2022年高速铁路软土地基处理技术.docx
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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 高速铁路软土地基处理技术摘 要:铁路路基工程中常常会遇到软土问题,处理的质量与挑选的方法将直接影响到 轨道结构的稳固性与安全使用,因此软土地基的处理技术对高速铁路建设特别重要;本 文第一阐述了软土地基特殊是铁路软土地基的特点,对目前常用的软土地基处理方法以 及新技术进行总结,然后提出适合高速铁路软土地基处理的方法,并进展和提出了高速 铁路软土地基处理的新技术,对高速铁路软土地基常用的处理方法及其施工工艺进行详 细介绍;关键词:软土高速铁路轨道结构地基处理1前言随着国民经济快速的进展,人民生活水平逐步的提高,对此,在铁路的运输方面也提出 了更高的
2、需求;高速铁路凭借安全舒服、快速等优势,成为当代最主要的交通 运输工 具;因此,在工程质量方面也提出了更高的要求;由于在软土地基上进行修建高速铁 路,必需要掌握好技术质量以及基本特性,更需要掌握好地基施工后所出 现的沉降量以 及差异沉降量,它作为稳固高速铁路轨道的重要因素;由于高速铁路具有安全舒服、速 度较快等肯定的优势,当前,已逐步地成为了中长距离运行最为重要的交通运输工具;然而,由于轨道结构的主要基础就是路基,所以其刚度和强度以及在稳固性方面,在满 足运营的条件下应把轨道的参数规定在标准的范畴之内,同时也是保证列车的安全、高 速以及平稳的基础条件,所以,客运专线在对于掌握路基的变形和填料的
3、质量,特殊是 在对于工后沉降的掌握方面,都必需加以严格的掌握;对于在软土地基的范畴领域里,对其进行勘察和 设计以及在掌握施工质量方面有着更高的要求;软土地基的因有着肯定 的复杂性,并且没有足够的建设体会等因素,所以在建设大规模的客运专线时,必需要 挑选具有代表性的软土地段进行试验,进行勘察和设计以及在掌握施工质量等每个环节 都需要进行深化的讨论,这不仅可以为建设高速铁路供应有效的参考价值,仍可以对其 进一步的完善修改供应相关的有利依据;对此,本文具体介绍了在高速铁路修建中具有 代 表 意 义 的 设 计 、 施 工 控 制 以 及 各 个 环 节 中 的 技 术 实 验 并 加 以 研 究 ;
4、2 软土路基软土是在静水或缓慢流水环境中以细颗粒为主的近代沉积物, 其自然含水量大、孔隙比大、压缩性高、承载力低、渗透性小 , 是一种呈软塑到流塑状态的饱和粘性土;由于高速铁路轨道结构的基础修建在软土中 , 就此结构的地基就称为高速铁路软土地基;软土作为特殊土的一种,有其特殊的土力学性能:软土的自然含水量高,一般大于 30% ;孔隙比大,自然孔隙比 e 1;压缩系数 1- 2= 0.5 2MPa- 1;透水性低 , 竖向与水平渗透性不同,一般垂直方向的渗透性系数要小些;抗剪强度低 零,抗剪强度主要打算于内聚力;软土具有触变性与流变性;, 由于软土的内摩擦角接近于 铁路在通过沿海一带及湖泊沼泽地
5、区时,常常会遇到软土地基问题,主要有路基沉降不稳固及变形过大;路基边破失稳外挤;路基基床病害等;由于软基变形对铁路路基运营期间造成了较大的危害,它影响了行车安全,增大了线路的养护修理量;从 50 岁月开头,铁路工程技术人员就针对路基工程遇到的软土地基处理问题进行了大量的现场软基试验和讨论;经过几十年的 努力,通过提高现场勘察技术和手段、采纳各种新的原位测试技术和方法、应用各种软 基处理新技术和新方法,使铁路路基工程遇到的软土地基处理问题得到了较好的解决;名师归纳总结 - - - - - - -2.1软土的主要指标1)高含水量和高孔隙性自然含水量大事一个特点,依据有关资料说明软土的自然含水量大致
