斜坡软弱地基路堤变形机理复杂，影响因素众多。相关人员对在不同的软弱层特性影响下斜坡软弱地基路堤的变形规律有何变化，不同的影响因素在变形中所占的权重如何等均缺乏统一认识，从而直接影响了工程措施的科学选择，极大地增加了工程风险及造价。......
2023-10-03
斜坡软弱地基路堤抗变形能力研究
【摘要】：复合地基可提高地基土体的强度，增强路堤连同地基的稳定性，有效减小地基侧向变形。旋喷桩法目前已在内昆铁路、遂渝铁路、渝怀铁路等斜坡软弱地基加固中获得成功应用。
6.3.1.1 清除软弱土层
清除软弱土层是利用人工或机械挖除地基表层的全部软土，以保证填筑期间及填筑完成以后路堤的稳定，如图6-2所示。该方法简单有效，经济合理，可从根本上改良地基，不留任何隐患。清除软弱土层适用于软土层位于地表，且软土层薄（一般情况厚度小于4 m），易于排水施工的地段。渝怀铁路全线共有斜坡软弱地基路堤80处，其中采用清除斜坡软弱土层处治措施的工点共20处[5]。
图6-2 清除软弱土层
6.3.1.2 强夯或重锤夯实
强夯法（动力压实法、动力固结法），是反复将夯锤提到高处并使其自由落下，利用冲击和振动能量，将非饱和地基土夯实，使土体密实度提高，从而达到降低土层压缩性、提高地基土强度的目的[6]。当软弱地基地面横坡坡度较陡，采用该工法施工时，易造成夯锤歪斜，甚至出现地基发生向下坡脚一侧的变形破坏，故该法仅适用于地面横坡坡度较小的斜坡软弱地基[5]。
6.3.1.3 复合地基
复合地基是由基体（天然地基土体）和增强体两大部分组成的人工地基，其原理为天然地基在处治过程中，通过增加竖向增强体（如各种低强度桩体）、被置换、在天然地基中设置加筋材料等方式，使部分土体得到增强。复合地基可提高地基土体的强度，增强路堤连同地基的稳定性，有效减小地基侧向变形。复合地基的分类如图6-3所示[6]。
复合地基欲成功应用于斜坡软弱地基路堤，大致需重视3个问题：
（1）应根据斜坡软弱层的土质土性、施工机具、斜坡软弱层厚度、取材便易性等，选择合适的桩体材料、桩体类型。
（2）确定合理的地基处理深度（即桩长）。前文理论分析表明，斜坡软弱地基路堤潜在滑动面不会下切入下卧刚硬层内，故一般情况下保证桩长不小于斜坡软弱层厚度即可，以防止因桩长不够，滑动面从桩底穿过。
图6-3 复合地基分类[6]
（3）因力学响应相对集中于下坡脚处，故可考虑下坡脚处适当加密布桩，甚至布设斜桩。
复合地基处治斜坡软弱地基路堤的应用如图6-4所示。
图6-4 复合地基
1.散体材料桩复合地基
斜坡软弱地基散体材料桩复合地基处治多采用碎石桩。该法是通过沉管挤密砂石桩法（干法碎石桩法）或振冲法（振动水冲法），将碎石（卵石）挤压入地基的成孔后形成密实桩体。图6-5为碎石桩典型处治断面（遂渝铁路K25＋660～K25＋751段）[5]。
图6-5 碎石桩典型处治断面（遂渝铁路K25＋660～K25＋751段）[5]
碎石桩加固斜坡软弱地基有以下3个显著的优势：
（1）碎石桩与桩间土体形成复合地基后，加固初期强度较高，有利于保障施工期间的安全生产。
（2）碎石桩兼具排水砂井的作用，随着填土荷载的增加，软弱土体中的孔隙水被排出，加速软弱土体的固结，可使复合地基后期强度进一步提高。
（3）在山区一般碎石多可就地取材。
振冲法和振动沉管法相比，当采用振冲法成桩时密实度更易保证，且该工法对施工场地要求相对较低，更适合于山区软弱地基的加固[7]。
2.黏结材料桩复合地基
目前，根据成桩工艺和桩身材料的不同，黏结材料桩主要包括水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）、旋喷桩、水泥土桩等。根据桩身强度的不同，旋喷桩、水泥土桩属于半刚性桩，水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）属于刚性桩的范畴。因斜坡软弱地基土体含水率较高，多呈流塑状，且固结程度较差，CFG桩不易成桩，故该类桩型在斜坡软弱地基中应用不多。
（1）旋喷桩。
旋喷桩是将高压水泥浆通过钻杆，由钻杆水平方向的喷嘴喷出，形成的喷射流切割土体并与土体拌和形成水泥土加固体，其适用于淤泥质土、淤泥、可塑、软塑或流塑黏性土、砂土、粉土、素填土、黄土和碎石土等不良地基[8]。钟岱辉[9]（2004）针对高压旋喷桩加固处治后的内昆铁路斜坡软弱地基开展了现场测试研究，测试结果表明经高压旋喷桩加固后，地基承载力得到提高，各土层之间的相互结合关系被改善，复合地基的抗剪强度、整体性以及坡体稳定性得到提高，如采用复喷可进一步提高单桩承载力。该处治措施适应性强，可应用于斜坡深厚软土的地基处理。旋喷桩法目前已在内昆铁路、遂渝铁路、渝怀铁路等斜坡软弱地基加固中获得成功应用。图6-6为旋喷桩典型处治断面（遂渝铁路K21＋880～K21＋990段）[5]。
图6-6 旋喷桩典型处治断面（遂渝铁路K21＋880～K21＋990段）[5]
（2）水泥土桩。
水泥土桩是以水泥作为固化主剂，通过特制的深层搅拌机械，将地基土体和固化剂强制搅拌，使软土硬结成为具有整体性、水稳定性和一定强度的桩体。其适用于处理正常固结的淤泥和淤泥质土、饱和黄土、粉土、黏性土、素填土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基[8]。罗强、胡勇刚等[10，11]通过离心模型试验研究表明采用水泥土搅拌法进行斜坡软弱土地基的加固处理，能大幅度减小地基的沉降变形，提高地基的稳定性。
3.加筋碎石垫层
在路基下设置“土工格栅＋碎石砂垫层”，可以提高路基的强度和整体稳定性，减小地基沉降。如斜坡软弱地基采用碎石桩等复合地基加固，因碎石桩属于柔性桩，局部应力过大会造成桩体破坏，进而引起过大的地基沉降和地基破坏，在桩顶铺设加筋垫层后，可分散路堤底部应力，从而使地基受力更加均匀，避免地基局部变形过大而引起地基破坏，减小地基沉降。魏永幸（2001）[7]通过承载力现场测试表明，加筋强度和加筋砂垫层的厚度对碎石桩复合地基承载力有较大的影响，0.5 m厚砂垫层夹二层土工格栅与0.3 m厚砂垫层夹一层土工格栅相比，承载力可提高37%。
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2023-10-03
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2023-10-03
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2023-10-03
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2023-10-03
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2023-10-03
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2023-10-03
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