时推土机摊铺初步整平，卸土量，检查含水量，含水量适宜时推土机摊铺初步整平，然后用平地机精平，松铺厚度及平整度符合要求后用压路机然后用平地机精平，松铺厚度及平整度符合要求后用压路机按规定碾压。按规定碾压。（2 2）卸料控制卸料控制：按自卸汽车每车的方量和松铺厚度计算每按自卸汽车每车的方量和松铺厚度计算每1010延长米范围内的卸料车数延长米范围内的卸料车数，以达到控制松铺厚度的目，以达到控制松铺厚度的目地。地。第7页，本讲稿共32页（3 3）摊铺整平摊铺整平：首先检查：首先检查A A、B B组填料的含水量，组填料的含水量，当填料含水量与其最佳含水量之差不超过当填料含水量与其最佳含水量之差不超过2%2%时立即予时立即予以摊铺整平以摊铺整平，松铺厚度不应大于，松铺厚度不应大于40cm40cm。填料的摊铺。填料的摊铺先用推土机初平，然后用平地机精平，保证每一填先用推土机初平，然后用平地机精平，保证每一填层的平整度及层厚的均匀，层的平整度及层厚的均匀，摊平过程中不断用铁锹摊平过程中不断用铁锹挖洞检查松铺厚度挖洞检查松铺厚度。在相邻两区段上下两层填筑接头在相邻两区段上下两层填筑接头处须错开不小于处须错开不小于3m3m的距离。在沉降观测桩周围的距离。在沉降观测桩周围1m1m范围内范围内的路基采用人工填筑整平。的路基采用人工填筑整平。第8页，本讲稿共32页（4 4）碾压碾压：摊铺整平后，松铺厚度、平整度和含水量符合摊铺整平后，松铺厚度、平整度和含水量符合要求即开始碾压。要求即开始碾压。本试验段采用本试验段采用20T20T振动压路机两台，两台压振动压路机两台，两台压路机以中线为界，各压半辐路基宽度，分别记录各自的碾压遍数及路机以中线为界，各压半辐路基宽度，分别记录各自的碾压遍数及碾压速度。碾压时采取从两侧向中心的顺序，纵向进退式碾压，行碾压速度。碾压时采取从两侧向中心的顺序，纵向进退式碾压，行与行轮迹重叠与行轮迹重叠0.4m0.4m，相邻两区段纵向重叠，相邻两区段纵向重叠2.0m2.0m，以保证无漏压、，以保证无漏压、无死角，确保碾压的均匀性。无死角，确保碾压的均匀性。碾压方法为：静压一遍，弱振碾压方法为：静压一遍，弱振碾压一遍，强振碾压碾压一遍，强振碾压3 36 6遍（同步检测），弱振碾压一遍，遍（同步检测），弱振碾压一遍，最后再静压一遍消除轮迹。最后再静压一遍消除轮迹。碾压行驶速度开始时用慢速碾压行驶速度开始时用慢速（宜为（宜为2-3km/h2-3km/h），最大速度不超过），最大速度不超过4km/h 4km/h。第9页，本讲稿共32页（5 5）压实检测压实检测：在每一填层碾压三遍后即用在每一填层碾压三遍后即用K30K30平板载荷仪、平板载荷仪、EvdEvd、核子密度湿度仪分别按检测频率检测地基系数、核子密度湿度仪分别按检测频率检测地基系数 K30K30、动态、动态变形模量变形模量EvdEvd、孔隙率、孔隙率n n。在使用核子密度湿度仪进行检测的在使用核子密度湿度仪进行检测的同时，同时，采用灌砂法（或灌水法）进行平行对比试验，采用灌砂法（或灌水法）进行平行对比试验，以核准核子密度湿以核准核子密度湿度仪的测试数据。度仪的测试数据。第10页，本讲稿共32页预压土卸载预压土卸载（1 1）预压达到三个月时，应组织进行工后沉降预分析，预压达到三个月时，应组织进行工后沉降预分析，利用回归分析法预测卸载时间点，利用回归分析法预测卸载时间点，如不能满足节点工期如不能满足节点工期要求，应及时调整预压高度，进行动态设计，相关要求，应及时调整预压高度，进行动态设计，相关方案报监理、设计单位确认后方可实施。方案报监理、设计单位确认后方可实施。