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石家庄铁道大学毕业论文石家庄铁道大学继续教育学院毕业论文高速铁路软土地基处理技术研讨一、主要内容(1)软土地基的概念及特征；(2)软基的破坏形式；(3)一般软土地基处理方法分类、特点及应用范围；(4)针对兰新高速铁路软基处理的技术方法；二、基本要求(1)制定设计进度计划，严格执行，按期独立完成设计任务。(2)设计方法步骤可参考设计指导书，对于设计疑难问题，首先应独立思考与查阅有关资料，确实不能解决时，可向指导教师提出答疑。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。(3)了解高速铁路软基处理的概念及特征。(4)熟悉高速铁路设计与施工的相关规范，明确各种地基上高速铁路施工的步骤与关键技术及控制指标。(5)明确高速铁路软基的破坏形式，熟悉一般软土地基处理方法分类、特点及应用范围，参考资料分析实际工程问题。聞創沟燴鐺險爱氇谴净。三、主要技术指标铁路客运专线。设计速度350km/h，轨道类型为重型四、应收集的资料及参考文献1陈仲颐，周景星，王洪瑾土力学M北京：清华大学出版社，2005.2龚晓南复合地基设计和施工指南M北京：人民交通出版社，2003.3池淑兰，孔书祥路基工程M北京：中国铁道出版社，2002.4中华人民共和国铁道部铁路路基设计规范TB100012005S20055范云地基加固技术M石家庄：石家庄铁道学院，1999.6吴胜德.浅谈淤泥与软土路基处理残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。7胡昌文.土工织物加筋垫层法在公路软基处理中的应用J.山西建筑2006，（6）；8刘建新.软土地基出路方法研究J；酽锕极額閉镇桧猪訣锥。9客运专线铁路路基处理技术手册铁道部工程管理中心；10学术论文网；五、进度计划第1-4周开题报告。软土地基的概念及特征，熟悉软基的破坏形式。第5-8周针对兰新高速铁路软基处理的技术方法，熟悉一般软土地基处理方法分类、特点及应用范围。撰写设计说明。第9周整理、装订一、课题研究背景及国内外研究现状我国人口众多，随着中国经济的迅猛发展，城市化进程加快，我国铁路呈现客流量大、集中、行程长的特点。为实现我国铁路事业跨越式的发展铁路，客运专线已开始在我国大力修建。目前，京沪、武广、石太、郑西、京石等铁路客运专线已相继开工。客运专线列车运行速度快，技术标准高，对路基的要求严格，控制路基变形已成为高速铁路路基的最大特点。自20世纪60年代第一条高速铁路在日本建成以来。世界范围内出现了竞相修建高速铁路的热潮，国外铁路发展的方向是重载及高速铁路，高速铁路的出现对传统铁路的设计，施工和养护维修提出了新的挑战，在许多方面深化和改变了传统的设计方法和观念。彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。我国幅员辽阔，地质情况复杂多变，其中黄土在我国分布广泛，给铁路工程建设带来了较大的影响和隐患，成为铁路工程的关键问题之一，现在铁路修筑经验表明，作为支撑路堤的地基不允许发生基底破坏，也不允许发生不能满足适合使用要求的过大工后沉降和和沉降速率。我国铁路路基主要病害现象的路基下沉，有不少是因为基底变形所致，对支撑高速铁路路基的地基来说。除了强度要求外，还有变形条件要求。日本东海道新干线建成后，由于软土地基沉降造成轨道状态不良，不能达到设计速度和运量的要求。吸收了经验教训之后日本对支撑高速铁路路基的地基提出了强度要求，对不符合强度要求的地基要采取加固和减少工后沉降的措施。其他许多国家也相应的提出了各种地基处理措施。目前国内外对软土地基的处理主要有换填垫层法、深层密实法、置换法、排水固结法、化学固结法、加筋土法、砂石桩法、塑料排水板法、袋装沙井法、真空预压法及其他固结法等謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。二、毕业设计的主要内容本毕业设计为高速铁路软土地基处理技术研讨。依据客运专线铁路路基设计规范，满足等级标准要求的路基上铁路客运专线路堤设计的主要内容包括以下几个方面：厦礴恳蹒骈時盡继價骚。