专题四高速铁路软土地基处理.ppt

高速铁路路基技术 李向国 硕导、副教授 石家庄铁道学院 2006年5月 软土地基处理技术 前提： 地基处理的目的、加固原理、施工程序、技术要求、质量标准和检测方法 软土地基处理技术 铁路系统常用的地基处理方法 浅层处理：换填法，抛石挤淤法、砂垫层法、土工合成材料（土工格栅、土工格室）垫层法。 排水固结法：袋装砂井、砂井、塑料排水板 堆载预压、真空预压、井点降水 复合地基：水泥搅拌桩、粉喷桩、旋喷桩、砂桩、碎石桩 强夯：强夯置换 软土地基处理技术 高速铁路路基的地基条件 不允许发生发生基底破坏，也不允许发生过大的工后沉降和沉降速率。 以往只对基底强度作要求，不允许地基破坏，对地基变形未重视。 提速后的铁路路基病害，大部分为地基变形所致。 高速铁路路基的设计理念正由强度设计向变形控制设计转变 高速铁路路基地基，强度和刚度要求并重。 软土地基处理技术 日本东海道新干线：工后沉降小于10cm 大秦铁路：工后沉降小于30cm 广深准高速铁路：工后沉降小于20cm 秦沈客运专线：工后沉降小于15cm 京沪高速铁路：工后沉降小于10cm 软土地基处理技术 地基处理方法的选择 软土层厚度小于3米时，浅层处理。 一般路基，软土层较后，排水固结法。 路桥过渡段：复合地基 松软地基、液化地基： 软土地基厚，施工受地域影响，采用粉喷桩。 软土地基处理技术 浅层处理法： 1、换填法 （1）加固原理：根据土中附加应力的分布规律、让垫层承受上部较大的应力，软弱土层承受较小的应力。 （2）作用： 提高持力层承载力；减少沉降量；加速软土层的排水固结；防止冻胀；消除膨胀土的胀缩作用。 软土地基处理技术 （3）要求 宽度；填料与压实标准 （4）检验方法：压实系数、地基系数。 2、抛石挤淤法 石料要求、抛填顺序；检验方法。 3、砂垫层法（含反滤层） 4、土工合成材料垫层* 搭接问题；多层铺设；砂垫层要求；压实问题 软土地基处理技术 排水固结法： 原理：孔隙水排出，孔隙体积减小，地基产生固结变形。 目的：解决沉降与稳定问题 组成： 排水系统： 水平排水体：砂垫层 竖向排水体：砂井、袋装砂井、塑料排水板 加压系统：堆载法、真空预压法、降水法、电 渗法、联合法 软土地基处理技术 设计方法 堆载预压设计 分级加载：当前期荷载增加到足以承受下级荷载时。 利用天然地基土抗剪强度计算第一级允许荷载P1 计算第一级荷载下地基强度增长值Cu1 计算P1作用下达到所需固结度所需时间t1 根据Cu1计算施加的第二级荷载P2=5.52Cu1/K 依此类推 计算预压荷载下地基的最终沉降量和预压期间的沉降量，确定预压时间。 软土地基处理技术 砂井排水固结设计 砂井设计 直径和间距；深度；排列方式；布置范 围；砂料 砂井地基固结度设计 太沙基一维固结理论 地基稳定分析：瑞典条分法 沉降计算：分层总和法 软土地基处理技术 施工方法 袋装砂井： 设备：履带式双管砂井机；门架式袋装砂井机； 井架式袋装砂井机 材料：砂袋—聚乙烯、聚丙烯、聚酯 施工顺序： 清理场地：开挖排水沟，清表 填筑土拱坡：设计路幅宽度范围内回填至高出原地面20cm，以4%横坡形成拱，碾压密实。 填筑砂垫层：均匀、等厚 软土地基处理技术 机具定位 打设套管 孔口检查 起吊，下砂袋 坝套管 检查砂井入土深度 质量控制： 砂料质量及含泥量 套管长度与直径，桩尖活门开启情况 灌砂的饱满度 垂直度 砂袋的外露长度 软土地基处理技术 塑料排水板 施工顺序： 装靴——定位——插设——上拔——切断——移位 软土地区路基施工观测与控制 在路堤施工中，由于附加荷载是逐渐起作用的，因此软土地基中超静水压力的消散必须经历一定时间才能完成。为了使路堤填筑所产生的应力增加量与路堤底地基强度的增量相适应，就必须进行施工观测与控制。 软土地区路基施工观测与控制 （一）施工观测的范围 1、接近或超过临界高度的路堤； 2、采用砂垫层、排水砂井加固的路堤； 3、必须进行试压或预压的桥头路堤及采用加固措施的较高路堤； 4、超过设计允许填土速度施工的路堤； 5、对全面施工具有指导意义的代表性路堤。 软土地区路基施工观测与控制 （二）施工观测的主要项目 1、人工巡回观察地表变化 人工巡回观察是由有经验的施工人员沿着线路巡回观察路堤外貌的微小变形、微小裂缝及其他发展情况，观察路堤坡脚附近地面的微小隆起和出水现象等。当发现上述现象时，应考虑缓填或停填。 软土地区路基施工观测与控制 2、边桩位移观测 在填土过程中，边桩用来观测土的侧向位移值及其发展趋势，从而判断地基的稳定性。 （1）边桩设置。在路堤坡脚外侧2～10 m