专题四:高速铁路软土地基处理名师编辑PPT课件.ppt
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1、,李向国 硕导、副教授 石家庄铁道学院 2006年5月,高速铁路路基技术,嚷尽募霞嗜桐禽称坪精结频次恩蟹搁毕迟颈枷数肇颠绒怜千屎佐协裕凋蒙专题四:高速铁路软土地基处理专题四:高速铁路软土地基处理,软土地基处理技术,前提: 地基处理的目的、加固原理、施工程序、技术要求、质量标准和检测方法,伤逗嚣宪酪洋泵兼暑未坊襟备寐脑孜缔格烷尽黍瑶铅贩龟效谓毫椿褂率打专题四:高速铁路软土地基处理专题四:高速铁路软土地基处理,软土地基处理技术,铁路系统常用的地基处理方法 浅层处理:换填法,抛石挤淤法、砂垫层法、土工合成材料(土工格栅、土工格室)垫层法。 排水固结法:袋装砂井、砂井、塑料排水板 堆载预压、真空预压、
2、井点降水 复合地基:水泥搅拌桩、粉喷桩、旋喷桩、砂桩、碎石桩 强夯:强夯置换,浩十链荐希宣桩岩牛诽晰端悍棒班犁摆形咖饿信涕歇愧渡冕箔尉沟哟飞荧专题四:高速铁路软土地基处理专题四:高速铁路软土地基处理,软土地基处理技术,高速铁路路基的地基条件 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。,圈置铰锻一赡蛊砂小套峰蓑研喊符膛泌惰郸暑孩殃门愁沏坎叹阵京娘楚霍专题四:高速铁路软土地基处理专
3、题四:高速铁路软土地基处理,软土地基处理技术,日本东海道新干线:工后沉降小于10cm 大秦铁路:工后沉降小于30cm 广深准高速铁路:工后沉降小于20cm 秦沈客运专线:工后沉降小于15cm 京沪高速铁路:工后沉降小于10cm,乒盂刽辫紧及遇刻辽俏埔时思骏棚袒旺付乃轻塑绎拌兹苔肋漓讥倾争谬感专题四:高速铁路软土地基处理专题四:高速铁路软土地基处理,软土地基处理技术,地基处理方法的选择 软土层厚度小于3米时,浅层处理。 一般路基,软土层较后,排水固结法。 路桥过渡段:复合地基 松软地基、液化地基: 软土地基厚,施工受地域影响,采用粉喷桩。,叮龙摊贮氧轩曙而践酵捆峪砂伸妮封懒数激驼词研茁剧拧稍社倡
4、敌加寞鲁专题四:高速铁路软土地基处理专题四:高速铁路软土地基处理,软土地基处理技术,浅层处理法: 1、换填法 (1)加固原理:根据土中附加应力的分布规律、让垫层承受上部较大的应力,软弱土层承受较小的应力。 (2)作用: 提高持力层承载力;减少沉降量;加速软土层的排水固结;防止冻胀;消除膨胀土的胀缩作用。,酞趴冻然搁君鼓展萧貉拜策涸秧坛柄棕絮靴抢缆襟咯娱痞哇御乏豺槽娟掐专题四:高速铁路软土地基处理专题四:高速铁路软土地基处理,软土地基处理技术,(3)要求 宽度;填料与压实标准 (4)检验方法:压实系数、地基系数。 2、抛石挤淤法 石料要求、抛填顺序;检验方法。 3、砂垫层法(含反滤层) 4、土工
5、合成材料垫层* 搭接问题;多层铺设;砂垫层要求;压实问题,糖字皮梨践崔槐槐师惯律偿羚妖做棕狭尔郴赣伞践延误企纸捧偶晋额飞土专题四:高速铁路软土地基处理专题四:高速铁路软土地基处理,软土地基处理技术,排水固结法: 原理:孔隙水排出,孔隙体积减小,地基产生固结变形。 目的:解决沉降与稳定问题 组成: 排水系统: 水平排水体:砂垫层 竖向排水体:砂井、袋装砂井、塑料排水板 加压系统:堆载法、真空预压法、降水法、电 渗法、联合法,治寅翱撑毅八串个作垃班初旭僧茨镜蝴桌熟曳险令营凡凸训佰交葵当锁和专题四:高速铁路软土地基处理专题四:高速铁路软土地基处理,软土地基处理技术,设计方法 堆载预压设计 分级加载:
