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摘要：在某滨海滩涂地区，铁路站场路基设计中，采用了高压旋喷桩+塑料排水板的复合软基处理方案，本文介绍了这两种软基处理方法结合解决深厚软土地基的机理、特征和作用，叙述了其在处理深厚软弱地基工程中的设计计算过程、设计思路。
关键词：深厚软土路基；高压旋喷桩；塑料排水板；工后沉降，稳定性
一、工程概况：
工地位于福州某铁路支线，铁路等级为国铁Ⅱ级，线路站场位于滨海滩涂地区，路基填方5~7m，软土厚度20~30m不等，地基处理宽度30~40m不等，处理长度约1.5km。由于铁路等级较低，在保证铁路安全稳定的同时还要考虑成本控制，为此进行了多方面的方案對比。
二、场地工程地质及水文地质情况：
1.地形地貌：滨海滩涂地貌，地形平坦，大部分已被围垦作为厂区。
2.地层物理力学参数：
（1）淤泥：流塑，γ=15.6kN/m3，σ0＝40kPa，天然含水量w =76%，Es=1.73MPa；C=7.28kPa；φ=3.14度；固结快剪凝聚力Cu=5.48kPa；φu=15.19度，压缩模量Es=1.73，竖向固结系数CV=0.65cm2/ks，幅射向固结系数CV=1.3cm2/ks。
（2）粉质黏土：软塑，γ=18.8kN/m3，σ0＝120kPa，Es=4.96MPa；C=15.4kPa；φ=33.71度固结快剪凝聚力Cu=21.41kPa；φu=38.19度，压缩模量Es=4.96。
（3）花岗岩全风化：硬塑，σ0=250kPa。
3.水文地质条件：地下水以基岩裂隙水为主，较发育。本段地下水对砼具硫酸盐侵蚀，环境作用等级为H2。
4.地震：动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s。
三、工程方案比选：
在计算前首先来说明一下为什么不采用搅拌桩：由于本项目中软土指标较差，特别是含水率较高，普遍高于70%，平均达到76%。按照当时铁路有关规程，“当地基土PH值小于4或天然含水率大于70%时不宜采用”的规定，根据大量经验，搅拌桩很难成桩，不宜采用。
对于高填方的铁路软土路基工程来说，设计上主要考虑路基的稳定及工后沉降问题。控制参数：1.允许工后沉降SY= .50m；2.稳定安全系数Fs=1.25；工期：120天。
下面对几种方案进行比选（本文的计算主要通过 “地路检算”软件）。
塑料排水板措施
塑料排水带加固地基原理就是缩短排水距离，使软土中的饱和水沿塑料排水带的纵向沟槽排出，从而加速土质的固结，提高地基的承载力。用塑料排水带加固地基的优点是成本较低，施工效率较高。缺点是：后期固结排水时间较长，沉降量大，抗剪强度差，无法解决路基的稳定问题。
先看一下本工点使用塑料排水板措施能否解决路基的稳定问题以及沉降问题，按间距1.2m三角形排列，处理深度25m来计算，固结度达到80%，工期120天，计算结果如下：
最小稳定系数0.7325，无法满足路及稳定性要求。
（二）高压旋喷桩复合地基
高压旋喷桩又称高压旋喷注浆法，是将能凝固的浆液用特殊喷嘴的注浆管，置入土层的预定深度，以大于20MPa的高压喷射流，强力冲击破坏土体，使浆液与土混合，经固化，在土中形成固结体，用于加固地基，提高地基抗剪强度，改善土的变形性质。高压喷射注浆法与其它地基处理方法相比均有不同之处。其主要优势在于：适用范围较广、适用地层较广、施工简便灵活、可控制固结体形状、可加强桩间土的固化、耐久性较好、料源广阔及环保效果好。
通过试算，桩长最小达到22m才能保证路基的的稳定和沉降要求，计算结果如下：
（三）高压旋喷桩+塑料排水板复合地基
虽然22m桩长的高压旋喷桩能够满足沉降和稳定的要求，但由于高压旋喷桩的施工造价较高，下面我们来计算一种高压旋喷桩+塑料排水板的复合加固措施：
塑料排水板按照1.4m的间距排列，处理深度25m，处理后软土固结度达到50%，高压旋喷桩的最小桩长达到16m就能满足路基的稳定和沉降要求，计算结果如下：
综合考虑后，本项目考虑采用高压旋喷桩+塑料排水板复合地基的方案。很明显采用该措施比单独采用高压旋喷桩复合地基可以节约6m的桩长，大面积施工时节省了不少的工程造价，同时16m的桩长更能保证旋喷桩的成桩质量。
四、本工点的设计方案简介
在施工高压旋喷桩之前，先按1.4m的间距正方形打下塑料排水板，然后再以塑料排水板为中心，在四个角点布置高压旋喷桩，平面布置如图一所示。
塑料排水板处理深度一般要求达到软土底部，对于软土厚度超过25m的地方，塑料排水板处理深度按25m考虑。塑料排水板的作用在于控制超孔隙水压力的发展，加快固结层地基土排水固结，及时提高土体强度，进而提高地基的稳定安全系数。
桩顶铺设0.6m厚的碎石垫层，内铺一层单向土工格栅，极限抗拉强度不小于200kN/m。
高压旋喷桩+塑料排水板+碎石垫层复合地基的断面布置如图二所示。
五、结论
高压旋喷桩+塑料排水板施工法主要参照于现在高速公路上比较普遍运用的“长板短桩”法，即搅拌桩+塑料排水板法，在实践中验证是可以有效处理路基底深厚软土。该工法结合了高压旋喷桩和塑料排水板的特点，具有总沉降小、路面差异沉降小，控制工后沉降，侧向位移小，固结速率快，稳定性好等诸多优点，值得在铁路站场路基深厚软土中推广应用。