1、软土地基的概念及特征软土是在静水或缓慢流水环境中以细颗粒为主的近代沉积物,其天然含水量大、孔隙比大、压缩性高、承载力低、渗透性小,是一种呈软塑到流塑状态的饱和粘性土。软土一般为含有机质的饱和土,含水量较高、孔隙比较大、渗透性较差,压缩性较高,抗剪强度低。具有明显的结构性和流变性,具有变形量大、压缩稳定时间长、侧向变形较大等特征。通常我们把抗剪强度低、压缩性高、透水性差以及在动力荷载作用下容易液化地基称为软土地基。由于高速铁路轨道结构的基础修建在软土中,则此结构的地基就称为高速铁路软土地基。茕桢广鳓鯡选块网羈泪。2、软基的破坏形式软土由于其不良的工程力学特性，对工程有极大的危害性，综合分析主要有以下几种形式：剪切破坏，由于地基抗剪强度不足以承受其上列车所施加的动、静荷载，造成破坏，表现为使邻近地基产生隆起；由于软土地基的高压缩性，发生不均匀沉降，使轨道结构的基础由于应力集中出现裂缝，最终使轨道结构遭到破坏，失去其使用功能；由于软土地基的高空隙比与高含水率，在使用中发生排水固结，发生不均匀沉降，使轨道结构下沉量过高，影响使用功能。在工程应用实际中，由于铁路路基是承受静、动双向荷载，其受力的复杂性，决定其软土地基发生均匀沉降的可能性极小。鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。3、一般软土地基处理方法分类、特点及应用范围目前国内外对软土地基的处理主要有换填垫层法、深层密实法、置换法、排水固结法、化学固结法、加筋土法、砂石桩法、塑料排水板法、袋装沙井法、真空预压法及其他固结法等。在实际处理软土地基时，往往不是采用一种形式的处理，多采用多种处理方式相结合，取其加固效果综合作用，能够起到事半功倍的效果。籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。4、总结与展望三、预期达到的目标1、充分考虑软基路基的工程特点，熟悉软土路基工程处理措施；2、掌握软土地基的破坏形式；3、了解一般软土地基处理方法分类、特点及应用范围；4、熟悉路基加固防护方案；5、通过理论联系实际，进一步巩固和加强已学专业理论知识，加深理解，做到学以致用。摘要高速铁路路基工程中经常会遇到软土问题，处理的质量与选择的方法将直接影响到轨道结构的稳定性与安全使用，因此软土地基的处理技术对高速铁路建设十分重要。本论文首先阐述了一般软土地基的处理方法，尤其是兰新高速铁路软土地基的特点，对目前常用的软土地基处理方法以及新技术进行总结，然后提出适合兰新高速铁路软土地基处理的方法，并发展和提出了高速铁路软土地基处理的新技术，对兰新高速铁路软土地基常用的处理方法及其施工工艺进行详细介绍預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。关键词：软土;高速铁路;特征;地基处理; 目录1.软土地基的概念及特征.1渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。2.软基的破坏形式.1铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。3.一般软土地基处理方法分类、特点及应用范围.2擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。3.1换填垫层法.2贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。3.2深层密实法.2坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。3.3置换法.3蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。3.4排水固结法.3買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。3.5化学加固法.3綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。3.6加筋土法.4驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。