高速铁路（软土）路基基底处理与加固技术

　　摘要：高速铁路路基的稳定是高速列车高平顺性、高安全性、高舒适性的保证，因此，在地质情况复杂的软土路基地段，必须经过加固处理，以满足路基承载力的要求。本文以宁杭高铁为依托，介绍了路基加固的施工方法，可以同类工程施工借鉴参考。

　　关键词：高速铁路;软土路基;基底处理;加固技术

　　Abstract: high speed railway roadbed stability is high-speed train GaoPingShun sex, high security, high comfort assured, and therefore, in the geological conditions of the soft soil base complex section, must pass the reinforcement, to meet the requirements of the subgrade bearing capacity. This paper to hangzhou high iron to rely on, this paper introduces the construction method of roadbed reinforcement, can be reference for the similar project construction.

　　Keywords: high speed railway; Soft soil subgrade; Basal processing; Reinforcement technique

　　中图分类号：U238 文献标识码：A 文章编号：

　　我国地域辽阔，地质条件极为复杂，特别是在沿海地区及内地湖河沉积相地区存在着许多复杂的软土地基，在这些地质条件下修建高质量的铁路公路及建筑物都要进行软基处理，以增加地基的稳定性及减少沉降。尤其是采用无碴轨道的高速铁路，对路基的工后沉降量要求非常高，这样对软基处理也提出了更高的要求。

　　1.工程概况

　　宁杭城际铁路北起南京，南至杭州，全长248.963公里。其中，江苏境内146.773公里，浙江境内102.190公里。全程共设11个站。客运专线设计运行时速为350公里，铁路建成后南京至杭州将在一小时以内到达，单向输送能力8000万人/年。项目投资估算总额313.8亿元，工期四年，由铁道部、江苏省、浙江省共同出资，并组建合资公司负责项目建设。自南京南站东端引出，并行京沪高速铁路东行至秦淮河南折，沿江宁区预留通道傍宁杭高速公路南行，跨宁杭高速公路后距溧水东侧3.5公里通过，经瓦屋山西缘、溧阳北侧折向南，距现有的宜兴站西侧2公里设新宜兴站，与新长铁路平行，穿过宜兴国家森林公园，经丁蜀西侧穿大毛山，跨新长铁路，在长兴北设新长兴站，跨宁杭高速公路引入既有湖州南站，出站后穿张家山、跨宁杭高速公路，经德清城关东侧跨京杭大运河，从杭州北经既有的德胜路进入杭州火车东站。

　　路基基底处理段地处冲湖积平原区，地势较平坦、开阔，交通便利，多为水田、水塘及沟渠，偶见大片房舍。

　　2.高速铁路线路标准

　　路基沉降变形主要包括：列车行驶引起路基面的弹性变形、长期行车引起的基床累积下沉(塑性变形)、路基本体填土及地基的压缩下沉。实践表明列车行驶中引起路基面的弹性变形、长期行车引起的基床累积下沉(塑性变形)只要满足基床及路基本体填筑材质、压实标准，其值都是有限的，而且可以得到控制。因此如何控制路基沉降变形特别是工后沉降值关键在于控制支撑路基的地基沉降。

　　客运专线，列车最高运行速度300km/h，双线路基面宽13.80m，考虑路堤沉降每侧加宽0.10m，标准线间距5.00m，路堤中心填高7.54m，边坡坡率1︰1.5，基床表层铺设0.7m厚级配碎石，碎石重度按22kN/m3考虑，基床底层及路堤下部按20kN/m3考虑。轨道荷载按恒载考虑，超载按单线有载考虑列车荷载，考虑因沉降补充填土引起的沉降。《新建时速200公里客货共线铁路设计暂行规定》443条规定，路基的工后沉降量一般地段不应大于15cm，沉降速率应小于4cm/a，桥台台尾过渡段路基工后沉降不应大于8cm。《京沪高速铁路设计暂行规定》433条规定路基工后沉降量一般地段不应大于10cm，沉降速率应小于3cm/a，桥台台尾过渡段路基工后沉降量不应大于5cm，本客运专线要求一般地段工后沉降不大于5cm，沉降速率不大于2cm/a，路桥过渡段工后沉降不大于30mm。

