《高速铁路软土地基处理方案选择与优化设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高速铁路软土地基处理方案选择与优化设计（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、高速铁路软土地基处理方案选择与优化设计 1 前言 J I I I I I I 一 李国和尹银轩 铁道第三勘察设计隗天津3 0 0 1 4 2 冀 要掇据秦沈客运专鲮款土地暮处理经验 探 讨如何选择适用于高遗铁鼍的软土地暮处理方案款 如何进行地墓加固的优化设计 关健词 高速铁路舡善加固挑化设计 人人 秦沈客运专线是我国第一条实现快速客运的铁路客运专线 设计时速为2 0 0 k r r h 该铁 路在途经辽河平原时遇到了大范围的软土及松软土地基 对此在铁路设计及施工中采取了多 种地基处理方法 使工后沉降量得到了有效的控制 保证了铁路的高度平顺 试验速度已达 3 0 0 k m h 以上 正在规划设
2、计当中的京沪高速铁路设计时速为3 0 0 k dh 对路基强度及稳定提 出 更高的要求 线路经过华北平原及长江中下游平原时也遇到了大范围的软土及松软土层 软土地基问题也十分突出 软土因其承载力很低 并且在上部施加荷载后会产生较大的沉降变形 所以在修筑路堤之 前要进行适当的处理方能满足高速铁路的设计要求 时速2 0 0 公里新建铁路线桥隧站设计 暂行规定 中第5 3 3 条规定 在松软地基上修建路堤时 应进行工后沉降分析 要求路堤和 基床建成验收后 路基的工后沉降量 般地段不应大于1 5 t a n 沉降速率应小于4 V 年 桥台 9 2 3 台尾过渡段路基 亡后沉降不应大于8 m a 而京沪高
3、速铁路工后沉降量控制的标准为l o 沉 降速率3c m a 暂规 第5 3 6 条进一步规定 基床范围内地基土比贯入阻力P 值不应小于 1 5 M P a 或允许承载力 o 不小于01 8 M P a 不能满足时应采取地基改良或加固措施 I 本文结合秦沈客运专线软土路段地基处理的成功经验 探讨如何进行高速铁路软土地基 处理方案选择及优化设计 2 地基加固方案比选 地基处理的目的是提高地基强度并减少地基在上部荷载作用下的变形量 这两方面因素 也正是衡量软土地基处理方案优劣的首要标准 根据秦沈线地基加固施工检测及路基沉降观 测结果 对几种常用的地基处理方法进行初步的对比 1 地基检测结果比较 秦沈
4、线软土及松软土主要为粉质黏土 部分路段淤泥质黏土 粉土及粉 细砂 松软层厚 度为20 98 m 最大底板埋深为1 89 m 地基处理方法主要有垫层法 排水固结法 碎石桩 砂桩 粉喷桩 旋喷桩和搅拌桩等几种 其中 排水固结法秦沈线软土地基处理用得最多的方 法 分别采用了袋桩砂井和靼料排水板两种竖向排水体 多数路段又进行了加载预压 处理效 果主要根据路基变形监测数据评定 秦沈线复合地基施工及检测结果显示 以旋喷桩和搅拌桩复合地基处理效果较好 其次为 粉喷桩 砂桩和碎石桩 旋喷桩和搅拌桩开挖出的桩头成型良好 且强度较高 而粉喷桩桩头 常显疏松状 抽芯检测时有些达不到 秦沈客运专线铁路路基工程质量验收
5、评定标准 如A 1 2 标和A 1 3 标旋喷桩工点7 处 经检测全部合格 搅拌桩工点2 8 处 经补强处理的工点有4 处 补强率1 4 3 粉喷桩工点2 处 补强1 处 补强率为5 0 碎石桩工点1 7 处 进行补强处理 的有3 处 补强率1 7 6 砂桩工点4 处 补强处理1 处 补强率2 5 O 不合格工点主要因为 贯入击数未达到 J G J7 9 9 1 1 规定的复合地基承载力计算 该公 式为 P s p k m 等 口 1 一m t k 3 式中 m 置换率 尺 单桩承载力标准值 A 桩截面积 f 天然地基承载力标准值 复合地基承载力标准值 9 2 6 p 桩间土承载力折减系数 在
