高速铁路软地基处理
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高铁施工中软土地基的施工工艺经济社会发展极大地推动了交通运输基础设施建设,并且也对铁路运输有了更高要求。
如今,高速铁路建设已成为铁路运输未来发展的主要规划。
然而,在高速铁路建设过程中,经常会遇到软土地基,因软土地基工程性质较差,所以不可作为高速铁路基础,基础施工前必须对其进行处理。
这就要求工程建设必须做好软土地基分析、施工工艺选择和运用,这对保证工程质量与运营安全有重要意义。
一、针对铁路施工中软土地基施工的方案软土地基属于分散介质,这种分散介质的强度由多种不同组合形式的土壤和土壤颗粒构成,具有分散系统的特点。
但对强度起绝对作用的是土壤之间的摩擦,而摩擦的形成是土壤颗粒之间的凝聚力。
绝大多数的土壤中都含有矿物质,所以具有不同程度的亲水性,水的渗入使得土壤颗粒四周的水膜增厚,从而导致水的扩散层松散结构增加,最终形成土壤。
但由于水起润滑的作用,所以同以前相比,土壤之间的摩擦力会减少。
影响土壤的稳定性有多种因素,其中土壤稳定性的降低主要是由于大量的水进入土壤后,发生水分现象从而造成离散。
土壤的颗粒之间存在孔隙度,密度越大,孔隙度就会越小,这就会增强土壤的稳定性,所以就加大了自然水进入土壤的难度。
从土壤特特征来看,对于软土路基的施工,要想增强土壤的稳定性,就要强化土壤密度和含水量。
土壤处理的方法有很多,可以使用物理学方法,也可以使用电学方法和参合料方法,不过这两种方法需要强化。
二、高铁施工软土地基处理工艺运用(一)施工准备(1)严格按照先探后灌的基本原则进行地基处理,对于路堑段,需要在开挖到路基面以后才能开始补勘,并充分考虑补勘结果,制定针对性处理方案。
(2)对场地进行预平整处理,同时在钻孔位置挖出集水坑与沟槽。
(3)注浆开始前,对所有机械设备进行检查和校对,确保所有机械设备都保持最佳工况,避免因设备问题造成施工中断。
(4)根据设计文件的要求确定并标出注浆孔具体位置,同时进行必要的复测,以保证位置准确性。
高速铁路软地基处理作者:兰雪峰来源:《城市建设理论研究》2013年第13期摘要:路基是铁路线路工程的一个重要组成部分,是承受轨道结构重量和列车荷载的基础,它也是线路工程中最薄弱最不稳定的环节,路基几何形状的变形会引起轨道的变形。
高速铁路路基除应具备一般铁路路基的基本性能之外,不仅要求静态平顺,而且还要求动态条件下平顺和稳定。
因此,对于铺设无碴轨道的路基工后总沉降提出了更高的要求。
实践证明在高速铁路施工中采用CFG桩加固软弱地基技术处理是可行的,是值得推广应用的地基加固技术。
CFG桩改善了碎石桩的刚性,使其不仅能很好地发挥全桩的侧阻作用,同时也能很好地发挥其端阻作用。
因此,CFG桩得以广泛采用,并取得良好的经济和社会效益。
本文系统介绍了 CFG 桩在高速铁路软土路基的处理中施工工艺、质量控制方法及加固效果, 对类似工程具有重要的参考价值。
关键词:铁路软地基;CFG桩;施工工艺;中图分类号:TU4 文献标识码:A 文章编号:1 引言由我单位负责施工的合福铁路DK212+145—DK222+065段设计软地基CFG桩处理10万延米,在施工中我们积累了一定的经验,掌握了具体施工技术,在此予以总结。
CFG 桩主要由碎石、中粗砂、粉煤灰、水泥、水拌和而成的具有一定黏结强度的桩,为提高其强度和稳定性,再后插钢筋笼。
CFG 桩适用于黏性土、淤泥、淤泥质土、粉土、砂性土等的软地基处理。
由桩体和桩间土, 通过碎石褥垫层和土工格栅一起形成 CFG 复合地基, 从而提高承载力、减少沉降。
长期以来, 在多层工业厂房及多层、高层民用建筑等荷载较大的建筑物的基础处理中应用较多, 在铁路软路基处理中尚处于起步阶段。
本文系统介绍了 CFG 桩在高速铁路软土路基的处理中施工工艺、质量控制方法及加固效果, 对类似工程具有重要的参考价值。
