【文章內(nèi)容簡介】 )動(dòng)態(tài)變形模量Evd(MPa)壓實(shí)系數(shù)K級(jí)配碎石≥190≥55≥注： 無砟軌道通常情況下也可以采用K30或Ev2兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，如果采用Ev2，則標(biāo)準(zhǔn)就會(huì)發(fā)生變化，變?yōu)镋v2≥120 MPa并且 Ev2/Ev1≤。按照規(guī)范規(guī)定，；，，由于在本設(shè)計(jì)中為滬昆高速鐵路（無砟軌道），基床底層的頂部和基床以下填料部分的頂部應(yīng)設(shè)4%人字形排水坡，底層填料填筑A、B 組填料，且A、B組填料的材料組成及壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)滿足如下表所示標(biāo)準(zhǔn)： 表23 路基基床底層材料組成及壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn) 填 料厚度(m)壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)改良土砂類土及細(xì)礫土碎石類及粗礫土A、B組填料或改良土地基系數(shù)K30(MPa/m)≥130≥150動(dòng)態(tài)變形模量Evd(MPa)≥40≥40壓實(shí)系數(shù)K≥≥≥7d飽和無側(cè)限抗壓強(qiáng)度(kPa)≥350注. 在無砟軌道的設(shè)計(jì)中，通常情況下也可以采用K30或者Ev2進(jìn)行控制，如果采用Ev2時(shí)，則其控制標(biāo)準(zhǔn)變?yōu)镋v2不小于80 MPa并且Ev2/。 邊坡 邊坡是指路基橫斷面兩側(cè)的邊線，邊坡與路基頂面的交點(diǎn)稱為頂肩。邊坡與地面的交點(diǎn)，在路堤中稱為坡腳；在路塹中稱為路塹頂邊緣，其高程與路肩高程的差為路塹邊坡高度。路堤的邊坡高度為路肩高程與坡腳高程之差。路基段面通常采用梯形橫斷面，詳細(xì)的設(shè)置如表24所示：表24 路堤邊坡坡度規(guī)范表填料種類邊坡高度（m）邊坡坡度備注一般細(xì)粒土、易風(fēng)化軟塊 石、改良土0～81：超過8m時(shí)，于8m處設(shè)邊坡平臺(tái)，平臺(tái)寬2m8～121：碎石土、卵石土、不易風(fēng)化的軟塊石土、粗粒土（細(xì)砂、粉砂、粘砂除外）0～81：超過8m時(shí)，于8m處設(shè)邊坡平臺(tái)，平臺(tái)寬2m8～151：不易風(fēng)化的硬塊石土0～81：超過8m時(shí)，于8m處設(shè)邊坡平臺(tái)，寬2m 路堤邊坡高度一般不宜超過10m，特殊路堤邊坡高度不大于6m，超過的應(yīng)考慮與橋作技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。浸水路堤地段邊坡原則上通常設(shè)置二級(jí)邊坡。路基邊坡設(shè)計(jì)是路基橫斷面設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，包括路基邊坡形狀的設(shè)計(jì)和邊坡坡率的設(shè)計(jì)，在進(jìn)行路基邊坡設(shè)計(jì)時(shí)必須保證所設(shè)計(jì)的邊坡的穩(wěn)定性，而邊坡是否穩(wěn)定，通常是通過結(jié)合具體的地質(zhì)條件進(jìn)行檢算和評(píng)價(jià)，在本設(shè)計(jì)中采用理正巖土軟件進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性分析。路堤邊坡坡率應(yīng)根據(jù)實(shí)際的填料的物理性質(zhì)、邊坡高度、軌道和列車的荷載、基底的工程地質(zhì)條件確定，土質(zhì)路塹邊坡的形式及坡度應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件、土的性質(zhì)、邊坡高度、排水措施、施工方法，并結(jié)合自然穩(wěn)定山坡和人工邊坡的調(diào)查及力學(xué)分析進(jìn)行綜合確定。