3.7砂石桩法.4猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。3.7砂石桩法.4锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。3.8塑料排水板法.5構氽頑黉碩饨荠龈话骛。3.9袋装沙井法.6輒峄陽檉簖疖網儂號泶。3.10真空预压法.7尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。3.11其他加固法.9识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。4.针对兰新高速铁路软基处理的技术方法.9凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴。4.1换填法.9恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦。4.2冲击碾压法.10鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫。4.3强夯法.11硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹。4.4挤实砂石桩.11阌擻輳嬪諫迁择楨秘騖。4.5水泥土搅拌法.11氬嚕躑竄贸恳彈瀘颔澩。5.总结与建议.12釷鹆資贏車贖孙滅獅赘。参考文献.14怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉。高速铁路软土地基处理技术研讨1软土地基的概念及特征软土是在静水或缓慢流水环境中以细颗粒为主的近代沉积物,其天然含水量大、孔隙比大、压缩性高、承载力低、渗透性小,是一种呈软塑到流塑状态的饱和粘性土。软土一般为含有机质的饱和土,含水量较高、孔隙比较大、渗透性较差,压缩性较高,抗剪强度低。具有明显的结构性和流变性,具有变形量大、压缩稳定时间长、侧向变形较大等特征。通常我们把抗剪强度低、压缩性高、透水性差以及在动力荷载作用下容易液化地基称为软土地基。由于高速铁路轨道结构的基础修建在软土中,则此结构的地基就称为高速铁路软土地基。谚辞調担鈧谄动禪泻類。软土作为特殊土的一种，有其独特的土力学性能：软土的天然含水量高，一般大于30%；孔隙比大，天然孔隙比e1；压缩系数1120.52=MPa；透水性低,竖向与水平渗透性不同，一般垂直方向的渗透性系数要小些；抗剪强度低,因为软土的内摩擦角接近于零，抗剪强度主要决定于内聚力；软土具有触变性与流变性。嘰觐詿缧铴嗫偽純铪锩。软土作为特殊土的一种，有其独特的土力学性能：软土的天然含水量高，一般大于30%；孔隙比大，天然孔隙比e1；压缩系数1120.52=MPa；透水性低,竖向与水平渗透性不同，一般垂直方向的渗透性系数要小些；抗剪强度低,因为软土的内摩擦角接近于零，抗剪强度主要决定于内聚力；软土具有触变性与流变性。熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库。经过几十年的努力，通过提高现场勘察技术和手段、采用各种新的原位测试技术和方法、应用各种软基处理新技术和新方法，使铁路路基工程遇到的软土地基处理问题得到了较好的解决。鶼渍螻偉阅劍鲰腎邏蘞。2软基的破坏形式软土由于其不良的工程力学特性，对工程有极大的危害性，综合分析主要有以下几种形式：剪切破坏，由于地基抗剪强度不足以承受其上列车所施加的动、静荷载，造成破坏，表现为使邻近地基产生隆起；由于软土地基的高压缩性，发生不均匀沉降，使轨道结构的基础由于应力集中出现裂缝，最终使轨道结构遭到破坏，失去其使用功能；由于软土地基的高空隙比与高含水率，在使用中发生排水固结，发生不均匀沉降，使轨道结构下沉量过高，影响使用功能。在工程应用实际中，由于铁路路基是承受静、动双向荷载，其受力的复杂性，决定其软土地基发生均匀沉降的可能性极小。纣忧蔣氳頑莶驅藥悯骛。3.一般软土地基处理方法分类、特点及应用范围经过长期工程实践已形成了多种形式的软土地基处理方法，如下：3.1换填垫层法此法处理的经济实用高度为23m，如果软弱土层厚度过大，则采用换填法会增加弃方与取土方量而增大工程成本。