6、在4080,甚至最大的超过200;液限也很大一般在 30 60,土体的自然含水量和液限的关系是当第 1 页,共 8 页精选学习资料 - - - - - - - - - 土体的自然含水量增大的时候土体的液限也是增加的;经过多组实测的自然孔隙比统计得出的数据一般在 12 之间,有些数值到达最大测得的数据达 34;实际测的饱和度都在 95左右,自然孔隙比与自然含水量这两个指标呈直线变化关系;脆弱土具有的高含水 量的特点和高孔隙性特点就注定软土的压缩性特别强但是抗剪强度相对比较低;2 软 弱 土 层 的 渗 透 性实测数据说明,特殊是在滨海地区或者三角地带软土的渗透系数一般在 i 10-4i 10-8
7、cm/s 之间,这些土层基本上有夹层,夹层的材 质有细砂、微颗粒的粉土等,这些特点就打算了在水平方向对水的渗透性要比垂直方向要大得多;由于脆弱土质渗透系数小、始终处于饱和状态,自然含水量大,一定程度上延缓了土体的固结过程,很多情形下的试验过程是加荷一开头,土体就会显现比较高的孔隙水压力,这对路基的强度有显著的影 响;3 软 弱 土 层 的 压 缩 性多年实践发觉,脆弱土层基本都是高压缩性土,试验室实测压缩系数的范畴都在 0.10.2大多数都是 0.71.5MPa-1,局部最大达 4.5MPa-1 ,它随着土的液限和自然含水量的增大而增高;由于土质本身的因素而言,这些土的在车辆荷载作用下的变形有
8、以下特点:(1)变形比较大并且不 匀称;(2)变 形 时 间 很 长 但 比 较 稳 定;4 抗 剪 强 度抗剪强度小是软土的一个很重要的指标,并且它在加荷速度及排水固结条件都有亲密的相关,试验发觉不排水三轴快剪所得抗剪强度值特别小,讨论发觉与其侧压力大小没有直 接 的 关 系 ; 在 排 水 时 候 的 抗 剪 强 度 伴 随 固 结 程 度 的 增 加 而 增 大 ;2.2 软土的鉴别方法 查规范粒土;1 最常见的鉴别方法是依据建设部的部颁标准软土地区工程地质 勘(JGJ83-91)中的有关规定中符合下面特点的就可以定义为软土:(1)在野外情形下人们用肉眼观看土质的外观颜色假如是出现以灰色
9、为主的细(2)将土样带到试验室进行试验测定自然含水量,假如实测的自然含水量大于或等于液限 ; 天 然 孔 隙 比 大 于 或 等 于 1.01 ; 上 述 情 况 如 果 确 定 那 就 是 软 土 ;2 交通部的部颁标准大路软土地基路堤设计与施工技术规范(JTJ017-96 )中规定软土鉴别的方法;土样在试验室试验测定自然含水量35()与液限,自然孔隙比1.0 ,十字板剪切强度( kPa) 35(注:十字板剪切强度( Su)35kPa 所对于的静力触探总 贯 入 阻 力(Ps)约 为 750kPa;)2.3 常 用 处 理 软 土 地 基 的 材 料 与 要 求1 天 然 砂 砾大路路基用作
10、底基层或垫层的自然砂砾料透水性应良好,不能含有机质土、粘土块和其它有害物质;自然砂砾的最大粒径不得超过 53mm,含泥量不得大于 5;具体指标的确定 必 须 经 过 实 验 确 定;2 石 料石料要具有足够的强度和耐磨耗性,工程中一般要有碎石,碎石是由岩石和砾石轧制而成,必需保证碎石洁净、干燥,要保证其颗粒外形应具有棱角,不得掺有软质石和其它杂质,粒径一般在 20mm50mm 之间,含泥量不应大于 10;片石普遍用在填石路基中,抛石挤淤应采纳质地良好的片石,规格尺寸一般应小于 300mm;3.软土地基处理3.1 修建高速铁路在软土地段的技术要素1)对于软土地基的有效勘察以及选取参数的精度可以有
