特殊路基-软土地段路基施工（铁路路基）

第七章特殊路基设计7.2膨胀土（岩）地区路基7.3黄土地区路基7.1软土地区路基7.4冻土地区路基7.5盐渍土地区路基7.6滑坡地段路基第一节软土地区路基一、软土的成因类型及工程特性软土是近代水下沉积的饱和松软粘性土，在我国的沿海地区、内陆平原或山间盆地有着广乏的分布，尽管它们的成因、结构和形态各不相同，但都具有含水量大、强度低、压缩性高和透水性差的共同特点。物理性质方面：天然含水量≥35%，呈流动状态；天然孔隙比e≥1；塑性指数Ip>13，饱和度Sr>95%。力学性质方面：渗透系数K<10-6cm/s；压缩系数a0.1-0.2≥0.5MPa-1；压缩模量Es<4MPa；标准贯入击数N63.5<4，静力触探比贯入阻力Pa<800kPa。第一节软土地区路基一、软土的成因类型及工程特性软土的分类：分为软黏性土、淤泥质土、淤泥、泥岩质土及泥岩五类。泥沼比软土具有更大的压缩性，但它的渗透性强，受荷后能迅速固结，工程处理也比较容易。（软土）（泥沼）软土的成因类型很多，分类也不一致，就大的范围来说，可分为海洋沿岸沉积和内陆湖盆地沉积两大类。按其沉积环境及其特征的不同，又可细分多种类型，如表所示。第一节软土地区路基一、软土的成因类型及工程特性类型特征海洋沿岸沉积泻湖相沉积颗粒细、孔隙比大、强度低、常夹有泥炭薄层溺谷相沉积孔隙大、结构疏松、含水量高、分布范围窄滨海相沉积面积广、夹有粉砂薄透镜体、孔隙大三角洲相沉积分布性差、结构不稳定、粉砂薄层多、有交错层理、不规则尖灭层及透镜体夹层、结构疏松内陆湖盆地沉积湖相沉积粉土颗粒成分高、呈放射状分布、层理均匀清晰河漫滩相沉积沉积凌乱、岩性复杂、有粉细砂交错层、呈透镜体分布丘陵谷地相沉积呈片状、带状分布、靠山边浅、谷中心深、具有较大的横向坡、颗粒由山前到谷中心逐渐变细第一节软土地区路基一、软土的成因类型及工程特性松软土是指虽达不到软土的指标,但含水率较大、承载力较低，或压缩性较高，在路基工程中需对其进行工程处理的土，包括软黏性土及饱和黄土、粉土、粉细砂等。第一节软土地区路基一、软土的成因类型及工程特性软土、松软土对路基的影响：（1）软土具有天然强度低、压缩性高的特性，是直接导致路基稳定性差、地基沉降变形大的基本因素。（2）软土具有渗透性低、固结压缩及强度增长作用缓慢的固结特性，影响深厚层软土地基路基工后沉降及工期控制。（3）软土具有触变性或流变性,高灵敏度软土的触变性将导致施工期软土强度严重降低，影响施工期周边既有工程的稳定、变形或安全使用。（4）松软土具有承载力较低、压缩性较高或易液化等特性，地基承载力低或产生液化可能导致路基失稳；地基压缩沉降变形较大时，可能造成路基工后沉降不能满足相应控制要求。第一节软土地区路基一、软土的成因类型及工程特性在软土地基上，路基宜为路堤形式，其高度不宜小于基床厚度。软土地区路基位置的选择要求:（1）宜选在软土范围窄、厚度薄的地段；（2）在低缓丘陵地区宜避开封闭或半封闭洼地；（3）在山间谷地宜避免设在软土底面横坡较陡地段；（4）在河流中下游地带宜设在高阶地上；（5）在沉积平原地区宜远离河流、湖塘和人工渠道；（6）在软土地区增建第二线时，增建第二线的填土荷载，除第二线本身地基沉降外,还可引起既有线沉降。第一节软土地区路基二、软土地区路基设计软土地基上的路基，应通过滑动稳定检算、沉降计算或地基承载力验算分析，进行相应的地基加固设计，路基的稳定性安全系数、工后沉降量及沉降速率应符合要求，并且在施工过程中应进行稳定和沉降观测。第一节软土地区路基（一）软土地区路基稳定性分析1.影响软土地基稳定的因素

决定软土地基稳定的因素是多方面的，它不仅取决于路堤的断面形式、填土高度、加荷速率、地基土性质，而且也与软土成因类型、地层成层情况、地层应力历史等有关。2.软土地基稳定分析的方法软土地基稳定分析的方法较多，由于均质软土地基的滑动多呈弧形滑面，一般多采用圆弧法进行检算。依据假设条件的不同，可分为固结有效应力法、宫川勇法、毕肖普法等，其中以固结有效应力法最常用。第一节软土地区路基（一）软土地区路基稳定性分析第一节软土地区路基（一）软土地区路基稳定性分析软土路基稳定性最差的时期是在路堤竣工时，当填土经历一个时期之后，地基将产生一定估计，经历的时间越长，地基固结度越大，强度也越大，从而路基的稳定性越高。