高速鐵路軟土路基采用粉噴樁處理的沉降預(yù)測與控制.pdf

1、高速鐵路不僅要求路堤穩(wěn)定，而且對路堤工后沉降的控制有極嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，《京滬高速鐵路設(shè)計暫行規(guī)定》規(guī)定：路基建成后鋪設(shè)無縫軌道時，路基工后沉降量一般地段不應(yīng)大于5cm，竣工初期年沉降速率小于2cm/a。同時從京滬高速鐵路沿線的工程地質(zhì)條件分析，僅上海至南京段軟土地基總長度達(dá)到103.6km，因此，軟土地基工后沉降的有效預(yù)測與控制成為高速鐵路路堤設(shè)計與施工的關(guān)鍵。粉體噴攪樁(簡稱粉噴樁)是近年來軟土地基處理常用的方法之一。天然軟

2、土地基經(jīng)過粉噴樁處理后，形成粉噴樁復(fù)合地基，達(dá)到提高地基承載力和減少沉降的目的。本文圍繞滿足高速鐵路嚴(yán)格的工后沉降要求出發(fā)，改進(jìn)和完善了粉噴樁復(fù)合地基沉降計算理論，推導(dǎo)出了粉噴樁復(fù)合地基固結(jié)度計算公式，從粉噴樁處理軟土地基的機(jī)理、處理效果、樁土變形特性及復(fù)合地基固結(jié)特性等方面進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，主要內(nèi)容如下：1.粉噴樁復(fù)合地基剩余沉降計算方法研究。以Terzaghi一維固結(jié)理論為基礎(chǔ)，推導(dǎo)出了粉噴樁復(fù)合地基加固區(qū)平均固結(jié)度的

3、計算公式，考慮了樁體剛度對固結(jié)的影響因素。提出了與沉降相關(guān)的粉噴樁復(fù)合地基平均固結(jié)度計算公式，修正了以往計算平均固結(jié)度時不考慮沉降的不合理性。建立了粉噴樁復(fù)合地基工后沉降及鋪軌后某一時刻剩余沉降計算公式?，F(xiàn)場實測驗證了公式的合理可用性及其反映規(guī)律的正確性。2.對粉噴樁復(fù)合地基臨界樁長的機(jī)理和測試結(jié)果進(jìn)行了分析。臨界樁長的確定對粉噴樁復(fù)合地基的應(yīng)用意義較大，提出了粉噴樁復(fù)合地基臨界樁長存在與否的新觀點，較為合理地解釋了目前臨

4、界樁長研究中出現(xiàn)的矛盾。在目前常用的水泥摻入比、樁徑等條件下，粉噴樁復(fù)合地基的臨界樁長并非總是存在，其存在與否與地質(zhì)條件、樁身強(qiáng)度的分布等因素有關(guān)。對于樁體打穿軟土層至相對硬層、樁身強(qiáng)度比較均勻的粉噴樁復(fù)合地基，并不存在臨界樁長。3.在國內(nèi)首次應(yīng)用粉噴樁復(fù)合地基處理工后沉降要求嚴(yán)格的我國第一條高速鐵路軟土地基，研究了粉噴樁復(fù)合地基處理軟土路基的適用性。粉噴樁復(fù)合地基的成功應(yīng)用，將為我國高速鐵路和客運專線的建設(shè)節(jié)省巨大的投資，

5、同時也拓寬了粉噴樁復(fù)合地基的應(yīng)用前景，具有較大的理論意義和重大的社會經(jīng)濟(jì)效益。4.系統(tǒng)地進(jìn)行了粉噴樁復(fù)合地基的變形和應(yīng)力的原位觀測，分析了粉噴樁復(fù)合地基地表沉降、深層沉降、側(cè)向位移、樁土沉降差、樁土應(yīng)力比，研究了復(fù)合地基土體的固結(jié)特性，得到了許多有價值的結(jié)論。5.進(jìn)行了粉噴樁復(fù)合地基工后沉降預(yù)測與控制研究。得出采用粉噴樁復(fù)合地基處理類似本試驗段條件的高速鐵路軟土地基可以在較短的工期內(nèi)滿足工后沉降要求的結(jié)論。根據(jù)理論計算沉

6、降與實測沉降的差異，提出了在高速鐵路軟土路基處理中采用動態(tài)設(shè)計的新概念。6.對粉噴樁復(fù)合地基沉降計算方法、沉降推算方法的適用性進(jìn)行了分析。對于柔性基礎(chǔ)下粉噴樁復(fù)合地基，在樁頂有柔性基礎(chǔ)、樁底為較硬土體的情況下，其加固區(qū)的沉降計算采用復(fù)合模量法較符合實際；而對于下臥層的壓縮值采用應(yīng)力擴(kuò)散法比較合理的，壓縮量采用分層總和法進(jìn)行計算。關(guān)鍵詞：高速鐵路，軟土地基，工后沉降，沉降預(yù)測與控制，粉噴樁，復(fù)合地基，沉降，固結(jié)度，臨界樁長，動