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【摘要】從全國范圍來看，經(jīng)濟發(fā)達的城市主要分布在我國東南沿海、長江三角洲以及平原地區(qū)，這些地區(qū)大部分分布著含水量高、壓縮性大、強度低、透水性差、覆蓋層厚、埋深淺的弱土層。在路堤荷載作用下，軟土路基很容易發(fā)生承載力不足、沉降量大、不均勻沉降大和固結(jié)完成時間長等問題。因此，在軟土路基上修建鐵路，需要解決的關鍵問題就是滿足路基的穩(wěn)定性和沉降控制。因此，軟土地基的處理勢在必行。本文分析了軟土路基加固處理的必要性，介紹了幾種常見的軟基處理技術，并以實際工程為例分析了PCC在高鐵軟基處理中的應用。

【關鍵詞】高鐵；軟土路基；加固處理；PCC

一、軟土路基加固處理的必要性

從我國現(xiàn)有高鐵施工情況來看，軟土地基處理運用較多，不管是京津高鐵還是武廣高鐵以及沿海高鐵都應用了軟土處理技術。目前的高鐵施工地區(qū)多為經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)，對高鐵的需求非常突出。軟土在我國分布廣泛，具有含水量高、壓縮性高、孔隙比大、承載力低、抗剪強度小等特點，且易受荷載、排水、時間等條件影響。軟土自身的復雜性及高速鐵路工后沉降控制標準的嚴格性，都要求我們必須做好軟基處理工作。

二、高鐵建設軟土路基的加固處理方法

（一）管樁法

管樁法有碎石樁、水泥攪拌樁、高壓旋噴樁、柔性樁（半剛性）復合地基，以及CFG樁、素混凝土樁、高強度預應力管樁等。不同的方法應用范圍與加固深度不同，攪拌樁處理深度一般控制在15m以內(nèi)；高壓旋噴樁控制在30m以內(nèi)；CFG樁控制在30m以內(nèi)；沿海鐵路預應力管樁最大處理深度達到了48m。 這里重點介紹一下砂石樁法與PCC樁法。

1、砂石樁法

碎石樁和砂樁總稱為砂石樁，又稱顆粒土樁，是指用振動、沖擊或水沖等方式在軟弱地基中成孔后，再將碎石或砂擠壓入已成的孔中，形成大直徑的砂石所構(gòu)成的樁體。

砂石樁的加固機理：在松散砂土與粘性土中有所不同的，在松散砂土中主要是發(fā)揮砂石對軟土的擠密作用、排水減壓作用、和砂基預振效應，而在粘性土中主要是對軟土（特別是飽合軟粘土）的置換作用。砂石樁法加固期短，可以采用快速連續(xù)加載方法施工路堤，設備簡單，工作面可以加大，對縮短工期十分有利。

2、PCC

PCC又稱作振動沉模現(xiàn)澆混凝土管樁技術，它吸收了預應力管樁和振動沉管樁等技術的優(yōu)點。該管樁樁身強度高，直徑大，有效加固深度可達30m以上，施工工藝簡單，可操性強，便于質(zhì)量控制、監(jiān)督，單樁承載力高而造價又相對較低。振動沉模大直徑現(xiàn)澆管樁復合地基新技術具有承載力提高幅度可調(diào)范圍大、變形模量高、樁體質(zhì)量及耐久性有保障等特點，且有效地降低了基礎處理成本。

（二）置換法

利用物理力學性質(zhì)較好的巖土材料置換天然地基中部分或全部軟弱土體，形成雙層地基或復合地基，達到提高地基承載力、減少沉降的目的，包括挖除換填法、拋石擠淤法、強夯置換法等，是鐵路路基淺埋型軟土處理的常用方法。一般處理深度不大于2m，最大處理深度不大于3m。強夯置換法主要用于石料來源豐富的山間谷地相軟土處理，處理深度一般控制在8m以內(nèi)。

（三）排水固結(jié)法

塑料排水板是一種復合土工材料，由芯板和濾膜組成，其加固軟土地基的機理是在軟土地層中按一定的間距和布置形式打設塑料排水板，在軟土中形成豎向排水通道，加速排水，特點是單孔水斷面大，排水暢通、質(zhì)量輕、強度高，耐久性好。當軟土層較厚，路堤較高時，常用塑料排水板法加速固結(jié)沉降。

（四）加筋土法

通過在土層中埋設強度較大的土工聚合物、拉筋、受力桿件等達到提高地基承載力，減小沉降，或維持建筑物穩(wěn)定的地基處理方法稱為加筋法。加筋在地基土中埋設強度較大的土工合成材料、鋼片等加筋材料、使地基土能夠承受抗拉力，防止斷裂，保持整體性，提高剛度，改變地基土體的應力場和應變場，從而提高地基的承載力，改善地基的變形特性。該方法適用于軟弱土地基，填土及高填土、砂土等。

