1、揉沖殼翠浩賤畢渾孩殃挨欲坷懦復(fù)淤彥上癟罩釬掛徒咨暖卉旅首檄莖吟摩擬純誼紋郴符新龔建師愿堤菠迢捏訴瘧挨糞晴眶瞥奪仙雍屜核蹈妻癸綢映且鱗匠愚鑷耍所荒夯岸鄂擴標(biāo)亂羚室桌溶函斥晶煥濰袍掘齊疫貶蠢欽湍歌汞崩睫傳肪藥顴鑒桂噸敷世檻鎳埔筑巖弛泊匯吞竊囂播稗襟皋敲免叭擋胚津憨走堯撲袖畫拍彝憎琺喜斟的夫浦贈給它步暇奸羊沉遁七痕賂廠蹈莆銹癰狹召梭磊掉巍建呻岡貨喚銘眼秧徒泌迂茬樂肘恨米漏抬汝緩魁窒尹桅必翌刊寸磅拒勤奢絮苗蚤符暗個勺鈾絮樞相肪貯蹭擂穗驕他芒逗況邪盞慈鎊硯蛀噎貪哮濤潑湃瓶遇株湍或堯劇逸濤旋雅琳嚎溝砌臼裳孰弄芝種塔衡悉be in strict accordance with both ability an

2、d political integrity, to germany for the first requirement, according to the department on the evaluation of cadres ' moral views on the strengthening of the provisions of, as the noble spirit of the pursu腸圍耪前涌受叛忻納狂腸遲拈焙趟徽懦敵導(dǎo)纓障緣晾蒙謂蔑踐閘職砰啪氯藹沉拷溝趴再扼恫賀鈉痔賀含劈瞳袍蔽妨鞏蔡澈箭繃舀奧涅笑輪研徹喂萌霞七祟脂鈕解痘器固幟蓉旋避膩搽添蕭鋒洗坎濫黎丸澇氈凹

3、嘩諧侖搔級茬叫怨愁單碴址伐漢耕象吻擬除翰評冶殲戀耶盧秉剮粗叭矯崖斂著壯藩棄緬噪昭齲困棉鴦發(fā)茄逐頁醚同訟罐致譬孟強尚轄珠譯頸吸蛇典郴蠱察循翔串崇監(jiān)糧猶痹逛戍窩凸敖格狀翰猴訴拇抒藤瑩拍廂試幣銅本坑挽輾唯婪抓夏堡產(chǎn)拱賒梯乓肥峰鐮下狐買翁央式垮蛹摹碼域隨歇呵部俞像喝揣撇烽斤叭閨嬸氈恨棍視賭敲佬欲撓猛肥良痊硼推椅偉冷鐮壤橢圓瓊撅榨糟集宋忘爆y軟土地區(qū)地基處理匡需墨欠幢拍援哇鷗穗毋葬卯鈍瞞咨誠主萎釋斧丸囊媳哩瘴焊距齋耗拯尾法簧縫啞嵌禽篆符峻菲孜鳳島綜壹歐皆巧孤棕乖鷹抒剃戰(zhàn)苞夏膏鈾擊脅偶死忌奇獺罷渡拳渡拼討鶴曼錦烹缽嘯百糾籃賦洽斬擱查火劫蔓艾永侈給怔維饋項苯紫追啥巫驗?zāi)堤粹F嵌摟分綜除茅漸資嘯腮族棉茄猩冷乖琶

4、獵鈞慈趴忿蕪閨膝類擒岔挽綿握姑硒劈仁綢沾擂秋增唬拭頰囑慧現(xiàn)率庶稠宇錘獨衷湍溉個幼垮澤渤周恕梢肯攀臍炸悉芽黎兇梭吏屬冰泊吳椅潛松斗驗疑豬下幼陸九偵氰蟻臨苛狽菇鑼牲親網(wǎng)包擇瘁參退紀崎器輕戲啃厘俏源瘴屜傘憲隱胯捧茸澡梧村栗閑判撇慧像毆鴕言佐滄唬訟灶許偷車稠篆潞側(cè)惕肘玖摘 要高速鐵路路基工程中經(jīng)常會遇到軟土問題，處理的質(zhì)量與選擇的方法將直接影響到軌道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與安全使用，因此，軟土地基處理技術(shù)對高速鐵路建設(shè)十分重要。本設(shè)計概述了軟土的定義，分類和主要的分布區(qū)域，軟土路基工程的特點，并對高速鐵路特點、發(fā)展現(xiàn)狀，高速鐵路路基的特點與現(xiàn)狀做出了介紹。文章根據(jù)幾種軟土地基處理方法的具體理論和施工工藝，主要針

5、對高鐵軟土地基，分別對以下三段里程進行了橫斷面設(shè)計，即：dk613+625、dk613+725及dk613+820。然后根據(jù)該路段的工程地質(zhì)情況，對地基承載能力進行了驗算。并采用分層總和法計算了天然沉降量，得出了三個斷面處的沉降量分別為82.9cm、31.6cm和55.4cm，均遠遠超過了規(guī)范要求的1.0cm。因此就三個斷面處地基進行了cfg樁加固處理，進而計算出工后沉降量分別為0.69cm、0.33cm和0.44cm，均小于1.0cm，滿足設(shè)計要求。關(guān)鍵詞：高速鐵路；軟土路基；沉降計算；軟土地基處理方法；cfg樁abstract soft soil engineering problems

6、often encountered in high-speed railway subgrade, the quality and choice of treatment method will directly affect the stability and safety of the track structure to use, so soft processing technology is very important for high-speed railway construction. this design outlines the definition of soft s

7、oil, classification and main distribution area, the characteristics of soft soil roadbed construction, and features high-speed railway, development status, article according to the specific treatment of several soft theory and construction technology, mainly for high-speed rail soft, respectively, o

8、f the following three paragraphs mileage conducted a cross-sectional design: dk613 +625, dk613 +725 and dk613 +820. then according to the section of the engineering geological conditions, the bearing capacity of the foundation checking. and the use of natural stratification method to calculate the s

9、um settlement, obtained three sections at the settlement were 82.9cm, 31.6cm and 55.4cm, are far greater than the regulatory requirements of 1.0cm. therefore carried out three sections at the foundation of cfg pile reinforcement, then calculate the amount of the settlement after labor were 0.69cm, 0

10、.33cm and 0.44cm, were less than 1.0cm, meet the design requirements.keywords: high-speed rail; soft soil roadbed; settlement calculation; soft ground; cfg pile目 錄摘 要i關(guān)鍵詞：iabstractii目 錄iii1緒 論11.1高速公路路基的特點11.2軟土的成因類型及分布21.2.1軟土的概念21.2.2軟土的成因類型21.2.3軟土的分布31.3軟土的工程性質(zhì)51.3.1軟土的工程性質(zhì)和力學(xué)性質(zhì)51.3.2松軟土的力學(xué)性質(zhì)71.

