【文章內(nèi)容簡介】 ment of these two kinds of design scheme for technical and economic parison, choose CFG pile soft soil foundation. Then, using the method of subgrade delamination summationmethod and stability, and separately calculated, and reduce subsidence of postconstruction settlement measures. Then, the bed surface of roadbed reinforcement and slope protection design, and finally puts forward solutions and deformation monitoring road embankment. Through the analysis and conclusions design and construction method is more reasonable. Keywords: passenger special line of soft foundation stability analysis of subsidence deformation monitori 第 5 頁 共 58 頁 第 1 章 緒論 軟土的 定義 ﹑ 類型 ﹑ 成因 及工程性質(zhì) 軟土的定義 軟土又稱淤泥類土或有機(jī)類土，一般是指主要由細(xì)粒土組成的孔隙比大（ e≥ ）天然含水量大于或等于液限﹑壓縮性高（壓縮系數(shù)α ≥ ）強(qiáng)度低（不排水抗剪強(qiáng)度小于 30kPa）和具有靈敏結(jié)構(gòu)性的土層。是一種結(jié)構(gòu)疏松軟弱，顏色呈灰、灰藍(lán)﹑灰綠和灰黑的黏性土。 軟土的類型 表 11 我國軟土類 型 類 型 厚度（ m） 特征 分布概況 濱 海 沉 積 濱海相 60~200 面積廣，厚度大，常 有夾砂層，極疏松，透水性較強(qiáng)易于壓縮固結(jié) 沿 海 地 區(qū) 三角洲相 5~60 分選性差，結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，粉砂薄層多，又叫錯(cuò)層理，不規(guī)則尖滅層及透鏡體 瀉湖相 2~60 顆粒極細(xì)，孔隙比大，強(qiáng)度低，常夾有薄炭泥層 溺谷相 顆粒極細(xì)，孔隙比大，結(jié)構(gòu)疏松，含水量高分布范圍較窄 湖泊沉積 湖相 5~25 粉土顆粒占主要成分，層里均勻清晰，泥炭層多是，透鏡體，但分布不多，表層多有小于 5m的硬殼 洞庭湖﹑太湖﹑鄱陽湖﹑洪澤湖周邊，古云夢(mèng)澤邊緣地帶 河灘沉積 河漫灘相 牛軛湖相 20 成層情況不均勻，以淤泥軟黏土為主，含砂與泥炭夾層 長江中下游﹑珠江下游及河口﹑淮河平原﹑松遼平原 谷底沉積 谷地相 ﹤ 10 呈片狀帶狀分布，靠山淺，靠谷中心深，谷底有較大的橫向坡，顆粒由山前到谷中心逐漸變細(xì) 西南﹑南方山區(qū)或丘陵地區(qū) 第 6 頁 共 58 頁 軟土的成因 我國沿海地區(qū)﹑內(nèi)陸平原﹑山區(qū)盆地及山前谷地，分布有各類淤泥類土。沿海沉積的淤泥類土，分布廣，厚度大，土質(zhì)疏松衰弱，大致可有四種成因類型： （ 1）瀉湖相沉積，主要分布于浙江溫州﹑寧波等地。地層較單一，厚度大，分布范圍廣，常形成海濱平原。 （ 2）溺谷相 沉積，主要分布于福州市閩江口地區(qū)。表層為耕土和人工填土，以及較薄的（ 2~5m）致密黏土和亞黏土，以下便為厚 5~15m 的高壓縮型﹑低強(qiáng)度的淤泥類土。 （ 3）濱海相沉積，主要分布于天津的塘沽新港和江蘇連云港等地區(qū)。表層為 3~5m厚的褐黃色亞黏土，以下便為厚達(dá)數(shù)十米的淤泥類土，常夾有黏土和粉砂交錯(cuò)形成細(xì)微帶狀構(gòu)造的粉砂薄層或透鏡體。 （ 4）三角洲相沉積，主要分布于長江三角洲、珠江三角洲等地區(qū)，屬海陸相交替沉積，軟土層分布寬闊，厚度均勻穩(wěn)定，因海流與波浪作用，分選程度較差，多交錯(cuò)斜層理或不規(guī)則透鏡體夾層。 內(nèi)陸和山 區(qū)湖盆地沉寂的淤泥類土，分部零星，厚度較小，性質(zhì)變化大。主要有三類： （ 1）湖相沉積，主要分布于滇池﹑洞庭湖﹑等地區(qū)顆粒微細(xì)均勻，富含有機(jī)質(zhì)，層較厚，一般不夾或很少夾砂層，常有厚度不等的泥炭夾層或透鏡體。 （ 2）河流漫灘相沉積，主要分布于長江松花江中下游河谷附近。淤泥類土常夾于上層亞砂土﹑亞黏土之中，呈帶狀或透鏡體，產(chǎn)裝厚度變化大，一般厚度小于 10m，下層常為砂層。這種淤泥類土為局部淤積，成分﹑厚度和性質(zhì)變化較大。 （ 3）牛軛湖相沉積，與湖相沉積相近，但分布較窄。且常有泥炭夾層，一般呈透鏡體埋藏于一般沖積層 之下。 軟土的工程性質(zhì) (1)軟土的靈敏度高，靈敏度一般在 210 之間，有時(shí)大于 10，并具有顯著的流變特性。 (2)滲透系數(shù)小，一般在 1 104～ 1 108cm/s 之間。沉降速度慢，固結(jié)完成所需時(shí)間長。而大部分淤泥和淤泥質(zhì)土地區(qū)，由于該土層中夾有數(shù)量不等的薄層或極薄層粉砂、細(xì)砂、粉土等，故在垂直方向的滲透性比水平方向要小。 (3)壓縮性高，淤泥和淤泥質(zhì)的壓縮系數(shù)一般為 ～ ，最大達(dá) ， 第 7 頁 共 58 頁 且隨著土的液限和天然含水量的增大而增高。 (4)抗剪強(qiáng)度低，軟土的快剪黏聚 力小于 10kPa，快剪內(nèi)摩擦角小于 5 度，固結(jié)快剪的強(qiáng)度略高，凝聚力小于 15kPa，內(nèi)摩擦角小于 10 度。 (5)含水量高 淤泥和淤泥質(zhì)土的含水量多為 50%～ 70%，液限一般為 40%～ 60%，天然含水量隨液限的增大而增加。 (6)孔隙比大 天然軟土的孔隙比往往要比同一垂直壓力下的重塑土的孔隙比高出 ～ 。 （ 7）具有觸變性 由于軟土的結(jié)構(gòu)性在其強(qiáng)度的形成中占據(jù)相當(dāng)重要的地位，所以觸變性也是軟土的一個(gè)突出特點(diǎn)。軟土的觸變性是指土體強(qiáng)度因受擾動(dòng)而降低，又因靜置而增長的特性。軟土中因打樁擾動(dòng)引起孔隙壓力增加， 隨后因孔隙壓力消散而引起地面沉降和負(fù)摩擦的問題早就有人研究過。曾有文獻(xiàn)報(bào)道了打樁后，軟土的十字板強(qiáng)度平均降低6kPa。這些現(xiàn)象也充分說明保護(hù)天然軟粘土結(jié)構(gòu)性具有重要意義。 軟土地基處理的意義 現(xiàn)如今我國鐵路已經(jīng)不能滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)運(yùn)輸?shù)男枨?，根?jù)鐵道部運(yùn)輸局副局長蘇順虎的敘述： 2021 年，我國鐵路全路每天的用車滿足率僅 35%左右，而近年來我國煤炭、電力以及建材等大宗物資運(yùn)輸需求旺盛， 03～ 07 年全國鐵路貨運(yùn)發(fā)送量年均增長 %，低于全國 GDP 增幅以及煤炭、鋼鐵產(chǎn)業(yè)和發(fā)電量的增幅。我國鐵路運(yùn)輸 已經(jīng)成為亟待解決的全國性問題，已經(jīng)不能滿足經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的需求。這一問題的解決途徑，除了提高現(xiàn)有線路的運(yùn)輸效率之外，增加鐵路建設(shè)也是迫在眉睫。而我國地域遼闊，從沿海到內(nèi)陸、山區(qū)到平原，分布著各種各樣的地基土。這些地基土中，不少為軟弱土和不良土。其中，軟粘土地基是在工程實(shí)踐中遇到最多而需要進(jìn)行人工處理的不良地基。