CN110952387A - 一种采用水泥搅拌桩的高速铁路宽大路堤沉降控制方法 - Google Patents

一种采用水泥搅拌桩的高速铁路宽大路堤沉降控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种采用水泥搅拌桩的高速铁路宽大路堤沉降控制方法，所述的加固方法包括如下步骤：在加固后的高速铁路路堤的地基上填筑化学改良土层，在化学改良土层上设计水泥搅拌桩的桩点位置，根据水泥搅拌桩的桩点位置设计各桩点位置水泥搅拌桩的深度，在各桩点位置打入水泥搅拌桩，在化学改良土层上铺设垫层，在垫层上依次填筑基床底层和基床表层。与现有技术相比，本发明采用化学改良土作为基床层下路堤填料，利用水泥搅拌桩对化学改良土层进行加固，水泥搅拌桩的深度、密度随着桩点位置与正线下加固区距离的增大而减小，在确保路堤安全性能的前提下，降低路堤经济成本，避免路堤沉降量超过高速铁路设计规范要求。

Description

一种采用水泥搅拌桩的高速铁路宽大路堤沉降控制方法
技术领域
本发明涉及一种高速铁路宽大路堤沉降控制方法，尤其是涉及一种采用水泥搅拌桩的高速铁路宽大路堤沉降控制方法。
背景技术
目前高速铁路线路包括正线和到发线，正线一般位于车站路基中部，是连接区间并且贯穿车站的股道，在车站中是引出到发线的母线，到发线位于正线两侧，因此车站处路堤宽度很大，列车通过时对路堤施加循环荷载导致路堤沉降，路堤中部正线下方沉降量大，而路堤外侧到发线处沉降量小。目前高速铁路车站路堤正线下方路堤沉降控制标准最高，为避免正线沉降量超过《高速铁路设计规范》要求，目前宽大路堤全断面采用优质填料。
但是我国高速铁路车站到发线列车速度受道岔最高侧向过岔速度160km/h的控制，同时考虑到旅客安全，到发线列车实际车速很低，造成车站路堤不均匀沉降的程度远小于正线，故实际情况中，到发线所需的宽大路堤填料的标准较低。然而，现行标准中车站路堤全断面按高铁标准填筑，为了防止路堤沉降，正线和到发线下同一水平面处均采用同一优质填料，这势必会造成到发线下优质填料的浪费，导致车站路堤工程建设的不经济。
现有填料可选用A、B、C三类填料，目前工程中路堤为避免正线沉降量超过《高速铁路设计规范》要求，填料需采用比较优质的A、B类填料，C类填料工程性质差，单独使用该类填料较难满足高速铁路长期安全、舒适运营的要求，而化学改良土是C类填料中最差的，其成本低、适用范围很广，但力学性能和耐久性不稳定，有条件时不建议采用。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种采用水泥搅拌桩的高速铁路宽大路堤沉降控制方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种采用水泥搅拌桩的高速铁路宽大路堤沉降控制方法，所述的加固方法包括如下步骤：
S1：在加固后的高速铁路宽大路堤的地基上填筑化学改良土层；
S2：在化学改良土层上设计水泥搅拌桩的桩点位置；
S3：根据水泥搅拌桩的桩点位置设计各桩点位置水泥搅拌桩的深度；
S4：搅拌机钻杆在桩点位置以均匀速度预搅下钻，下钻至设计深度后，上提钻杆同时开泵注浆，钻杆边搅拌边喷浆至化学改良土层上的预定停浆面处，将水泥浆从压入土中，完成一次搅拌；
S5：搅拌机钻杆在桩点位置以均匀速度预搅下钻，下钻至化学改良土层顶层下3m处，钻杆边搅拌边喷浆至化学改良土层上的预定停浆面处，重复上述工序两次，完成两次复搅；
S6：重复步骤S4～S5对下一桩点位置进行施工，直到所有桩点位置都打入水泥搅拌桩；
S7：在化学改良土层上铺设垫层；
S8：在垫层上依次填筑基床底层和基床表层。
所述的S2具体为：
S21：整平化学改良土层，并将化学改良土层划分加固区和不加固区，将加固区划分为正线下加固区和到发线下加固区；
S22：在化学改良土层的正线下加固区设计水泥搅拌桩的桩点位置，并进行标记，正线下加固区的桩点位置密度均匀；