在本設(shè)計(jì)中，所給橫斷面大多為路塹路基形式，根據(jù)具體的工程地質(zhì)實(shí)際將邊坡的坡率均設(shè)計(jì)為1:，并在其上采取相應(yīng)的邊坡防護(hù)措施。 基底路堤的地基就是基底，亦即路堤填土的天然地面以下的受填土自重和軌道及列車荷載的土體部分?；撞糠值姆€(wěn)定性對(duì)于整個(gè)路基本體的穩(wěn)定性及軌道行車部分的穩(wěn)定性都是極為關(guān)鍵的，因此在進(jìn)行路基本體設(shè)計(jì)時(shí)候應(yīng)對(duì)基底進(jìn)行妥善處理，以免影響正常的行車與運(yùn)營。本設(shè)計(jì)中D2K580+~D2K580+300區(qū)段內(nèi)因基底部分為紅粘土，且土層厚度較大，經(jīng)驗(yàn)算不能滿足工后沉降要求，所以要進(jìn)行地基處理。地基處理設(shè)計(jì)及其計(jì)算詳詳見第4章。第3章 路基排水設(shè)計(jì) 水的危害及排水的必要性路基工程的各種病害和變形的產(chǎn)生，都與地面水和地下水的浸潤及沖刷有著密不可分的關(guān)系，地面水滲入路基土體，會(huì)極大地降低土體的抗剪強(qiáng)度，并成為地下水的補(bǔ)給來源；地面水的流動(dòng)，也是造成路基邊坡及坡腳沖刷的原因，氣溫的變化，水通常也能夠造成嚴(yán)寒地區(qū)的路基凍害，由此可見，水對(duì)路基的穩(wěn)定性會(huì)產(chǎn)生及其嚴(yán)重的危害，所以要保證路基的穩(wěn)定性，提高路基的抗變形能力，必須采取合理的排水措施，妥善的處理產(chǎn)生的地面水和地下水，以消除或減輕地面水和地下水的危害，使路基處于干燥狀態(tài)，防止對(duì)路基的沖刷而引起的基床病害。路基應(yīng)該有良好的、完善的排水系統(tǒng)。排水設(shè)備應(yīng)設(shè)置合理，與橋涵、隧道、站場(chǎng)等合理地銜接，且必須具有足夠的過水能力，此外，在進(jìn)行路基排水設(shè)備設(shè)計(jì)的時(shí)候，應(yīng)該與農(nóng)田的水利工程的綜合利用密切配合，以達(dá)到最好的生態(tài)效果。一是路基軌面標(biāo)高以上的水，要進(jìn)行攔、截、排等措施，不能任其沖擊道床及路基；二是軌面以下的水，要盡快地采取相應(yīng)措施排出路基坡腳之外，不能任其沖刷路基，；三是與線路平行的地表水，不能將其匯集到線路附近。設(shè)計(jì)時(shí)要合理地選用邊坡防護(hù)的措施，重視邊坡防護(hù)及排水工程的系統(tǒng)性及其完整性。 地面排水地面排水是指對(duì)路基存在危害的地表水，通過設(shè)置線間溝、集水井、側(cè)溝、排水溝等設(shè)備，將水?dāng)r截并引排至路基范圍之外，防止水流對(duì)路基的沖刷。軌道混凝土支承層基礎(chǔ)下設(shè)置為水平面，支承層邊緣以外設(shè)向兩側(cè)的4%的橫向排水坡，并設(shè)10cm后的細(xì)石混凝土封閉層。路基的基床底層頂面、基床以下的路基面向兩側(cè)設(shè)置4%的橫向排水坡。采取以上措施能夠?qū)⒌孛嫠懦雎坊嬉酝?，基床以下兩?cè)進(jìn)行設(shè)置4%的排水坡的目的是將從基床下滲的地表水通過盲溝排出。常見的地面排水設(shè)備主要有排水溝、側(cè)溝、天溝、截水溝等。在本設(shè)計(jì)中，地面排水的措施有如下兩點(diǎn)：（1）在本設(shè)計(jì)區(qū)段為路塹地段，所以應(yīng)在路基兩側(cè)設(shè)置側(cè)溝進(jìn)行排水。側(cè)溝與路基之間通常設(shè)2m長的平臺(tái)，側(cè)溝的設(shè)計(jì)規(guī)格為：。此外，為了排除路基面內(nèi)的地表水，應(yīng)將路基面邊緣設(shè)計(jì)為4%的邊坡，基床表層的底部及基床底層的底部均設(shè)計(jì)為4%的橫坡，其目的是將下滲的地表水排水路基面，再從側(cè)溝將水排出。圖31 地表排水設(shè)計(jì)圖（2） 在本設(shè)計(jì)中，因?yàn)樵搮^(qū)段為路塹地段，線路右側(cè)存在路塹邊坡，故采取天溝進(jìn)行地表排水，將從山坡上流向線路的水從天溝排出，引向農(nóng)田。