軟土廣泛分布在我國東南沿海、環(huán)渤海和部分內(nèi)陸地區(qū)，這些地區(qū)的許多工業(yè)與民用建筑、公路、鐵路、港口碼頭和水利等工程常常不得不興建在軟粘土地基上。因此，對(duì)軟粘土的深入研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 主要 軟土地基處理方法簡介 軟土路基在路橋建設(shè)領(lǐng)域非常多見，軟基處理已成為鐵路建設(shè)的一個(gè)技術(shù)難關(guān)，是工程造價(jià)的重要組成部分，以下是鐵路軟土路基施工的幾種常用加固及處理方法。 1 軟土路基常用加固方法 第 8 頁 共 58 頁 當(dāng)路堤經(jīng)穩(wěn)定驗(yàn)算或沉降計(jì)算不能滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，必須對(duì)軟土地基進(jìn)行加固。加固的方法很多，常用的方法有以下幾種： （ 1）砂井 : 砂井是利用各種打樁機(jī)具擊入鋼管，或用高壓射水、爆破等方法在地基中獲得按一定規(guī)律排列的孔眼并灌入中、粗砂形成砂柱。由于這種砂井在飽和軟粘土中起排水通道的作用，又稱排水砂井。砂井頂面應(yīng)鋪設(shè)墊層，以構(gòu) 成完整的地基排水系統(tǒng)。砂井適用于軟土層厚度大于 5m 時(shí)，最大有效處理深度 18m。 （ 2） CFG 樁（水泥粉煤灰碎石樁）是指用振沖、沖擊或水沖等方法在軟弱地基中成孔后，將水泥、粉煤灰、碎石、石屑（砂）加水拌和形成的混合料灌注壓入已成的孔中，形成較大直徑的樁體，從而與周圍軟土形成復(fù)合地基，它是近年來新開發(fā)的一種地基處理技術(shù)。 （ 3） 水泥攪拌樁是一種應(yīng)用較廣泛的地基加固方法 ,根據(jù)水泥水化的化學(xué)機(jī)理，其施工工藝主要有兩種 :一種稱為，先在地面把水泥制成水泥漿 ,然后送至地下與地基土攪和 ,待其固化后 ,使地基土的物理力學(xué)性能得 到加強(qiáng) 。另一種，采用壓縮空氣把干燥 ,松散狀態(tài)的水泥粉直接送入地下與地基土拌和 ,利用地基土中的孔隙水進(jìn)行水化反應(yīng)后 ,再行固結(jié) ,達(dá)到改良地基的目的。目前我國水泥攪拌樁施工較多采用 噴漿 工藝。 （ 4） 土工格柵是在聚丙烯（ PP）或高密度聚乙烯（ HDPE）板上打孔，然后加熱進(jìn)行單向或雙向拉伸，提高高分子鍵的定向排列性，從而得到高強(qiáng)、低延伸的補(bǔ)強(qiáng)材料。它與過去用擠壓成型 HDPE 熱焊成網(wǎng)相比較，抗拉強(qiáng)度為后者的 5～ 10 倍，初期接線變形系數(shù)是 4～ 10倍，而破壞時(shí)的應(yīng)變只有 10%～ 15%.土工格柵在抗化學(xué)藥品性、耐腐蝕性等 方面都較好，但存在紫外線照射易老化或使用溫度限制（ 50℃ ～ +80℃ ）等問題。在材料中摻入碳黑后，能提高其耐候性 （ 5）塑料排水板 : 塑料排水板是帶有孔道的板狀物體， 插入土中形成豎向排水通道。避免路基外側(cè)地表及地下水進(jìn)入路基范圍，當(dāng)填筑路基時(shí)，荷載作用于軟基，地下水由于受擠壓和毛細(xì)作用沿塑料排水板上升至砂墊層內(nèi)，由砂墊層向兩側(cè)排出，從而提高基底承載力。因其施工簡單、快捷，應(yīng)用較為廣泛。最大有效處理深度 18m。 （ 6）袋裝砂井 : 井徑對(duì)固結(jié)時(shí)間的影響沒有井距那樣敏感。但一般砂井如果井徑太小，既無法施工，也無 法防止因地基變形而斷開失效。因此，現(xiàn)在廣泛采用網(wǎng)狀織物袋裝砂井，其直徑僅 8cm 左右，比一般砂井要省料得多，造價(jià)比一般砂井低廉，且不會(huì)因施工操作上的誤差或地基發(fā)生水平和垂直變形而喪失其連續(xù)性。最大有效處理深度 18m。 （ 7）排水砂墊層 : 排水砂墊層是在路堤底部地面上鋪設(shè)一層較薄的砂層。主要就是將軟基中地下水排至路基兩側(cè)，以利地基穩(wěn)定，并且有效防止彈簧現(xiàn)象向上反射。 