【文章內(nèi)容簡介】 和堆場(chǎng)等工程建設(shè)中得到應(yīng)用。真空聯(lián)合堆載預(yù)壓法是在真空預(yù)壓法和堆載預(yù)壓法基礎(chǔ) 上發(fā)展起來的軟基加固方法。具有真空預(yù)壓和 堆載預(yù)壓的雙重效果，通過抽真空形成負(fù) 壓，當(dāng)真空度達(dá) 80kPa 以上，相當(dāng)于一次性施加 4_5m 高度的填土荷載。對(duì)于道路采 用真空聯(lián)合堆載預(yù)壓法加固軟土地基，可利用路基填土作堆載，使土體在真空荷載和堆 3 第一章緒論 載聯(lián)合作用下發(fā)生固結(jié)強(qiáng)度得到較大提高；同時(shí)，由于真空產(chǎn)生負(fù)壓，使土體產(chǎn)生向內(nèi) 收縮變形，可以抵消因堆載引起的向外擠出變形，地基不會(huì)因填土速率快而出現(xiàn)穩(wěn)定性 問題，因此，真空聯(lián)合堆載預(yù)壓法比單純的真空預(yù)壓法、堆載預(yù)壓法效果更好。 根據(jù)太沙基有效應(yīng)力原理可知，真空預(yù)壓是通過減少孔隙水壓力來增加土體的有效 應(yīng)力，只改變土體的球應(yīng)力，而不產(chǎn)生剪應(yīng)力，土體只產(chǎn)生向預(yù)壓區(qū)內(nèi)的收縮變形，由 此可知真空聯(lián)合堆載預(yù)壓法具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：口 1 ①抽真空時(shí)，土體只產(chǎn)生向“內(nèi)”的收縮變形，真空荷載可一次性施加，而不會(huì)出現(xiàn) 土體會(huì)象常規(guī)堆載時(shí)因荷載過大而產(chǎn)生失穩(wěn)破壞的現(xiàn)象。 ②在聯(lián)合堆載過程中，土體本身在真空荷載作用下向內(nèi) 收縮變形，可以抵消因堆載 產(chǎn)生的側(cè)向擠出變形，從而加快加載速率。 0 在真空聯(lián)合堆載過程中，一方面堆載促進(jìn)土體孔隙水壓力升高，另一方面真空預(yù) 壓又促進(jìn)孔隙水不斷經(jīng)排水通道排出，孔隙水壓力不斷降低，由堆載引起的超孔隙水壓 力很快消散，固結(jié)速度加快，土體強(qiáng)度自然增長。 ④真空聯(lián)合堆載預(yù)壓是真空荷載和路堤堆載兩者相疊加，某種程度上相當(dāng)于在常規(guī) 堆載預(yù)壓的基礎(chǔ)上增加了真空荷載這部分超載，其加固深度、固結(jié)速度明顯大于常規(guī)堆 載預(yù)壓，因而可縮短預(yù)壓工期、減少工后沉降。 真空聯(lián)合堆載預(yù)壓法是一種實(shí)用且經(jīng)濟(jì)的大面積處理軟土地基的有效方法，施工過 程中的穩(wěn)定性可以得到保證，工后沉降和不均勻沉降較小。 1． 2． 2 國內(nèi)外復(fù)線路基施工方案研究現(xiàn)狀 復(fù)線路基施工方案的選擇除了結(jié)合施工的特點(diǎn)，選擇行之有效的施工方案，制定施 工工藝、質(zhì)量保證措施之外，還應(yīng)該注意新老路基結(jié)合部的不均勻沉降。現(xiàn)在國內(nèi)外解 決不均勻沉降的方案大體有以下幾種： 1 開挖臺(tái)階法 這種方法是最常見的處治方法，陳星光在其碩士論文中對(duì)臺(tái)階的開挖尺寸進(jìn)行了有 限元模擬，得出了臺(tái)階高度和寬度的合理開挖范圍，并根據(jù)工程實(shí)際情況提出了合適的 處治方案。 2 土工合成材料 為了使新舊路堤緊密銜接形成整體，減少新老路堤的不均勻沉降，新舊路基結(jié)合部 位經(jīng)常采用土工合成材料處理。 S． P． Corbett9i 等，通過現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試研究了土工合成材料在 4 長安大學(xué)碩士學(xué)位論文 加寬路基邊坡中的設(shè)計(jì)和施工方法，認(rèn)為加 筋材料用于路基加寬工程具有很大的優(yōu)勢(shì)。 JuhaForsman 和 Veli． Matti 發(fā)現(xiàn)使用土工合成材料可以降低由于路堤自重引起的水平應(yīng)力，從而減少水平位移，有 效地防止路面開裂； Ludlow． S 等路基加寬工程的有限元分析表明，加寬路基工程中可以 有效的減小路基的側(cè)向位移：楊茂等成功地將土工合成材料應(yīng)用于我國內(nèi)蒙古 5103 線 喇嘛灣至大飯鋪段公路改建中，解決了路基下沉和新舊路基土體結(jié)合處路面反射裂縫等 公路病害問題。 