S23：在化学改良土层的到发线下加固区设计水泥搅拌桩的桩点位置，并进行标记，到发线下加固区的桩点位置密度随着桩点位置与正线下加固区距离的增大而减小。
所述的化学改良土层位于高速铁路正线下的区域为正线下加固区，所述的化学改良土层位于高速铁路到发线下的区域分为到发线下加固区和不加固区，所述的到发线下加固区靠近正线下加固区，所述的不加固区远离正线下加固区。
S2中所述的桩点位置布置形式采用三角形或正方形。
所述的S3具体为：
S31：设计正线下加固区的水泥搅拌桩的深度，正线下加固区的水泥搅拌桩的深度与化学改良土层的高度相同，位于正线下加固区的水泥搅拌桩自上到下贯穿化学改良土层；
S32：设计到发线下加固区的水泥搅拌桩的深度，获取到发线下加固区的水泥搅拌桩与正线下加固区的距离，位于到发线下加固区的水泥搅拌桩的深度随着桩点位置与正线下加固区距离的增大而减小。
所述的S4～S6中打入水泥搅拌桩时，若相邻两个水泥搅拌桩的中心距小于桩径，则相邻两个水泥搅拌桩的桩体互相咬合。
S4、S5中所述的预定停浆面的高度为化学改良土层上0.5m。
S7中所述的垫层包括第一级配碎石层、土工格栅层和第二级配碎石层，所述的第一级配碎石层位于化学改良土层的上方，所述的土工格栅层位于第一级配碎石层上方，所述的第二级配碎石层位于土工格栅层上方。
所述的第一级配碎石层和第二级配碎石层的厚度为10cm。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)本发明采用经济成本低、力学性能和耐久性不稳定的化学改良土作为基床层下路堤填料，利用水泥搅拌桩对化学改良土层进行加固，降低路堤的经济成本的同时，避免路堤沉降量超过《高速铁路设计规范》要求，确保安全性能；
(2)本发明正线下加固区布设的水泥搅拌桩深度贯穿化学改良土层，桩点位置密度均匀，避免正线沉降量超过《高速铁路设计规范》要求，保障路堤的安全性能；
(3)本发明到发线下加固区布设的水泥搅拌桩的深度、密度随着桩点位置与正线下加固区距离的增大而减小，使路堤的承载力和抗变形能力中部大、两侧小，减少横向不均匀沉降，实现变形平稳过渡，既能避免到发线下路堤沉降量超过《高速铁路设计规范》要求，也能减少水泥搅拌桩桩数、耗材，降低经济成本；
(4)本发明中水泥搅拌桩的桩点位置布置形式采用三角形或正方形，可以通过调整桩点位置形成的三角形、正方形的边长，调整水泥搅拌桩的密度。
附图说明
图1是本发明的流程图；
图2是本发明的高速铁路宽大路堤横断面图；
图3是本发明的水泥搅拌桩桩点位置布置形式采用三角形的平面图；
图4是本发明的水泥搅拌桩桩点位置布置形式采用正方形的平面图。
其中，1、化学改良土层，2、加固区，2-1、正线下加固区，2-2、到发线下加固区，3、水泥搅拌桩，4、垫层，4-1、第一级配碎石层，4-2、土工格栅层，4-3、第二级配碎石层，5、基床底层，6、基床表层，7、地基，8、正线，9、到发线，10、不加固区。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。注意，以下的实施方式的说明只是实质上的例示，本发明并不意在对其适用物或其用途进行限定，且本发明并不限定于以下的实施方式。
实施例
一种采用水泥搅拌桩的高速铁路宽大路堤沉降控制方法，该方法在高速铁路的地基7上填筑化学改良土层1，化学改良土成本低、适用范围很广，但力学性能和耐久性不稳定，然后在化学改良土层1中打入水泥搅拌桩3，对化学改良土层1进行加固，水泥搅拌桩3的深度、密度随着桩点位置与正线下加固区2-1距离的增大而减小，使路堤的承载力和抗变形能力中部大、两侧小，减少正线沉降及横向不均匀沉降，实现变形平稳过渡，然后再铺设垫层4、填筑基床底层5和基床表层6，完成高速铁路宽大路堤的铺设，有效降低经济成本，并避免高速铁路宽大路堤沉降量超过《高速铁路设计规范》要求。
如图1、图2所示，所述的加固方法包括如下步骤：
S1：在加固后的高速铁路宽大路堤的地基上填筑化学改良土层。