天溝的橫斷面為梯形截面。在本設(shè)計(jì)中，天溝的位置設(shè)置在距離塹頂邊緣5m處。天溝布置示意圖圖見下： 圖32 天溝布置示意圖 地下排水路基地下水的存在，將會(huì)對(duì)路基的安全及穩(wěn)定性形成嚴(yán)重的安全隱患，所以在進(jìn)行排水設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要設(shè)計(jì)合理的地表排水設(shè)備，而且要應(yīng)根據(jù)地下水含水層的地下水埋深，選擇合理的地下水排水裝置。在本設(shè)計(jì)中，主要采取了以下措施進(jìn)行地下排水：（1） 該段為路塹地段，應(yīng)加強(qiáng)路塹基床排水，地下水對(duì)路基基床存在不利的影響時(shí)，設(shè)置縱向盲溝進(jìn)行排水。盲溝通常情況下采用具有透水性的土工布包裹洗凈的砂、卵、礫石等；在盲溝內(nèi)應(yīng)設(shè)有Ф200mm鋼筋混凝土花管。盲溝的設(shè)計(jì)位置見下圖： 圖33 盲溝設(shè)計(jì)布置圖（2） 在該段的右側(cè)采用了擋土墻支擋結(jié)構(gòu)，擋土墻的反濾層采用土工合成材料泄水孔當(dāng)按上下左右間隔為2～3m，并且進(jìn)行交錯(cuò)布置。第4章 地基處理設(shè)計(jì) 地基處理概述地基是指基礎(chǔ)直接放置于其上的巖土層。從巖土力學(xué)的角度來講，地基是指由于建筑物荷載作用產(chǎn)生的應(yīng)力、應(yīng)變所不能忽略的巖土層。任何建筑物的荷載最終將傳遞到地基上，由于上部結(jié)構(gòu)材料的強(qiáng)度很大，而地基土的強(qiáng)度很低，壓縮性比較大，因此設(shè)置一定結(jié)構(gòu)形式的基礎(chǔ)才能夠解決這個(gè)問題。地基必須具有一定的強(qiáng)度、穩(wěn)定性、較低的壓縮性，才能夠滿足上部荷載的要求。地基處理工程的設(shè)計(jì)和施工將直接關(guān)系到建筑物的安全，如果處理不得當(dāng)，往往會(huì)發(fā)生較大的工程事故，并且補(bǔ)救時(shí)困難較大。因此，對(duì)于地基處理工程，要嚴(yán)格地保證工程的質(zhì)量。地基處理通常是指用于改善支承建筑物的地基的承載能力或者抗?jié)B透能力而采取的工程技術(shù)措施，可以分為基礎(chǔ)工程措施和巖土加固措施。地基處理的目的就是利用換填、夯實(shí)、擠密、排水、膠結(jié)、加筋等工程方法對(duì)地基土進(jìn)行加固，進(jìn)而改善地基土的工程性質(zhì)。地基處理的目的主要包括：提高地基土的抗剪強(qiáng)度、降低地基土的壓縮性、改善地基土的透水性質(zhì)、改善地基土的動(dòng)力性質(zhì)、改善特殊土的不良地基特性、提高地基土的抗震能力、減小土的沉降及不均勻沉降。在本設(shè)計(jì)中，區(qū)間D2K580+~D2K580+300區(qū)間內(nèi)地基軟弱土體層較厚，初步擬定要進(jìn)行地基處理設(shè)計(jì)。然后根據(jù)計(jì)軟件計(jì)算，對(duì)沉降不能滿足要求的地段進(jìn)行CFG樁加固法。地基處理的設(shè)計(jì)，需要使用軟件對(duì)基床中心沉降進(jìn)行計(jì)算，如果工后沉降不能滿足要求（大于15mm），該地基將不得不處理。下面以D2K580 +265斷面為代表性截面的計(jì)算說明：此部分調(diào)查區(qū)屬于一個(gè)積極的低中山構(gòu)造地貌，河谷枝狀生長，地面起伏不平，交通便利。該區(qū)段的底層為：43紅粘土（膨脹土），63紅粘土（膨脹土），751白云石（膨脹土），測(cè)區(qū)路基處理技術(shù)采用CFG樁加固方法，CFG樁直徑50厘米，采用三角形的布局方法，加固路基坡腳的寬度超過2米的地方，在樁頂設(shè)置擴(kuò)大樁頭，它的作用是使得各種受力均勻，從而達(dá)到最佳的地基處理效果。 水泥粉煤灰碎石樁（CFG樁） CFG樁概述水泥粉煤灰碎石樁又簡稱CFG樁，是在碎石樁的基礎(chǔ)上加入適量的石屑、粉煤灰及水泥，加入水和制而成的一種具有一定粘結(jié)強(qiáng)度的樁，CFG樁與周圍地基土體形成復(fù)合地基。