6、上式中 可设原地基土层承载力不变 则重点考虑单桩承载力和置换率 单桩承载力由 桩体强度 桩长 桩截面积和桩周及桩端土力学性质等几方面因素决定 其中桩体强度和桩长 足设计的主要指标 规范提供的单桩承载力计算公式为 R 啊 A 4 或 R d q z s 诅 k 5 式中参数见 建筑地基处理技术规范 J q7 9 9 1 有关规定 上述两个公式是从桩身强度和桩间土作用两种角度对单桩承载力的计算 规范要求当R t R 时 才能使两方面的作用都得到充分发挥 两公式中q 和 与桩间土的力学性质有 关 可视为常量 且当桩较长时 桩端土的作用可忽略不计 根据式 4 和式 5 的对比可知 桩 身强度与桩长是相
7、关的 即桩身越长 要求桩身强度也要越高 因桩身强度与水泥掺入比成正 相关关系 则在设计中当桩长增加 水泥掺入比也应适当提高 二者的相关性可查有关手册 但在一般情况下 为了获得上述设计参数的确切数值 要求在设计之初进行室内水泥土强度配 比试验和现场单桩载荷试验 结合地层条件 经对比分析后来确定合理的桩长和水泥掺入比 搅拌法水灰比一般取o 5 l 水泥掺入比1 3 1 8 每延米水泥土桩 桩径5 0 c m 用水泥5 0 6 0 l 曙 取原位土进行交叉试验来确定合理的水泥掺入量 研究表明 柔性桩至半刚性桩的单桩有效长度随桩身强度的提高而增大 且一般在l O m 以内 而复合地基的有效桩长至目前为
8、止还不是十分明确 我们在秦沈线试验段得出的结果 是 粉喷桩和搅拌桩复合地基的分层沉降和水平位移的收敛深度都在1 5 m 左右 推算路堤荷 载下的粉喷桩复合地基的有效桩长大约为1 5 m 而搅拌桩复合地基略小 在试验段中粉喷桩 和搅拌桩的桩长分别为9 m 和l l m 而两种复合地基的总压缩量均在5 0 r r r n 以内 完全满足路 堤变形的设计要求 这说明按路堤沉降变形要求进行方案设计时 粉喷桩和搅拌桩复合地基 设计深度不必很深 一般为8 l O m 即可满足要求 由于存在有效桩长 单靠增加桩长来提高复合地基承载力是有限度的 而增大置换率则是 提高复合地基承载力的另一有效途径 但对于一般土
9、层 加大置换率往往会使工程量增加很 多 这样可能也是不经济的 因此 在一定的经济技术条件下 在桩长和置换率之间有一种优 化关系 最简单的作法是首先根据地层条件选择不同的单桩承载力和桩长 分两种情况 一种 情况是有持力层时 桩长可根据持力层分布来确定 利用公式 5 计算单桩承载力 而根据公式 4 确定适宜的桩体强度和水泥掺入比 另一种情况是深厚软土层的处理 应先根据软土性质 选择适宜的单桩承载力 利用公式 5 确定桩长 可根据施工条件选择几组数值 然后利用复 合地基承载力公式确定与之对应的置换率 最后核算不同方案的总造价 比较分析以后确定 在经济和技术两方面占最优的方案 在复合地基中设置垫层主要
10、是均化应力 保证桩土共同承担荷载 当上部施加荷载后 允 许桩顶对上部垫层有适当的刺入破坏 强迫桩间土首先分担一部分荷载 当桩顶处垫层被充 分挤出和压密后 桩才更多地分担增加的荷载 若刺入破坏过大 又不利于桩的承载力的发 挥 并可能造成过大的沉降变形 因此 垫层要有一定的密实度和强度 可选取砂和碎石复台 材料 或在垫层内铺设一层或多层土工格栅 此时 土工格栅不宜直接铺设在桩顶或垫层的底 部 根据秦沈线设计经验 若碎石垫层厚0 5 m 单层土工格栅铺于桩顶以上0 3 m 垫层内为 宜 另外 铺设土工格栅可减少路基沉降和水平位移 根据秦沈线试验段测量结果 铺设土工 9 2 7 格栅路段的水平位移均小