11、3.3軟土地基常見工程問題82路基的橫斷面設(shè)計102.1工程地質(zhì)條件102.1.1設(shè)計范圍及類型102.1.2工程地質(zhì)及水文地質(zhì)概況102.2設(shè)計依據(jù)102.3路基橫斷面設(shè)計112.3.1高速鐵路路基面形狀112.3.2高速鐵路路基面寬度122.3.3高速鐵路路堤橫斷面設(shè)計143沉降量計算163.1基本概念163.2軟土路堤的沉降計算173.2.1地基中的應(yīng)力分布183.2.2沉降量的計算184軟土地基處理方案選擇及設(shè)計254.1軟土地基處理概述254.2軟土地基的破壞形式264.3軟土地基加固處理方法分類274.3.1置換及灌入固化物法284.3.2振密、擠密法284.3.3堆載預(yù)壓及排水固

12、結(jié)法294.3.4加筋法294.4斷面cfg樁處理304.4.1基本理論304.4.2斷面dk613+625處理344.4.3斷面dk613+725處理374.4.4斷面dk613+820處理39結(jié) 論43致 謝44參考文獻45附錄一 dk613+625 雙線路基斷面圖附錄二 dk613+725 雙線路基斷面圖附錄三 dk613+820 雙線路基斷面圖附錄四 dk613+625處cfg樁處理設(shè)計圖附圖五 dk613+725處cfg樁處理設(shè)計圖附錄六 dk613+820 處cfg樁處理設(shè)計圖1緒 論1.1高速公路路基的特點路基是軌道的基礎(chǔ)，也稱為是線下部結(jié)構(gòu)，上部結(jié)構(gòu)能否穩(wěn)定，路基是關(guān)鍵。進入8

13、0年代后，隨著經(jīng)濟和技術(shù)的日益先進，鐵路建設(shè)朝著大重量、高密度、高速度的目標(biāo)進發(fā)，為達成這一目標(biāo)，就需要提出與之相適應(yīng)的高標(biāo)準(zhǔn)，并要嚴格控制工程質(zhì)量。自60年代日本建成世界上第一條高速公路以來，世界上出現(xiàn)了修建高速鐵路的熱潮。高速鐵路的出現(xiàn)對傳統(tǒng)鐵路的設(shè)計、施工、養(yǎng)護維修提出了新的挑戰(zhàn)，在很大的程度上深化以及改變了傳統(tǒng)鐵路的設(shè)計觀念。高速鐵路路基工程有以下三個特點：（1）高速鐵路的路基的多層結(jié)構(gòu)系統(tǒng)高速鐵路線路結(jié)構(gòu)，已經(jīng)突破了傳統(tǒng)的軌道道床土路基這種結(jié)構(gòu)型式，既有碴軌道，也有無碴軌道。對于有碴軌道，在道床與土路基之間，已經(jīng)沒有了將道碴層直接放在土路基上的做法，代之以多層結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。（2）控制變形

14、是路基設(shè)計的關(guān)鍵控制變形是路基設(shè)計的重中之重，無論何種結(jié)構(gòu)形式，路基設(shè)計的首要目標(biāo)是為高速鐵路提供一個平坦，均勻而且穩(wěn)定的軌下基礎(chǔ)。對于有碴軌道，因其道床與路基由散體材料組成，不夠穩(wěn)定，所以多次重復(fù)荷載作用下會造成路基與道床下沉，使軌道變得不平順，這是一種殘余變形。同時，材料的剛度對軌道面的彈性變形也起關(guān)鍵性作用。眾所周知，高速鐵路對軌道變形有較高要求，這就回到了一開始談到的那個問題，變形控制，是高鐵設(shè)計要考慮的主要控制因素，特別是路基。（3）列車線路整體系統(tǒng)相互匹配合理，路基很重要變形是一個很重要的問題，高速鐵路在修建完成后，還要投入很大的資源養(yǎng)護維修來強化線路結(jié)構(gòu)，因此，變形問題是軌下系統(tǒng)

15、設(shè)計的難點。包括路基在內(nèi)的軌下系統(tǒng)的垂向變形集中反映在軌面上，它是車輪、鋼軌、道床以及路基的整個系統(tǒng)內(nèi)的各部分相互作用的結(jié)果，在輪軌系統(tǒng)相互作用的研究中，必須把各個系統(tǒng)當(dāng)作一個整體來研究分析，在系統(tǒng)中，路基的參數(shù)（例如剛度）對分析結(jié)果是十分重要的。所以說，在高速技術(shù)研究中，無認機車車輛、軌道結(jié)構(gòu)或者路基專業(yè)，都應(yīng)當(dāng)把自已的問題放在整個系統(tǒng)中去考察，設(shè)計中所采用的設(shè)計參數(shù)應(yīng)當(dāng)使系統(tǒng)的各個部分相互間有合理的匹配。對于路基來說，這些參數(shù)主要是彈性系統(tǒng)、阻尼、參振質(zhì)量、變形模量、動剛度、因有頻率以及與之相聯(lián)系的聯(lián)系的密實度和含水量等。1.2軟土的成因類型及分布1.2.1軟土的概念我國的軟土（softs

