高速鐵路的軟土地基問題

2/1/20231前言由于我國以往的鐵路工程對路基的重視程度不夠，使得近年來鐵路路基出現(xiàn)的質量問題越來越明顯，發(fā)生了許多安全事故，造成了嚴重的經濟損失。隨著秦沈客運專線的建設，人們對路基的研究和重視程度也在逐步提高，現(xiàn)在，路基在鐵路工程中已明確被作為“土工結構物”來看待，路基工程的地位已得到明顯提高。對于設計時速350km的高速鐵路，其路基工程更是高標準、高要求，因此，設計、施工和質量保證方面等問題將更加突出，尤其軟土地基條件下的路基設計與施工將是建設高速鐵路必須解決的關鍵技術問題。2/1/20232一、軟土地基的基本特點

1、具有高含水量、大孔隙、低密度、低強度、高壓縮性、低透水性、中等靈敏度的特點。這種土類屬高至中壓縮性，壓縮量大，排水固結緩慢，地基穩(wěn)定性差。

2/1/20233一、軟土地基的基本特點

2、具有一定的結構性。結構性的軟土有以下特點：①其力學結構特性與應力水平有密切關系，應力水平較低時土的壓縮性較低，應力水平較高時結構性受到破壞，壓縮性較高，二者可以相差3～4倍，甚至更高；②結構性是不可逆的，一旦被破壞很難恢復，從而加大了土的壓縮量；③具有結構性的土類應力——應變關系將具有一定的剪脹性。在此類地基上做工程，施工程序的不當會給工程質量帶來不利的影響，甚至造成工程失事。

2/1/20234一、軟土地基的基本特點

3、大部分地區(qū)在地表處由于風化、淋洗作用而存在硬殼層，該土層具有中等或低的壓縮性，較高的強度。如在工程上合理的利用此土層，可望降低總的沉降量。2/1/20235二、高速鐵路路基的特點

1、控制路基變形

2、路基剛度的均勻性

3、在列車運行及自然條件下的穩(wěn)定性

2/1/202361、控制路基變形

高速鐵路對軌道的平順性提出了更高的要求，而路基是鐵路線路工程的一個重要組成部分，是承受軌道結構重量和列車荷載的基礎，它也是線路工程中最薄弱最不穩(wěn)定的環(huán)節(jié)，路基幾何尺寸的不平順，自然會引起軌道的幾何不平順。因此，高速鐵路路基除應具備一般鐵路路基的基本性能之外，還需要滿足高速鐵路軌道對基礎提出的性能要求。不僅要求靜態(tài)平順，而且還要求動態(tài)條件下平順。一般鐵路路基是以強度控制設計，而對于高速鐵路，變形控制是路基工程設計的主要控制因素。因為在強度破壞前，可能已出現(xiàn)了不容許的過大變形。2/1/202372、路基剛度的均勻性

列車速度越高，要求路基的剛度越大，彈性變形越小。但剛度過大也會使列車振動加大，也不能平穩(wěn)運行。路基剛度的不平順則會給軌道造成動態(tài)不平順，所以，要求路基在線路縱向做到剛度均勻、變化緩慢，不允許剛度突變。2/1/202383、在列車運行及自然條件下的穩(wěn)定性列車運營時路基不僅承受軌道結構和附屬構筑物的靜荷載，還要承受列車荷載的長期反復作用。同時，由于路基直接暴露在自然條件下，需要抵抗氣溫變化、雨雪作用、地震破壞等不良因素的影響。路基工程必須在這些條件的長期作用下，其強度不會降低、彈性不會改變、變形不會加大。真正做到長壽命，少維修。只有這樣，才能高速行車，減少維修費用，并增加運行的安全性。2/1/20239二、高速鐵路路基的特點

1、控制路基變形

2、路基剛度的均勻性

3、在列車運行及自然條件下的穩(wěn)定性

以上的幾點要求，目前的普通鐵路路基是不能滿足的，而高速鐵路必須在路基結構、路基材料及路基施工工藝等方面采取一系列與普通路基不同的技術標準才能實現(xiàn)。具體表現(xiàn)在有一個強度高、剛度大的路基基床，沉降很小或沒有沉降的地基以及沿線路方向平緩變化的剛度等三個方面。

2/1/202310三、高速鐵路軟土路基的問題與控制要點

軟土地基由于地基土層強度低、壓縮性大、滲透系數(shù)小等特性，在其上修筑路基時，地基沉降問題突出，過大的沉降量影響軌道的穩(wěn)定和平順，而且持續(xù)時間較長，因此，在這種地基上修建路基，應將其工后沉降量和沉降速率控制在允許范圍內，使其不影響列車高速、舒適、安全運行。

2/1/202311三、高速鐵路軟土路基的問題與控制要點

1、《京滬高速鐵路設計暫行規(guī)定》要求路基工后沉降量不應大于5cm，年沉降速率應小于2cm/年。橋臺臺尾過渡段路基工后沉降量不應大于3cm。工后沉降不能滿足要求時，應采取地基加固處理等措施。2、軟土路堤的穩(wěn)定安全系數(shù)考慮列車荷載作用時不應小于1.15。

2/1/202312三、高速鐵路軟土路基的問題與控制要點

3、軟土及松軟土地基上填筑路堤時，應于邊坡坡腳外設置邊樁進行水平位移觀測，于路堤基底地面設置沉降觀測設備進行沉降觀測。在路堤填筑過程中，必須控制填土速率?？刂茦藴蕬獮椋郝返讨行牡孛娉两邓俾省?.0cm/每晝夜，坡腳水平位移速率≤0.5cm/每晝夜。