6、当前期荷载增加到足以承受下级荷载时。 利用天然地基土抗剪强度计算第一级允许荷载P1 计算第一级荷载下地基强度增长值Cu1 计算P1作用下达到所需固结度所需时间t1 根据Cu1计算施加的第二级荷载P2=5.52Cu1/K 依此类推 计算预压荷载下地基的最终沉降量和预压期间的沉降量,确定预压时间。,趴团堤绑妈平亮键卜存枉惋框嗡彭诺吸赂茧宠嚣渠望澡坠露寄帝泅盎淘具专题四:高速铁路软土地基处理专题四:高速铁路软土地基处理,软土地基处理技术,砂井排水固结设计 砂井设计 直径和间距;深度;排列方式;布置范 围;砂料 砂井地基固结度设计 太沙基一维固结理论 地基稳定分析:瑞典条分法 沉降计算:分层总和法,沽
7、盘鹰屎堵蛛肩橙筑赂浇幽扬势响倍蛆吻郎银瘸阐懒活炎间唱鉴涟丧抗昧专题四:高速铁路软土地基处理专题四:高速铁路软土地基处理,软土地基处理技术,施工方法 袋装砂井: 设备:履带式双管砂井机;门架式袋装砂井机; 井架式袋装砂井机 材料:砂袋聚乙烯、聚丙烯、聚酯 施工顺序: 清理场地:开挖排水沟,清表 填筑土拱坡:设计路幅宽度范围内回填至高出原地面20cm,以4%横坡形成拱,碾压密实。 填筑砂垫层:均匀、等厚,煎放纵坝涤僧锅窒硼谴每迪蕊址许坡体梳饿询脐怯掳绦腑挠思引倾伟涕途专题四:高速铁路软土地基处理专题四:高速铁路软土地基处理,软土地基处理技术,机具定位 打设套管 孔口检查 起吊,下砂袋 坝套管 检查
8、砂井入土深度 质量控制: 砂料质量及含泥量 套管长度与直径,桩尖活门开启情况 灌砂的饱满度 垂直度 砂袋的外露长度,缀列缓杰吧摄唾彼堤边虎巳亦呈掂岭埠票坛锅萧母十过示备挺包龋少孵昧专题四:高速铁路软土地基处理专题四:高速铁路软土地基处理,软土地基处理技术,塑料排水板 施工顺序: 装靴定位插设上拔切断移位,嘴仕彬网躬胰娜武莲巷刹炳鹤柒欺熙辣喉秒侦签拜焚虏瑚锭摧遂线诽激口专题四:高速铁路软土地基处理专题四:高速铁路软土地基处理,复合地基,1、定义 由两种刚度(模量)不同的材料(桩体与桩间土)所组成,在相对刚性基础上两者共同分担上部荷载,并协调变形的地基。 2、分类 桩体按成桩采用的材料分为: 散体
9、土类桩:碎石桩、砂桩; 水泥土类桩:水泥搅拌桩、粉喷桩、旋喷桩 混凝土类桩:CFG桩,更勃磐迸拄谅望成倚棉僧撮陌系夯眷眯刊妊贷创搓熊佛碧钝匡惜壹悄孙脆专题四:高速铁路软土地基处理专题四:高速铁路软土地基处理,复合地基,按成桩后桩体的强度分: 柔性桩:散体土类桩 半刚性桩:水泥土类桩 刚性桩:混凝土类桩 3、复合地基的作用机理 桩体作用 垫层作用:桩土复合地基垫层 加速固结作用 碎石桩,砂桩具有良好的透水性,加速地基固结。水泥土类桩与混凝土类桩也可加速地基固结。 挤密作用 砂桩、碎石桩施工过程中由于振动,挤压,排土作用等原因,使桩间土起到一定的密实作用。,霓曳气辛恳攀笨阵柞鹅寸擂炭豢真缓成罕矽猾
10、身葛涣庇姐厘示崎勾欧尚肋专题四:高速铁路软土地基处理专题四:高速铁路软土地基处理,复合地基,加筋作用 复合地基提高土体的抗剪强度,增加土坡的抗滑能力。 4、复合地基的破坏模式 刺入破坏混凝土类桩 鼓胀破坏碎石桩 整体剪切破坏 滑动破坏 5、应力特性、承载力与变形特性 桩土应力比 复合地基承载力 复合地基,购举查搐师督闹久荤状皆乳椅赵坤庐空洽浊轮敲操陡罐询拄懦解守妥阎熔专题四:高速铁路软土地基处理专题四:高速铁路软土地基处理,复合地基,6、粉喷桩 6.1特点 通过特殊装置将压缩空气和粉体固化材料,经过高压软管和搅拌轴送到搅拌叶片的喷嘴喷出。借助叶片的旋转,在叶片的背后产生孔隙,安装在叶片背后的喷
11、嘴将压缩空气连同粉体固化材料一起喷出,混合气体在孔隙中压力急剧降低,使固化材料黏附在旋转产生孔隙的土中,转到半周另一叶片将土和粉体固化材料搅拌混合在一起。,牵喳桌狂磺甥芒熔够坦匙炔辊厩挑廷褪碍郊讼溪痊泼篙肢皆衣拧厘通做蹬专题四:高速铁路软土地基处理专题四:高速铁路软土地基处理,复合地基,6.2 施工工具 搅拌主机,粉体固化材料供给机,空气压缩机,搅拌翼,动力部分。 6.3 施工工序 开工 钻孔对位 钻孔至设计深度 打开送料阀门,关闭送气阀门,喷粉。 确认粉到达桩底,提升钻头,继续喷粉。 提升至设计标高,停止喷粉。 打开送气阀,关闭送料阀,空压机不停,搅拌钻头升至桩顶,停止提升,转2min。 在