第 9 頁 共 58 頁 （ 8）土工織物鋪墊 : 在軟土地基表層鋪設(shè)一層或多層土工織物，可以減少路堤填筑后的地基不均勻沉降，又可以提高地基的承載能力，同時(shí)也不影響排水。對(duì)于淤泥之類高含水量的超軟弱地基，在采用砂井及其他深層加固法之前，土工織物鋪墊可作為前期處理，以提高施工的可能性。 （ 9）預(yù)壓 : 在軟土地基上修筑路堤，如果工期不緊，可以先填筑一部分或全部，使地基經(jīng)過一段時(shí)間固結(jié)沉降，然后再填足和鋪筑路面。最大有效處理深度 30m。 （ 10）擠實(shí)砂 (碎石 )樁 : 擠實(shí)砂樁是以沖擊或震動(dòng)的方法強(qiáng)力將砂、石等材料擠入軟土地基中，形成較大的密實(shí)柱體，提高軟土地基的整體抗剪強(qiáng)度，減少沉降。最大有效處理深度 20m。 （ 11）旋噴樁 : 是用于加固飽和軟粘土地基的一種技術(shù)，它利用水泥作為固化劑，通 過工程鉆機(jī)，將旋噴注漿管置入預(yù)定的地基加固深度，通過鉆桿旋轉(zhuǎn)，徐徐上升，將預(yù)先配制好的漿液，以一定的壓力從噴嘴噴出，沖擊土體，使土和漿液攪拌成混合體，經(jīng)過物理化學(xué)作用生成一種特殊的、且有較高強(qiáng)度、較好變形特性和水穩(wěn)性的混合柱體，對(duì)提高軟土地基承載力、減少地基的沉降量有明顯效果，是一種人工復(fù)合地基。最大有效處理深度 20m。 （ 12）換土 : 采用人工或機(jī)械挖除路堤下全部軟土，換填強(qiáng)度較高的黏性土或砂、礫、卵石、片石等滲水性材料，最大有效處理深度 3m。 （ 13）反壓護(hù)道 : 反壓護(hù)道是在路堤兩側(cè)填筑一定寬度和一定高 度的護(hù)道。其利用力學(xué)平衡以保持路基的穩(wěn)定。 軟基處理施工技術(shù)難度較大，質(zhì)量要求高，如掌握不好，極易出現(xiàn)偏差且因其為隱蔽工程。以上介紹的幾種工地常用的處理軟土基礎(chǔ)的方法，還要根據(jù)工程施工環(huán)境與地質(zhì)情況、項(xiàng)目等級(jí)與工期要求、成本控制等因素采取不同的處理方案，有時(shí)幾種方法可以交替或一起使用。 課題的 主要 研究 內(nèi)容 根據(jù)鐵路客運(yùn)專線路基設(shè)計(jì)規(guī)范，充分考慮軟土地基的工程特點(diǎn)，設(shè)計(jì)滿足規(guī)范要求的軟土地區(qū)路堤，分析軟土地基的特點(diǎn)，提出軟土地基的處理措施，設(shè)計(jì)兩種 (袋裝砂井、水泥攪拌樁、土工格柵（土工格室）、 CFG樁等 )能夠滿足客運(yùn)專線工后沉降要求的處理方案，并進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，選擇其中一種方案進(jìn)行路基穩(wěn)定性檢算和工后沉降計(jì)算，分析路基工后沉降產(chǎn)生的原因，提出為減少路基工后沉降應(yīng)該采取的措施，設(shè)計(jì)基床表層加固防護(hù)方案，設(shè)計(jì)路堤坡面防護(hù)方案，熟悉路堤填料的改良方案和路基基床表層的填筑工藝，設(shè)計(jì)路基變形檢測(cè)方案，包括所用儀器，布點(diǎn)方案，測(cè)試頻次。 第 10 頁 共 58 頁 本文 主要 采用 CFG樁 處理地基，對(duì)處理后地基進(jìn)行穩(wěn)定性檢算；應(yīng)用固結(jié)理論進(jìn)行沉降計(jì)算，并對(duì)工后沉降進(jìn)行分析。 第 11 頁 共 58 頁 第 2 章 路基橫斷面的設(shè)計(jì) 線間距 由于 高速 列車運(yùn)行時(shí) 會(huì)產(chǎn)生列車風(fēng)，相鄰線路 高速 列車相向運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的空氣壓力沖擊波易震碎車窗玻璃，使旅客感到不適，甚至影響列車運(yùn)行的平穩(wěn)性，故高速線路的線間距較