2 CFG桩加固原理高铁 CFG桩是由水泥、粉煤灰、碎石和中粗砂加水(外加剂)搅拌形成的高粘强度的桩(加钢筋笼)和桩间土及褥垫层一起形成复合地基,CFG桩复合地基通过褥垫层与基础相连接,无论桩端落在一般土层还是淤泥土质均可保证桩间土始终参与工作。
高速铁路软土地基路基沉降稳定分析及工后沉降预测一、本文概述随着高速铁路的快速发展,其建设过程中的技术难题也日益凸显。
其中,软土地基引起的路基沉降问题尤为突出,不仅影响高速铁路的运营安全,还直接关系到工程的经济性和耐久性。
因此,对高速铁路软土地基路基沉降的稳定性进行分析,以及准确预测工后沉降,已成为高速铁路建设领域亟待解决的关键问题。
本文旨在深入探讨高速铁路软土地基路基沉降的稳定性分析方法和工后沉降预测技术。
文章首先回顾了国内外在相关领域的研究现状,分析了现有研究的不足之处,并指出了本文的研究目的和意义。
随后,文章详细阐述了软土地基的基本特性及其对高速铁路路基沉降的影响机制,介绍了常见的路基沉降稳定性分析方法,包括经验法、理论计算法和数值模拟法等。
在此基础上,文章提出了一种基于多因素耦合分析的软土地基路基沉降稳定性评估方法,并通过实例验证了该方法的可行性和有效性。
文章还深入研究了工后沉降预测技术,提出了一种基于时间序列分析和机器学习算法相结合的预测模型。
该模型能够综合考虑多种影响因素,实现对工后沉降的准确预测。
通过实际工程案例的应用,验证了该预测模型的准确性和实用性。
文章总结了高速铁路软土地基路基沉降稳定性分析及工后沉降预测的研究成果,指出了当前研究的局限性和未来研究方向,为高速铁路建设中的软土地基处理提供了有益的参考和借鉴。
二、软土地基路基沉降稳定分析在高速铁路建设中,软土地基的处理是一个重要且复杂的工程问题。
软土由于其高含水量、低强度、高压缩性和低透水性等特性,使得在其上建设的路基容易发生沉降变形,进而影响高速铁路的平稳运行。
因此,对软土地基路基的沉降稳定性进行分析,以及预测其工后沉降量,对于确保高速铁路的安全性和稳定性具有重要意义。
软土地基路基沉降稳定分析主要包括两个方面:一是分析路基在软土上的变形规律,二是评估路基的沉降稳定性。
变形规律分析主要是通过监测路基在施工和运营过程中的沉降变形数据,结合软土的工程特性,分析路基的变形特点和发展趋势。
高铁软基处理中的PCC应用分析一、软土路基加固处理的必要性从我国现有高铁施工情况来看,软土地基处理运用较多,不管是京津高铁还是武广高铁以及沿海高铁都应用了软土处理技术。
目前的高铁施工地区多为经济发达地区,对高铁的需求非常突出。
软土在我国分布广泛,具有含水量高、压缩性高、孔隙比大、承载力低、抗剪强度小等特点,且易受荷载、排水、时间等条件影響。
软土自身的复杂性及高速铁路工后沉降控制标准的严格性,都要求我们必须做好软基处理工作。
二、高铁建设软土路基的加固处理方法(一)管桩法管桩法有碎石桩、水泥搅拌桩、高压旋喷桩、柔性桩(半刚性)复合地基,以及CFG桩、素混凝土桩、高强度预应力管桩等。
不同的方法应用范围与加固深度不同,搅拌桩处理深度一般控制在15m以内;高压旋喷桩控制在30m以内;CFG桩控制在30m以内;沿海铁路预应力管桩最大处理深度达到了48m。
这里重点介绍一下砂石桩法与PCC桩法。
1、砂石桩法碎石桩和砂桩总称为砂石桩,又称颗粒土桩,是指用振动、冲击或水冲等方式在软弱地基中成孔后,再将碎石或砂挤压入已成的孔中,形成大直径的砂石所构成的桩体。
砂石桩的加固机理:在松散砂土与粘性土中有所不同的,在松散砂土中主要是发挥砂石对软土的挤密作用、排水减压作用、和砂基预振效应,而在粘性土中主要是对软土(特别是饱合软粘土)的置换作用。
砂石桩法加固期短,可以采用快速连续加载方法施工路堤,设备简单,工作面可以加大,对缩短工期十分有利。
2、PCCPCC又称作振动沉模现浇混凝土管桩技术,它吸收了预应力管桩和振动沉管桩等技术的优点。
该管桩桩身强度高,直径大,有效加固深度可达30m以上,施工工艺简单,可操性强,便于质量控制、监督,单桩承载力高而造价又相对较低。