2/1/202313三、高速鐵路軟土路基的問題與控制要點

4、應根據沉降觀測情況進行綜合分析，開展動態(tài)設計，以推算地基的最終沉降量，并應及時調整設計使地基處理達到預定的控制要求，同時應作為驗交時控制工后沉降量的依據。2/1/202314三、高速鐵路軟土路基的問題與控制要點

5、軟土及松軟土地基地段應結合工程實際，選擇代表性地段提前修筑實驗路堤，以檢驗設計、指導施工。6、對沉降控制較困難的軟土和松軟土地段路基，應做好施工組織設計，提前安排施工預壓，保證必要的預壓期。2/1/202315四、采取的主要工程措施：

1、路基面兩側各加寬0.1m；路堤兩側設1.0m高、1.0～2.0m寬的護道，護道以下邊坡為1：1.75，護道及護道邊坡采用干砌片石護坡防護。

2/1/202316四、采取的主要工程措施：

2、對淺層軟土或松軟土，一般采用片石擠淤加固，當?shù)乇碛斜佑矚r，可挖除硬殼進行片石擠淤。對具有棄土條件和滲水土有來源的地段，可挖除換填滲水土；當片石料缺乏時，可采用深層攪拌樁復合地基加固，最小樁長不小于4m或嵌入硬底不小于1.0m。

2/1/202317四、采取的主要工程措施：

3、對于軟土或松軟土埋藏較深、厚度較大的地基，一般采用水泥攪拌樁、旋噴樁、混凝土預制管樁、CFG樁網等進行處理，樁頂鋪設碎石墊層并鋪設一層強度不小于40kN/m土工格柵。加固深度原則上穿透軟土層。

2/1/202318四、采取的主要工程措施：

4、過渡段地基根據地質條件和沉降計算情況，地基處理措施適當加強，一般采用水泥攪拌樁、CFG樁或旋噴樁加固，適當提高置換率或樁長。

2/1/202319四、采取的主要工程措施：

5、每個工點設置觀測斷面，埋設觀測儀標，對地基水平位移和垂直位移進行監(jiān)測，根據監(jiān)測結果，進行動態(tài)設計，指導施工。

2/1/202320五、昆山“軟土地基路橋設計參數(shù)試驗項目”

1、復合地基法采用了漿噴樁、粉噴樁。

2、排水固結法采用了塑料排水板真空聯(lián)合堆載預壓、塑料排水板超載預壓、砂樁等載預壓、砂樁超載預壓。

2/1/202321砂樁2/1/202322塑料排水板2/1/202323真空預壓法2/1/202324六、常用軟土地基處理方法的施工設備、質量檢驗方法

1、水泥攪拌樁（漿噴樁、粉噴樁）可采用PH-5B、PH-5D、GPP-5B型攪拌樁機械施工。樁體質量檢驗可選用鉆探取芯檢驗法與載荷試驗檢驗方法相結合。

2/1/202325全景GPP-5B型PH-5D型PH-5B型攪拌樁施工工藝及質量檢驗方法研究2/1/202326儲漿桶輸灰罐PJ-4型記錄儀攪拌樁施工工藝及質量檢驗方法研究2/1/202327養(yǎng)護箱無側限試驗剪切試驗固結試驗2/1/202328

鉆探取芯上圖為芯樣左圖為鉆探取芯攪拌樁施工工藝及質量檢驗方法研究2/1/202329靜力觸探靜力觸探自動記錄儀油壓系統(tǒng)攪拌樁施工工藝及質量檢驗方法研究2/1/202330輕便動力觸探輕便動力觸探試驗輕便動力觸探記錄攪拌樁施工工藝及質量檢驗方法研究2/1/202331標準貫入擊數(shù)與深度齡期關系曲線圖

標準貫入試驗攪拌樁施工工藝及質量檢驗方法研究2/1/202332

足尺開挖可直觀反映樁體成樁質量，但對路基土體及相鄰樁的破壞影響太大，同時檢驗深度一般局限于地表以下4m。不可單獨應用于攪拌樁的檢驗。足尺開挖檢測攪拌樁施工工藝及質量檢驗方法研究2/1/202333

低應變檢測主要應用于剛性樁質量檢驗，從本工點檢驗結果分析存在較大的偏差，且約有一半的樁檢測不到樁底反射。不宜用于攪拌樁質量檢驗。低應變檢測攪拌樁施工工藝及質量檢驗方法研究2/1/202334

載荷試驗載荷試驗1載荷試驗2攪拌樁施工工藝及質量檢驗方法研究2/1/202335六、常用軟土地基處理方法的施工設備、質量檢驗方法

2、塑料排水板的施工可采用靜壓式或振動式塑料排水板打設機械。塑料排水板深度檢測主要是通過查看塑料排水板上的長度刻度線來控制。

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機械選型振動式插塑板機靜壓式插塑板機塑料排水板施工工藝及質量檢驗方法研究2/1/202337六、常用軟土地基處理方法的施工設備、質量檢驗方法

3、真空預壓法的主要由密封系統(tǒng)和抽真空系統(tǒng)組成。其中，密封系統(tǒng)采用二布二膜，抽真空系統(tǒng)由射流真空泵、真空主管和支濾管構成。膜下真空度通過埋設真空度測頭進行觀測。

2/1/202338施工工藝真空管路真空計密封膜密封溝真空預壓法施工工藝及質量檢驗方法研究2/1/202339施工工藝沉降縫射流泵裂縫真空預壓法施工工藝及質量檢驗方法研究2/1/202340六、常用軟土地基處理方法的施工設備、質量檢驗方法

4、砂樁通常采用振動重復拔壓式和雙管（芯管密實）沖擊式兩種施工機械。砂樁檢測包括樁體深度、連續(xù)性及