通过换填具有较高抗剪强度的地基土，从而达到增强地基承载力的目的，满足轨道结构对地基的要求。主要加固方法有换填、抛石挤淤、垫层、强夯挤淤几种。垫层法根据材料的不同可分为砂(砾石)垫层、碎石垫层、粉煤灰垫层、干渣垫层、土(灰土、二灰)垫层。代表方法有砂垫层法及换填法。颖刍莖蛺饽亿顿裊赔泷。3.2深层密实法适用于软土厚度3m的中厚软土的加固，分布面积广的软基加固处理，其加固深度可达到30m。通过振动、挤压使地基中土体密实、固结，并利用加入的具有高抗剪强度的桩体材料置换部分软弱土体中的三相(气相、液相与固相)部分，形成复合地基，达到提高抗剪强度的目的。主要加固方法:强夯法、土(或灰土、粉煤灰加石灰)桩法、砂桩法、爆破法、碎石桩法(振冲置换法)、石灰桩法、水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩法)、粉喷桩法、旋喷桩法。代表方法有碎石桩法、强夯法、水泥粉煤灰碎石桩法、粉喷桩法。濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻。3.3置换法由于深层密实法中的几种方法都有加入高抗剪强度的材料，置换软土中部分成分的加固机理，与原有的土体共同组成复合地基，达到加固地基的目的，因此深层密实法有时也称为置换法。銚銻縵哜鳗鸿锓謎諏涼。3.4排水固结法适用于处理各类淤泥、淤泥质粘土及冲填等饱和粘性土地基。软土地基在附加荷载的作用下，逐渐排出孔隙水，使孔隙比减小，产生固结变形。在这个过程中，随着土体超静孔隙水压力的逐渐扩散，土的有效应力增加，并使沉降提前完成或提高沉降速度。主要加固方法:堆载预压法、砂井法、袋装砂井、真空预压法、电渗排水法、降低地下水位法、塑料排水板法等。挤貼綬电麥结鈺贖哓类。3.5化学加固法即在软土地基中加入水泥或其它化学材料进行软土地基处理，适用于处理砂土、粉土、淤泥质粘土、粉质粘土、粘土和一般人工填土，也可以在处理裂隙岩体及已有构筑物地基加强中。水泥或其它化学材料注入土体后，与土体发生化学反应，吸收和挤出土中部分水与空气，形成具有较高承载力的复合地基。主要加固方法:粉喷桩、旋喷桩、注浆、水泥土搅拌法。赔荊紳谘侖驟辽輩袜錈。3.6加筋土法通过在路基中埋入高强度、大韧性的土工聚合物、拉筋、受力杆件或柴(木)梢排等方法加强路基的自身强度，增加抵抗地基变形沉降的能力。适用于软弱岩体、土体中的路堤与路堑。主要加固方法:加筋土路基、土工聚合物、土钉墙、土层锚杆、土钉、树根桩法、柴(木)梢排法。塤礙籟馐决穩賽釙冊庫。3.7砂石桩法碎石桩和砂桩总称为砂石桩，又称颗粒土桩，是指用振动、冲击或水冲等方式在软弱地基中成孔后，再将碎石或砂挤压入已成的孔中，形成大直径的砂石所构成的桩体。裊樣祕廬廂颤谚鍘羋蔺。3.7.1砂石桩的加固机理:在松散砂土与粘性土中有所不同的，在松散砂土中主要是发挥砂石对软土的挤密作用、排水减压作用、和砂基预振效应，而在粘性土中主要是对软土(特别是饱合软粘土)的置换作用。仓嫗盤紲嘱珑詁鍬齊驁。3.7.2方法的特点是:加固期短，可以采用快速连续加载方法施工路堤，设备简单，工作面可以加大，对缩短工期十分有利。绽萬璉轆娛閬蛏鬮绾瀧。3.7.3施工步骤主要分两大部分：成孔加填料密实成桩。砂石桩法在19世纪30年代起源于欧洲，20世纪50年代引入我国后，在工业、交通、水利水电设施中得到广泛的应用，目前已形成了多种施工方法，主要有以下几种：振冲挤密法、沉管法、干振法、钻孔锤击法、振动气冲法、强夯置换法、水泥碎石桩法、裙围碎石桩法、袋装碎石桩法等。在实际施工中，可以根据地质条件及机具设备情况选用合适的施工方石家庄铁道大学毕业论文骁顾燁鶚巯瀆蕪領鲡赙。-5-法。3.7.4成桩材料要求：选用未风化的干净碎石、砾石、矿渣、碎砖及渗水性好的中粗砂等，含泥量应5%10%，碎石粒径最大应50m，以免桩孔或振冲器磨耗过大。瑣钋濺暧惲锟缟馭篩凉。3.7.5施工机具：根据选用施工方法的不同，合理选用以下几种：振动打桩机，柴油打桩机、电动落锤、振动沉桩机、冲击成孔机、振冲器、起重设施、空气压缩机以及桩管、打桩架等。鎦诗涇艳损楼紲鯗餳類。3.7.6施工中常发生的质量问题及注意事项：A.桩的施工次序一般是由里向外或一边推向另一边，有利于挤出部分软土。