铁路地基处理-地基加固概述

铁路路基地基处理基本知识地基存在的问题地基处理的目的目的各种建筑物和构筑物对地基的要求主要包括下述三方面：（1）地基稳定性问题；（2）地基变形问题；（3）地基渗透问题；当天然地基不能满足建（构）筑物在上述三个方面的要求时，需要对天然地基进行地基处理。天然地基通过地基处理，形成人工地基，从而满足建（构）筑物对地基的各种要求。地基处理对象及其特征软弱地基软土（SoftSoil）

包括淤泥和淤泥质土。在静水或非常缓慢的流水环境中沉积，经生物化学作用形成。主要由细粒土组成，孔隙比大（大于1.0）、天然含水量高（接近或大于液限）、压缩性高（压缩系数>0.5MPa-1）和强度低。广泛分布在我国东南沿海及内地。例如天津、上海、杭州宁波、温州、厦门、广州等沿海地区，以及昆明、武汉等内地地区。冲填土（HydraulicFill）

整治和疏浚江河航道时，用挖泥船通过泥浆泵将泥砂夹大量水分吹到江河两岸而形成的沉积土。又称吹填土。冲填土是否需要处理和采取何种方法处理，取决于冲填土的颗粒组成、土层厚度和排水条件。杂填土（MiscellaneousFill）

由人类活动而任意堆填的建筑垃圾、工业废料和生活垃圾组成物质杂乱，分布不均匀，结构松散。因而强度低、压缩性高和均匀性差。饱和粉细砂（SaturatelooseSand）

由于密实度小，容易在动力荷载下产生液化现象，并容易在动水压力作用下产生管涌和流沙现象。特殊土地基湿陷性黄土（CollapsibleLoess）

指土体在一定压力下受水浸湿时产生的湿陷变形量达到一定数值的土。包括：湿陷性黄土、干旱和半干旱地区具有崩解性的碎石土和砂土。黄土在我国特别发育，广泛分布在黑龙江、吉林、辽宁、内蒙、山东、河北、河南、山西、陕西、甘肃、宁夏、青海、新疆等地。膨胀土(ExpansiveSoil)

指粘粒成分主要由亲水性矿物所组成的粘性土。具有吸水膨胀、失水收缩的特性。主要分布在广西、云南、湖北、河南、安徽、四川、河北、山东、陕西、江苏、广东等地。红粘土(RedClay)

指石灰岩、白云岩等碳酸类岩石在亚热带温湿气候条件下经风华作用所形成的褐红色的粘性土。由于下卧岩面起伏及存在，一般容易引起不均匀沉降。主要分布在云南、贵州、广西等地。季节性冻土(FrozenSoil)

土的温度等于或低于摄氏零度，含有固态水。当自然条件改变时，产生冻胀、融陷等不良地质现象。季节冻土占中国领土面积一半以上，其南界西从云南章凤，向东经昆明、贵阳，绕四川盆地北缘，到长沙、安庆、杭州一带。多年冻土分布在东北大、小兴安岭，西部阿尔泰山、天山、祁连山及青藏高原等地，总面积为全国领土面积的1/5强。岩溶（Karst）

主要出现在碳酸类岩石地区。其基本特性是地基主要受力层范围内受水的化学和机械作用而形成的溶洞、溶沟、溶槽、落水洞以及土洞等。我国的岩溶地基广泛分布在贵州和广西两省区。建造在岩溶地基上的建筑物，要慎重考虑可能会造成底面变形和地基陷落。

判别天然地基是否属于软弱地基或不良地基没有明确的界限，天然地基是否属于软弱地基或不良地基也可以说是相对的。不允许发生发生基底破坏，也不允许发生过大的工后沉降和沉降速率。以往只对基底强度作要求，不允许地基破坏，对地基变形未重视。提速后的铁路路基病害，大部分为地基变形所致。高速铁路路基的设计理念正由强度设计向变形控制设计转变高速铁路路基地基，强度和刚度要求并重。高速铁路路基的地基条件地基处理方法分类及适用范围《铁路工程地基处理技术规程》（TB10106-2010）中将常见的地基处理方法分为六大类：1.浅层处理：换填垫层、振动碾压、冲击碾压2.排水固结：袋装砂井、塑料排水板3.挤密：强夯、挤密砂石桩、沉管碎石桩、灰土与水泥土挤密桩、柱锤冲扩桩4.置换：振冲碎石桩、强夯碎石墩、水泥搅拌桩、水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）、素混凝土桩、旋喷桩5.注浆：6.结构物：钢筋混凝土桩网（桩阀）结构、钢筋混凝土桩板结构发展概况复合地基（CompositeFoundation）一词,国外最早见于1962年。复合地基的概念已成为很多地基处理方法的理论分析及公式建立的基础和根据。它已广泛地运用于如碎石桩、砂桩、水泥土搅拌桩、旋喷桩和石灰桩等加固地基的理论分析中。初期后来