第11页，本讲稿共32页（2 2）预压达到六个月时，由建设单位组织，根据沉预压达到六个月时，由建设单位组织，根据沉降观测数据进行工后沉降分析，结果满足设计要求后，降观测数据进行工后沉降分析，结果满足设计要求后，分层进行卸载分层进行卸载，卸载过程中不得污染已施工完成的路，卸载过程中不得污染已施工完成的路 基。卸载完成后进行基床表层和轨道结构施工。基。卸载完成后进行基床表层和轨道结构施工。第12页，本讲稿共32页施工注意事项施工注意事项 （1 1）预压土填筑横断面边坡坡率为）预压土填筑横断面边坡坡率为1 1：1 1；纵向边坡坡；纵向边坡坡率为率为1 1：1.21.2。（2 2）站场内岔区正线路基的预压必须连同侧股范围内的路基）站场内岔区正线路基的预压必须连同侧股范围内的路基一起进行，防止道岔范围内路基产生不均匀沉降而影响高速一起进行，防止道岔范围内路基产生不均匀沉降而影响高速道岔安装质量。道岔安装质量。（3 3）未经设计书面同意，严禁擅自采用超载预压方式）未经设计书面同意，严禁擅自采用超载预压方式代替（或减少）预压时间。代替（或减少）预压时间。第13页，本讲稿共32页（5 5）区间路基区间路基DK183+309.6DK183+309.6DK191+421.81DK191+421.81位于运架梁通道位于运架梁通道上，由于工期要求紧，在堆载预压的过程中作为运架梁通道使用。上，由于工期要求紧，在堆载预压的过程中作为运架梁通道使用。区间路基区间路基DK183+309.6DK183+309.6DK186+830DK186+830（DK184+100DK184+100DK184+300DK184+300、DK186+200DK186+200DK186+520DK186+520两段路基受改河施工影响两段路基受改河施工影响采用边架采用边架梁边预压施工方案梁边预压施工方案）采用先预压后架梁施工方案采用先预压后架梁施工方案；DK187+625DK187+625DK187+896.5 DK187+896.5、DK187+912.5DK187+912.5DK187+993.22DK187+993.22、DK189+707.18DK189+707.18DK191+421.81DK191+421.81采用边架梁边预压施工方案采用边架梁边预压施工方案。第14页，本讲稿共32页堆载预压处理横断面示意图堆载预压处理横断面示意图 第15页，本讲稿共32页堆载预压处理纵断面示意图堆载预压处理纵断面示意图 第16页，本讲稿共32页施工监测目的施工监测目的 施工监测施工监测（1 1）预压期间应对路基沉降变形进行连续监测，预压期间应对路基沉降变形进行连续监测，根据检测结果分析地基最终沉降量完成时间，根据检测结果分析地基最终沉降量完成时间，评估工后评估工后沉降是否满足设计要求沉降是否满足设计要求，确定是，确定是 否卸载进入下一道否卸载进入下一道工序。工序。（2 2）预压填土、预压期内及运架梁期间，必须）预压填土、预压期内及运架梁期间，必须对路对路基沉降和边桩位移进行观测，及时掌握路基稳定性，基沉降和边桩位移进行观测，及时掌握路基稳定性，确保施工安全。确保施工安全。第17页，本讲稿共32页施工监测内容施工监测内容（1 1）基底沉降监测基底沉降监测：延用施工期的中心沉降板监测：延用施工期的中心沉降板监测系统。正线路基系统。正线路基每每100100150m150m设一个监测断面，过渡设一个监测断面，过渡段必须设置段必须设置。随着预压土柱增高，测杆与套管相应。随着预压土柱增高，测杆与套管相应加高，填土、碾压过程中采取围护措施进行保护，加高，填土、碾压过程中采取围护措施进行保护，测管出露预压土顶面控制在测管出露预压土顶面控制在20cm20cm以内，便于梁车运以内，便于梁车运行，预压卸载时分段拆除，观测连续。