3 間隙法 Den 在施工方法方面， A． N． GVan． Meurs 及 A． Van Berg 提出了間隙法，即先在距 離老路基一定距離外填筑部分新路基，兩者之間留有一定間隙，然后再填筑空隙，由于 新路基填土自重作用下的固結(jié)會(huì)使新老路基間隙下的軟土強(qiáng)度和水平應(yīng)力提高，因而可 以減小填土對(duì)老路基產(chǎn)生的附加變形。 另外日本對(duì)軟土地基上的不均勻沉降控 制方面進(jìn)行了多方面的研究，由于新建路堤 重力的影響，老路堤也會(huì)產(chǎn)生沉降，向新路堤一側(cè)傾斜，這就導(dǎo)致路基面的不平順，可 以采取的措施有，在原有路堤外側(cè)路肩處打入豎直板樁，使新舊路基隔離在板樁兩側(cè)， 減小新路基對(duì)舊路基的連帶沉降。另外，可以在新路基地基上加擠壓樁，石灰樁等來減 小地基的沉降。 1． 3 依托工程概況 研究的軟土地區(qū)鐵路復(fù)線路基工程所處地區(qū)屬低丘區(qū)，白云質(zhì)灰?guī)r。 m～ 3． 0 地 層 表 層 為 雜 填 土 ， 松 散 ， 成 分 復(fù) 雜 ， 層 厚 1 ． 5 m，以碎磚、碎石、混凝土 塊為主，局部浜填土含大量有機(jī)及腐殖物，明浜區(qū)域?yàn)殇河倌?，有大量需要處理的軟基? 而且工程設(shè)計(jì)要求時(shí)速高、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)高，必須滿足技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、滿足工后沉降、一次 達(dá)標(biāo)為原則進(jìn)行總體施工安排。 1． 4 主要研究內(nèi)容及技術(shù)路線 1． 4． 1 主要研究內(nèi)容 將主要對(duì)軟土地區(qū)鐵路復(fù)線路基工程施工過程中的關(guān)鍵問題進(jìn)行研究： 1 軟基處理技術(shù)研究 本工程在建設(shè)過程中將會(huì)遇到大量的軟土地基，在施工以前首先要考慮當(dāng)?shù)剀浕? 5 第一章緒論 特點(diǎn)以及形成原因并進(jìn)行分析研究，然后結(jié)合本工程的特點(diǎn)，選擇有效的軟基處理方式， 這是軟基處理施工的關(guān)鍵。 2 復(fù)線路基工程施工方案研究 要結(jié)合本工程的特點(diǎn)選擇一套行之有效的路基施工方案。另外需要注意的是本工程 是既有線改造工程，由于新老路基下路基沉降的差異、新老路基強(qiáng)度及剛度的差異、新 老路基結(jié)合部處理方式的失當(dāng)以及施工因素的影響都會(huì)引起新老路基結(jié)合部沉降差異 的存在，采取何種有效的措施，保證加寬路基與老路基的整體性，防止新老路基沉降差 異，也將是需要研究的問題。 3 既有線施工改造的實(shí)施 既有線施工改造的實(shí)施一般有兩種方法。一種是利用行車間隙進(jìn)行施工，另外一種 是封閉線路施工――開天窗，本工程將通過對(duì)兩種方案的比較，選擇適合的實(shí)施方案。 對(duì)既有鐵路進(jìn)行改 造是提高運(yùn)能，節(jié)約能源，實(shí)現(xiàn)鐵路現(xiàn)代化的重要手段。由于我 國鐵路干線運(yùn)輸繁忙，運(yùn)量和運(yùn)輸組織已近飽和，因此在這種情況下進(jìn)行改造，存在著 兩種干擾：一種是施工對(duì)運(yùn)輸?shù)母蓴_：另一種是運(yùn)輸對(duì)施工的干擾。本文將僅對(duì)工程中 運(yùn)輸對(duì)施工的干擾進(jìn)行研究。路基填料的替代材料選擇，在工程施工中最好使用河砂， 但實(shí)際施工中，往往缺乏河砂，因此不得不考慮使用替代材料一機(jī)制山砂，將分析該 地區(qū)機(jī)制山砂是否可以替代河砂。復(fù)線施工水害防治，水害防治是每個(gè)工程必須重視的 問題，因此結(jié)合工程實(shí)際，對(duì)比相似工程，選擇 合適的防護(hù)措施非常必要。 1． 4． 2 技術(shù)路線 通過查閱大量的文獻(xiàn)資料，并分析總結(jié)現(xiàn)場(chǎng)勘查資料，以解決路基施工、既有線改 造過程中出現(xiàn)的各種問題。技術(shù)路線流程圖如下： 6 圖 1． 1 技術(shù)路線流程圖 7 第二章復(fù)線路基施工軟土地基處理技術(shù)研究 第二章 復(fù)線路基施工軟土地基處 理技術(shù)研究 2． 