振动沉模大直径现浇管桩复合地基新技术具有承载力提高幅度可调范围大、变形模量高、桩体质量及耐久性有保障等特点,且有效地降低了基础处理成本。
(二)置换法利用物理力学性质较好的岩土材料置换天然地基中部分或全部软弱土体,形成双层地基或复合地基,达到提高地基承载力、减少沉降的目的,包括挖除换填法、抛石挤淤法、强夯置换法等,是铁路路基浅埋型软土处理的常用方法。
高速铁路软土地基处理技术探究作者:马辉来源:《城市建设理论研究》2014年第11期摘要:高速铁路运输作为当前技术条件下规模性、便捷性表现最为突出的交通运输方式,对于地基处理的要求较高, 必须根据具体情况选择更经济有效的软土处理的施工方法,针对高速铁路软土地基建设过程中可能遇到的各种问题展开详细分析与研究,确保高速铁路软土地基施工安全顺畅的完成。
关键词:高速铁路软土地基处理技术中图分类号: F530 文献标识码: A1 高速铁路软土地基结构特征从理论上来说,软土是淤泥以及淤泥质土的统称。
从软土形成角度上来会说,它主要是由压缩性高、承载性能低以及天然含水量大特性表现显著地淤泥沉积物以及腐殖质所构成的土体形式。
从结构特性角度上来说,软土最显著的特性在于天然含水量高、抗剪强度低、压缩性高、天然孔隙比大以及固结时间长。
按照结构特征划分来说,高速铁路软土地基有着如下几个方面的特性。
1.1 软土基本参数1.1.1高含水量和高孔隙性软土的天然含水量一般为50%~70%,最大甚至超过200%。
液限一般为40%~60%,天然含水量随液限的增大成正比增加。
天然孔隙比在1~2之间,最大达3~4。
其饱和度一般大于95%,因而天然含水量与其天然孔隙比呈直线变化关系。
软土的如此高含水量和高孔隙性特征是决定其压缩性和抗剪强度的重要因素。
1.1.2渗透性弱软土的渗透系数一般在i×10-4~i×10-8cm/s之间,而大部分滨海相和三角洲相软土地区,由于该土层中夹有数量不等的薄层或极薄层粉、细砂、粉土等,故在水平方向的渗透性较垂直方向要大得多。
由于该类土渗透系数小、含水量大且饱和状态,这不但延缓其土体的固结过程,而且在加荷初期,常易出现较高的孔隙水压力,对地基强度有显著影响。
1.1.3压缩性高软土均属高压缩性土,其压缩系数a0.1~0.2一般为0.7~1.5MPa-1,最大达4.5MPa,它随着土的液限和天然含水量的增大而增高。
高速铁路软土地基的问题与处理方法摘要:近年来,我国铁路建设开始进入高速发展时代。
由于高速铁路对软土路基处理提出了更高的要求,软土地基若不进行加固改良处理往往达不到规范规定的工后沉降限值要求。
本文首先简要分析了软土地基的特征,然后详细对软土地基处理方法的选择进行了分析,最后介绍了几种常用软土地基处理的方法。
关键词:高速铁路;软土地基;处理在软土地基上建造工程结构物,会遇到稳定与变形等方面的工程问题。
由于高速铁路对路基工后沉降的要求极其严格,使得在软土地基上的筑路问题变得异常复杂,同时也给勘察、设计、施工等提出了巨大挑战。
一、软土地基的特征我国的软土绝大部分分布于东部沿海地区,主要集中在滨海平原、河口三角洲、湖盆地周围,多为河相、海相或泻湖相沉积层,多处于饱和的正常压密固结状态,土的类别多为淤泥、淤泥质粘土、淤泥质亚粘土,在南方少数地区也有淤泥质混砂层存在。
这类地基土的主要特点有:1、高含水量、大孔隙比、低于密度、高压缩性、低透水性、中等灵敏度等。
一般情况下,含水量达45%~50%,高于液限,孔隙比>1.0,塑性指数约20左右,强度cu=10~30 kPa,压缩系数αv=0.5~1.0vMPa-1,固结系数为10-3~10-4cm2/s头量级,灵敏应系数约4~8。
这种类型的地基土层在工程上主要表现为压缩量大,排水固结缓慢,地基稳定性差等特性。
2、一定的结构性。
软土的结构性强弱可采用视超压密比来表征。
软土结构性的形成随土的矿物成份、沉积环境、孔隙水的成份及沉积年代等不同而异。
