碎石桩在甘泉堡神信铁路专用线软土地基处理中应用

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1、碎石桩在甘泉堡神信铁路专用线软土地基处理中应用摘要：在新疆甘泉堡神信铁路路基设计中，大范围采用碎石桩处理软土地基，并取得了成功，较好地解决了铁路穿越甘泉堡地区大面积软土地基的问题。文章结合试验段路基，阐述了碎石桩处理软土地基的加固原理，介绍了碎石桩处理软土地基的设计、施工工艺及质量检测，通过软土地基处理前后检测结果的对比分析，对碎石桩处理软土地基的效果进行了评价，为该地区其它类似工程的设计与施工有较好的借鉴意义。关键词：软土地基；碎石桩；施工工艺；质量检测1碎石桩处理软土地基的加固原理碎石桩加固软土地基主要是与天然软土地基形成一种复合地基，从而提高地基承载力、减少沉降量

2、、提高地基土体的抗剪强度，增强了地基土地的抗滑稳定性。碎石桩对软土地基的加固作用主要有置换、挤密、振密、排水、垫层及加筋等。1.1置换作用通过成桩机械将不良地基强制排开并置换，以性能良好的砂石来替换不良的软弱粘性土。而碎石桩的刚度比桩间土的刚度大，在荷载作用下，为了保持桩土变性的协调，地基中的应力向桩身发生集中，从而相应减小了桩间土承受的应力，使复合土体的承载力较原地基有所提高，沉降量得到下降。桩的置换作用的大小主要取决于桩间土对桩体的约束力。1.2挤密作用下沉桩管时桩管对周围土体产生很大的横向压力，将土体中等于桩管体积的土挤向周围土体使之密实；灌注碎石后振动、反插也使

3、周围土体受到挤密，从而提高了地基强度。侧向约束力对碎石桩性状影响至关重要，如桩侧土对碎石柱的约束力很小，不但形不成应力向桩体集中，而且还影响碎石桩对桩间土的挤密作用。1.3振密作用碎石桩主要靠桩的挤密和施工中的振动作用使桩周围土的密度增大，从而使地基的承载能力提高，压缩性降低。当被加固土为液化地基时，由于土的空隙比减小、密实度提高，可有效消除土的液化。1.4排水作用在软粘土中，碎石桩是粘性土地基中一个良好的排水通道，碎石桩的反滤性和渗透性都比较好，它能起到排水砂井的作用，使得土体固结排水路径大大缩短，固结速度大大提1.5垫层作用对于较厚的软弱土层中，碎石桩不能穿透整个土

4、层，加固过的地基部分对于下卧层起到垫层的作用，垫层将荷载扩散，使扩散到下卧层顶面的应力减弱并使分布趋于均匀，从而提高地基的整体抵抗力，减小其沉降量。1.6加筋作用对于厚度不大的软弱土层，碎石桩可以穿透整个软弱土层并置于其下的硬底层上，桩体在外荷载的作用下就会产生一定的应力集中现象，从而使桩间土承担的压力相应减小，复合地基的承载力会提高，压缩量会减小，稳定性会得到加强，沉降速率会加快，可以提高土体抗剪强度，加固后的复合桩土层能改善土坡的稳定，像抗滑桩一样迫使滑动面远离坡面、向深处转移，这种加固作用即通常所说的加筋作用。2工程实例2.1概述新疆甘泉堡神信铁路专用线全长43k

5、m,其中路基长42.2kmo线路多穿越农田区和水库边缘，沿线特殊岩土主要为软土（个别地段同时具有地震液化现象），长度累计达10.7km,约占路基长度的25%,软土地基处理是本线路基工程的重点和难点，根据地质详勘资料，通过反复技术、经济比较后，对本线软土地基主要采用碎石桩进行加固处理，全线碎石桩长度达90万延米。下面选取本线碎石桩试验性施工段DK14+500〜DK14+700段作为工程实例来介绍碎石桩的设计、施工及检测。2.2工程地质1.2.1工点位于冲、洪积平原，地势南高北低，地形较平坦。本段主要为耕地，种植作物为枸杞，地表植被发育，交通条件较好。工点范围地层主要为第四

6、系全新统至上更新统冲、洪积粉土、软粉土。(1)粉土(Q3-4al2+pl2)：工点范围内的主要地层，层厚大于10m。褐黄色，土质均一，粉感较重，稍密-中密，稍湿-饱和，II级普通土，o0=120Kpa。(2)软粉土(Q3-4al2+pl2)：分布于全段范围内，下伏于粉土，顶板埋深1〜2m,厚度1.5〜4m,潮湿-饱和，稍密，Ps=440〜800kPa,II级普通土，o0=60〜80Kpa。2.2.2不良地质及特殊岩土。不良地质主要为地震液化现象，工点范围内地下水埋深2〜4m,地下水位至15m深度间为地震液化层。特殊岩土为软粉土及松软土。(1)软粉土。下伏于粉土，顶板埋深

7、1〜2m,厚度1.5〜4m,潮湿-饱和，稍密，Ps=440〜800kPa,o0=60〜80Kpa。根据初定测土工试验资料，其物理力学指标分析统计结果如下：e=0.755,P=2.01g/cm3,Ps=2.70g/cm3,c=13.lkPa,4=13.1°,Cv=l.25x10-3cm2/s,CH=1.25x10-3m2/s,Gcu=27.7°o硬壳物理力学指标分析统计结果如下：e=0.693,P=1.9g/cm3,ps=2.70g/cm3,c=12.6kPa,©=23.0°,Cv=l.40x10-3cm2/s,CH=1.40x10-3cm