格庫鐵路青海段軟弱地基特性分析及處理方法

賈琦

(中鐵第一勘察設計院集團有限公司，陜西西安710043)

格庫鐵路青海段軟弱地基特性分析及處理方法

賈琦

(中鐵第一勘察設計院集團有限公司，陜西西安710043)

以新建格爾木至庫爾勒鐵路青海段軟弱地基土勘察為例，綜合運用現場調查、鉆探、靜探、室內土工試驗、施工現場擠密試驗等各種勘察方法，查清了軟弱地基土層屬中～高壓縮性土，承載力較低，沉降量較大，滲透性相對較好，固結沉降速率較快。分析了軟弱地基形成的原因及施工中可能遇到的問題。采取的處理措施:對于軟弱地基厚度≤3 m的段落，路基地基采用A，B組填料擠密并重型碾壓，涵洞地基采用挖除換填進行處理;對于軟弱地基厚度＞3 m的段落，涵洞及路基地基均采用水泥攪拌樁復合地基進行加強處理。

軟弱地基;滲透系數;擠密試驗;路基沉降;水泥攪拌樁

1　工程概況

1.1地質條件

新建格爾木至庫爾勒鐵路(簡稱格庫鐵路)是新疆第2條出疆鐵路，是我國西北鐵路網骨架的重要組成部分。格庫鐵路青海段位于柴達木盆地南側山前傾斜洪積平原上，線路南側為昆侖山，北側為柴達木盆地，地形整體上南高北低，地勢開闊。格庫鐵路青海段沿線穿越多段濕地地貌(圖1)，濕地段落軟弱地基土發育，需進行地基處理。

圖1　格庫鐵路沿線濕地地貌

格庫鐵路青海段沿線軟弱地基土層和東部沿海軟土地層有很大區別。東部沿海軟土地層以沖積、海相沉積的軟塑～流塑狀的淤泥、淤泥質土為主，而格庫鐵路青海段軟弱地基土層一般以洪積地層為主，巖性主要為飽和、松散～稍密的粉土、粉細砂及淤泥質粉砂，顏色呈深灰色，含少量黏粒，標貫擊數為3～14擊，巖芯呈柱狀或散體狀。格庫鐵路青海段沿線軟弱地基土層厚度一般不超過10 m。

1.2氣象條件

格庫鐵路青海段沿線屬典型的大陸型干旱性氣候區，氣候異常干旱、寒冷、多風少雨，晝夜溫差大，平均氣溫1～4℃，極端最高氣溫29～33℃，極端最低氣溫－29～－33.6℃，年平均降水量39～44 mm，年平均蒸發量＞2 790 mm。

1.3水文條件

格庫鐵路青海段軟弱地基主要分布于拖拉海濕地、烏圖美仁濕地、塔爾丁濕地、甘森湖濕地。這些濕地的共同特點是地勢低洼，排水不暢，地下水位常年較高，濕地內普遍生長蘆葦等喜水植物。地下水補給來源為南側昆侖山雨水、冰雪融水向下滲流補給及附近河水補給。地下水中易溶鹽含量大，在部分地表形成厚度達20 cm的鹽殼。地下水位隨季節變化較大，在春夏季節昆侖山冰雪融水補給，水位上升，地表積水深約0.3～1.5 m;秋冬季節水位下降或干涸，部分洼地地表積水深約0～0.5 m。

2　軟基成因分析

濕地范圍內常年地下水位較高，地下水位接近地表或地表有積水，靜水環境沉積，并伴生有嚴重的鹽漬土及凍融現象。秋冬季節氣溫下降、水位下降，地表凍結，同時鹽分結晶析出使地層膨脹，形成鹽殼;春夏季節氣溫上升、水位上升，地表形成大面積積水，地層軟化、鹽分溶解。在這種多年的脹縮作用下，濕地上部粉土、粉細砂及淤泥質粉砂土層始終處于飽和、松散～稍密狀態，自然沉積固結過程較慢，從而形成軟弱地基土。

3　試驗數據分析

對于沿線濕地軟弱地基，2014年定測勘察期間中鐵第一勘察設計院地質專業人員通過現場地質調查、鉆探、靜探及室內土工試驗(包括土常規、滲透、壓縮、快剪試驗)進行了詳細勘察。2015年7月28日至8月1日施工期間委托中鐵二十一局在烏圖美仁濕地進行了施工現場擠密試驗。根據調查及試驗結果進行分析如下:

1)根據室內土工試驗，濕地上部粉土的各項物理力學性質指標(以烏圖美仁車站為例)見表1。從表1可以看出:濕地粉土的天然孔隙比平均值為0.866，天然含水率平均值為30.16%，液限平均值為28.46%，壓縮系數平均值為0.476 MPa－1，黏聚力平均值為20.04 kPa，內摩擦角平均值為21.61°;粉土的天然孔隙比＜1，天然含水率大于液限，壓縮系數平均值＜0.5 MPa－1，滲透系數平均值為7.56×10－6cm/s。濕地上部的粉土軟弱地層接近但達不到軟土指標。