它比一般的碎石樁復(fù)合地基的承載能力較高、變形量較小。CFG樁是由水泥、粉煤灰、石子、石屑加水拌和制而形成的混合料灌注而成，它們的含量的多少都對(duì)樁體的強(qiáng)度、和易性都著較大的影響。水泥的摻量對(duì)樁體的強(qiáng)度和變形更是有著較大的影響，水泥摻入量較少時(shí)，樁體的強(qiáng)度較小，而水泥的摻入量較高時(shí)，能夠極大地提高樁體的強(qiáng)度。粉煤灰是燃煤電廠排出的一種工業(yè)廢料。CFG 樁的骨料為級(jí)配碎石，粒徑通常為20~50mm的級(jí)配碎石中加入石屑來填充碎石的空隙，使得其級(jí)配良好，~10mm。接觸的比表面積較大，進(jìn)而提高了樁體的抗剪強(qiáng)度。CFG樁能夠較好地適用于粘性土、淤泥、淤泥質(zhì)土、粉土、砂性土、雜填土及濕陷性黃土地基中以提高地基承載能力并減少地基的變形量，如果以消除液化為主要目的時(shí)，則采用CFG樁的經(jīng)濟(jì)性較差。 CFG樁的作用機(jī)理CFG樁不同于普通的碎石樁，CFG樁的樁身材料是有一定粘結(jié)強(qiáng)度的混合材料。在荷載的作用下，CFG樁的壓縮性明顯小于周圍土體的壓縮性，因此從基礎(chǔ)傳給復(fù)合地基的附加應(yīng)力隨著地基的變形而逐漸地集中到樁體上，出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象，所以復(fù)合地基中的樁土應(yīng)力比將明顯地大于碎石樁復(fù)合地基的樁土應(yīng)力比。CFG樁可以根據(jù)其施工工藝分為擠土型和非擠土型兩種。通常采用振動(dòng)沉管法施工，通過振動(dòng)和擠壓的作用使得樁間土得以擠密壓實(shí)。軟弱地基經(jīng)過碎石樁加固之后，其承載力相比天然地基可以提高50%~100%，提高幅度較大，并且置換率較大。主要原因是碎石樁體是由松散性材料組成的，自身沒有足夠的粘結(jié)強(qiáng)度，只有通過依靠周圍土體的約束作用才能夠較好地承受上部傳來的荷載，而CFG樁樁身具有一定的粘結(jié)強(qiáng)度，在荷載作用下樁身不會(huì)出現(xiàn)明顯的變形，樁承受的荷載通過樁周圍的摩擦力和樁端的阻力傳到深層的地基中，復(fù)合地基的承載力提高幅度較大，加固效果明顯，另外，CFG樁復(fù)合地基變形小，沉降較穩(wěn)定。 CFG樁設(shè)計(jì)計(jì)算 采用CFG樁進(jìn)行地基處理，以提高地基承載力，減少地基的變形。對(duì)于松散的砂土地基，施工可以考慮適當(dāng)?shù)耐寥缐簩?shí)效果。為了充分發(fā)揮承樁，樁和保證之間的土樁間土的作用，可以分擔(dān)負(fù)載，合理調(diào)整樁土應(yīng)力比，通常需要設(shè)置一定厚度的砂墊層CFG樁頂面上，砂墊層的組成為級(jí)配礫石，沙子等。對(duì)于沉降計(jì)算，應(yīng)通過計(jì)算CFG樁處理之后的復(fù)合地基的彈性模量，再通過理正巖土軟件進(jìn)行計(jì)算鋪軌前和鋪軌后的沉降差，直至驗(yàn)算通過（即鋪軌后與鋪軌前的沉降差小于15mm）。下面以D2K580+265里程處的斷面為代表性斷面說明CFG樁技術(shù)地基處理計(jì)算方法：圖41 CFG樁加固示意圖圖42 地基處理計(jì)算示意圖(1)沉降計(jì)算D2K580+265斷面處，，路堤的邊坡坡度為1:。將工后地沉降基準(zhǔn)期結(jié)束時(shí)間擬定為166個(gè)月，荷載施加級(jí)數(shù)為2級(jí)。表42 地基處理計(jì)算序號(hào)起始時(shí)間(月)終止時(shí)間(月)填土高度(m)是否作穩(wěn)定計(jì)算1是2是 路堤土層包含兩層土，并且在鋪軌前沒有外加荷載，即超載個(gè)數(shù)為0。地基的土層只有1層，土體的重度為23kN/m3，飽和重度為30kN/m3看，地下水的埋置深度為1m。路堤土層的物理性質(zhì)見下表：表42 路堤土層物理性質(zhì)表層號(hào)層厚度(m)重度(kN/m3) 內(nèi)聚力(