化学改良土是C类填料中最差的，其成本低、适用范围很广，但力学性能和耐久性不稳定，本方法地基7上填筑材料全部采用化学改良土形成化学改良土层1，经济成本低。
S2：在化学改良土层1上设计水泥搅拌桩3的桩点位置。
步骤S2具体包括：
S21：S21：整平化学改良土层1，并将化学改良土层1划分加固区2和不加固区10，将加固区2划分为正线下加固区2-1和到发线下加固区2-2，具体地，所述的化学改良土层1位于高速铁路正线8下的区域为正线下加固区2-1，所述的化学改良土层1位于高速铁路到发线9下的区域分为到发线下加固区2-2和不加固区10，所述的到发线下加固区2-2靠近正线下加固区2-1，所述的不加固区10远离正线下加固区2-1；
S22：在化学改良土层1的正线下加固区2-1设计水泥搅拌桩3的桩点位置，并进行标记，正线下加固区2-1的桩点位置密度均匀；
S23：在化学改良土层1的到发线下加固区2-2设计水泥搅拌桩3的桩点位置，并进行标记，到发线下加固区2-2的桩点位置密度随着桩点位置与正线下加固区2-1距离的增大而减小。
正线下加固区2-1的桩点位置密度均匀，确保要求较高的正线下的强度，保障路堤安全性能，到发线下加固区2-2的桩点位置密度随着桩点位置与正线下加固区2-1距离的增大而减小，在满足发线下以低路堤复合模量适应低沉降控制标准的前提下，降低经济成本。
如图3、图4所示，桩点位置布置形式采用三角形或正方形，通过调整三角形或正方形边长长度调节桩点位置的密度，布置后的路堤复合模量满足《高速铁路设计规范》中对路基填料的要求，到发线区满足《铁路路基设计规范》中设计时速为120km/h时对路堤填料的要求。
S3：根据水泥搅拌桩3的桩点位置设计各桩点位置水泥搅拌桩3的深度。
步骤S3具体包括：
S31：设计正线下加固区2-1的水泥搅拌桩3的深度：正线下加固区2-1的水泥搅拌桩3的深度与化学改良土层1的高度相同，位于正线下加固区2-1的水泥搅拌桩3自上到下贯穿化学改良土层1；
S32：设计到发线下加固区2-2的水泥搅拌桩3的深度，获取到发线下加固区2-2的水泥搅拌桩3与正线下加固区2-1的距离，位于到发线下加固区2-2的水泥搅拌桩3的深度随着桩点位置与正线下加固区2-1距离的增大而减小。
正线下加固区2-1的水泥搅拌桩3深度贯穿化学改良土层1，确保正线下路堤的强度，保障路堤安全性能，到发线下加固区2-2的水泥搅拌桩3深度随着桩点位置与正线下加固区2-1距离的增大而减小，在满足发线下安全性能的前提下，降低建筑耗材，有效降低经济成本。
S4：搅拌机钻杆在桩点位置以均匀速度预搅下钻，下钻至设计深度后，上提钻杆同时开泵注浆，钻杆边搅拌边喷浆至化学改良土层1顶层上0.5m的预定停浆面处，将水泥浆从压入土中，完成一次搅拌。
S5：搅拌机钻杆在桩点位置以均匀速度预搅下钻，下钻至化学改良土层1顶层下3m处，钻杆边搅拌边喷浆至化学改良土层1顶层上0.5m的预定停浆面处，重复上述工序两次，完成两次复搅。
S6：重复步骤S4～S5对下一桩点位置进行施工，直到所有桩点位置都打入水泥搅拌桩3。
S4～S6中打入水泥搅拌桩3时，若相邻两个水泥搅拌桩3的中心距小于桩径，则相邻两个水泥搅拌桩3的桩体互相咬合，提高桩体强度。
S7：在化学改良土层1上铺设垫层4，具体地，在化学改良土层1上铺设第二级配碎石层4-3，在第二级配碎石层4-3上铺设土工格栅层4-2，在土工格栅层4-2上铺设第一级配碎石层4-1，第一级配碎石层4-1和第二级配碎石层4-3的厚度为10cm。
垫层4的设置可使运营期基床产生的荷载与变形在传递至下部结构时更为均匀，协调水泥搅拌桩3与路堤填料变形，避免路基横向不均匀沉降。
S8：在垫层4上依次填筑基床底层5和基床表层6。
上述实施方式仅为例举，不表示对本发明范围的限定。这些实施方式还能以其它各种方式来实施，且能在不脱离本发明技术思想的范围内作各种省略、置换、变更。

Claims (9)

1.一种采用水泥搅拌桩的高速铁路宽大路堤沉降控制方法，其特征在于，所述的加固方法包括如下步骤：
S1：在加固后的高速铁路宽大路堤的地基(7)上填筑化学改良土层(1)；