行，预压卸载时分段拆除，观测连续。第18页，本讲稿共32页（2 2）路基面沉降监测路基面沉降监测：在预压土方底部（即基床底层顶面）在预压土方底部（即基床底层顶面）布置临时沉降板，埋置要求和构造同正式中心沉降板，随预压布置临时沉降板，埋置要求和构造同正式中心沉降板，随预压土填筑而接高，位置尽量靠近基底中心沉降板土填筑而接高，位置尽量靠近基底中心沉降板，便于集中进行，便于集中进行观测、管理、数据对比等。预压卸载时分段拆除，观测数据观测、管理、数据对比等。预压卸载时分段拆除，观测数据接入后续的正式路基面观测桩。接入后续的正式路基面观测桩。第19页，本讲稿共32页（3 3）坡脚位移监测坡脚位移监测：延用施工期的位移监测系统。：延用施工期的位移监测系统。松松软土路堤在两侧坡脚外软土路堤在两侧坡脚外2m2m、10m10m处设位移观测桩，沿处设位移观测桩，沿纵向每纵向每50m50m设一个观测断面设一个观测断面。采用直径。采用直径10cm10cm的圆木包桩，的圆木包桩，埋入地面以下埋入地面以下1m1m。第20页，本讲稿共32页真空堆载联合预压法真空堆载联合预压法是在真空预压施工的基础上，在是在真空预压施工的基础上，在膜下真空度达到设计要求并稳定膜下真空度达到设计要求并稳定1 12 2 周后进行堆载预周后进行堆载预压施工。若天然地基特别软弱，可适当推迟堆载时间。压施工。若天然地基特别软弱，可适当推迟堆载时间。在堆放第一级荷载时，应采取可靠措施保护密封膜。在堆放第一级荷载时，应采取可靠措施保护密封膜。堆载施工完毕后，真空和堆载联合作用，直到满足固堆载施工完毕后，真空和堆载联合作用，直到满足固结度要求或者沉降速率要求时才可以卸除真空荷载。结度要求或者沉降速率要求时才可以卸除真空荷载。真空堆载联合预压法真空堆载联合预压法第21页，本讲稿共32页真空预压及堆载预压处理涵真空预压及堆载预压处理涵洞软基的试验研究洞软基的试验研究 第22页，本讲稿共32页广广(州州)珠珠(海海)准高速铁路及珠海港支线准高速铁路及珠海港支线穿越广泛沉积第四系穿越广泛沉积第四系松软地层的珠江三角洲平原地带松软地层的珠江三角洲平原地带,全线软土路堤长达全线软土路堤长达50.3km50.3km。试验路堤范围选择在试验路堤范围选择在DK122+366.02DK122+366.02+690+690的直线地段的直线地段,路堤路堤长长32.98 m,32.98 m,路基面宽路基面宽12m,12m,设计路堤高约设计路堤高约6.4m(6.4m(含预压土高含预压土高1.4m)1.4m)；地处三角平原地区，地形平坦；地处三角平原地区，地形平坦 ,场地及周围遍布渔塘、场地及周围遍布渔塘、稻田。地质纵断面表明稻田。地质纵断面表明,地层土质分布较均匀地层土质分布较均匀,层位稳定。其层位稳定。其地层上部为第四系近代滨海相特征显著的海相混合沉积的松地层上部为第四系近代滨海相特征显著的海相混合沉积的松软层软层,下部为寒武系八村群砂页岩。下部为寒武系八村群砂页岩。工程地质概况工程地质概况第23页，本讲稿共32页第24页，本讲稿共32页真空预压加堆载预压处理断面位置为真空预压加堆载预压处理断面位置为DK122+394DK122+394+406,+406,长长12m,12m,宽宽34m,34m,采用塑料排水板排水采用塑料排水板排水,板长板长20m,20m,间距间距110m,110m,正三正三角形布置角形布置,埋设元件断面软土深埋设元件断面软土深3113m3113m。