高速铁路路基地基处理

桥隧养护与维修——高速铁路地基处理

为了保持高速铁路行车的高平顺性，预防路基产生过大的工后沉降，因此必须对高速铁路地基原地面进行处理。地基处理一般采用的方法有换填法、强夯法、灰土挤密桩法、CFG桩法、桩板结构法等。强夯法是将较大的重锤(一般为8-400t)提起从高处自由落下(落距一般为6-20m)，对较厚的软土层进行强力夯实的地基处理方法。

强夯法适用于碎石土、砂土、低饱和度的粉土与黏性土、杂填土、湿陷性黄土等地基。

郑西高速铁路对地基处理深度为6m的湿陷性黄土采用单击夯击能为3000~4000kN·m的强夯法进行处理。

强夯法

灰土挤密桩包括石灰土挤密桩、水泥土挤密桩、柱锤冲扩桩等，适合对松软非饱和土的加固处理，如湿陷性黄土消除其湿陷性的加固处理。

例如郑西、石武高速铁路对地基处理深度为22m以内的湿陷性黄土，采用了水泥土挤密桩或柱锤冲扩桩的方法消除其湿陷性的加固处理。灰土挤密桩法土基中成孔后，在孔中灌以灰土或石灰等材料，捣实而成直径较大的桩体，利用横向挤紧作用，使地基土粒彼此靠紧，孔隙减少，而且孔被填满和压紧，形成桩体。桩体具有较高的承载能力。灰土挤密桩法

CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称。它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和,采用各种成桩机械形成的高粘结强度桩体，和桩间土、褥垫层一起形成复合地基。为了有效地控制地基沉降，在软土和松软土地基段大量采用CFG桩进行地基处理，其处理深度一般在30m以内。例如：对于京津城际、郑西、武广、京沪、石武高速铁路均有CFG桩进行地基处理。CFG桩法

CFG桩的加固原理

CFG桩法是通过在地基中形成桩体作为竖向加固体，与桩间土组成复合地基，共同承担基础、回填土及上部结构荷载。

其加固软弱地基主要有三种作用：桩体作用；挤密作用；褥垫层作用。

CFG桩法1.桩体作用

CFG桩不同于碎石桩，是具有一定黏结强度的混合料。一般情况下不仅可全长发挥桩的侧阻，如桩端落在好土层上，还可很好地发挥端阻作用。在荷载作用下CFG桩的压缩性明显比其周围软土小，因此基础传给复合地基的附加应力随地基的变化逐渐集中到桩体上，出现应力集中现象，复合地基的CFG桩起到了桩体作用。2.桩体的挤密作用

CFG桩采用振动沉管法施工，利用振动和挤压作用使桩间土得到挤密。CFG桩法3.CFG桩的褥垫层的作用CFG桩法

褥垫层技术是CFG桩复合地基的核心技术，复合地基的许多特性都与褥垫层有关褥垫层不是基底下常做的10cm的素混凝土垫层。褥垫层是在CFG桩桩顶与混凝土垫层间的由粒状材料组成的散体材料垫层。CFG桩+桩间土+褥垫层=CFG状复合地基CFG桩法褥垫层的作用如下：(1)保证桩、土共同承担荷载如果不设置垫层，路基直接与桩和桩间土接触，在垂直荷载作用下荷载特性和桩基差不多。设置一定厚度的垫层情况就不同了，即使桩端落在好的土层上，也能保证一部分荷载通过垫层作用在桩间土上，借助褥垫层的作用，使给定荷载作用下桩、土受力时程曲线均为常值。

(2)通过改变褥垫层的厚度，调整桩垂直荷载的分担，通常褥垫层越薄桩承担的荷载占总荷载的百分比越高；(3)减少基础底面的应力集中；(4)调整桩土水平荷载的分担，褥垫层越厚，土分担的水平荷载占总荷载的百分比越大。CFG桩法

CFG桩的适用范围

CFG桩适用于处理黏性土、粉土、砂土和正常固结的素填土等地基。

CFG桩既可以用于挤密效果好的土，又可以用于挤密效果差的土。当用于挤密效果好的土时，承载力的提高既有挤密作用，又有置换作用；当用于挤密效果差的土时，承载力的提高只与置换作用有关。CFG桩和其他复合地基的桩型相比，它的置换作用很突出，这是CFG桩的一个重要特征。桩板结构法

桩板结构是高速铁路采用的一种新型路基结构形式，由钢筋混凝土桩基、路基本体与钢筋混凝土承载板(对于托梁式桩板结构路基还包括托梁)组成，承载板直接与轨道结构连接，桩、板固结与路基共同组成承载结构体系，它充分利用桩一土、板一土之间的共同作用来满足无砟轨道对强度与变形要求。

桩板结构法桩板结构路基较传统的路基形式而言，不仅是无砟轨道一种新的路基结构形式，也是一种新型的地基处理技术与加固方法，是介于桥梁与路基之间的一种特殊的结构形式。桩网结构法桩一网复合地基是“桩一网一土”协同工作、桩土共同承担荷载的地基体系，它能充分调动桩、网、土三者的潜力。1.加固原理：在预应力管桩进入持力层后，通过桩顶浇筑的桩帽及桩帽上铺设一定厚度的褥垫层形成“桩—网”结构的复合地基，使上部荷载均匀传递到下卧土层，以满足地基承载力要求，有效控制工后沉降。“桩—网”结构中的“网”为砂、碎石及双向土工格栅组成一定厚度的褥垫层，“桩”为预应力管桩。

桩网结构法2.桩网结构图1.预应力管桩2.褥垫