11、效的掌握好软土路基的沉降变形 与稳固性的基础因素;当前,在对软土地基进行勘察时,一般是应用勘探技术、土工的名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 8 页精选学习资料 - - - - - - - - - 试验等相结合的勘察方式,而不同的测试手段所获得的结果也是存在 肯定的差异性;因此,需要对现场试验实测的有效数据进一步的讨论分析,所以,在选用科学合理的设计参 数 和 有 效 的 勘 察 方 式 , 对 提 高 勘 察 的 准 确 度 是 非 常 有 利 的 ;2)在进行修建高速铁路中,在对路基的主要结构以及填料的质量掌握和压实质量的标准上都有着肯定的严格标准;在对于所应用的填料需
12、要在现场进行填筑试验,并获得路基填料的方法以及技术参数和工艺、压实质量的检验方法等,同时通过了模拟的动力试验的可评判动力特点,主要表现在:(1)验证合理的 设计方案可行性;(2)可 以 指 导 全 线 路 堤 的 设 计 和 施 工 工 作;3)由于软土所特有的固结特性会影响处处理措施,同时软土在原位强度和结构性等方面对运算沉降的精确度有很大的影响;所以,经大量施工实践证 明,由于软土路堤的工后沉降掌握是可以受到勘察以及设计质量的直接影响,并且与路堤的填筑速率、施工的质量以及对地基的处理工艺等方面都有着亲密的联系,因此,可以通过对现场进行试验并获得相应的施工参数,并有效的指导工程施工;3.2
13、对于软土地基的有效勘察1)对于在进行勘探以及测试点布置密度主要就是依据软土的地层结构、成因类型和硬底横坡等,确定软土空间的变化特点;在进行对软土地基勘探时需要实行原位测试方法和钻探方法相结合的勘察方式;在掌握钻孔的数量时需要依据地基土自身的匀称性以及设计要求来确定,同时也反映出在压缩层的深度里,所有岩土层物理力学的性质;2)在原位测试和钻探方法中主要包括了十字板的剪切试验、静力触探、应力铲的试验以及螺旋板荷载试验等,对于这些方法的应用主要是依据地层岩性的特点,以及对于建筑物 的 规 模 、 类 型 和 基 础 等 情 况 确 定 的 , 同 时 应 注 意 测 试 的 方 法 ;3)在确定试验
14、工程和试验的频度上一般是依据工程的主要类型,在拟选用地基的处理方案和软土的特点等方面进行确定的,通常把高速铁路的地基土主要的设计指标分成变形指标与强度指标两种;3.3 软基的破坏形式软土由于其不良的工程力学特性,对工程有极大的危害性,综合分析主要有以下几种形式:1 剪切破坏,由于地基抗剪强度不足以承担其上列车所施加的动、静荷载,造成破坏,表现为使邻近地基产生隆起;2 由于软土地基的高压缩性,发生不匀称沉降,使轨道结构的基础由于应力集中显现裂缝最终使轨道结构遭到破坏,失去其使用功能;3 由于软土地基的高间隙比与高含水率,在使用中发生排水固结,发生不匀称沉降,使轨道结构下沉量过高,影响使用功能;在
15、工程应用实际中,由于铁路路基是承担静、动双向荷载,其受力的复杂性,打算其软土地基发生匀称沉降的可能性微小;3.4 对 于 软 土 地 基 的 处 理 方 式1)在进行塑料排水板的机械施工中,由于静压式的插板机无论在经济成本仍是工效以及对环境的影响等方面都是好于振动式的插板机,然而振动式的 插板机在进行对地层穿透的才能方面是好于静压式的;所以,在两者都可以穿透地层处理塑料的排水板时,应优先应用静压式的插板机,假如挑选静压式在较困难的地层处理时,需应用振动式的塑料排水板机械进行处理;2)对于软土地基在进行选取设计参数时,需要在土工参数的统计分析基础上、原位的测试以及要结合地质背景等进行综合分析以后