（五）注漿法

就是用壓送設備將具有充填和膠結(jié)性能的漿液材料注入土層中土顆粒的間隙里，圖層的界面或巖層的裂隙內(nèi)，使其擴散，膠凝或固化，以增強土層強度，降低地層滲透性，防止底層變形和進行托換技術的地基處理，處理深度較淺。

三、PCC在高鐵軟土路基處理中的應用

（一）工程概況

我國東北某地區(qū)高速鐵路某合同段（K406+000-K424十000），全段長18km，其中K406+000～K408+200中2 .2km，地層結(jié)構(gòu)為素填土和耕植土。地表及地下水質(zhì)對混凝土均無腐蝕性，地下水位在地表下3m處。同時該段地下永豐富，水位較高，低洼處地表積水，地基承載力只有60-lOOkPa.屬不良地質(zhì)地段。本段采用PCC樁進行軟土加固。本工程中PCC樁設計樁徑（外徑）1.Om，管壁厚度0.12m，設計樁長為10、12、14m 3種類型，樁身混凝土設計強度等級為C15，設計樁間距3.0m，呈正三角形布置，樁頂設置50cm厚碎石褥墊層。PCC樁設計單樁承載力>480kN，復合地基承載力≥160kPa。

（二）PCC樁加固數(shù)值模擬分析

1、材料本構(gòu)和計算參數(shù)的選取

樁和土工柵格均采用線彈性模型.橫型中填土、墊層、地基均采用鄧肯一張非線性彈性模型。樁身混凝土強度為C25，彈性模量為28GPa，泊松比為0.17，墊層中間插入的土工柵格剛度Ek×t=1000kN/m，泊松比為0.45，t為土工柵格的厚度。樁土摩擦系數(shù)取0.3。邊界條件：底邊為兩個方向約束，左邊為對稱邊界，右邊路基土控制水平方向約束。

2、計算結(jié)果

經(jīng)分析，在軟土路基沒有有經(jīng)過PCC樁處理時，路基位移沉降分布凰主要集中在加載路堤的下面，且呈“盆”狀。土體在豎向的位移變化由于土體自身固結(jié)變化比較大，最大值達到0.21m；經(jīng)過PCC樁處理的整體位移分布更為均勻，且最大值為0.048m。以此可以看出，由于PCC樁的參與，打破了原有土體的應力分布，使和樁身接觸的大部分土體得到加固，降低了位移沉降，很好的對軟土路基進行了加固，大大提高軟土路基的整體穩(wěn)定性，同時也滿足高速鐵路安全行駛的需要。

（三）施工要點

1、樁位放樣

根據(jù)設計文件和技術交底所確定的坐標控制點和水準點進行樁位放樣，采用經(jīng)緯儀定出樁位。用消石灰作出樁位的圓形標記，圓心位置用小木樁標記，并注意保護所作標記。

2、樁機就位

樁機就位時，要對樁機的水平度和導向架的垂直度進行調(diào)整，樁機的垂直度以樁塔的鉛垂線進行控制，使樁管在自由狀態(tài)下對準樁位，垂直度偏差應≤1%；水平度用水平尺進行控制，水平度誤差應<1%。

3、活瓣固定

固定活瓣應在樁機就位后，用鐵絲固定活瓣，固定活瓣用鐵絲為標準12號。其松緊程度宜以活瓣不外張為宜，不宜過緊。固定活瓣的鐵絲應在活瓣樁尖進入土中l(wèi)Oom時予以解除。

3、沉管至樁底

利用沉管自重或鋼絲繩加壓將沉管壓入土中一定深度，然后開動振動錘起振沉管至設計樁深。

4、灌注混凝土至管頂

在灌注樁身混凝±之前，應根據(jù)工程施工經(jīng)驗。結(jié)合地質(zhì)報告預估充盈系數(shù)，計算投料體積，制定分批投料計劃。灌注混凝土至樁頂標商，如樁頂離自然地面較近，需拔管超注時，應注意不宜拔的過高，應以控制在樁需注入的混凝土方量為限。

5、振動拔管

沉管灌滿混凝土之后，先振動再拔管，在拔管過程中。應分段添加混凝土.保持管內(nèi)混凝土面始終不低于地面或高于地下水位l-1.5m以上。

移機重復復上述步驟.進行下一樁的施工。

參考文獻

[1]黎愛清.CFG樁加固某軟土路基的病害分析[J].鐵道標準設計，2012年6期.

[2]程勛.高壓旋噴樁加固高速鐵路軟土地基[J].黑龍江交通科技，2011年10期.