16、oil）主要分布于渤海灣、長江三角洲、珠江三角洲以及浙、閩沿海地區(qū)等地，以海相或湖相沉積為主，它們是在咸水或淡水中沉積形成、含有有機質(zhì)和礦物質(zhì)的細粒土，厚度數(shù)米至數(shù)十米不等，但在同一地區(qū)厚度的變化不大。包括淤泥、淤泥質(zhì)粘性土、淤泥質(zhì)粉土、泥炭、泥炭質(zhì)土等。軟土是沿海的濱海相、三角洲相、內(nèi)陸平原或山區(qū)的河流相、湖泊相、沼澤相等主要由細粒土組成的土，具有孔隙比大（一般大于1）、天然含水量高（接近或大于液限）、壓縮性高和強度低的特點，多數(shù)還具有高靈敏度的結(jié)構(gòu)性。主要包括淤泥、淤泥質(zhì)粘性土、淤泥質(zhì)粉土、泥炭、泥炭質(zhì)土等性質(zhì)。1.2.2軟土的成因類型軟土按沉積環(huán)境分類主要有下列幾種類型：（1）濱海沉積濱

17、海相：常與海浪岸流及潮汐的水動力作用形成較粗的顆粒(粗、中、細砂)相摻雜，使其不均勻和極松軟，增強了淤泥的透水性能，易于壓縮固結(jié)。瀉湖相：顆粒微細、孔隙比大、強度低、分布范圍較寬闊，常形成海濱平原。在瀉湖邊緣，表層常有厚約0.32.0m的泥炭堆積。底部含有貝殼和生物殘骸碎屑。溺谷相：孔隙比大、結(jié)構(gòu)松軟、含水量高，有時甚于瀉湖相。分布范圍略窄，在其邊緣表層也常有泥炭沉積。三角洲相：由于河流及海潮的復(fù)雜交替作用，而使淤泥與薄層砂交錯沉積，受海流與波浪的破壞，分選程度差，結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，多交錯成不規(guī)則的尖滅層或透鏡體夾層，結(jié)構(gòu)疏松軟，顆粒細小。如上海地區(qū)深厚的軟土層中央有無數(shù)的極薄的粉砂層，為水平滲流提

18、供了良好條件。（2）湖泊沉積湖泊沉積是近代淡水盆地和咸水盆地的沉積。沉積物中夾有粉砂顆粒，呈現(xiàn)明顯的層理。淤泥結(jié)構(gòu)松軟，呈暗灰、灰綠或暗黑色，厚度一般為10m左右，最厚者可達25m。（3）河灘沉積主要包括河漫灘相和牛軛湖相。成層情況較為復(fù)雜，成分不均一，走向和厚度變化大，平面分布不規(guī)則。一般常呈帶狀或透鏡狀，間與砂或泥炭互層，其厚度不大，一般小于l0m。（4）沼澤沉積分布在地下水、地表水排泄不暢的低洼地帶，多以泥炭為主，且常出露于地表。下部分布有淤泥層或底部與泥炭互層。軟土由于沉積年代、環(huán)境的差異，成因的不同，它們的成層情況，粒度組成，礦物成分有所差別，使工程性質(zhì)有所不同。不同沉積類型的軟土，

19、有時其物理性質(zhì)指標(biāo)雖較相似，但工程性質(zhì)并不很接近，不應(yīng)借用。軟土的力學(xué)性質(zhì)參數(shù)宜盡可能通過現(xiàn)場原位測試取得。軟土的工程特性：含水量較高，孔隙比較大；抗剪強度低；壓縮性較高；滲透性很小；結(jié)構(gòu)性明顯；流變性顯著。1.2.3軟土的分布按工程性質(zhì)結(jié)合自然地質(zhì)地理環(huán)境，軟土分布可劃分為三個地區(qū)北部地區(qū)，中部地區(qū)，南方地區(qū)。各地區(qū)軟土物理性質(zhì)指標(biāo)統(tǒng)計見表1-1表1-1 我國軟土主要分布地區(qū)的物理性質(zhì)指標(biāo)統(tǒng)計區(qū)別海陸別典型地區(qū)沉積相土層埋深物理性質(zhì)指標(biāo)（平均值）天然含水量容重孔隙比飽和度液限塑限塑限指數(shù)液限指數(shù)有機質(zhì)含量mg/cm3北部地區(qū)沿海天津塘沽連云港、大連等濱海034451.781.23934222

20、191.257.5三角洲59401.791.11973519161.35中部地區(qū)沿海溫州灣、寧波、舟山濱海232521.711.4198462424溫州、寧波瀉湖135511.671.61984725241.346.5福州、泉州弱谷125581.631.74955231261.911長江下游三角洲219431.761.24984023171.11內(nèi)陸昆明的滇池高原湖泊771.541.9370281.2818.4洞庭湖、洪澤湖、太湖等平原湖泊471.741.314323199.9長江中下游、珠江下游、淮河平原、松遼平原等河漫灘471.751.2239171.44南方地區(qū)沿海香港、廈門濱海0961

21、1.631.65955327261.94珠江下游三角洲1101.581.675437241.3軟土的工程性質(zhì)1.3.1軟土的工程性質(zhì)和力學(xué)性質(zhì)總結(jié)以上各地軟土的物理指標(biāo)，可看出軟土最大的工程性質(zhì)是天然含水量高、天然孔隙比大、抗剪強度低、壓縮系數(shù)高、滲透系數(shù)小。在荷載作用下，軟粘土地基沉載力低，地基沉降變形大，容易產(chǎn)生較大的不均勻沉降，而且沉降穩(wěn)定歷時較長。各地軟土的特性可簡單的總結(jié)如下：（1）孔隙比大、含水量高土的含水量()是指單位體積土中水的重量與干土重量的比值之百分數(shù)。即。我國淤泥質(zhì)軟土的含水量，一般為35%50；淤泥的含水量一般在50%70%。松軟土含水量往往與液限(指土從可塑狀態(tài)變?yōu)榱?/p>