对于软土上的高路堤稳定性而言，经常在路堤未填到设计高度时发生问题，这种情况不仅要对最终填筑高度作稳定性分析，而且必须对填筑过程中的稳定性进行分析。第一节软土地区路基（二）软土路基沉降计算地基总沉降量(S)计算方法：S=msSc（天然地基总沉降量）S=Sc+Sd+Ss（排水固结后地基总沉降）ms：沉降经验修正系数;Sc：主固结沉降量(m)，一般采用分层总和法计算；Sd：瞬时沉降量(m)，也称形变沉降量；Ss：次固结沉降量(m)。第一节软土地区路基（三）工后沉降工后沉降是指路基竣工，铺轨完成后产生的沉降。减少路基工后沉降是保持线路稳定平顺的基本前提，是列车高速、安全运行的基础。确定原则：一是保证列车按预定的速度、安全、舒适地运行；二是在上述前提下做到经济上合理，即因减少工后沉降需增加的投资与因工后沉降而需增加的养护维修费用的总和最小。第一节软土地区路基（三）工后沉降第一节软土地区路基三、软土地基处理方法分类软土地基处理方法大致分为浅层处理法、排水固结法、挤密法、置换法、注浆法和刚性桩结构法等几类。人工地基是在软土地基内设置各种材料制成桩，构成复合地基，或将地基土换成性能良好的土料，以保证路堤稳定的一类方法。第一节软土地区路基三、软土地基处理方法分类根据桩体材料及强度不同，复合地基又分为：散体桩复合地基（在天然地基中设置以碎石、砂砾等无黏结散粒材料构成的密实桩体,并与桩周土组成复合地基，如碎石桩、挤密砂桩等）；柔性桩复合地基（在天然地基中设置以水泥、石灰等黏结材料与土拌和形成具有一定黏结强度的桩体，并与桩周土组成复合地基，如灰土（水泥土）桩、水泥土搅拌桩及旋喷桩等）；刚性桩复合地基（在天然地基中设置的高黏结强度的水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）、素混凝土桩及钢筋混凝土桩）三类。第一节软土地区路基第一节软土地区路基第一节软土地区路基四、软土地基处理在软土、松软土地基上修建路基时，不满足路基稳定、沉降变形控制或路堑及低矮路堤基床承载力等要求时应进行地基处理。地基处理方法应根据铁路等级、轨道类型、地基特征、路堤高度、施工工期、机具设备、填料、环境条件及处理目的等因素，结合处理措施的适宜性、施工工艺和地区经验等进行经济、技术比较确定。第一节软土地区路基四、软土地基处理（1）换填垫层法换填是以人工、机械或爆破方法将软土挖除，换填强度较高的粘性土或砂、砾石、碎石等渗水材料。换填垫层法适用于浅层软弱地基及不均匀地基的处理。第一节软土地区路基四、软土地基处理（1）换填垫层法第一节软土地区路基四、软土地基处理（2）冲击碾压法冲击碾压法是采用多边形压实轮进行非圆曲线滚动时对地基表层施加碾压、冲击综合作用，使土体得到压实的地基处理方法。冲击碾压法适用于浅层碎石土、砂土、低饱和度的粉土与黏性土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基处理。冲击碾压处理范围应大于基底范围，宜超出路堤坡脚或基础外缘3m；处理深度一般不大于3m；处理宽度不宜小于6m,长度不宜小于100m。第一节软土地区路基四、软土地基处理（2）冲击碾压法第一节软土地区路基四、软土地基处理（3）强夯法强夯法是将夯锤提升到高处再使其自由落下，给地基施加冲击和振动能量，将地基土夯实的地基处理方法。强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土和黏性土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基。第一节软土地区路基四、软土地基处理（3）强夯法第一节软土地区路基四、软土地基处理（4）袋装砂井及塑料排水板袋装砂井及塑料排水板一般与堆载预压法和真空预压法配合使用，适用于处理淤泥质土、淤泥和冲填土等饱和黏性土地基。第一节软土地区路基四、软土地基处理袋装砂井有如下一些优点：(1)袋装砂井的直径小（7cm），用砂量少，其费用仅为普通砂井的40%～50%，造价低廉。(2)由于编织袋是一个整体，能保持砂井的连续性和密实性，不会因地基变形而切断，使用效果良好。(3)砂井直径细小，施工时对土层的扰动小。(4)由于砂井断面小，重量轻，减小了施工设备的重量，提高了施工效率。