　　3. CFG桩加固工艺

　　水泥粉煤灰碎石桩(Cement FIy-ash GraveI PiIe)简称CFG桩，是近年发展起来的处理软弱地基的一种新方法。它是在碎石桩的基础上掺入适量石屑、粉煤灰和少量水泥，加水拌和后制成具有一定强度的桩体。其骨料仍为碎石，用掺入石屑来改善颗粒级配，掺入粉煤灰来改善混合料的和易性，并利用其活性减少水泥用量;掺入少量水泥使其具有一定粘接强度。它是一种低强度混凝土桩，可充分利用桩间土的承载力共同作用，并可传递荷载到深层地基中去，具有较好的技术性能和经济效果。CFG桩的特点是对软弱土地基承载力的提高幅度大;沉降量小，变形稳定快;工艺性好，灌注方便，容易控制施工质量。

　　设备进场后须利用试验室配比试验结果进行现场成桩试验，以确定满足设计要求的施工工艺和施工参数。对水田地段排水疏干、挖除地表0.3m厚植被土，旱地地段挖除地表植物根系，并用一般土回填至原地面、整平。施工配合比坍落度控制标准(振动沉管法)为30~50 mm， 28 d龄期标准立方体无侧限抗压强度不小于5MPa。

　　3.1施工要点

　　(1)采用振动沉管机施工，顺序为隔桩隔行跳打，避免在成孔过程中将相邻已灌注完的桩体挤断。

　　(2)振动沉管机的沉管表面设有明显的进尺标记，根据设计桩长、沉管入土深度确定机架高度和沉管长度。沉管过程中每沉1m应记录电流表一次，并对土层变化处予以说明。

　　(3)拔管速率按试桩参数确定，一般为1.2~1.5 m/min，如遇淤泥或淤泥质土，拔率应放慢，控制在0.6~0.8 m/min，拔管过程中不允许反插。

　　(4)成孔后应立即向管内一次投放混合料，之后留振5~10s，直到混合料与进料口齐平，每根桩的投料量不得小于设计灌注量，成桩后桩顶浮浆厚度不得超过20cm。如果上料不足，须在拔管过程中空中投料。

　　(5)施工桩顶应高出设计桩顶标高不少于0.5m。对桩顶以下2.5 m内采用插入振动棒捣固，以增加桩顶混凝土密实度。沉管拔出地面，确认成桩符合设计要求后，桩顶采用湿黏土封顶。

　　3.2质量控制

　　(1)桩长偏差不大于50 mm，桩有效直径不得小于设计值，桩身垂直度偏差不大于1%。

　　(2)施工完成28 d内，任何机械不得在桩上行走; 28d后应按要求进行单桩复合地基承载力检测，待检测合格后，方可进行上部路基施工。

　　3.3桩基检验

　　单桩复合地基承载力要求不小于250kPa，使用正方形刚性压板(面积为1m2)和堆载平台法提供试验反力，逐级加载直至加载结束，然后分级卸载到零。最大试验荷载不小于设计要求的2倍即500kN，按8级逐级加荷，首级加载144kN，以后7级各加载60kN。每加一级载荷前后分别读记承压板沉降量一次，以后每半小时读记一次。当一小时内沉降增量小于0.1 mm时可加下一级荷载。卸载级数为加载级数的一半，等量进行，每卸一级，间隔半小时，计读回弹量。待全部卸载后三小时，计读回弹量。

　　4.管桩的加固工艺

　　管桩的施工应在桥台的桩基和CFG桩施工之前进行，以免施工时对桥台的桩基和CFG桩造成影响。

　　每段管桩施工时从线路中心往两侧布桩。施工场地应尽量平整，尤其是横断面方向要做成4%的横向排水坡，纵向方向难以平整时，应尽量挖成不陡于1:5的台阶，台阶高0.6m左右。