根据试验研究,我国沿海软土的大多数只具有一般的结构性,视超压密比为1.5~2.5左右;只有个别地区是高结构性软土,视超压密比达70左右。
在此类软土地基上修筑路基,施工程序不当会给工程质量带来不利影响,甚至造成工程失败。
3、大部分软土分布地区的地表处由于风化、淋洗作用而存在硬壳层。
硬壳土层一般具有中等或低的压缩性、较高的强度。
如在工程上对此土层进行合理利用,对控制沉降十分有利。
高速铁路软地基处理
摘要:地基是指建筑物下面支承基础的土体或岩体。
作为建筑地基的土层分为岩石、碎石土、砂土、粉土、黏性土和人工填土。
地基有天然地基和人工地基两类。
地基处理是指改善支承建筑物的地基(土或岩石)的承载能力或抗渗能力所采取的工程技术措施。
采用科学合理地基处理方法,充分发挥原地基土承载力,就地取材,施工工艺简单,施工速度快,地基处理费用低的特点。
关键词:地基承载力地基处理软地基
中图分类号:tu4 文献标识码:a 文章编号:
在高速铁路建设施工过程中,我们经常会遇到软地基,所谓的软地基就是指强度低,压缩量较高的软弱土层.多数含有一定的有机物质并且承栽力方面比较差的、需要在建筑工艺方面进行特殊处理的、比较松软的地基。
这样的地基在施工过程中一定要进行技术方面的处理才能确保建筑的质量。
路基的地基处理对整个铁路工程建设及其重要,选择合适的地基处理可以大大减小整条铁路的造价。
一、软地基的分类
1、粉土
粉土是指粒径大于0.075mm的颗粒质量不超过总质量的50%,且塑性指数等于或小于10的土。
2、软粘土
粘粒含量较多,由于其高粘粒含量、高含水量、大孔隙比,因而其力学性质也就呈现与之对应的特点---低强度、高压缩性、低渗
透性、高灵敏度。
渗透系数很小,渗透系数小则固结速率就很慢,有效应力增长缓慢,从而沉降稳定慢,地基强度增长也十分缓慢。
这一特点是严重制约地基处理方法和处理效果的重要方面。
3、松散砂土
粉砂或细砂地基在静荷载作用下常具有较高的强度。
但是当振动荷载(地震、机械振动等)作用时,饱和松散砂土地基则有可能产生液化或大量震陷变形,甚至丧失承载力。
这是因为土颗粒松散排列并在外部动力作用下使颗粒的位置产生错位,以达到新的平衡,瞬间产生较高的超静孔隙水压力,有效应力迅速降低。
对这种地基进行处理的月的就是使它变得较为密实,消除在动荷载作用下产生液化的可能性。
二、软地基处理的方法
1、换填垫层方法,主要适用于浅层面的软地基和不均匀的地基。
利用这样的方法可以加速软弱土层的排水固结,使地基降沉变小,提高地基的承载力。
2、砂石桩法,主要是针对密集松散的砂石、粉土、粘性土、杂填土等地基,提高地基的承载力和降低压缩性,也可用于处理可液化地基。
对饱和粘土地基上变形控制不严的工程也可采用砂石桩置换处理,使砂石桩与软粘土构成复合地基,加速软土的排水固结,提高地基承载力。
3、夯实水泥土桩法适用于处理地下水位以上的粉土、素填土、杂填土、粘性土等地基。
这种方法的主要特点是成本较低,施工时
间段,造价较为容易控制。
目前在北京、河北等地的旧城区危改小区工程中得到不少成功的应用。
4、水泥土搅拌桩是胶结法处理软土地基的一种,它利用水泥或石灰等材料作为固化剂的主剂,通过特制的深层搅拌机械,在地基深处将软土和固化剂(浆液或粉体)强制搅拌,利用固化剂与软土之间所产生的一系列物理、化学反应,使软土固结成具有整体性、水稳定性和一定强度的地基,以达到提高地基承载力、减少地基沉降量的目的。
其地基应视为复合地基,桩土共同承担荷载。
它具有施工速度快,设备轻便,便于移动,方法容易掌握,处理深度较大等优点。
5、真空预压法是在需要加固的软土地基内设置砂井或塑料排水板,然后在地面铺设砂垫层,其上覆盖不透气的密封膜使其与大气隔绝,通过埋设于砂垫层中的吸水管道,用真空装置进行抽气,将膜内空气排出,因而在膜内外产生气压差,气压差即转变成作用于地基上的荷载,地基不会产生剪切破坏,这对软土地基是有利的。