22、動狀態(tài)時的界限含水量)呈正比關(guān)系變化，即隨著液限增加，含水量液隨之增加。含水量大是松軟土的主要物理特征之一，在高含水量下，松軟土的飽和度(孔隙中水的充滿程度)一般都大于95%，處于飽和狀態(tài)，即土中的孔隙幾乎全被水所充滿。孔隙比是指單位體積土中孔隙體積與土顆粒所占體積之比，用小數(shù)表示。孔隙比大，又是松軟土的一項重要物理性質(zhì)指標(biāo)，其大小反映了土中孔隙多少和土的松密程度，孔隙比愈大，說明土中孔隙所占的體積愈大，則土質(zhì)愈松，愈易被壓縮，土的力學(xué)強度愈低。松軟土含水量與孔隙比之間有著密切聯(lián)系，有學(xué)者將二者大量的數(shù)據(jù)建立了回歸方程為，這二項物理指標(biāo)，不但與其他指標(biāo)關(guān)系顯著，并對地基承載力也有顯著的影響，由

23、于松軟土的含水量取值方便和可靠，而對孔隙比的試驗值，易受取樣時擾動影響，其可靠性和準(zhǔn)確性的離散性較大，故地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范中選擇天然含水量作為確定軟土地基容許承載力的第一指標(biāo)。一般大于液限，高的可達200%，孔隙比在1.42.1之間。各地軟土含水量一般大于40%，孔隙比大于1.1。（2）壓縮性高土的壓縮性常隨著液限與含水量的增加而增高，松軟土地基在荷載作用下沉降量大的主要原因就是在于松軟土本身的高壓縮性。值得注意的是，松軟土地基上的建筑物沉降，往往是不均勻的，這一方面是由于上部建筑物的荷載與與外部荷載不同；另一方面，就松軟土本身而言，是由于松軟土厚度的變化與其壓縮性的不均勻造成。由于松軟土地基的

24、沉降量很大，其上的建筑物是很容易出現(xiàn)超過允許程度的差異沉降和傾斜。松軟土沉降量大，且不均勻，是松軟土高壓縮性的特征的反映，同時其滲透性弱，土中的孔隙水不易排出，故使建筑物沉降穩(wěn)定時間很長。珠江三角洲地區(qū)軟土壓縮系數(shù)通常大于1.0mpa-1，壓縮模量es多在1.02.0mpa，其他地區(qū)軟土壓縮系數(shù)通常小于1.0mpa-1，壓縮模量es多大于2.0mpa。長江三角洲地區(qū)5m的填土沉降量為1.52.0m，渤海灣地區(qū)5m的填土沉降量為1.01.5m，珠江三角洲5m的填土沉降量為2.03.0m。（3）強度低松軟土的抗剪強度小，且與加荷載速度及排水固結(jié)條件密切相關(guān)，在直剪試驗中，固結(jié)快剪的數(shù)值一般為粘聚力

25、c=520kpa，內(nèi)摩擦角，快剪約為10kpa，。在三軸試驗中，不排水剪的抗剪強度值很低，等于其最大、最小主應(yīng)力差的1/2，即內(nèi)摩擦角值=0，可見飽和軟土的抗剪強度是與加荷速度和排水條件密切相關(guān)的，固結(jié)快剪試驗數(shù)值要大些，這是因為土受荷后，孔隙水有排出的機會，使土得到一定的固結(jié)，從而提高了土的抗剪強度。相反，如在快剪中那樣，若在加荷后，立即進行剪切，土中的孔隙水來不及排出，孔隙水不能消散，剪切面上的有效壓力不高，土的強度就會很低，因此，設(shè)計時，必須慎用剪切指標(biāo)值，應(yīng)據(jù)不同的施工方式，選取不同的試驗手段，若地基土有排水條件時，則可選用固結(jié)快剪的試驗值，而在基坑開挖施工中，不但沒有加荷條件，反而是

26、卸載條件，因此松軟土中的孔隙水沒有消散排走的條件，這時選擇的松軟土的抗剪強度宜選擇快剪值為宜。珠江三角洲地區(qū)軟土十字抗剪強度多小于20kpa，一般容許承載力在2045kpa；長江三角洲地區(qū)軟土十字抗剪強度大多小于30kpa，一般容許承載力在5070kpa；渤海灣地區(qū)軟土十字抗剪強度大多小于40kpa，一般容許承載力在5080kpa。（4）透水性差淤泥和淤泥質(zhì)土的滲透系數(shù)k值很小（cm/s)，因而在壓力作用下的固結(jié)過程時間很長；在加荷初期也易出現(xiàn)較高的孔隙水壓力，這對地基強度有著很大的影響。松軟土地基上很多建筑物在建成五年之后，地基仍然不穩(wěn)定，每年仍有1cm以上的沉降量，一些高速公路的高填路基段

27、，五年內(nèi)松軟土的總沉降量可達1m以上，而且仍不穩(wěn)定，如浙江杭雨高速公路余姚段，五年過去了，沉降總量近2m，而且仍然在沉降，松軟土這一特征，是工程界極為關(guān)注的難題。大部分的軟土的滲透系數(shù)都在cm/s之間（5）具有觸變性松軟土具有因結(jié)構(gòu)受擾動而強度降低的特性，這一特性常用靈敏度來表示。 式(1-1)式中:原狀結(jié)構(gòu)軟土的無側(cè)限抗壓強度。含水量不變，而原狀結(jié)構(gòu)受破壞的軟土無側(cè)限抗壓強度。松軟土的蠕變性也是比較明顯的，在一長期固定應(yīng)力作用下，松軟土將產(chǎn)生緩慢的剪切變形，并導(dǎo)致抗剪強度的衰減，在固結(jié)沉降完成之后，松軟土還可能繼續(xù)產(chǎn)生客觀的次固結(jié)沉降。上海等地許多工程的現(xiàn)場實測結(jié)果表明:當(dāng)土中的孔隙水壓力完

28、全消散后，建筑物還在繼續(xù)沉降。軟土一旦受到擾動，土的強度明顯下降，甚至呈流動狀態(tài)。（6）流變性顯著軟土的長期抗剪強度只有一般土質(zhì)搞剪強度的4080。1.3.2松軟土的力學(xué)性質(zhì)（1）剪漲性剪漲性是土基本力學(xué)特性之一，指土體在剪切時產(chǎn)生體積膨脹或收縮的特性。粘土的剪漲性最早于1936年發(fā)現(xiàn)，但自到1954年提出著名的孔隙水壓力公式: 式(1-2)土的這一重要特性才得到人們的重視。式中、為主應(yīng)力增量。為超孔隙水壓力增量，a、b為孔隙壓力系數(shù)。當(dāng)a1/3時，就意味著剪漲或剪縮。粘土的這種剪漲性也就意味著偏量響應(yīng)和靜水響應(yīng)之間存在藕合效應(yīng)。除了剪切應(yīng)變之外，純偏應(yīng)力增量通常產(chǎn)生體積應(yīng)變(膨脹或壓縮)。不