1 復(fù)線軟土路基處理方案概述 人們運(yùn)用地基處理技術(shù)已經(jīng)有很長的歷史了。地基處理技術(shù)可以追溯到兩千年前， 經(jīng)過漫長的歷史歲月，我國積淀了豐富的地基處理技術(shù)。據(jù)文字記載，我國在兩千年前， 就己采用了軟土中夯入碎石等壓密土層的夯實(shí)法，在建筑中經(jīng)常采用的灰土和三合土的 換土墊層法，是我國的傳統(tǒng)技術(shù)。近 50 年來，國外的軟土地基處理方式也有了突飛猛 進(jìn)的發(fā)展，老方法得到改進(jìn)，新方法不斷涌現(xiàn)。在 60 年代中期開始，從不同的理論出 發(fā)，分別提出了“加筋法 、“土工聚合物 、“ 砂井預(yù)壓’’和“塑料排水帶 、“強(qiáng)夯法” 和“振動(dòng)水沖法”。從提高土的抗拉強(qiáng)度思路中，發(fā)展了土的“加筋法 ；從如何有利于 土的排水和固結(jié)這一基本觀點(diǎn)出發(fā)，發(fā)展了土工聚合物、砂井預(yù)壓和塑料排水帶；從如 何進(jìn)行深層密實(shí)處理的方法考慮，采用加大擊實(shí)功能的措施，發(fā)展了“強(qiáng)夯法 和“振 動(dòng)水沖法 等。此外在國際上還曾召開了多次軟基處理會(huì)議，例如 1981 年 6月召開了 第十屆國際土力學(xué)及基礎(chǔ)工程會(huì)議， 1982 年在美國召開了第二屆土工織物國際會(huì)議， 1986 年在維也納召開了第三屆國際土工織物會(huì)議， 1983 年在赫爾辛基召開了第八屆歐 洲土力學(xué)及基礎(chǔ)工程會(huì)議。這些會(huì)議的召開，形成了不少成果，總結(jié)了許多地基處理技 術(shù)，而其中更多的是創(chuàng)新，產(chǎn)生了很多新技術(shù)、新工藝，比如第八屆歐洲土力學(xué)及基礎(chǔ) 工程會(huì)議文獻(xiàn)中幾乎全是有關(guān)軟土地基處理的課題，包括有原位測(cè)試、深層加固、加速 土的固結(jié)、加筋土、土的穩(wěn)定以及地基加固的設(shè)計(jì)和施工等。 建國 60 年來，我國在軟土地基處理方面也做了大量的工作，產(chǎn)生了一些新技術(shù)、 新工藝，并且引進(jìn)了不少國際上的新技術(shù)、新工藝用于工程實(shí)踐當(dāng)中。特別是改革開放 以來，針對(duì)軟土地基處理，不同的部門召開了很多全國性的專題會(huì)議。比如 1979 年鐵 道部召開了強(qiáng)夯加固會(huì)議； 1980 年、 1981 年交通部召開了以軟土地基處理為主題的專 題討論會(huì)。自從 1981 年在上海舉行了第一屆地基處理討論會(huì)以來，國內(nèi)已經(jīng)舉行了 1l 屆地基處理討論會(huì)。 2020 年 1 月海南大學(xué)在?？诔修k了第十一屆地基處理討論會(huì)。在歷 次的會(huì)議上都將地基處理作為主要的議題，每次會(huì)議都產(chǎn)生了很多成果。 軟土地基的強(qiáng)度低、沉降大的弱點(diǎn)，不能滿足建筑物 構(gòu)筑物 的強(qiáng)度要求。針對(duì)這 兩個(gè)特點(diǎn) ，出現(xiàn)了許多具有針對(duì)性的軟土地基處理方式，按照不同的理論，大致可以分 為： 1 加外力法加外力法是迫使土體內(nèi)的水分、空隙減小，從而使顆粒的間距減 8 長安大學(xué)碩士學(xué)位論文 少，土體的密度增加，最終達(dá)到提高土體承載力的效果。這種方法一般常見的方法有：排 水固結(jié)法、置換法和振密擠密法，三種方法在工程實(shí)踐中，都有很多種處理方式。排水固 結(jié)法在 工程實(shí)踐中有堆載預(yù)壓法、砂井預(yù)、袋裝砂井法、塑料排水板、井點(diǎn)降水法、真空 預(yù)壓法、電滲預(yù)壓法，這些方法適用于厚度較大的飽和軟粘土地基，但需要進(jìn)行預(yù)壓；置 換法在工程實(shí)際中，常用的方法有振沖置換法、碎石樁法、石灰樁法、強(qiáng)夯置換法、水泥 粉煤灰碎石樁法 CFG 樁，適用于軟弱粘土地基；振密、擠密法在工程實(shí)踐中常用的方法 有表層壓實(shí)法、重錘夯實(shí)法、強(qiáng)夯法、振沖擠密法、土樁法、砂樁法、爆破法，適用于部 分砂性土、粉土和部分粘性土； 2 化學(xué)加固法在地基中添加化學(xué)添加劑，將土體顆粒膠結(jié) 在一起，從而使土體 的剛度增大，最終達(dá)到提高地基承載力的目的。在工程實(shí)踐中常用的方法有注漿法、深層 攪拌法、旋噴法，適用于砂性