以抽真空及以抽真空及215m215m的的松砂松砂(为为1515kN/m1515kN/m3 3)堆载进行联合预压堆载进行联合预压。并进行了地面沉。并进行了地面沉降、深层沉降及真空压力的观测降、深层沉降及真空压力的观测,为检验其加固效果为检验其加固效果,加固加固前后进行了取样化验和静力触探对比试验。前后进行了取样化验和静力触探对比试验。试验概况试验概况第25页，本讲稿共32页真空预压及堆载预压结果分析真空预压及堆载预压结果分析在真空预压过程中在真空预压过程中,由于排水收缩而导致地基由于排水收缩而导致地基土体发生向内的侧向位移土体发生向内的侧向位移,从而引起膜周围的从而引起膜周围的土体产生向内的拉伸牵引裂缝土体产生向内的拉伸牵引裂缝,为抵消向内侧向为抵消向内侧向位移影响粉喷桩处理区位移影响粉喷桩处理区,在真空压力达到稳定值在真空压力达到稳定值后立即进行了堆载联合预压后立即进行了堆载联合预压。第26页，本讲稿共32页沉降过程曲线 沉降分析沉降分析 从图中可以看出从图中可以看出,随着真空压力的增大随着真空压力的增大,沉降也随之增沉降也随之增大大,但沉降速率较小。但沉降速率较小。当堆载填砂当堆载填砂215m(38175kPa)215m(38175kPa)高时高时,地基产生了较大的瞬间沉降。地基产生了较大的瞬间沉降。预压荷载稳定后预压荷载稳定后,沉降过程沉降过程线呈典型的双曲线形式线呈典型的双曲线形式。卸除预压荷载后卸除预压荷载后,沉降有所沉降有所回弹回弹,回弹值约为回弹值约为112cm112cm。从图中也可知从图中也可知,深度约深度约22m22m处的沉降几乎一直为零。半个处的沉降几乎一直为零。半个月后约月后约17m17m以下的沉降几乎无变化以下的沉降几乎无变化,1317m,1317m处的磁环沉降处的磁环沉降亦增加很慢亦增加很慢,说明这种处理方式对地基深处的处理效果并不说明这种处理方式对地基深处的处理效果并不理想理想。第27页，本讲稿共32页经计算经计算在真空预压及堆载预压荷载下停止抽真空时在真空预压及堆载预压荷载下停止抽真空时(相当相当于部分卸载时于部分卸载时),),地基土体的平均固结度为地基土体的平均固结度为87.5%,87.5%,此时此时沉降曲沉降曲线已经比较平缓线已经比较平缓,土颗粒水中结合水的比例已经比较大土颗粒水中结合水的比例已经比较大,这种这种水的排出比较缓慢水的排出比较缓慢,若延长预压时间对提高固结度并无太大效若延长预压时间对提高固结度并无太大效果。果。真空联合堆载预压法真空联合堆载预压法达到达到87.5%87.5%固结度所需时间仅为固结度所需时间仅为8080天左右天左右,这这比堆载法达到相同固结度所需时间大为缩短比堆载法达到相同固结度所需时间大为缩短,且由于其负压使水且由于其负压使水平向变形向着预压区平向变形向着预压区,在地面沉降相同的情况下在地面沉降相同的情况下,真空预压地基真空预压地基的固结度大于堆载预压的固结度大于堆载预压。因此。因此,真空预压法对使用荷载较小真空预压法对使用荷载较小(90kPa)(90kPa)的软土地基的软土地基,具有较好的适用性。具有较好的适用性。第28页，本讲稿共32页与纯堆载预压处理的地基压缩比较与纯堆载预压处理的地基压缩比较真空加堆载预压与纯堆载预压处理的地基土体上下部分压缩比值对比曲线从图中可以看出从图中可以看出,与相应进入预压期的纯堆载预压处理的相与相应进入预压期的纯堆载预压处理的相邻邻3#3#断面断面(里程为里程为DK122+450DK122+450+510),+510),断面中心堆载为断面中心堆载为16615kPa,16615kPa,塑料排水板处理方式及软土深度与真空加堆载塑料排水板处理方式及软土深度与真空加堆载预压断面相近预压断面相近,地基的上下部分压缩比值相比地基的上下部分压缩比值相比,纯堆载处理纯堆载处理的上下部分压缩比值随着预压期的延长而减小的上下部分压缩比值随着预压期的延长而减小,而真空预压处而真空预压处理的相应范围内压缩比值在后期几乎不变理的相应范围内压缩比值在后期几乎不变。