某高速铁路动车段地基处理沉降研究分析

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收稿日期:20181030

作者简介:韩竹青(1992 ),男,2016年毕业于美国天普大学土木工程专业,工学硕士,助理工程师㊂

文章编号:16727479(2019)01008105

某高速铁路动车段地基处理沉降研究分析

韩竹青

(中国铁路设计集团有限公司,天津　300251)

摘　要:为满足某境外高速铁路动车段淤泥质土地基的不同沉降要求,选出最优工程方案,首先根据工程地质条件㊁铁路等级以及工期等因素筛选适用于该动车段的地基处理方法;之后,根据地层条件和地基处理工程经验拟定各区域加固深度;最后,通过造价比较,确定各区域的最佳地基处理方案㊂研究分析结果表明:适用于该动车段淤泥质土的地基处理方法有水泥土搅拌桩㊁预应力管桩以及塑料排水板㊂沉降要求为300mm 的区域Ⅰ,采用长16m ㊁间距1.2m ㊁桩径0.5m 的水泥土搅拌桩复合地基;沉降要求为15mm 的区域Ⅱ,采用长24m ㊁外径0.4m ㊁桩间距1.3m 的预应力管桩;沉降要求为400mm 的区域Ⅲ,采用深度为14m ㊁间距1.0m 的塑料排水板结合堆载预压㊂

关键词:地基处理;高速铁路;沉降;动车段;淤泥

中图分类号:U455.43 文献标识码:A DOI:10.19630/ki.tdkc.201810300001

Comparison of Foundation Treatments of a Certain High Speed Railway EMU Depot Based on Settlement Analysis

Han Zhuqing

(China Railway Design Corporation,Tianjin 300251,China)

Abstract :In order to meet different settlement requirements for the silt foundation of a certain oversea high⁃speed railway EMU depot and select the optimal engineering plan,this paper has done the main work as follows.First of all,according to the engineering geological conditions,railway grade and construction period,

the foundation treatment methods applicable to the EMU depot are screened.Then,foundation reinforcement depth of each area is drafted based on the formation conditions and engineering experience of foundation treatment.Finally,the optimal foundation treatment plan for each area is determined by comparing project costs of each plan.The result of this research shows that the foundation treatment methods suitable for the silt

foundation of this EMU depot include cement soil mixing pile,prestressed RC pipe pile and plastic drainage board.

Area

Ⅰ

with

a

settlement

requirement of300mm adopts a composite foundation of cement⁃soil mixing piles with a length of16m,a spacing of1.2m and a pile diameter of0.5m;areaⅡwith a settlement requirement of15mm adopts prestressed RC pipe piles with a length of24m,an outer diameter of0.4m and a pile spacing of1.3m;area Ⅲwith a settlement requirement of400mm adopts plastic drainage boards with a depth of14m and a spacing of1.0m combined with preloading.

Key words:Foundation treatment;High⁃speed railway;Settlement;EMU depot;Silt

不良地质条件造成的沉降问题给高速铁路路基的稳定造成了较大影响㊂当高铁工程通过沿海㊁湖泊等地区时,对淤泥质软土的地基处理就显得十分重要㊂在国内,张丽娟等[1]结合广州南沙泰山石化仓储区1期淤泥质地基处理工程,基于沉降观测结果,认为填土预压和塑料排水板的地基加固效果明显㊂薛元等[2]通过对滇池附近淤泥质土地基处理工程的稳定及沉降简算,认为采用水泥土搅拌桩处理可行㊂王志伟等[3]采用数值模拟分析,认为预应力管桩对处理含水量较高的深厚软土地基效果显著㊂当一项工程中对沉降有不同要求时,应对各种地基处理效果进行横向对比,选择最优处理方案㊂以下结合某境外高速铁路动车段的工程实际需求,根据其工程地质概况,通过沉降计算,对几种常见的地基处理形式进行分析探讨,为类似地质条件下的高铁地基处理工程提供设计理论依据㊂

1　工程地质概况

1.1　工程概况

某境外铁路为设计速度250km/h的客货共线铁路,动车段范围对应正线里程DK37-DK42,动车段内股道路基填高5.0m,路基边坡坡率为1∶1.75,场坪区域填高4.5~5.5m㊂该动车段按沉降控制要求划分为三个区域(见图1),各区域的工后沉降要求分别为区域Ⅰ控制在300mm以内,区域Ⅱ控制在15mm 以内㊁区域Ⅲ控制在400mm以内

㊂图1　动车段平面及钻孔布置

　1.2　地质概况

该动车段地处冲海积平原地带,地形平坦开阔,河渠密布,地下水类型为第四系孔隙潜水,主要靠大气降水和地表水系直接补给,地下水径流排泄不畅,勘测期间地下水水位埋深0.4~2.3m(高程-0.34~1.69

m),水位变幅2.0~3.0m㊂

根据勘探揭示,地层自上而下为第四系全新统人工堆积层素填土;第四系全新统冲海积层淤泥㊁黏土;

第四系全新统冲洪积层黏土㊁粉质黏土;第四系更新统冲洪积层黏性土㊁砂类土㊁细圆砾土㊂

1.3　特殊地层物理力学性质

选取钻孔BKBH-022㊁BKBH-113㊁BKBH-112的地质资料分别作为区域Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ的代表性物理力学指标㊂

1-1’及2-2’的地质纵断面分别见图2㊁图3㊂第

①层素填土以粉质黏土为主,场地表层普遍分布,层厚

0.4~3.0m,土质不均,固结程度较差;第②层黏土为硬塑,褐黄色,含20%细砂;第③层淤泥呈灰褐色,流塑;第④层黏土为硬塑,褐黄色,含铁锰质结核㊂对于本工程影响较大的为第③层淤泥层,天然孔隙比e=

1.349~

2.693,天然含水率w=51.6%~98.5%,天然重度γ=14.6~17.0kN/m3,黏聚力C=6.6~15.8 kPa,内摩擦角φ=0.8°~4.9°,有机质含量5.07%~ 9.02%,淤泥层在场地表层普遍分布,层厚

3.7~ 12.1m,工程性质差㊂

按照‘铁路工程土工试验规程“(TB10102 2010),对各钻孔的原状土样进行基本物理力学性质试验[4]㊂各区域需加固土层的物理力学指标对比见表1~表3㊂

表1　第②层黏土物理力学指标

区域

含水

率/%

天然密度

/(g/cm3)孔隙比饱和度/%液限/%塑限/%压缩系数

/(MPa-1)Ⅰ29.71.860.89090.046.525.30.14Ⅱ28.21.850.88587.048.426.10.22Ⅲ46.51.681.37292.050.727.50.74