11、于不铺设土工格栅路段 水平位移减少的比例水泥搅拌桩处理地段 为3 7 9 水泥粉喷桩处理地段为2 31 可以看出土工格栅对于减少水平位移 增加路基 稳定性所起的作用还是很明显的 4 结语 选择地基处理方案要做到因地制宜 在具体的设计当中要求设计人员不仅要遵循一般规 律 而且要重点考察当地的特点和工程的具体要求 使各项参数的选取符合当地的实际 有必 要进行经济条件下的方案比较 使设计指标在经济技术条件下都达到最优 参考文献 1 时速2 0 0 公里新建铁路线桥隧站设计暂行规定铁道部内部资料 1 9 9 8 2 龚晓南 复合地基理论与实践在我国的发展 见 龚晓南主编 复合地基理论与实践 杭州 浙江
12、大学出版社 1 9 9 2 3 建筑地基处理技术规范 J G I7 9 9 1 北京 中国计划出版社 1 9 9 2 A b s t r a c t B a s e do f ft h ee x p e r i e n c e so fs o f tg t o u n d s i l lr e i n f a r c e m e n ti nQ i n h u a n g d a ot oS h e n y a n g m i l w a yf o rp a s s e n g e rt m n s p c t i ti sd i s c u s s e dt h a th Vt om a k
13、 eaf e a s i b hs c h e m ea n dd e s i g n i n go p t i m i z a t i e nf o rs o f tg r o u n d s i l lr e i n f o r c e r r e m ti nt h i sp a p e r K e y w o r d s H 出一s p e e dr a i l w a y G r t x m d s i l lr e i r f f c r c e r n e n t D e s i r i n go p t i m i z a t i o n 作者简介 丰国和 男 1 9 6 8
14、一 高工 博士 r 1 地质专业 电话 1 3 9 2 0 4 4 8 7 9 2 0 2 2 2 6 1 8 0 1 7 2 邮址 天津市河北区中山路1 0 号棱三院地路处 3 0 0 1 4 2 高速铁路软土地基处理方案选择与优化设计高速铁路软土地基处理方案选择与优化设计 作者 李国和 尹银轩 作者单位 铁道第三勘察设计院 天津 本文读者也读过 10条 本文读者也读过 10条 1 赵新益 京沪高速铁路的主要地质路基问题及对策 会议论文 2004 2 王拥军 铁路软土地基处理与施工管理 期刊论文 中国科技纵横2010 6 3 程军 杨新安 CHENG Jun YANG Xin an 高速铁路
15、软土地基处理对策及效果分析 期刊论文 上海铁道大学学报 理工辑 2000 21 10 4 刘宏伟 翟征秋 直排式真空预压技术在软土地基处理中应用 期刊论文 交通科技2011 2 5 张钦城 浅谈水泥搅拌桩在新客站软土地基处理中的应用 期刊论文 城市建设理论研究 电子版 2011 26 6 王显利 高速铁路软土地基处理方法 期刊论文 现代物业2011 10 3 7 刘付海 论岩土工程勘察信息管理系统 期刊论文 城市建设2010 18 8 袁真秀 Yuan Zhenxiu 广州市大学城隧道沉管段岩土工程勘察 期刊论文 铁道勘察2009 35 2 9 刘干斌 叶俊能 宁波市轨道交通一号线一期工程岩土工程探讨 会议论文 2008 10 王应铭 Wang Yingming 铁路路基标准复审情况 期刊论文 铁道标准设计2010 z1 本文链接