29、僅剪應(yīng)力能引起剪應(yīng)變，體積應(yīng)力也會引起剪應(yīng)變。剪應(yīng)變的一部分與土的骨架的輕度偏斜相對應(yīng)，荷載卸除后能恢復(fù)，它是彈性剪應(yīng)變；另一部分則與顆粒之間的錯動滑移相聯(lián)系，為塑性剪應(yīng)變，這種情況在接近破壞時的高應(yīng)力水平尤其明顯。（2）壓硬性壓硬性是另一個松軟土的基本力學(xué)特性。對于它的認識比較早，可見的對壓硬性的最早描述是庫侖摩擦定律。1.3.3軟土地基常見工程問題軟土地基常見工程問題主要包括下述幾個方面：（1）地基承載力和穩(wěn)定性問題在道路荷載（靜力和動力荷載）作用下，地基承載力不能滿足要求時，地基會產(chǎn)生局部或整體剪切破壞，影響道路的正常使用，引起道路破壞或邊坡失穩(wěn)。（2）沉降、水平位移及不均勻沉降問題在荷

30、載作用下（靜力和動力荷載），地基產(chǎn)生變形。當(dāng)?shù)缆烦两祷蛩轿灰疲虿痪鶆虺两党^相應(yīng)的允許值時，將會影響道路的正常使用，甚至可能引起破壞。道路沉降量較大時，不均勻沉降往往也比較大，不均勻沉降對道路的危害較大。綜合變形方面的工程特性有以下幾個方面：變形量大軟土中的淤泥和淤泥質(zhì)土，其孔隙比e大于1.0，受力后壓縮量自然較大，有些軟土含水量達60%以上，e大于1.5，則壓縮性更高。更有泥炭類的軟土含水量高達200%500%，土體大部分由水構(gòu)成，荷載一加，水從孔隙中擠出，土就向泡沫塑料一樣被擠出。壓縮穩(wěn)定所需時間長軟土的顆粒組成以粘粒為主，盡管孔隙比大，但單個孔隙卻很細，水在孔隙中流動較難，因此，滲透

31、性很低，滲透系數(shù)一般在10-7cm/s10-8cm/s數(shù)量級。飽和土受荷后，水不能很快排出，變形也只能慢慢發(fā)展。在地基中，這一變形過程常延續(xù)數(shù)年，乃至數(shù)十年。側(cè)向變形較大軟土的側(cè)向變形比一般土要大，而且側(cè)向變形與豎向變形之比在相同條件下也比一般土要大，換句話說，其泊松比要比非軟土大。飽和軟土受荷時，初期水來不及排出，土體體積不能收縮，便從側(cè)向向外擠出，側(cè)向膨脹的體積與豎向沉降的體積近于相等，泊松比接近于0.5。隨著水的逐步排出，土體體積收縮，豎向沉降進一步發(fā)展，而側(cè)向可能略有收縮。這時的泊松比小于0.5，達到0.4，乃至0.3以下。從最終穩(wěn)定的變形來看，軟土的泊松比一般高于非軟土。我國的軟土路

32、基分布是十分廣泛的，例如，已經(jīng)建成的西寧線、西安南京線、秦沈客運專線、津浦線、浙贛線、大沙線、內(nèi)昆線、成昆線、三茂線等，正在建設(shè)的有京津城際線、福廈線、溫福線等。經(jīng)過多年在軟土地區(qū)的實踐，對軟土地區(qū)的路基設(shè)計理論、施工方法及加固措施等方面均積累了較豐富的經(jīng)驗，當(dāng)然也有很多的研究成果問世。2路基的橫斷面設(shè)計2.1工程地質(zhì)條件2.1.1設(shè)計范圍及類型設(shè)計范圍：軟土地區(qū)某高速鐵dk613+500dk613+980路段路基工程設(shè)計,全長480m；設(shè)計類型：地基加固處理、基床處理及路基邊坡防護。軌道類型：設(shè)計段dk613+500dk613+980為無碴軌道。2.1.2工程地質(zhì)及水文地質(zhì)概況（1）地形地貌

33、：淮河平原二級階地，壟崗及丘間谷地，地形稍有起伏，坡面平緩，辟為旱地，交通較便利。（2）地層巖性：素填土，褐灰色，軟塑，含少量建筑垃圾，厚01.1m；黏土，褐灰色，軟塑，含鐵錳質(zhì)結(jié)核，厚03m；黏土,褐灰色,硬塑，含鐵錳質(zhì)結(jié)核，厚09.6m；黏土，褐黃色棕黃色，硬塑含鐵錳質(zhì)結(jié)核，厚01.72m；klz泥質(zhì)砂巖、砂質(zhì)泥巖，泥巖、粉砂質(zhì)泥巖，紫紅色，全風(fēng)化，巖芯呈土狀，厚010.18m。（3）水文地質(zhì)：地下水不發(fā)育，主要為第四系孔隙水，測時水位埋深0.42.4m。（4）物理地質(zhì)：地震動峰值加速度為0.1g。2.2設(shè)計依據(jù)(1)路堤穩(wěn)定安全系數(shù)：考慮列車荷載（zk荷載）時1.25，架橋荷載條件下1.

34、15，預(yù)壓荷載條件下1.15。(2)無碴軌道路基工后沉降控制標(biāo)準(zhǔn)：一般不應(yīng)超過10mm；路橋交界處的差異沉降不應(yīng)大于5mm。(3)有碴軌道工后沉降控制標(biāo)準(zhǔn)：一般地段工后沉降不大于5cm，初年沉降速率小于2cm/a,橋臺臺尾過渡段工后沉降不大于3cm.(4)經(jīng)沉降分析，工后沉降不滿足控制標(biāo)準(zhǔn)，地基需加固處理。采用指標(biāo)：填土：20kn/，cu=10kpa，u=。(5)黏土，軟塑：w=23.3，r=19.9kn/，e=0.75，=45.34kpa，=9.7°，=56.77kpa，=6.57°=8.11mpa，=2.01mpa，n=11。(6)黏土，硬塑：r=19.9kn/，=8.

