专题四：高速铁路软土地基处理

✓ 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
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➢ 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
（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。
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（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
确定预压时间。
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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
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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
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，
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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
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设计方法
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复合地基
按成桩后桩体的强度分：
➢柔性桩：散体土类桩
➢半刚性桩：水泥土类桩
➢刚性桩：混凝土类桩
3、复合地基的作用机理
✓桩体作用
✓垫层作用：桩土复合地基垫层
✓加速固结作用
碎石桩，砂桩具有良好的透水性，加速地基固结。
水泥土类桩与混凝土类桩也可加速地基固结。
✓挤密作用
砂桩、碎石桩施工过程中由于振动，挤压，排土作用
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
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塑料排水板
施工顺序： 装靴——定位——插设——上拔——切断—
—移位
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复合地基
1、定义 由两种刚度（模量）不同的材料（桩体与桩 间土）所组成，在相对刚性基础上两者共同 分担上部荷载，并协调变形的地基。 2、分类 桩体按成桩采用的材料分为： ➢散体土类桩：碎石桩、砂桩； ➢水泥土类桩：水泥搅拌桩、粉喷桩、旋喷 桩 ➢混凝土类桩：CFG桩
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
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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。
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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
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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。
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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。
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
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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
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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
✓在钻至复搅深度，反钻提升，复搅。
✓提升至地面，停主电机，空压机 可编辑版
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复合地基
6.4操作要点 ➢试桩不少于2根，确定施工参数：钻进速度，提升速度， 搅拌速度，其流量，空气压力。 ➢必须钻到设计深度。 ➢复搅时（停止喷粉），重叠长度不小于1米。
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复合地基
6.2 施工工具
搅拌主机，粉体固化材料供给机，空气压缩机，搅拌翼，动力部分。
6.3 施工工序
✓开工
✓钻孔对位
✓钻孔至设计深度
✓打开送料阀门，关闭送气阀门，喷粉。
✓确认粉到达桩底，提升钻头，继续喷粉。
✓提升至设计标高，停止喷粉。
✓打开送气阀，关闭送料阀，空压机不停，搅拌钻头升至桩顶，停止提升，转 2min。
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复合地基
6、粉喷桩
6.1特点
通过特殊装置将压缩空气和粉体固化材料，经过 高压软管和搅拌轴送到搅拌叶片的喷嘴喷出。借助叶 片的旋转，在叶片的背后产生孔隙，安装在叶片背后 的喷嘴将压缩空气连同粉体固化材料一起喷出，混合 气体在孔隙中压力急剧降低，使固化材料黏附在旋转 产生孔隙的土中，转到半周另一叶片将土和粉体固化 材料搅拌混合在一起。
等原因，使桩间土起到一定的密实作用。
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复合地基
✓加筋作用 复合地基提高土体的抗剪强度，增加土坡的抗滑能力。 4、复合地基的破坏模式 ✓刺入破坏——混凝土类桩 ✓鼓胀破坏——碎石桩 ✓整体剪切破坏 ✓滑动破坏 5、应力特性、承载力与变形特性 ✓桩土应力比 ✓复合地基承载力 ✓复合地基
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