探讨高铁深厚全风化花岗岩地基的沉降与加固处理技术

2022-09-11

我国疆域辽阔, 在高速铁路建设不断延伸的背景下, 为了保证高速铁路建设的地基强度和刚度, 提升高速铁路的运行平顺和安全可靠, 要探索和分析深厚全风化花岗岩地基的分布状况, 了解深厚全风化花岗岩地基的特殊机理和特性, 全面考虑深厚全风化花岗岩云母含量高、结构松散不够稳定、粘结力小的特性, 深入分析高速铁路深厚全风化花岗岩地基的工程性质, 了解其沉降状态, 并采用适宜的加固技术, 加以合理的控制。

1. 深厚全风化花岗岩综述

花岗岩是地表分布相对广泛的岩石, 普遍分布于我国的南方各省市区域, 在长期的外力作用条件之下, 花岗岩风化现象较为普遍, 其工程特性与原岩性质、地质构造、风化程度等方面的关联性极大, 具体表现为云母成分高、结构松散、遇水崩解、粘结力小的特性, 呈现出黄褐色和灰褐色, 原生矿物基本风化为次生黏土矿物及铁、铅氧化物等, 其基本物理力学指标如下图所示:

由上可见, 深厚全风化花岗岩的天然密度相差不大、含水量低、孔隙较大、内摩擦角较大、抗剪强度较高, 呈现出硬塑~可塑的状态, 基本应当归属于中等压缩土。

在高速铁路修建的过程中, 要重视和全面考虑深厚全风化花岗岩地基的情况, 全面获悉深厚全风化花岗岩地基的沉降变形以及地基极限承载力, 通常来说可以采用分层总和法、数值模拟分析法、经验半经验公式法, 实现对深厚全风化花岗岩地基的沉降计算和分析。

2. 深厚全风化花岗岩地基的沉降特性分析

2.1 地基沉降特性现场观测

可以通过对深厚全风化花岗岩地基的现场观测, 了解花岗岩全风化地基的沉降特性, 在路基填筑的初期阶段, 全风化花岗岩地基的沉降量大且迅速;在路基填筑的后期阶段, 全风化花岗岩地基的沉降量逐渐减弱且减少, 其沉降曲线在时间的增加之下逐渐趋于稳定, 并且由路基中心逐渐向路肩递减, 沉降均匀且稳定。

2.2 地基沉降特性离心模型试验

对于深厚全风化花岗岩地基的沉降特性, 还可以通过离心模型试验的方式, 模拟不同断面水泥搅拌桩的处理状态, 发现离心模型试验的路堤填筑期总沉降比例小于现场实测, 主要是由于花岗岩全风化层模型制作中存在液化现象。并且, 路基分层填筑的总沉降量相较于一次性填筑而言, 要少5.4%, 这是由于路基分层填筑使地基的水平位移变小, 导致总沉降量减少。

3. 高速铁路深厚全风化花岗岩地基的加固技术分析

3.1 深厚全风化花岗岩地基加固机理

这主要是对深厚全风化花岗岩地基的抗渗能力、动力、承载能力的改善, 使之能够满足高速铁路地基沉降、稳定性方面的建设要求和标准, 可以采用与之相适应的工程技术措施, 以更好地达到地基加固的效果。具体来说, 主要包括以下内容: (1) 强夯法。也即动力固结法, 是通过重锤的自然下落力量, 实现对土层的强大夯击和冲击, 以较好地提升全风化花岗岩地基的承载力。 (2) 换填法。这是将全风化花岗岩地基进行替换, 采用相对稳定的地基应用于工程之中。 (3) 水泥土搅拌桩法。 (4) 高压喷射注浆法。 (5) 预压法。 (6) 灰土挤密桩法。这是将加筋材料通过振动、挤压的方式, 进入到地基土体之中, 形成桩孔。 (7) 单液硅化法。 (8) 碱液法等。

3.2 高速铁路深厚全风化花岗岩地基处理技术

由于深厚全风化花岗岩地基浅层的沉降量较大, 并且容易受到降雨等气候影响, 为此, 在高速铁路的建设过程中, 可以依据如下处理原则和技术, 实现对深厚全风化花岗岩地基的处理:

3.2.1 有砟轨道客运专线的处理。

在高速铁路的建设过程中, 采用分层填筑的路基建设方法, 在间隔90天之后, 路基会逐渐趋于稳定。对于中等压缩性土而言, 由于其地基承载力较高, 无须进行地基处理的路段可以采用重型碾压或冲击碾压的方式, 实现对地基表面的处理, 随后即可以实现对有砟轨道路堤的填筑。对于沉降计算需要实施地基处理的地段, 则通过水泥土搅拌桩、CFG桩的方式实施加固处理。对于中等压缩性地基表面有软土时, 则要对地表软土采用换填法、水泥搅拌桩法、CFG桩法等, 进行加固处理。

3.2.2 无砟轨道客运专线的处理。

在高速铁路的建设过程中, 在地表浅层的黏性土沉降量较大的特性前提下, 受到外界降雨的影响, 并全面考虑无砟轨道沉降控制的标准及要求, 对于地基浅层6~8m的地段要采用CFG桩法、水泥土搅拌桩法、堆载预压法等方式, 实现对无砟轨道客运专线的地基加固处理。另外, 对于高填方、过渡段的地基, 还要加大对其的加固处理力度, 根据沉降计算采用联合堆载预压的技术和措施, 以达到较好的加固处理效果。

3.结束语

综上所述, 深厚全风化花岗岩地基有其自身的特殊特性, 可以采用现场观测及离心模型试验方法, 获悉全风化花岗岩地基的沉降数据, 了解全风化花岗岩地基的沉降规律, 并在高速铁路贯穿深厚全风化花岗岩地基的建设过程中, 采用适宜的地基加固及处理技术, 合理地控制填筑速率, 尽可能地减少地基的侧向位移, 降低高速铁路建设中的地基总沉降量。

摘要：我国的花岗岩极其广泛地分布于东南部区域, 在我国高速铁路发展迅速的背景下, 高速铁路必然要与花岗岩分布区域相接触, 为了确保高速铁路足够的强度和刚度, 使之保持均匀稳定性, 提升高速铁路运行的安全性和平顺性, 要重视高速铁路建设区域的全风化花岗岩地基的研究, 关注深厚全风化花岗岩地基的沉降, 了解全风化花岗岩地基的特殊土性条件, 并选用适宜的地基加固技术, 满足高速铁路建设的要求。

关键词：高速铁路,深厚全风化花岗岩,地基,沉降,加固技术