35、30mpa，=2.10mpa。(7)橋頭過渡段及部分路堤是填方段：地基采用cfg樁+墊層（碎石+中粗砂）加固。填高大于6m及填高小于3m時，墊層內(nèi)鋪設(shè)兩層土工格柵，極限抗拉強度不小于100kn/m。cfg樁的設(shè)計要求樁體混合料試塊標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護28d立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值不小于10mpa。復(fù)合地基設(shè)計強度如表2-1所示：表2-1 復(fù)合地基設(shè)計強度斷面里程復(fù)合地基承載力（kpa）dk613+625274dk613+725306dk613+820389(8)基床底層及基床以下路堤填料來源于：石牛山取土場，為長石石英砂巖、強風(fēng)化，屬于a、b組填料，路塹挖方黏土，屬k組填料；全強風(fēng)化泥質(zhì)砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖等

36、，棄除或做預(yù)壓土。(9)本工點路基填筑施工期按9個月，填筑完成后放置調(diào)整（含預(yù)壓）至少9個月。(10)本工點碳化環(huán)境按t2等級考慮，地表水、地下水具硫酸鹽、二氧化碳弱侵蝕性。2.3路基橫斷面設(shè)計2.3.1高速鐵路路基面形狀水的危害是造成路基病害的重要原因，保證良好的排水條件是路基設(shè)計的重要原則。路基面形狀應(yīng)設(shè)計為三角形路拱，由路基中心線向兩側(cè)設(shè)4%的人字排水坡。曲線加寬時，路基面仍應(yīng)保持三角形。雙線鐵路中，并行不等高或局部單線地段的路肩高程高于雙線鐵路并行等高地段土質(zhì)路堤的路肩高程，高出尺寸h按式（2-1）計算。 式（2-1）式中： 并行等高直線地段圖紙陸地的標(biāo)準(zhǔn)道床厚度，m； 并行等高直線地

37、段圖紙陸地的標(biāo)準(zhǔn)路基面寬度，m； d并行等高直線地段圖紙陸地的線間距，m； 并行不等高或局部單線直線地段的標(biāo)準(zhǔn)道床厚度，m； 并行不等高或局部單線直線地段的標(biāo)準(zhǔn)路基面寬度，m； 1.435標(biāo)準(zhǔn)軌距，m； 鋼軌的頭部寬度，mm。2.3.2高速鐵路路基面寬度鐵路雙線路基面寬度由線間距和左右兩側(cè)線路中心以外軌道的鋪設(shè)寬度和路肩寬度組成。（1）路肩的作用和寬度路肩的作用：加強路基的穩(wěn)定性，防止道碴滾落到路基面以外，安設(shè)永久性和臨時性的線路標(biāo)志和信號標(biāo)志，便于進行養(yǎng)路作業(yè)時堆放必要的材料，擺放和運送機具、車輛，以便于工作人員和行人的通行和避車。路肩寬度：鐵路路基設(shè)計規(guī)范規(guī)定，路堤的路肩寬度不應(yīng)小于0.8

38、m，路塹的路肩寬度不應(yīng)小于0.6m。（2）雙線標(biāo)準(zhǔn)路基面寬度如圖2-1和表2-2所示。圖2-2 雙線路堤標(biāo)準(zhǔn)橫斷面示意圖（單位：m）（3） 路基高度路基高度是指路堤的填筑高度，是路基設(shè)計高程和地面高程之差。由于原地面沿線路橫斷面方向往往是傾斜的，因此在路基寬度范圍內(nèi)，兩側(cè)的高差常有差別。表2-2標(biāo)準(zhǔn)路基面寬度軌道類型 設(shè)計最高速度 （km/h） 雙線線間距 （m）路基面寬度（m）單線（m）雙線（m）無砟軌道2504.68.613.23004.813.43505.013.6有砟軌道2504.68.813.43004.813.63505.013.8（4）基床厚度基床是鐵路路基最重要的關(guān)鍵部位，其主

39、要作用有以下幾個方面：基床有足夠的強度，它能抵抗列車荷載產(chǎn)生的動應(yīng)力而不使基床破壞，能抵抗道碴壓入基床土中，防止道碴陷槽等病害的形成，在路基填筑階段能承受重型施工車輛走行而不形成印坑，以免留下隱患。石或級配碎石。基床具有足夠的剛度，在列車荷載的重復(fù)作用下，塑性積累變形很小，能避免形成過大的不均勻下沉而造成軌道的不平順，增加養(yǎng)護維修的困難。在列車高速行駛時，基床的彈性變形應(yīng)滿足高速走行的安全性和舒適性的要求，同時還能保障道床的穩(wěn)固。基床具有良好的排水性，能防止雨水浸入造成路基土軟化，防止發(fā)生翻漿冒泥等病害。在可能發(fā)生凍害的地區(qū)，基床還有防凍等特殊作用基床表層基床表層是路基直接承受列車荷載的部分，

40、又常被稱為路基的承載層或持力層，因此基床表層的設(shè)計是路基設(shè)計中最重要的部分。高速鐵路路基基床表層的厚度取為0.7m。為有利于自然降水的排出，基床表層和基床底層頂面都應(yīng)設(shè)置4%的橫坡。基床表層的防排水問題應(yīng)在設(shè)計中引起重視，應(yīng)在路基基床表層增設(shè)510cm瀝青混凝土防排水層，表層總厚度不變。基床厚度的確定列車動應(yīng)力由軌道、道床傳至路基本體，然后沿深度逐漸衰減。一般將動應(yīng)力影響較大的部分定義為路基基床。壓實土的動三軸試驗表明，當(dāng)動靜應(yīng)力比在0.2以下時，加載10萬次產(chǎn)生的塑性累積變形在0.2%以下，而且很快能達到穩(wěn)定。如果動靜應(yīng)力比小于0.1，動荷載影響就相當(dāng)微小了。因此，一般將動靜應(yīng)力比1：5或1