　　4.1插桩

　　在打桩前，用2台经纬仪从互相垂直的两个方向对打桩机进行竖直度调整，使桩塔竖直，并应在打桩期间经常校验检查，随时保持桩塔竖直度，经纬仪应设置在不受打桩机移动及打桩作业影响的位置。插桩后，应调整桩塔，使之与打入方向成一直线，在确认桩的中心位置及角度无误后，再转为正式打入。在施打过程中必须保证桩身、桩帽和桩锤三者的中心线重合，保持桩身竖直，由测量控制其垂直度偏差不大于0.5%，符合要求方可打入。

　　4.2打桩

　　先张法预应力管桩由4节组成，底桩就位前，应在桩身上划出单位长度标记，以便观察桩的入土深度及记录每米沉桩击数。吊桩用单点将管桩吊直，用钢丝绳捆绑并控制桩的下端，使桩尖插在白灰圈内，桩头部插入锤下面的桩帽套内就位。直桩的控制：调直，使桩身、桩帽和桩锤三者的中心线重合，保持桩身垂直，由测量控制其垂直度偏差不大于0.5%。符合要求方可打入。

　　斜桩的控制：按12.5∶1的斜率控制，在打桩机架上用锤球吊12.5 m的高度，然后用量程为2 m的钢板尺水平固定在打桩机架上。打桩时先将管桩垂直送入桩帽，然后调整角度与钢板尺读数1 m处对齐，待测量复核斜率符合要求后方可进行打桩。因地层较软，初打时下沉量较大，宜低锤轻打，随着沉桩加深，沉速减慢，起锤高度可渐增，以有效降低锤击应力，尽量不使管桩受到偏心锤打，以免管桩弯扭破坏。打桩较难下沉时，要检查落锤有无倾斜偏心，特别是要检查桩垫桩帽是否合适。如果不合适，需更换或补充软垫。每根桩宜连续一次打完，不要中断，以免难以继续打下。

　　4.3接桩

　　接桩采用端板焊接连接，焊缝等级为二级。当下节桩的桩头距地面0.5～1.0 m时，开始进行接桩。先将焊接面清刷干净，再在下节桩头上安装导向箍引导就位，当PHC桩对好后，对称点焊4～6点加以固定，然后拆除导向箍。由2名电焊工对称施焊，焊接层数应大于等于3层，内层焊渣必须清理干净后再焊下一层，要保证焊缝饱满连续。焊接采用二氧化碳保护焊，焊缝不得凸出桩身，可与桩身外壁平起或凹进1～3 mm，表面不得有气孔、夹渣，弧坑裂纹、电弧擦伤，并按不小于20%的抽检比例进行手工超声波探伤。焊好的桩接头应自然冷却8 min以上，涂刷环树脂涂层自然凝固后方可锤击沉桩。接桩的原则是接触紧密，现场连接操作简便，并要注意新接桩节与原桩节的轴线一致。

　　4.4送桩

　　为将管桩打到设计高程，需要采用送桩器，送桩器用钢板制作，长度3～4 m不等，一般送桩器长度视送桩深度而定。送桩器应有足够的刚度和较小的变形量，以有效地传递能量给桩。

　　送桩前，将送桩器的下端置于桩顶，上端由桩机夹桩器夹持。送桩器的规格和强度须适应桩顶、桩机的构造要求，外形不致使下打阻力明显增大，且易于拔出、以尽可能少带起土体。送桩器宜坚硬牢固、不产生弯曲变形、能多次重复使用。送桩器和桩两者的轴线在一条直线上，以减少偏心影响。

　　总结

　　地基处理前应详细了解项目所在地的地基处理的经验和类似工程的施工情况，施工前和施工过程中严格进行地质核查，大规模施工前选择代表性的区段进行工艺性试验，以确定施工工艺参数，地基处理施工完后，必须按规范要求进行质量检测，满足工程的设计要求。此外还应进行工程总结，为以后的地基处理提供经验，为设计者提供一定的借鉴作用。

　　参考文献

　　[1]王星华.地基处理与加固[M].长沙：中南大学出版社，2003.

　　[2]TB10012—2007铁路工程地质勘察规范[S].

　　[3]朱明双.现浇混凝土筒桩发展及其应用[J].施工技术，2008

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文章名称： 高速铁路（软土）路基基底处理与加固技术

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