这亦。这亦说明纯堆说明纯堆载预压处理在加固深厚软土地基时比真空加堆载预压处理优势明载预压处理在加固深厚软土地基时比真空加堆载预压处理优势明显显,真空预压的压力传递方式与堆载预压的压力传递方式在地基真空预压的压力传递方式与堆载预压的压力传递方式在地基深处有较大的差异深处有较大的差异。第29页，本讲稿共32页地基土体加固前后物理力学性质指标对比分析地基土体加固前后物理力学性质指标对比分析从表中可知从表中可知,加固后天然含水量、天然孔隙加固后天然含水量、天然孔隙比、液性指数下降了比、液性指数下降了20%20%左右左右,压缩系数下压缩系数下降了降了4217%,4217%,压缩模量提高的百分比为压缩模量提高的百分比为7017%,7017%,各项性质指标均得到了不同程度的各项性质指标均得到了不同程度的改善改善。第30页，本讲稿共32页涵基的变形分析涵洞沉降测点布置示意图涵洞沉降测点布置示意图涵洞沉降观测曲线涵洞沉降观测曲线真空预压停抽及堆砂卸除后真空预压停抽及堆砂卸除后,在在DK122+400DK122+400处现场浇筑处现场浇筑了宽了宽1.5m,1.5m,高高2.0m2.0m的框架涵。的框架涵。19961996年年8 8月月7 7日开始涵基日开始涵基段的路堤填筑段的路堤填筑,10,10月月2323日填至高日填至高4.98m4.98m。涵洞施工完成。涵洞施工完成后在其内部顶板设置了三个沉降观测点后在其内部顶板设置了三个沉降观测点,涵洞沉降观测涵洞沉降观测点布置示意见图点布置示意见图3,3,观测结果见图观测结果见图4 4。从图从图4 4中可以看出中可以看出,随着填土高度的增加随着填土高度的增加,沉降增大；填筑速沉降增大；填筑速率较快时率较快时,沉降增加加剧。沉降增加加剧。至填筑完成时至填筑完成时,涵基又产生了涵基又产生了4916cm4916cm的沉降的沉降,此时沉降速率达此时沉降速率达1413 mm/d1413 mm/d。这。这表明虽然经表明虽然经过联合预压过联合预压,但由于联合预压压力之和但由于联合预压压力之和(128.75 kPa)(128.75 kPa)小小于涵洞底的实际受压于涵洞底的实际受压(154.8kPa),(154.8kPa),因此预压荷载偏小因此预压荷载偏小,相相当于欠载预压当于欠载预压；再者由于；再者由于深层的预压效果较差深层的预压效果较差,从而导致涵从而导致涵洞受荷后变形较大洞受荷后变形较大,影响其正常使用功能。影响其正常使用功能。第31页，本讲稿共32页结论结论真空预压加堆载预压对浅层软土的处理效果较好真空预压加堆载预压对浅层软土的处理效果较好,对使用对使用荷载较小的软土地基荷载较小的软土地基,应用真空预压法可缩短工期应用真空预压法可缩短工期,较为较为经济合理经济合理,但对深层软土的处理效果较差。但对深层软土的处理效果较差。纯堆载预纯堆载预压处理在加固深厚软土地基时比真空预压处理优压处理在加固深厚软土地基时比真空预压处理优势明显势明显。真空预压的压力传递方式与堆载预压压力。真空预压的压力传递方式与堆载预压压力的传递方式在地基深处有较大的差异。为更好地发的传递方式在地基深处有较大的差异。为更好地发挥真空预压的优势挥真空预压的优势,如何更好地消除真空度在地基深层如何更好地消除真空度在地基深层的传递阻力等问题仍需进一步的研究。的传递阻力等问题仍需进一步的研究。第32页，本讲稿共32页