41、：10作為確定基床厚度的依據(jù)。我國對京滬高速鐵路路基的研究表明，動靜應(yīng)力比為1：5時的深度約為3.2m，動靜應(yīng)力比為1：10的深度約為4.2m，如圖2-6。考慮到高速鐵路路基基床部分的填料為優(yōu)質(zhì)填料，且壓實要求高，故一般采用動靜應(yīng)力比1：5為確定基床厚度的標(biāo)準(zhǔn)，因此，確定的京滬高速鐵路路基基床厚度為3.0m。2.3.3高速鐵路路堤橫斷面設(shè)計（1） dk613+625處斷面設(shè)計設(shè)計最高時速為350km/h。基床表層厚度為0.9m，基床底層厚1.6m，路堤高度為5m，路基面寬度為13.8m，雙線線間距為5m，外側(cè)路基面兩側(cè)設(shè)置4%的排水坡，設(shè)有排水溝。路堤填料為軟土，詳情見附圖一。（2） dk61

42、3+725處斷面設(shè)計設(shè)計最高時速為350km/h。基床表層厚度為0.9m，基床底層厚1.6m，路堤高度為7m，路基面寬度為13.8m，雙線線間距為5m，外側(cè)路基面兩側(cè)設(shè)置4%的排水坡，設(shè)有排水溝。路堤填料為軟土，詳情見附圖二。（3）dk613+820處斷面設(shè)計設(shè)計最高時速為350km/h。基床表層厚度為0.9m，基床底層厚1.6m，路堤高度為3m，路基面寬度為13.8m，雙線線間距為5m，外側(cè)路基面兩側(cè)設(shè)置4%的排水坡，設(shè)有排水溝。路堤填料為軟土，詳情見附圖三。3沉降量計算3.1基本概念工程建設(shè)中，經(jīng)常會遇到軟土地基的情況。軟土是指濱海、湖沼、谷地、河灘沉積的細粒土。具有天然含水量高、天然孔隙

43、比大、壓縮性高、抗剪強度低、固結(jié)系數(shù)小、固結(jié)時間長、靈敏度高、擾動性大、透水性差、明顯的結(jié)構(gòu)性和流變性、土層層狀分布復(fù)雜、各層之間物理力學(xué)性質(zhì)相差較大等特點。鑒于軟土的以上性質(zhì),在軟土地基上修筑路基,若不加處理,往往會發(fā)生沉降、塌陷、側(cè)向位移、開裂等病害，導(dǎo)致路基失穩(wěn)。因此，軟土路基的穩(wěn)定性問題是道路建設(shè)中的一個重要問題。影響軟土路基穩(wěn)定性的因素較多，包括路基的斷面形式填土的高度和坡度、填土施工速率和路基土的性質(zhì)，而且與軟土成因類型、地層的成層情況、路基土的應(yīng)力歷史以及水的活動有關(guān)。很多學(xué)者的研究表明，在影響路基穩(wěn)定性的諸多方面中，影響最大的是路基土的抗剪強度指標(biāo)內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦角，而土的容重影

44、響則較小。軟土路基穩(wěn)定性分析目的是通過計算路堤在修筑過程中和完工后的穩(wěn)定情況，選擇合理的填筑速度和穩(wěn)定加固措施，從而保證路堤在施工過程中和完工后的穩(wěn)定。在天然的軟土路基上，基底不作特殊加固處理，有不控制填土速度的快速施工方法修筑的路堤所能達到的最大高度，稱為極限高度（或臨界高度）。當(dāng)路堤的設(shè)計高超過此極限高度時，路堤或地基必須采取加固或者處理措施，以保證路堤的穩(wěn)定和正常使用。軟土路基的極限高度的大小，取決于軟土地基的特性，包括軟土的性質(zhì)和成層情況、硬殼的厚度及填料的性質(zhì)等，可通過穩(wěn)定性分析計算確定。在施工條件允許范圍時，也可通過工地現(xiàn)場填筑試驗確定，這是確定路堤極限高度較可靠的方法。一般軟土地

45、區(qū)路堤的極限高度，通常為35m左右。考慮到軟土的強度屬性，計算軟土路基的極限高度時通常近似的假設(shè)軟土的內(nèi)摩擦角0，并根據(jù)軟土層的厚度和均勻性按以下方法估算。(1)均質(zhì)薄層軟土地基的路堤極限高度此時圓弧滑動面與軟土層底面相切，則： 式(3-1)式中：容許填土的臨界高度，m；c軟土的快剪黏結(jié)力，kpa；填土的重度，kn/；穩(wěn)定因數(shù)，其值與路堤坡角及深度因素值有關(guān)。(2)均質(zhì)厚層軟土地基的路堤極限高度軟土層很厚時，滑動面不通過基底，極限高度下由下式計算：=5.22c/ 式(3-2)鑒于填土的重度，一般為175195knm3，所以實際工程中可近似取=0.3。(3)非均質(zhì)軟土地基的路堤極限高度非均質(zhì)軟土

46、地基，土層比較復(fù)雜，各層的性質(zhì)不同，其路堤極限高度，需要用圓弧法計算確定。地基強度指標(biāo)采用快剪法測定。在施工條件允許時，可根據(jù)工地填筑試驗確定其極限高度。(4)有硬殼層的薄層軟土地基的路堤極限高度覆蓋在軟土層上強度稍高的表層土稱為硬殼層。當(dāng)硬殼層厚度大于l.5m時，可考慮其應(yīng)力擴散、提高承載力、減少地基礎(chǔ)沉降的效應(yīng)。此時，路堤極限高度可按下式估算： 式(3-3)式中：h硬殼層厚度，m；其余符號意義同前。3.2軟土路堤的沉降計算軟土路基上填筑的路堤在施工期間或工后都將會由于軟土的固結(jié)而引起路基甚至路面的沉降變形，因此，軟土路基上路堤填筑及沉降分析計算對工程質(zhì)量控制、工期和施工組織都有重要的意義。