主要指天然地基中设置碎石桩而形成的碎石桩复合地基

深层搅拌法和高压喷射注浆法的应用，人们开始重视水泥土桩复合地基的研究复合地基概述什么是复合地基

指天然地基在地基处理过程中部分土体得到增强，或被置换，或在天然地基中设置加筋材料，加固区是由基体(天然地基土体)和增强体两部分组成的人工地基。复合地基中地基土体性质是不均匀的。复合地基的常用形式分类

在工程实践中应用的复合地基型式很多，可从下述三个方面来分类：①增强体设置方向；②增强体材料；③基础刚度以及是否设置垫层等。

根据地基中增强体的方向分为水平向增强体复合地基和竖向增强体复合地基。复合地基竖向增强体水平增强体散体材料桩粘结材料桩柔性桩：如灰土桩、石灰桩等刚性桩：如CFG桩等

水平向增强体复合地基主要指加筋土地基。竖向增强体习惯上称为桩，有时也称为柱，竖向增强体复合地基通常称为桩体复合地基。桩体复合地基具有以下两个基本特点：(1)加固区是由基体和增强体两部份组成，是非均质的和各项异性的；(2)在荷载作用下，基体和增强体共同承担荷载的作用。前一特征使复合地基有别于均质地基，后一特征使复合地基有别于桩基，从某种意义上讲，复合地基介于均质地基和桩基之间。形成复合地基的条件是基体与增强体在荷载作用下，通过两者变形协调，共同分担荷载。

复合地基——桩基的区别a.桩基础b.复合地基

复合地基与桩基比较①桩身材料与强度。复合地基中桩有散体材料桩、柔性桩、半刚性桩和刚性桩；桩基中的桩均为刚性桩；②桩与上部结构的连接方式。复合地基中桩体与基础不是直接相连的，它们之间通过垫层（碎石或砂石垫层）来过渡；而桩基中桩体与基础直接相连，两者形成一个整体。③受力特性不同。复合地基的主要受力层在加固体内，由基体和增强体两部分共同承担上部荷载、协同工作；而桩基的主要受力层是在桩尖以下一定范围内，主要由桩体承担荷载作用。④群桩效应问题。由于复合地基的理论的最基本假定为桩与桩周土的协调变形。为此，从理论而言，复合地基中也不存在类似桩基中的群桩效应。

按增强体材料：①土工合成材料，如土工格栅、土工织物等；②砂石桩；③石灰桩、水泥土桩等；④CFG桩和低强度混凝土桩等；⑤两种以上竖向增强体（多元复合地基）；⑥水平向和竖向增强体（柱网复合地基）