注：文章内的图表、公式请到PDF格式下查看
关键词：深厚软土路基；高压旋喷桩；塑料排水板；工后沉降，稳定性
一、工程概况：
工地位于福州某铁路支线，铁路等级为国铁Ⅱ级，线路站场位于滨海滩涂地区，路基填方5~7m，软土厚度20~30m不等，地基处理宽度30~40m不等，处理长度约1.5km。由于铁路等级较低，在保证铁路安全稳定的同时还要考虑成本控制，为此进行了多方面的方案對比。
二、场地工程地质及水文地质情况：
1.地形地貌：滨海滩涂地貌，地形平坦，大部分已被围垦作为厂区。
2.地层物理力学参数：
（1）淤泥：流塑，γ=15.6kN/m3，σ0＝40kPa，天然含水量w =76%，Es=1.73MPa；C=7.28kPa；φ=3.14度；固结快剪凝聚力Cu=5.48kPa；φu=15.19度，压缩模量Es=1.73，竖向固结系数CV=0.65cm2/ks，幅射向固结系数CV=1.3cm2/ks。
（2）粉质黏土：软塑，γ=18.8kN/m3，σ0＝120kPa，Es=4.96MPa；C=15.4kPa；φ=33.71度固结快剪凝聚力Cu=21.41kPa；φu=38.19度，压缩模量Es=4.96。
（3）花岗岩全风化：硬塑，σ0=250kPa。
3.水文地质条件：地下水以基岩裂隙水为主，较发育。本段地下水对砼具硫酸盐侵蚀，环境作用等级为H2。
4.地震：动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s。
三、工程方案比选：
在计算前首先来说明一下为什么不采用搅拌桩：由于本项目中软土指标较差，特别是含水率较高，普遍高于70%，平均达到76%。按照当时铁路有关规程，“当地基土PH值小于4或天然含水率大于70%时不宜采用”的规定，根据大量经验，搅拌桩很难成桩，不宜采用。
对于高填方的铁路软土路基工程来说，设计上主要考虑路基的稳定及工后沉降问题。控制参数：1.允许工后沉降SY= .50m；2.稳定安全系数Fs=1.25；工期：120天。
下面对几种方案进行比选（本文的计算主要通过 “地路检算”软件）。
塑料排水板措施
塑料排水带加固地基原理就是缩短排水距离，使软土中的饱和水沿塑料排水带的纵向沟槽排出，从而加速土质的固结，提高地基的承载力。用塑料排水带加固地基的优点是成本较低，施工效率较高。缺点是：后期固结排水时间较长，沉降量大，抗剪强度差，无法解决路基的稳定问题。
先看一下本工点使用塑料排水板措施能否解决路基的稳定问题以及沉降问题，按间距1.2m三角形排列，处理深度25m来计算，固结度达到80%，工期120天，计算结果如下：
最小稳定系数0.7325，无法满足路及稳定性要求。
（二）高压旋喷桩复合地基
高压旋喷桩又称高压旋喷注浆法，是将能凝固的浆液用特殊喷嘴的注浆管，置入土层的预定深度，以大于20MPa的高压喷射流，强力冲击破坏土体，使浆液与土混合，经固化，在土中形成固结体，用于加固地基，提高地基抗剪强度，改善土的变形性质。高压喷射注浆法与其它地基处理方法相比均有不同之处。其主要优势在于：适用范围较广、适用地层较广、施工简便灵活、可控制固结体形状、可加强桩间土的固化、耐久性较好、料源广阔及环保效果好。
通过试算，桩长最小达到22m才能保证路基的的稳定和沉降要求，计算结果如下：
（三）高压旋喷桩+塑料排水板复合地基
虽然22m桩长的高压旋喷桩能够满足沉降和稳定的要求，但由于高压旋喷桩的施工造价较高，下面我们来计算一种高压旋喷桩+塑料排水板的复合加固措施：
塑料排水板按照1.4m的间距排列，处理深度25m，处理后软土固结度达到50%，高压旋喷桩的最小桩长达到16m就能满足路基的稳定和沉降要求，计算结果如下：
综合考虑后，本项目考虑采用高压旋喷桩+塑料排水板复合地基的方案。很明显采用该措施比单独采用高压旋喷桩复合地基可以节约6m的桩长，大面积施工时节省了不少的工程造价，同时16m的桩长更能保证旋喷桩的成桩质量。
四、本工点的设计方案简介
在施工高压旋喷桩之前，先按1.4m的间距正方形打下塑料排水板，然后再以塑料排水板为中心，在四个角点布置高压旋喷桩，平面布置如图一所示。
塑料排水板处理深度一般要求达到软土底部，对于软土厚度超过25m的地方，塑料排水板处理深度按25m考虑。塑料排水板的作用在于控制超孔隙水压力的发展，加快固结层地基土排水固结，及时提高土体强度，进而提高地基的稳定安全系数。
桩顶铺设0.6m厚的碎石垫层，内铺一层单向土工格栅，极限抗拉强度不小于200kN/m。
高压旋喷桩+塑料排水板+碎石垫层复合地基的断面布置如图二所示。
五、结论
高压旋喷桩+塑料排水板施工法主要参照于现在高速公路上比较普遍运用的“长板短桩”法，即搅拌桩+塑料排水板法，在实践中验证是可以有效处理路基底深厚软土。该工法结合了高压旋喷桩和塑料排水板的特点，具有总沉降小、路面差异沉降小，控制工后沉降，侧向位移小，固结速率快，稳定性好等诸多优点，值得在铁路站场路基深厚软土中推广应用。
注：文章内的图表、公式请到PDF格式下查看