该方法不需要堆载,省去了加载和卸荷工序,缩短了预压时间,省去了大量堆载材料,所使用的设备及施工工艺均比较简单,无需大量的大型设备,便于大面积施工。
6、高压喷射注浆法主要是在一些淤泥、淤泥质土和粉土等地基中使用。
由于在这类地基中含有较多的大粒块石,较多的植物根茎和有机质,所以要充分的去检验土地的适应性。
7、石灰桩法主要应用于一些处于饱和状态的淤泥、淤泥质土以
及杂填土等地基,在地下水以上的土层,可以通过减少生石灰的使用量,增加混合料的含水量提高桩身的强度,最终达到提高地基的承载力的目的
8、强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基。
强夯置换法适用于高饱和度的粉土,软流塑的粘性土等地基上对变形控制不严的工程,在设计之前必须要充分的对现场进行检测,看看其情况适合怎样的设计能更好的提高地基的承载力。
这两种方法主要是通过提高土地的强度和刚度,减少压缩,最终时基层土地的抗震动液化能力得到改善。
9、灰土挤密桩法和土挤密桩法适用于处理地下水位以上的湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基,可处理的深度为5~15m。
当用来消除地基土的湿陷性时,宜采用土挤密桩法;当用来提高地基土的承载力或增强其水稳定性时,宜采用灰土挤密桩法;当地基土的含水量大于24%、饱和度大于65%时,不宜采用这种方法。
灰土挤密桩法和土挤密桩法在消除土的湿陷性和减少渗透性方面效果基本
相同,土挤密桩法地基的承载力和水稳定性不及灰土挤密桩法。
10、振冲法分加填料和不加填料两种。
加填料的通常称为振冲碎石桩法。
振冲法适用于处理砂土、粉土、粉质粘土、素填土和杂填土等地基。
对于处理不排水抗剪强度不小于20kpa的粘性土和饱和黄土地基,应在施工前通过现场试验确定其适用性。
不加填料振冲加密适用于处理粘粒含量不大于10%的中、粗砂地基。
振冲碎石桩主要用来提高地基承载力,减少地基沉降量,还可用来提高土坡的
抗滑稳定性或提高土体的抗剪强度。
11、加筋路基法对于沉降量不大的路堤,高路堤填土适当采用土工布垫隔,限制了软基和路基的侧向位移,增加了侧向约束,从而降低应力水平,加强了路基刚度与稳定性,提高了路基的水平横向排水,使荷载均布。
采用土工布覆盖摊铺,既提高路基刚度,也使边坡受到维护,有利于排水,增加地基稳定性。
三、地基处理技术的发展趋势
地基处理方法是工程建设领域的世界性难题,也是研究的主要方向。
在工程技术日益发展的今天,地基处理技术的发展趋势也日益向计算机化和复合型方向发展。
如综合性复合地基的研究突破了基于加固机理研究重于作用机理或功能叠加的束缚,更加侧重于综合效应考虑,力求实现乘数效应。
又如,复合地基的计算理论,原先的复合桩基承载力计算由于引入的参数过多,极易导致数据的失真,而对地基变形的计算也由于将桩土分开考虑导致数据计算因不够全面而出现屡屡失误,往往浪费了大量的宝贵时间,而利用计算机在数值分析上的优势,如三维数值、设计软件等,不仅能提高桩基承载力和变形系数计算的精确度,而还能大大提高工程设计的质量和效率
四、结论
我国地域辽阔,地质条件变化非常大,差异也尤为明显,而铁路建设项目工程量大,施工周期长,经济欠发达,设计可靠度低,尽管我国积累了一大批重要的地基处理技术,一些技术甚至领先于世界先
进水平,并在世界范围内得到推广和运用。
然而,随着铁路建筑环境的日渐复杂化,强调实践先于理论的地基处理技术仍然面临着巨大的挑战,可研究的潜力依然还很大,如地基处理新方法、新工艺和新技术的应用,大大拓展了地基处理的适用范围。
如使用大量桩基础工程,必然造成施工工期延长,施工费用加大,也造成工程费用的浪费,这是也是我国国情和财力所不允许的。
因此,低廉、快速的地基处理施工技术非常适合中国国情。
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