表1　粉土室內試驗物理力學性質指標統計

2)根據鉆孔標貫及靜探資料揭示，軟弱地基土層厚度約2～11 m，標貫擊數為3～14擊，平均貫入阻力0.35～0.8 MPa，基本承載力40～80 kPa。

由以上兩條可知，格庫鐵路青海段沿線軟弱地基地層承載力較低，屬中～高壓縮性土，沉降量較大，但地層含砂量大，滲透性相對較好，地基沉降速率較快。

3)根據液化計算，上部飽和、松散～稍密的粉土、粉細砂均為液化土層。基坑開挖過程中會發生流砂、管涌等現象。路基工程機械振動會引起地基土的液化，形成橡皮土。

4)根據施工現場擠密試驗結果，擠密填筑的沉降量隨填層厚度的增大而減小，初期沉降量較大，為0.5～0.8 m，后期隨著填層厚度的增加，沉降量逐漸減少，最終沉降量為1.325 m。

4　施工難點及處理措施

4.1施工難點

1)施工困難。濕地春夏兩季大面積積水，地表承載力低，施工機械及人員易沉陷，進場困難。

2)軟弱地基承載力低，壓縮性高，沉降量大。根據施工現場擠密試驗沉降觀測數據，4 d路基沉降量達1.325 m，如處理措施不到位，可能會發生不均勻沉降、路基失穩等危害。

3)工期緊張。軟弱地基自然固結沉降速率較慢，若不采取地基處理措施或處理措施較弱，將會嚴重影響工程進度。

4.2處理措施

若采取自然擠密沉降的方法，不僅施工困難，而且工后沉降不易控制，因此，本條線路對于軟弱地基厚度≤3 m的段落，路基地基采用A，B組填料擠密并重型碾壓進行處理，涵洞地基采用挖除換填進行處理;對于軟弱地基厚度＞3 m的段落，涵洞及路基地基均采用水泥攪拌樁復合地基進行加強處理。樁長、樁間距及擠密厚度根據不同地質條件及地質參數通過計算確定。

根據現場施工后結果來看，地基處理后攪拌樁單樁承載力(≥162 kN)、復合地基承載力(≥155 kPa)及現場觀測路基沉降速率(＜5 cm/年)均滿足設計要求。

5　結語

1)格庫鐵路青海段沿線軟弱地基土天然含水率、天然孔隙比、壓縮系數等數據均較東部沿海軟土小。因其地層含砂量大，滲透性較好，地基沉降速率較快。

2)本地區其他工程建設過程中建議對厚度≤3 m的軟弱地基采用A，B組填料擠密并重型碾壓或挖除換填的方法進行處理;對厚度＞3 m的軟弱地基，建議采用水泥攪拌樁復合地基進行加固處理。格庫鐵路青海段采用上述處理措施后，復合地基承載力滿足設計要求，工后沉降可控，達到鐵路安全標準。

［1］中鐵第一勘察設計院集團有限公司．新建鐵路格爾木至庫爾勒線初步設計［R］．西安:中鐵第一勘察設計院集團有限公司，2014:14-15．

［2］肖建華，馮銘璋．關于軟土狀態確定標準的討論［J］．工程地質學報，1997，5(1):47-52．

［3］中華人民共和國鐵道部．TB 10038—2012鐵路工程特殊巖土勘察規程［S］．北京:中國鐵道出版社，2012．

［4］姚云龍，馬廣英．路基工程中“橡皮土”的成因與對策［J］．經濟技術協作信息，2008(24):64-64．

［5］薛煒，楊元龍，鄺健政，等．水泥攪拌樁在硫酸類鹽漬化軟土地基處理中的應用［C］//自主創新與持續增長第十一屆中國科協年會論文集(1)．重慶:中國科學技術協會，2009: 601-607．

［6］王喜．CFG樁替代水泥攪拌樁在廣珠貨運鐵路軟基處理中的應用［J］．鐵道建筑，2012(4):111-113．

［7］汪中恒．黔張常鐵路龍鳳盆地軟土成因及工程性狀分析［J］．鐵道建筑，2014(9):95-97．

(責任審編 葛全紅)

Characteristics Analysis and Treatment Method of Soft Subsoil in Qinghai Section of Golmud-Korla Railway

JIA Qi
(China Railway First Survey and Design Institute Group Co．，Ltd．，Xi'an Shaanxi 710043，China)

Taking the survey of soft subsoil in Qinghai section of new-built Golmud-Korla railway as example，multiple survey methods were applied including field investigation，drilling，cone penetration test，laboratory soil testing and com paction test on site．The soft soil was identified as a medium～high com pressibility soil with low bearing capacity，large settlement，good permeability and fast consolidation and settlement speed．The reasons for the formation of the soft subsoil and the problems encountered in construction were analyzed and corresponding treatm ents were suggested．For the soft subsoil less than 3m，A and B packings were used in subgrade subsoil with heavy roller compaction，and excavation and replacement were required for culvert foundation．For the soft subsoil greater than 3m，composite foundation with cement mixing piles were suggested in both culvert foundation and subgrade subsoil．

Soft subsoil;Permeability coefficient;Compaction test;Subgrade settlement;Cement mixing pile

TU471+．8

A

10．3969/j．issn．1003-1995．2016．11．27

1003-1995(2016)11-0104-03

2016-05-10;

2016-09-05

賈琦(1985—)，男，工程師，工學碩士。