S2：在化学改良土层(1)上设计水泥搅拌桩(3)的桩点位置；
S3：根据水泥搅拌桩(3)的桩点位置设计各桩点位置水泥搅拌桩(3)的深度；
S4：搅拌机钻杆在桩点位置以均匀速度预搅下钻，下钻至设计深度后，上提钻杆同时开泵注浆，钻杆边搅拌边喷浆至化学改良土层(1)上的预定停浆面处，将水泥浆从压入土中，完成一次搅拌；
S5：搅拌机钻杆在桩点位置以均匀速度预搅下钻，下钻至化学改良土层(1)顶层下3m处，钻杆边搅拌边喷浆至化学改良土层(1)上的预定停浆面处，重复上述工序两次，完成两次复搅；
S6：重复步骤S4～S5对下一桩点位置进行施工，直到所有桩点位置都打入水泥搅拌桩(3)；
S7：在化学改良土层(1)上铺设垫层(4)；
S8：在垫层(4)上依次填筑基床底层(5)和基床表层(6)。
2.根据权利要求1所述的一种采用水泥搅拌桩的高速铁路宽大路堤沉降控制方法，其特征在于，所述的S2具体为：
S21：整平化学改良土层(1)，并将化学改良土层(1)划分加固区(2)和不加固区(10)，将加固区(2)划分为正线下加固区(2-1)和到发线下加固区(2-2)；
S22：在化学改良土层(1)的正线下加固区(2-1)设计水泥搅拌桩(3)的桩点位置，并进行标记，正线下加固区(2-1)的桩点位置密度均匀；
S23：在化学改良土层(1)的到发线下加固区(2-2)设计水泥搅拌桩(3)的桩点位置，并进行标记，到发线下加固区(2-2)的桩点位置密度随着桩点位置与正线下加固区(2-1)距离的增大而减小。
3.根据权利要求2所述的一种采用水泥搅拌桩的高速铁路宽大路堤沉降控制方法，其特征在于，所述的化学改良土层(1)位于高速铁路正线(8)下的区域为正线下加固区(2-1)，所述的化学改良土层(1)位于高速铁路到发线(9)下的区域分为到发线下加固区(2-2)和不加固区(10)，所述的到发线下加固区(2-2)靠近正线下加固区(2-1)，所述的不加固区(10)远离正线下加固区(2-1)。
4.根据权利要求1所述的一种采用水泥搅拌桩的高速铁路宽大路堤沉降控制方法，其特征在于，S2中所述的桩点位置布置形式采用三角形或正方形。
5.根据权利要求1所述的一种采用水泥搅拌桩的高速铁路宽大路堤沉降控制方法，其特征在于，所述的S3具体为：
S31：设计正线下加固区(2-1)的水泥搅拌桩(3)的深度，正线下加固区(2-1)的水泥搅拌桩(3)的深度与化学改良土层(1)的高度相同，位于正线下加固区(2-1)的水泥搅拌桩(3)自上到下贯穿化学改良土层(1)；
S32：设计到发线下加固区(2-2)的水泥搅拌桩(3)的深度，获取到发线下加固区(2-2)的水泥搅拌桩(3)与正线下加固区(2-1)的距离，位于到发线下加固区(2-2)的水泥搅拌桩(3)的深度随着桩点位置与正线下加固区(2-1)距离的增大而减小。
6.根据权利要求1所述的一种采用水泥搅拌桩的高速铁路宽大路堤沉降控制方法，其特征在于，所述的S4～S6中打入水泥搅拌桩(3)时，若相邻两个水泥搅拌桩(3)的中心距小于桩径，则相邻两个水泥搅拌桩(3)的桩体互相咬合。
7.根据权利要求1所述的一种采用水泥搅拌桩的高速铁路宽大路堤沉降控制方法，其特征在于，S4、S5中所述的预定停浆面的高度为化学改良土层(1)上0.5m。
8.根据权利要求1所述的一种采用水泥搅拌桩的高速铁路宽大路堤沉降控制方法，其特征在于，S7中所述的垫层(4)包括第一级配碎石层(4-1)、土工格栅层(4-2)和第二级配碎石层(4-3)，所述的第一级配碎石层(4-1)位于化学改良土层(1)的上方，所述的土工格栅层(4-2)位于第一级配碎石层(4-1)上方，所述的第二级配碎石层(4-3)位于土工格栅层(4-2)上方。
9.根据权利要求8所述的一种采用水泥搅拌桩的高速铁路宽大路堤沉降控制方法，其特征在于，所述的第一级配碎石层(4-1)和第二级配碎石层(4-3)的厚度为10cm。
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