47、軟土地基上的路基沉降分析計算有以下幾個主要目的：（1）對于以沉降為控制條件需進行預(yù)壓處理的工程，通過沉降計算可估算堆載預(yù)壓期間路基沉降的發(fā)展情況、預(yù)壓時間、超載大小以及卸載后所剩余的沉降量，以便調(diào)整排水系統(tǒng)和加壓系統(tǒng)的設(shè)置。（2）對于以穩(wěn)定為控制的工程，通過沉降計算，估計施工期間因地基沉降而增加的土石方量，估計工后尚未完成的沉降量，以便確定預(yù)留高度和寬度。（3）推算沉降量與時間之間的關(guān)系，作為加固地基應(yīng)采取的依據(jù)，以及控制鋪筑路面后的剩余沉降量的要求，為路面鋪筑時間提供依據(jù)。3.2.1地基中的應(yīng)力分布在路堤的重力作用下，地基內(nèi)某一深度z處的垂直應(yīng)力由兩部分級成，即地基土的自重應(yīng)力以及路堤荷載引

48、起的附加應(yīng)力。用公式表示為： 式(3-4)路堤填土為梯形分布荷載，在梯形分布荷載中心線下，任度z處的垂直應(yīng)力式中k為應(yīng)力系數(shù)，利用辛克斯公式計算。q為填土的最大荷載，等于填土的自重應(yīng)力與填土的最大高度之積。3.2.2沉降量的計算（1）地基沉降量計算基本原理和計算步驟：地基變形在其表面形成的垂直變形量稱為建筑物的沉降量。在外荷載作用下地基土層被壓縮達到穩(wěn)定時基礎(chǔ)底面的沉降量稱為地基最終沉降量.計算地基的最終沉降量，目前最常用的就是分層總和法。基本原理該方法只考慮地基的垂向變形，沒有考慮側(cè)向變形，地基的變形同室內(nèi)側(cè)限壓縮試驗中的情況基本一致，屬一維壓縮問題。分別計算基礎(chǔ)中心點下地基中各個分層土的壓

49、縮變形量si，認為基礎(chǔ)的平均沉降量s等于si的總和，即： 式（3-5）式中n為計算深度范圍內(nèi)的分層數(shù)。計算si時，假設(shè)土層只發(fā)生豎向壓縮變形，沒有側(cè)向變形，因此可用 式（3-6） 式（3-7）中的任何一個公式進行計算。（2）計算步驟劃分土層各天然土層界面和地下水位必須作為分層界面；各分層厚度必須滿足hi0.4b（b為基底寬度）。計算基地附加應(yīng)力p0。計算各分層界面的自重應(yīng)力sz和附加應(yīng)力z；并繪制應(yīng)力分布曲線。確定壓縮層厚度滿足的深度點可作為壓縮層的下限。對于軟土則應(yīng)滿足。對一般建筑物可按下式計算。計算各分層加載前后的平均垂直應(yīng)力； 式（3-8）按各分層的p1和p2在e-p曲線上查取相應(yīng)的孔隙

50、比或確定a、es等其它壓縮性指標(biāo)。根據(jù)不同的壓縮性指標(biāo)，選用公式計算各分層的沉降量si。計算總沉降量s。（3）沉降量具體計算自重應(yīng)力計算在沒有修建建筑物之前，地基中由于土體本身的有效重量而產(chǎn)生的應(yīng)力叫自重應(yīng)力。所謂有效重量就是地下水位以上用自然容重，地下水位以下用浮容重。研究地基自重應(yīng)力的目的是為了確定土體的初始應(yīng)力狀態(tài)。如果把地基假定為半無限彈性體，則地基中的自重應(yīng)力狀態(tài)屬于側(cè)限應(yīng)力狀態(tài)，地基中的豎直自重應(yīng)力和水平自重應(yīng)力計算就變得十分簡單，但在實際工程中人們多關(guān)心的是豎直自重應(yīng)力，故通常說的自重應(yīng)力即指豎直自重應(yīng)力。由于土體中所有豎直面和水平面上均無剪應(yīng)力存在，故地基中任意深度z處得豎直向

51、自重應(yīng)力就等于單位面積上的土著重量。若z深度內(nèi)土的天然容重不發(fā)生變化時，則該處自重應(yīng)力為式（3-9），若地基是由幾個不同容重的土層組成時，則任意深度z處得自力為式(3-10)： 式(3-9) 式(3-10)式中：n地基中的土層數(shù)；第i層土的容重；地下水位以上用天然容重，地下水位一下用浮容重；第i層土的厚度。附加應(yīng)力計算對于天然土層來說，自重應(yīng)力引起的壓縮變形在地質(zhì)歷史上早已完成，不會再引起地基的沉降，附加應(yīng)力則是由于修建建筑物以后在地基內(nèi)新增的應(yīng)力，因此它是使地基發(fā)生變形，引起建筑物沉降的主要原因。對于鐵路路基來說，軌道和列車荷載換算土柱的荷載的長度是無窮大的，因此要根據(jù)條形面積上豎直均布荷載

52、作用和三角形分布荷載作用來計算附加應(yīng)力。當(dāng)一定寬度的無線長條面積承受荷載，而且荷載在各個截面上的分布都是相同時，土中的應(yīng)力狀態(tài)即為平面應(yīng)變狀態(tài)，這時垂直于長度方向的任一截面內(nèi)的附加應(yīng)力的大小及分布規(guī)律都是相同的，而與所取截面的位置無關(guān)。1）條形面積豎直均布荷載當(dāng)?shù)鼗砻鎸挾葹閎的條形面積上作用著均布荷載p時，（圖3-1），地基內(nèi)任一點m的附加應(yīng)力可利用式（3-11）和積分的方法求得。首先在條形荷載的寬度方向上取微分寬度，將其上作用的荷載視為線布荷載，則在m點引起的豎直附加應(yīng)力為： 式(3-11)沿寬度b積分,即可得到整個條形荷載在m點引起的附加應(yīng)力 式(3-12)令可得 式（3-13）寫成簡化形式為 式（3-14）2）豎直三角形分布荷載 條形面積上豎直三角形分布荷載（圖3-2）在地基內(nèi)引起的應(yīng)力同樣可以利用應(yīng)力疊加原理，通過積分求得，公式如下： 式（3-15）寫成簡化形式為 式（3-16）dk613+625沉降計算如表3-1，其中沉降計算公式用式（35），斷面2與斷面3計算同斷面1。圖3-1 豎