16、,并提出科学的合理参数;在通过对现场的观测数据分析后,并提出了对软土地基沉降的运算方法以及工后的沉降推算;鉴于对软土地基沉降时间的掌握以及工后沉降推算的牢靠性要求,在软土地基进行填筑完成以后名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 8 页精选学习资料 - - - - - - - - - 必需要确保达到肯定的放置调整期,从而达到可以有效的掌握工后沉降的要求;3)由于应用不同的地基处理方法以及在不同结构物之间的剩余纵向差异的沉降会较明显,所以,对于地基的处理方法以及不同结构物的类型可以直接 影响剩余纵向差异沉降的重要缘由;因此,进行设计时在同一工点需防止应用不同的处理方式,假如不能防
17、止需要考虑在不同的处理方式以及不同的结构物之间进行设立过渡段,并且确保必要的放置时间,从而降低在不同工程类型间的沉降差异,假如在放置后显现存在较大差异的沉降地段,就必需要依据实测沉降资料来应用预压等处理方法;在依据运算路基的沉降值和实测值时所显现的差异,可以开展以信息化进行治理和施工,以及通过进行信息化管理 的 实 施 办 法 , 在 一 定 程 度 上 是 可 以有 效 的 控 制 工 后 沉 降 的 重 要 方 法 ;4)在软土地基经过搅拌桩的加固以后,对于地基土的特性会在很大程度方面有所改善,主要表现在通过施加荷载以后,其沉降量会较小并在很短的时 间内完成,一般是应用预压的方式等以降低因
18、后期荷载所引起的沉降问题,满意了轨道铺设的需要;另一方面,在应用排水固结法进行加固地基时,在加固后仍是松软土地基,进行后期的荷载施加以后仍旧是排水固结的特性,就沉降会较慢,所以就很难达到轨道的要求;对此,是否可以 通 过 长 期 的 超 载 来 降 低 后 期 荷 载 所 产 生 的沉 降 问 题 , 需 进 一 步 进 行 研 究 ;4. 经过长期工程实践已形成了多种形式的软土地基处理方法,如下:4.1 换填垫层法 此法处理的经济有用高度为 2 3m ,假如脆弱土层厚度过大,就采纳换填法会增加弃方与取土方量而增大工程成本;通过换填具有较高抗剪强度的地基土,从而达到增强地基 承载力的目的,满意
19、轨道结构对地基的要求;主要加固方法有换填、抛石挤淤、垫层、强夯挤淤几种;垫层法依据材料的不同可分为砂 砾石 垫层、碎石垫层、粉煤灰垫层、干渣垫层、土 灰土、二灰 垫层;代表方法有砂垫层法及换填法;4.2 深层密实法 适用于软土厚度 3m 的中厚软土的加固,分布面积广的软基加固处理,其加固深度可达 到 30m ;通过振动、挤压使地基中土体密实、固结,并利用加入的具有高抗剪强度的桩 体材料置换部分脆弱土体中的三相 气相、液相与固相 部分,形成复合地基,达到提高 抗剪强度的目的;主要加固方法 : 强夯法、土 或灰土、粉煤灰加石灰 桩法、砂桩法、爆 破法、碎石桩法 振冲置换法 、石灰桩法、水泥粉煤灰碎
20、石桩 CFG 桩法 、粉喷桩法、旋 喷桩法;代表方法有碎石桩法、强夯法、水泥粉煤灰碎石桩法、粉喷桩法;4.3 置换法 由于深层密实法中的几种方法都有加入高抗剪强度的材料,置换软土中部分成分的加固 机理,与原有的土体共同组成复合地基,达到加固地基的目的,因此深层密实法有时也 称为置换法;4.4 排水固结法 适用于处理各类污泥、污泥质粘土及冲填等饱和粘性土地基;软土地基在附加荷载的作 用下,逐步排出孔隙水,使孔隙比减小,产生固结变形;在这个过程中,随着土体超静 孔隙水压力的逐步扩散,土的有效应力增加,并使沉降提前完成或提高沉降速度;主要 加固方法 : 堆载预压法、砂井法、袋装砂井、真空预压法、电渗
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