按基础刚度和垫层设置：①刚性基础，设垫层；②刚性基础，不设垫层；③柔性基础，设垫层；④柔性基础，不设垫层。根据桩型数量：按桩体复合地基分为单一桩型复合地基和组合桩型复合地基（多桩型复合地基、多元复合地基、混合桩型复合地基、长短桩复合地基）。前者桩体为同一种材料，后者由两种或两种以上类型的桩组成，以充分发挥各桩型的优势，大幅度提高地基承载力，减少地基沉降量，显示良好的技术效果和经济效益。长短桩复合地基混合桩型复合地基形成复合地基的常用方法1．置换。挤淤置换法、褥垫法、振冲置换法、强夯置换法、沙石桩置换法、超轻质填土法。2．灌入固化物。包括深层搅拌法、高压喷射注浆法、渗人性灌浆法、劈裂灌浆法、压密檬浆法、电化学灌浆法。3．振密、挤密。包括表层原位压密法、强夯法、振冲密实法、挤密砂石校法、土桩、灰土桩法、夯实水泥土桩法、孔内夯扩桩法。4．加筋。包括加筋土法、锚固法、树根桩法、低强度桩复合地基法、钢筋混凝土桩复合地基法。房屋建筑粉喷桩复合地基碎石桩复合地基堆场水泥土搅拌桩复合地基项目2.1开挖换填施工定义适用范围2.1.1概述项目2.1开挖换填施工填料选择2.1.1概述垫层厚度项目2.1开挖换填施工垫层材料要求2.1.1概述项目2.1开挖换填施工砂（石）垫层的主要作用提高地基的承载力一般来说，地基中的剪切破坏是从基础边缘开始的，并随着应力的增大逐渐向纵深发展。因此，若以强度较高的砂代替可能产生剪切破坏的软弱土，就可避免地基的破坏。减少沉降量一般情况下，基础下浅层地基的沉降量在总沉降量中所占的比例比较大。若以密实的砂代替浅层软弱土，由于砂垫层对应力的扩散作用，作用在下卧土层上的压力较小，这样就会相应减少下卧土层的沉降量。项目2.1开挖换填施工加速软弱土层的排水固结砂垫层提供了基底下的排水面，不但可以使基础下面的孔隙水压力迅速消散，避免地基土的塑性破坏，还可以加速砂垫层下软弱土层的固结，使其强度提高。但其固结的效果仅在表层较显著，在深层的影响不明显。防止冻胀由于粗颗粒的垫层材料孔隙较大，不易产生毛细现象，因而可以防止寒冷地区地基土由于结冰所造成的冻胀；同时，由于粗颗粒的垫层材料孔隙大，寒冷地区路基内外空气连通温度变化不大，路基内部的冻土不会因温度升高而融陷，可有效利用冻土抗剪强度高的特性。砂（石）垫层的主要作用项目2.1开挖换填施工消除膨胀土的胀缩作用上述作用中前三种为主要作用，且在各类工程中，垫层所起的主要作用也各不相同，如建筑物基础下的砂垫层主要起换土的作用，而在路堤及土坝等工程中，常常以排水固结作用为主。消除或部分消除黄土的湿陷性由于黄土具有遇水沉陷的特性，因此挖除基础底面以下的湿陷性黄土，换填强度高、无侵蚀性、透水性小的垫层，可消除或部分消除黄土的湿陷性。砂（石）垫层的主要作用碾压与夯实是修路、筑堤、加固地基表层最常用的处理方法。通过处理可以使填土或地基表层疏松土孔隙体积减小，密实度提高，从而降低土的压缩性，提高其抗剪强度和承载力，减小透水性，使经过处理的表层软弱土能承担较大荷载。目前我国常用的有：机械碾压、振动压实和重锤夯实。项目2.1开挖换填施工2.1.2换填垫层的施工与质量检验清基、整理做预拱压实铺砂垫层静压铺土工格栅填土机械碾压法是利用压路机、羊足碾、平碾、振动碾等碾压机械将地基土压实。对于大面积填土，应分层碾压并逐步提高填土标高。黏性土的碾压，一般用质量为8～15t的平碾(或振压机)或12t的羊足碾，每层铺土(虚铺)厚度为200～300mm，碾压8～12遍。碾压的效果，除了与压实机械的压实能量有关外，还与土的含水量有关。因此必须选择最佳含水量。压实系数一般控制在0.94～0.97。项目2.1开挖换填施工机械碾压法一般最佳含水量可取什么东东？项目2.1开挖换填施工全液压轮胎式压路机三轮压路机（山推）羊足碾双钢轮振动压路机

重锤夯实法是利用起重机将重锤提到一定高度，然后使其自由落下，重复夯打，把地基表层夯实。这种方法可用于处理非饱和黏性土或杂填土，能提高其强度，减少其压缩性和不均匀性，也可用于处理湿陷性黄土地基，消除其湿陷性。重锤夯实法项目2.1开挖换填施工重锤夯实的效果与锤重、锤底的直径、落距、夯击的遍数、夯实土的种类和含水量有密切关系。合理选定上述参数和控制土的含水量才能达到较好的夯实效果。

停夯标准：随着夯击遍数增加，每遍土的夯沉量逐渐减少，一般要求最后两遍平均夯沉量对于黏性土及湿陷性黄土不大于1.0～2.0cm；对于砂性土不大于0.5～1.0cm。

项目2.1开挖换填施工重锤夯实法项目2.1开挖换填施工振动压实法是通过在地基表面施加振动把浅层松散土振实的方法，可用于处理砂土和由炉灰、炉渣、碎砖等组成的杂填土地基。振动压实的效果与振动力的大小、填土的成分和振动时间有关。当杂填土的颗粒或碎块较大时，应采用振动力较大的机械。一般来说，振动时间越长，效果越好。但振动超过一定时间后振实效果将趋于稳定。因此，在施工前应进行试振，找出振实稳定所需要的时间。振实范围应从基础边缘放出0.6m左右，先振基槽两边，后振中间。振动压实法项目2.1开挖换填施工当地基表层具有一定厚度的硬壳层，其承载力较好，能承受一般运输机械时，一般采用机械分堆摊铺法，即先堆成若干砂堆，然后用机械或人工摊平。当硬壳层承载力不足时，一般采用顺序推进摊铺法。当软土地基表面很软，首先要改善地基表面的持力条件，使其能承受施工人员和轻型运输工具。项目2.1开挖换填施工2.1.2换