CN103669331A - 高速铁路流塑状软土地基加固方法 - Google Patents

Abstract

一种高速铁路流塑状软土地基加固方法，该方法是采用水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)联合排水固结两种地基处理方法对高速铁路流塑状软土地基进行价格，它包括如下步骤：首先查明流塑状软土的有关物理力学指标，确定采用水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)处理前，流塑状软土的粘聚力C，和内摩擦角φ需要达到的要求；在待加固的高速铁路流塑状软土地基采用排水固结处理；待排水固结土体达到设计要求的强度后，在待加固地基中进行CFG桩施工，即完成高速铁路流塑状软土地基的加固处理。水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)联合排水固结技术与传统的单一技术相比，充分发挥了两种地基处理方法的优点，安全质量可控，确保了高速铁路运营的安全。

Description

高速铁路流塑状软土地基加固方法

技术领域

本发明属于高速铁路地基处理技术领域，具体指一种高速铁路流塑状软土地基的加固方法。

背景技术

目前高速铁路软土地基处理大量采用桩体较强的CFG桩、管桩以及钢筋混凝土灌注桩等刚性桩。打入桩处理流塑状软土施工时，由于振动作用引起软土触变变形，造成加固区以外建筑物造成外挤、隆起的现象，影响建筑物的使用安全，某线施工时就发生临近的既有线变形。沿海铁路在路基填筑期间就曾出现桩体倾斜、边坡坍塌等问题，而且运营仅2年已经出现路基失稳、下沉等问题，部分区段路基沉降多达几十厘米。流塑状软土地基出现以上问题的主要原因有以下2个方面：

(1)采用CFG桩或搅拌桩处理深厚流塑状软土时，会对周边软土有扰动破坏作用，进行路基填筑时，桩可能会出现剪切、倾斜和弯曲的破坏现象。这种破坏类似于多米诺骨牌的效应，使路基快速产生外挤、下沉和开裂变形的破坏，对于搅拌桩的地基处理，在圆弧滑动破坏过程中，实际会出现桩的拉伸破坏和弯曲破坏同时发生。

(2)对于流塑状软土地层采用搅拌桩、CFG桩等进行地基处理时，桩网结构路堤的整体稳定性滑弧检算应考虑排桩受软基附加侧向荷载的外挤作用力及施工填筑过程中侧排桩的倾斜因素。以往所有的设计计算软件中都未考虑这些因素，稳定检算看似安全，但实际路基填筑过程中还出现多起失稳破坏的案例。

目前大量基础工程流塑状软土地基采用刚性桩复合地基处理，但设计方法存在问题，需要深入开展流塑状软土复合地基失效机理的研究，提出我国大面积流塑状软土地基的处理可靠的地基处理方法，避免工程事故，减少国家经济损失。为高速公路、高速铁路和机场地基流塑状软土地基处理和运营期间的养护维修提供技术理论支持。

发明内容

本发明的目的就是针对上述技术背景，提供一种高速铁路流塑状软土地基加固方法，该方法首先采用排水固结提高流塑状软土地基的强度，使其达到水泥粉煤灰桩(CFG桩)施工的条件，然后采用CFG桩进行地基处理，确保高速铁路路基足够稳定安全。为实现此目的，本发明所设计的高速铁路流塑状软土地基加固的方法，它包括如下步骤：

(1)查明流塑状软土的有关物理力学指标。确定采用水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)处理前，流塑状软土的粘聚力C，和内摩擦角φ需要达到的要求。

(2)在待加固的高速铁路流塑状软土地基采用排水固结处理；

(3)待排水固结土体达到设计要求的强度后，在待加固地基中进行CFG桩施工，即完成高速铁路流塑状软土地基的加固处理。

在所述步骤(1)中，首先对待处理的地基进行全面的地质勘探，包括现场十字板剪切试验和室内剪切试验，查明流塑状软土的粘聚力C，和内摩擦角φ。采用圆弧滑动法对路基的稳定性进行检算，确定流塑状软土地基需要达到的强度指标。稳定检算过程中，CFG桩的抗剪强度应根据流塑状软土的强度变化适当进行折减，稳定系数Fs依据高速铁路列车设计行车速度进行选择。

在所述步骤(2)中，依据步骤(1)确定的流塑状软土的强度指标，选择合适的排水固结施工方法，确定排水系统和加载系统的形式。排水系统选择塑料排水板，宽度10cm，厚度5mm，长度大于地基处理的深度，采用专门的插板机施工。加载系统可以考虑堆载法、真空预压、降低水位法、真空预压联合堆载法。