对抗剪强度低的粘性土地基，为减少制桩时对原土的扰动，宜用间隔跳打的方式施工。B.在成孔过程中应首先严格控制水压、电流和振冲器在固定深度位置的振留时间，以防缩孔、塌孔。C.填料要分批加入，次数频繁，每次少进料，保证试桩标定的装料量。每一深度的桩体在未达到规定的密实电流时要继续加料振实，以防断桩、缩径。栉缏歐锄棗鈕种鵑瑶锬。3.7.7质量控制:单可采用挖开的方法检查，并在施工中做好记录控制。施工质量的检验可以对碎(砂)石桩进行单桩荷载试验，也可采用动力触探试验，也可用标准贯入法、静力触探法检查处理前后的对比结果及桩间土的挤密效果。整体加固效果的检验可以进行单桩复合地基和群桩复合地基的大型试验。辔烨棟剛殓攬瑤丽阄应。3.8塑料排水板3.8.1加固原理:塑料排水板是一种复合土工材料，由芯板和滤膜组成，其加固软土地基的机理是在软土地层中按一定的间距和布置形式打设塑料排水板，在软土中形成竖向排水通道，加速排水，特点是单孔水断面大，排水畅通、质量轻、强度高，耐久性好。峴扬斕滾澗辐滠兴渙藺。石家庄铁道大学毕业论文-6-久性好。3.8.2适用范围:当软土层较厚，路堤较高时，常用塑料排水板法加速固结沉降。3.8.3施工方法:插设塑料排水板塑料排水板桩头处理(铺设砂垫层)路基填筑。3.8.4施工用主要机械设备:插板机主要由工作装置、驱动装置和行走装置组成。工作装置由导向架和导管组成，导向架由角钢分段焊接，每段长6m，段与段之间用螺栓连接。导管采用热轧无缝钢管制成。为适应在软土中行走多采用履带式，也有轮胎式。詩叁撻訥烬忧毀厉鋨骜。3.8.5施工注意事项:为方便机械设备移动及排水板桩头直立，可先将地表清流水面后铺设砂垫层；为保证排水通道畅通，每根桩均采用一整条的排水板，不允许有接头，并应保持排水板不扭曲，透水膜不被撕破和污染；牵动排水板下沉的锚销与排水板连接可靠，并且锚销与导管下端口密封要严，以免泥砂进入排水板内阻塞排水通道；拔导管时应轻轻进行，以免带出排水板；打设完成后，人工扶正排水板外露的头部，并用砂土紧打管口洞口，轻拍砂土至紧密，保证桩头是直立的。则鯤愜韋瘓賈晖园栋泷。3.8.6插设塑料排水板质量控制:在打设过程中，严格控制打桩机就位时导向架的垂直度，以保证桩身的垂直度，一般要求其斜度不超过深度的1.5%；因为在软土中，排水速度与距离的平方成正比，因此打设塑料排水板应严格控制平面位置，偏差位5cm；塑料排水板在插设过程中，若被导管带出，应在距废弃排水板附近补打。胀鏝彈奥秘孫戶孪钇賻。3.9袋装砂井法3.9.1原理:袋装砂井是把砂装入长条形、透水性好的纺织袋内，然后用专门的机具设备打入软土地基内代替普通大直径砂井。袋装砂井既有大直径砂井的作用，又可以保证砂井的连续性，避免缩径现象。由于袋装砂井的直径小，材料消耗小，造价低，施工速度快，设备轻型，更适应在软弱的地基上施工。袋装砂井适用于软土层厚度5m，且路堤高度的自重静压超过天然地基承载力很多时，常采用袋装砂井法。鳃躋峽祷紉诵帮废掃減。3.9.2材料要求:采用聚丙烯或其他抗拉强度能保证承受砂袋自重的纺织料，装砂后砂袋的渗透系数不小于砂的渗透系数。砂采用渗水率较高的中、粗砂，粒径0.5mm的砂的含量宜占总量的50%以上，含泥量3%，渗透系数5103cm/s。采用风干砂，以免袋内砂干燥后体积减小，造成袋装砂桩缩短与排水垫层不搭接等质量事故。稟虛嬪赈维哜妝扩踴粜。3.9.3砂井的布置:袋装砂井可呈矩形，梅花形布置，井径采用712cm的直径，井距12m，砂垫层厚4050cm。陽簍埡鲑罷規呜旧岿錟。3.9.4工艺流程:整平原地面摊铺下层砂垫层机具定位打入套管沉入砂袋拔出套管机具移位埋砂袋头摊铺上层砂垫层。沩氣嘮戇苌鑿鑿槠谔應。3.9.5施工注意事项:砂井定位要准确，垂直度要正确，沉桩时用两台经纬仪“十”字交叉控制砂井位置，用锤球控制垂直度；砂袋灌入砂后，露天堆放要有遮盖，不能长时间暴晒，施工中避免砂袋挂破漏砂；砂袋入井时，用桩架吊起垂直下井，防止砂袋发生扭结、缩径、断裂和砂袋磨损；拔钢套管时，更要垂直起吊，在出现砂袋带出或损坏砂袋现象时，要在原孔边缘重新打孔施工。连续两次将砂袋带出时，要停止施工，查明原因后再施工；砂袋露出井长度要保证伸入砂垫层至少30cm以上，要保证直立。钡嵐縣緱虜荣产涛團蔺。3.10真空预压法