高速鐵路路基地基處理

橋隧養(yǎng)護與維修——高速鐵路地基處理

為了保持高速鐵路行車的高平順性，預(yù)防路基產(chǎn)生過大的工后沉降，因此必須對高速鐵路地基原地面進行處理。地基處理一般采用的方法有換填法、強夯法、灰土擠密樁法、CFG樁法、樁板結(jié)構(gòu)法等。強夯法是將較大的重錘(一般為8-400t)提起從高處自由落下(落距一般為6-20m)，對較厚的軟土層進行強力夯實的地基處理方法。

強夯法適用于碎石土、砂土、低飽和度的粉土與黏性土、雜填土、濕陷性黃土等地基。

鄭西高速鐵路對地基處理深度為6m的濕陷性黃土采用單擊夯擊能為3000~4000kN·m的強夯法進行處理。

強夯法

灰土擠密樁包括石灰土擠密樁、水泥土擠密樁、柱錘沖擴樁等，適合對松軟非飽和土的加固處理，如濕陷性黃土消除其濕陷性的加固處理。

例如鄭西、石武高速鐵路對地基處理深度為22m以內(nèi)的濕陷性黃土，采用了水泥土擠密樁或柱錘沖擴樁的方法消除其濕陷性的加固處理?；彝翑D密樁法土基中成孔后，在孔中灌以灰土或石灰等材料，搗實而成直徑較大的樁體，利用橫向擠緊作用，使地基土粒彼此靠緊，孔隙減少，而且孔被填滿和壓緊，形成樁體。樁體具有較高的承載能力。灰土擠密樁法

CFG樁是水泥粉煤灰碎石樁的簡稱。它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和,采用各種成樁機械形成的高粘結(jié)強度樁體，和樁間土、褥墊層一起形成復(fù)合地基。為了有效地控制地基沉降，在軟土和松軟土地基段大量采用CFG樁進行地基處理，其處理深度一般在30m以內(nèi)。例如：對于京津城際、鄭西、武廣、京滬、石武高速鐵路均有CFG樁進行地基處理。CFG樁法

CFG樁的加固原理

CFG樁法是通過在地基中形成樁體作為豎向加固體，與樁間土組成復(fù)合地基，共同承擔基礎(chǔ)、回填土及上部結(jié)構(gòu)荷載。

其加固軟弱地基主要有三種作用：樁體作用；擠密作用；褥墊層作用。

CFG樁法1.樁體作用

CFG樁不同于碎石樁，是具有一定黏結(jié)強度的混合料。一般情況下不僅可全長發(fā)揮樁的側(cè)阻，如樁端落在好土層上，還可很好地發(fā)揮端阻作用。在荷載作用下CFG樁的壓縮性明顯比其周圍軟土小，因此基礎(chǔ)傳給復(fù)合地基的附加應(yīng)力隨地基的變化逐漸集中到樁體上，出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象，復(fù)合地基的CFG樁起到了樁體作用。2.樁體的擠密作用

CFG樁采用振動沉管法施工，利用振動和擠壓作用使樁間土得到擠密。CFG樁法3.CFG樁的褥墊層的作用CFG樁法

褥墊層技術(shù)是CFG樁復(fù)合地基的核心技術(shù)，復(fù)合地基的許多特性都與褥墊層有關(guān)褥墊層不是基底下常做的10cm的素混凝土墊層。褥墊層是在CFG樁樁頂與混凝土墊層間的由粒狀材料組成的散體材料墊層。CFG樁+樁間土+褥墊層=CFG狀復(fù)合地基CFG樁法褥墊層的作用如下：(1)保證樁、土共同承擔荷載如果不設(shè)置墊層，路基直接與樁和樁間土接觸，在垂直荷載作用下荷載特性和樁基差不多。設(shè)置一定厚度的墊層情況就不同了，即使樁端落在好的土層上，也能保證一部分荷載通過墊層作用在樁間土上，借助褥墊層的作用，使給定荷載作用下樁、土受力時程曲線均為常值。

(2)通過改變?nèi)靿|層的厚度，調(diào)整樁垂直荷載的分擔，通常褥墊層越薄樁承擔的荷載占總荷載的百分比越高；(3)減少基礎(chǔ)底面的應(yīng)力集中；(4)調(diào)整樁土水平荷載的分擔，褥墊層越厚，土分擔的水平荷載占總荷載的百分比越大。CFG樁法

CFG樁的適用范圍

CFG樁適用于處理黏性土、粉土、砂土和正常固結(jié)的素填土等地基。

CFG樁既可以用于擠密效果好的土，又可以用于擠密效果差的土。當用于擠密效果好的土時，承載力的提高既有擠密作用，又有置換作用；當用于擠密效果差的土時，承載力的提高只與置換作用有關(guān)。CFG樁和其他復(fù)合地基的樁型相比，它的置換作用很突出，這是CFG樁的一個重要特征。樁板結(jié)構(gòu)法

樁板結(jié)構(gòu)是高速鐵路采用的一種新型路基結(jié)構(gòu)形式，由鋼筋混凝土樁基、路基本體與鋼筋混凝土承載板(對于托梁式樁板結(jié)構(gòu)路基還包括托梁)組成，承載板直接與軌道結(jié)構(gòu)連接，樁、板固結(jié)與路基共同組成承載結(jié)構(gòu)體系，它充分利用樁一土、板一土之間的共同作用來滿足無砟軌道對強度與變形要求。

樁板結(jié)構(gòu)法樁板結(jié)構(gòu)路基較傳統(tǒng)的路基形式而言，不僅是無砟軌道一種新的路基結(jié)構(gòu)形式，也是一種新型的地基處理技術(shù)與加固方法，是介于橋梁與路基之間的一種特殊的結(jié)構(gòu)形式。樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)法樁一網(wǎng)復(fù)合地基是“樁一網(wǎng)一土”協(xié)同工作、樁土共同承擔荷載的地基體系，它能充分調(diào)動樁、網(wǎng)、土三者的潛力。1.加固原理：在預(yù)應(yīng)力管樁進入持力層后，通過樁頂澆筑的樁帽及樁帽上鋪設(shè)一定厚度的褥墊層形成“樁—網(wǎng)”結(jié)構(gòu)的復(fù)合地基，使上部荷載均勻傳遞到下臥土層，以滿足地基承載力要求，有效控制工后沉降?！皹丁W(wǎng)”結(jié)構(gòu)中的“網(wǎng)”為砂、碎石及雙向土工格柵組成一定厚度的褥墊層，“樁”為預(yù)應(yīng)力管樁。

樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)法2.樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖1.預(yù)應(yīng)力管樁2.褥墊