基于以上优点，袋装砂井已被普遍采用，几乎完全代替了普通砂井。第一节软土地区路基四、软土地基处理（4）袋装砂井及塑料排水板第一节软土地区路基四、软土地基处理（4）袋装砂井及塑料排水板第一节软土地区路基四、软土地基处理（4）袋装砂井及塑料排水板堆载预压真空预压第一节软土地区路基四、软土地基处理第一节软土地区路基四、软土地基处理（5）碎石桩碎石桩是采用振动、锤击沉管法或振冲法等方式在地基中成孔后，再将碎石挤压入已成的孔中，形成由碎石所构成的密实桩体,并与桩周土组成复合地基。碎石桩适用于处理砂土、粉土、粉质黏土、松软土、素填土和杂填土等地基以及可液化地基；对于处理不排水抗剪强度小于20kPa的饱和黏性土地基，应通过现场试验确定其适用性。第一节软土地区路基四、软土地基处理（5）碎石桩振冲法第一节软土地区路基四、软土地基处理（5）碎石桩第一节软土地区路基四、软土地基处理（6）灰土（水泥土）挤密桩灰土(水泥土)挤密桩是利用横向挤压成孔设备成孔，使桩间土得以挤密，将灰土(水泥土)填入孔内分层夯实形成灰土（水泥土）桩，并与桩周土组成复合地基。灰土（水泥土）挤密桩适用于处理地下水位以上的湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基，可处理地基的深度为3~15m。第一节软土地区路基四、软土地基处理（6）灰土（水泥土）挤密桩第一节软土地区路基四、软土地基处理（7）柱锤冲扩桩柱锤冲扩桩是将柱状重锤提到高处使其自由落下冲击成孔,然后分层填料（水泥土、灰土、砂石等）夯实形成扩大桩体，并与桩周土组成复合地基。柱锤冲扩桩适用于处理黄土、杂填土、粉土、黏性土、素填土和杂填土等地基，对饱和松软土层应通过现场试验确定其适用性。第一节软土地区路基四、软土地基处理（7）柱锤冲扩桩第一节软土地区路基四、软土地基处理（8）水泥土搅拌桩泥土搅拌桩是以水泥作为固化剂的主剂，通过深层搅拌机械，将固化剂与地基土强制搅拌，使软弱土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的柱状加固体桩,并与桩间土组成复合地基。水泥土搅拌桩按加固材料状态不同可分为浆体搅拌桩（水泥浆搅拌桩、水泥砂浆搅拌桩）和粉体搅拌桩。第一节软土地区路基四、软土地基处理（8）水泥土搅拌桩水泥土搅拌桩适用于处理正常固结的淤泥、淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、黏性土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基，当地基中夹有块石和较大粒径的碎石、卵石时不宜采用。第一节软土地区路基四、软土地基处理（8）水泥土搅拌桩第一节软土地区路基四、软土地基处理（9）旋喷桩旋喷桩是将高压水泥浆通过钻杆由水平方向的喷嘴喷出，形成喷射流，钻杆边旋转、边喷射，喷射出的水泥浆切割土体，并与土体拌和形成水泥土加固体桩。旋喷桩适用于处理淤泥、淤泥质土、黏性土、粉土、砂土、碎石土、黄土及人工填土等地基加固及防渗处理。对地下水流速过大、已涌水的地基工程不宜采用。第一节软土地区路基四、软土地基处理（9）旋喷桩第一节软土地区路基四、软土地基处理（10）CFG桩及素混凝土桩水泥粉煤灰碎石桩(CFG)是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑、砂等混合料加水拌和形成的高黏结强度桩,并由桩、桩间土和加筋垫层一起组成复合地基。素混凝土桩是由水泥、碎石、砂等混合料加水拌和形成高黏结强度桩，并由桩、桩间土和加筋垫层一起组成复合地基。水泥粉煤灰碎石桩(CFG)和素混凝土桩适用于处理黏性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基。第一节软土地区路基四、软土地基处理（10）CFG桩及素混凝土桩水泥粉煤灰碎石(CFG)桩施工可根据设计并结合现场地质情况选用长螺旋钻机或振动沉管桩机成孔,应配置桩头切除机械设备。素混凝土桩钻孔施工根据不同的地质条件可选用冲击钻机、回旋钻机、旋挖钻机以及套管钻机等不同的钻孔设备。第一节软土地区路基四、软土地基处理（10）CFG桩及素混凝土桩第一节软土地区路基四、软土地基处理（10）