在所述步骤(2)前，在地基中布置孔隙水压力测试传感器，在路肩设置沉降观测桩，并在坡脚外设置两排侧斜观测桩。

所述的水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)的桩径范围为350～600mm，方形布置，桩间距取3～5倍桩径。CFG桩施工时采用跳桩施工，沿纵向间距3～5根桩施工，避免施工过程对相邻产生扰动，影响成桩质量。

排水固结施工期间，应加强地面沉降、孔隙水压力、水平位移观测，水平位移和地面沉降不超出20mm/天，孔隙水压力与荷载之比控制在小于0.5～0.6。

本发明采用水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)联合排水固结技术对高速铁路流塑状软土地基进行加处理，它具有如下优点：

(1)本发明专利提出了高速铁路流塑状软土地基处理的一种新型方法，解决了以往流塑状软土地基处理过程出现的各种问题，该方法采用常规两种地基处理：CFG桩和排水固结法，发挥两种方法的优点，达到了良好的加固效果。

(2)采用水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)联合排水固结技术可以避免以往单独采用CFG桩施工过程中出现的桩体破坏，地基失稳的问题。

(3)采用水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)联合排水固结技术相比单独的排水固结处理方法，大大缩减了地基处理时间。

综上所述，水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)联合排水固结技术与传统的单一技术相比，充分发挥了两种地基处理方法的优点，安全质量可控，确保了高速铁路运营的安全。

附图说明：

图1为本发明中高速铁路流塑状软土地基加固后的一种结构示意图

其中：1-水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)、2-流塑状软土地基、3-路基、4-孔隙水压力探头、5-塑料排水板、6-坡脚、7-路肩、8-侧斜观测桩。

具体实施方式：

以下结合附图和具体实施对本发明作进一步的详细说明：

一种高速铁路流塑状软土地基加固方法，它包括如下步骤：

1)在待加固地基进行十字板剪切试验，并取原状土样进行室内剪切试验，确定流塑软土的强度指标：粘聚力C，和内摩擦角φ。采用圆弧滑动法对路基的稳定性进行检算，确定流塑状软土地基采用CFG桩加固需要达到的强度指标。

2)在待加固路基3的路肩7设置观测桩，并在坡脚6处设置一排观测桩8，观测桩8的纵向间距为10m，用来监测排水固结过程中路基沉降和水平位移。在流塑状软土地基2中不同深度处埋设孔隙水压力探头4，用来测试排水固结施工过程中监测孔隙水压力的变化。

3)在地基2中采用专门的插板机将塑料排水板按照一定的间隔插入到流塑状软土地基中，形成排水系统。塑料排水板，宽度10cm，厚度5mm，长度大于地基处理的深度。

4)在地基表面进行堆载，施工过程中加强地面沉降、水平位移观测、孔隙水压力观测。排水固结施工所完成的沉降变形和平均固结度应满足设计要求，检验数量为每3000m2抽样检验6点。必要时，应对预压完成的地基土进行原位十字板剪切试验、室内土工试验及荷载试验。

5)排水固结加固后地基土体的强度达到设计要求后，卸掉地基面堆载，按照设计要求进行CFG桩施工。

6)CFG桩施工过程和施工完成后应对CFG桩进行桩身完整性、均匀性、桩身强度、单桩或复合地基承载力等。成桩7天内，可采用低应变检查桩身完整性，检查数量为施工总桩数的10％，且不少于3根。成桩28天后，应在桩中心处、桩长范围内垂直钻孔取芯，观察桩体完整性、均匀性，在桩身上、中、下取不同深度的不少于3个试样作抗压强度试验。检验数量为施工总桩数的2‰，且不少于3根。CFG桩宜在成桩28天后，进行单桩或复合地基载荷试验，检验数量为总桩数的2‰，且不少于3根。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (1)

1.一种高速铁路流塑状软土地基加固方法，其特征在于，它包括如下步骤：

1)查明流塑状软土的有关物理力学指标。确定采用水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)处理前，流塑状软土的粘聚力C，和内摩擦角φ需要达到的要求。

2)在待加固的高速铁路流塑状软土地基采用排水固结处理；

3)待排水固结土体达到设计要求的强度后，在待加固地基中进行CFG桩施工，即完成高速铁路流塑状软土地基的加固处理。