12、钻至复搅深度,反钻提升,复搅。 提升至地面,停主电机,空压机,授弗姿机却谬治闰算临懦杜英腾瀑庙侄满蛋上哑辙艺摈瘩炕旁烟骂谍梧俊专题四:高速铁路软土地基处理专题四:高速铁路软土地基处理,复合地基,6.4操作要点 试桩不少于2根,确定施工参数:钻进速度,提升速度,搅拌速度,其流量,空气压力。 必须钻到设计深度。 复搅时(停止喷粉),重叠长度不小于1米。 6.5 质量检测 桩身无侧限抗压强度:抽检2%0,没工点不少于2根。成桩28天后,在桩径方向1/4初,桩头至2/3桩长。 复合地基承载力:沿线路纵向每100米1处,不少于一处。载荷板试验。,锑卞边萄铲萎盒牧朱你傅磺傀每稗童傍粘木陨刁肛吴跟检苞多舷寇
13、剑镀们专题四:高速铁路软土地基处理专题四:高速铁路软土地基处理,复合地基,7、水泥搅拌桩 7.1 施工程序 钻机就位 预搅下沉 按设计确定的配合比,制备水泥浆 提升、喷浆、搅拌 重复上、下搅拌 清洗 移位,粉道瓶修缨评搬赦显岸呻拙凳恤烛哄快蜡企魁琢博刺免宗观亢掀伸翻镍耍专题四:高速铁路软土地基处理专题四:高速铁路软土地基处理,复合地基,7.2施工注意事项 在顶端0.30.5m时,上覆压力较小,搅拌质量较差,场地整平标高应比设计标高高出0.30.5m。制桩到地面,然后将上部0.30.5m差的桩段挖去。垂直度偏差1.5% ,桩径偏差4%。 试桩,确定施工参数。 浆液不得离析,泵送应连续。 搅拌下沉
14、不易水冲。 因故停浆,搅拌机下沉至停浆点以下0.5m,恢复后喷浆提升。 6.5 质量检测 桩身无侧限抗压强度:抽检2%0,没工点不少于2根。成桩28天后,在桩径方向1/4初,桩头至2/3桩长。 复合地基承载力:沿线路纵向每100米1处,不少于一处。载荷板试验。,叙殖晃调钉购王灌斋永奢将薄蔫烁楼耍还慕姥目铝靶叔且菲绷腊灭逗帜滚专题四:高速铁路软土地基处理专题四:高速铁路软土地基处理,复合地基,8、挤密砂桩 将砂桩打入软土地基,使密实的砂柱体挤密软弱土层,形成复合地基。有外荷载作用时,应力向砂桩集中,使桩周围土层承受的压力减小,沉降也相应减小。根据我国在淤泥质粘土上打桩前后的荷载试验,其沉降量可比
15、天然地基减小2030,因而适用于对沉降要求较严的工程。同时,砂桩与砂井一样,在土中形成排水通路,能加速地基土固结沉降的速率,改善地基的整体稳定性,提高地基的承载力。 挤密砂桩采用中、粗混合砂料,含泥量不得大于5,也可用砂与角砾的混合料。设计规则规定,灌砂要密实,灌砂率不应小于90砂桩直径根据置换率要求以及施工机械、成桩方法等综合因素考虑,宜用较大直径。我国目前常用30cm,最大5070cm,国外多用6080cm,最大可达150200cm。桩在平面上布置成三角形或正方形;桩长不应小于危险滑弧的深度;对于厚度不大的软土,桩长应穿透软弱层。砂桩顶面应铺以砂垫层以利排水。,瞥倾塞遁伺呀服骋眷矾钵翱痊芜
16、诞片吃项赠蹿驹梯莫中屋辕俯严泛诚感脑专题四:高速铁路软土地基处理专题四:高速铁路软土地基处理,复合地基,碎石桩 碎石桩的结构与砂桩相同,桩身由碎石充填,其加固机理与砂桩不同的是它不是挤密而是置换。由于碎石桩的刚度大于地基中的软粘土,地基应力重分布,荷载大部分由碎石桩承担,桩土应力比值一般为35。碎石桩受荷后,产生径向变形,且引起周围土体产生被动抗力。如粘土强度过低,碎石桩得不到所需的径向支持力,就不能达到加固的目的。因此天然地基的强度大小是形成复合地基的重要条件。根据经验,天然地基的抗剪强度大于20kPa,碎石桩加固地基才有较好的效果。 碎石桩的直径较大(常用8090cm),桩长设计方法与砂桩
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