格库铁路青海段软弱地基特性分析及处理方法

贾琦

(中铁第一勘察设计院集团有限公司，陕西西安710043)

格库铁路青海段软弱地基特性分析及处理方法

贾琦

(中铁第一勘察设计院集团有限公司，陕西西安710043)

以新建格尔木至库尔勒铁路青海段软弱地基土勘察为例，综合运用现场调查、钻探、静探、室内土工试验、施工现场挤密试验等各种勘察方法，查清了软弱地基土层属中～高压缩性土，承载力较低，沉降量较大，渗透性相对较好，固结沉降速率较快。分析了软弱地基形成的原因及施工中可能遇到的问题。采取的处理措施:对于软弱地基厚度≤3 m的段落，路基地基采用A，B组填料挤密并重型碾压，涵洞地基采用挖除换填进行处理;对于软弱地基厚度＞3 m的段落，涵洞及路基地基均采用水泥搅拌桩复合地基进行加强处理。

软弱地基;渗透系数;挤密试验;路基沉降;水泥搅拌桩

1　工程概况

1.1地质条件

新建格尔木至库尔勒铁路(简称格库铁路)是新疆第2条出疆铁路，是我国西北铁路网骨架的重要组成部分。格库铁路青海段位于柴达木盆地南侧山前倾斜洪积平原上，线路南侧为昆仑山，北侧为柴达木盆地，地形整体上南高北低，地势开阔。格库铁路青海段沿线穿越多段湿地地貌(图1)，湿地段落软弱地基土发育，需进行地基处理。

图1　格库铁路沿线湿地地貌

格库铁路青海段沿线软弱地基土层和东部沿海软土地层有很大区别。东部沿海软土地层以冲积、海相沉积的软塑～流塑状的淤泥、淤泥质土为主，而格库铁路青海段软弱地基土层一般以洪积地层为主，岩性主要为饱和、松散～稍密的粉土、粉细砂及淤泥质粉砂，颜色呈深灰色，含少量黏粒，标贯击数为3～14击，岩芯呈柱状或散体状。格库铁路青海段沿线软弱地基土层厚度一般不超过10 m。

1.2气象条件

格库铁路青海段沿线属典型的大陆型干旱性气候区，气候异常干旱、寒冷、多风少雨，昼夜温差大，平均气温1～4℃，极端最高气温29～33℃，极端最低气温－29～－33.6℃，年平均降水量39～44 mm，年平均蒸发量＞2 790 mm。

1.3水文条件

格库铁路青海段软弱地基主要分布于拖拉海湿地、乌图美仁湿地、塔尔丁湿地、甘森湖湿地。这些湿地的共同特点是地势低洼，排水不畅，地下水位常年较高，湿地内普遍生长芦苇等喜水植物。地下水补给来源为南侧昆仑山雨水、冰雪融水向下渗流补给及附近河水补给。地下水中易溶盐含量大，在部分地表形成厚度达20 cm的盐壳。地下水位随季节变化较大，在春夏季节昆仑山冰雪融水补给，水位上升，地表积水深约0.3～1.5 m;秋冬季节水位下降或干涸，部分洼地地表积水深约0～0.5 m。

2　软基成因分析

湿地范围内常年地下水位较高，地下水位接近地表或地表有积水，静水环境沉积，并伴生有严重的盐渍土及冻融现象。秋冬季节气温下降、水位下降，地表冻结，同时盐分结晶析出使地层膨胀，形成盐壳;春夏季节气温上升、水位上升，地表形成大面积积水，地层软化、盐分溶解。在这种多年的胀缩作用下，湿地上部粉土、粉细砂及淤泥质粉砂土层始终处于饱和、松散～稍密状态，自然沉积固结过程较慢，从而形成软弱地基土。

3　试验数据分析

对于沿线湿地软弱地基，2014年定测勘察期间中铁第一勘察设计院地质专业人员通过现场地质调查、钻探、静探及室内土工试验(包括土常规、渗透、压缩、快剪试验)进行了详细勘察。2015年7月28日至8月1日施工期间委托中铁二十一局在乌图美仁湿地进行了施工现场挤密试验。根据调查及试验结果进行分析如下:

1)根据室内土工试验，湿地上部粉土的各项物理力学性质指标(以乌图美仁车站为例)见表1。从表1可以看出:湿地粉土的天然孔隙比平均值为0.866，天然含水率平均值为30.16%，液限平均值为28.46%，压缩系数平均值为0.476 MPa－1，黏聚力平均值为20.04 kPa，内摩擦角平均值为21.61°;粉土的天然孔隙比＜1，天然含水率大于液限，压缩系数平均值＜0.5 MPa－1，渗透系数平均值为7.56×10－6cm/s。湿地上部的粉土软弱地层接近但达不到软土指标。

表1　粉土室内试验物理力学性质指标统计

2)根据钻孔标贯及静探资料揭示，软弱地基土层厚度约2～11 m，标贯击数为3～14击，平均贯入阻力0.35～0.8 MPa，基本承载力40～80 kPa。

由以上两条可知，格库铁路青海段沿线软弱地基地层承载力较低，属中～高压缩性土，沉降量较大，但地层含砂量大，渗透性相对较好，地基沉降速率较快。

3)根据液化计算，上部饱和、松散～稍密的粉土、粉细砂均为液化土层。基坑开挖过程中会发生流砂、管涌等现象。路基工程机械振动会引起地基土的液化，形成橡皮土。

4)根据施工现场挤密试验结果，挤密填筑的沉降量随填层厚度的增大而减小，初期沉降量较大，为0.5～0.8 m，后期随着填层厚度的增加，沉降量逐渐减少，最终沉降量为1.325 m。

4　施工难点及处理措施

4.1施工难点

1)施工困难。湿地春夏两季大面积积水，地表承载力低，施工机械及人员易沉陷，进场困难。

2)软弱地基承载力低，压缩性高，沉降量大。根据施工现场挤密试验沉降观测数据，4 d路基沉降量达1.325 m，如处理措施不到位，可能会发生不均匀沉降、路基失稳等危害。

3)工期紧张。软弱地基自然固结沉降速率较慢，若不采取地基处理措施或处理措施较弱，将会严重影响工程进度。

4.2处理措施

若采取自然挤密沉降的方法，不仅施工困难，而且工后沉降不易控制，因此，本条线路对于软弱地基厚度≤3 m的段落，路基地基采用A，B组填料挤密并重型碾压进行处理，涵洞地基采用挖除换填进行处理;对于软弱地基厚度＞3 m的段落，涵洞及路基地基均采用水泥搅拌桩复合地基进行加强处理。桩长、桩间距及挤密厚度根据不同地质条件及地质参数通过计算确定。

根据现场施工后结果来看，地基处理后搅拌桩单桩承载力(≥162 kN)、复合地基承载力(≥155 kPa)及现场观测路基沉降速率(＜5 cm/年)均满足设计要求。

5　结语

1)格库铁路青海段沿线软弱地基土天然含水率、天然孔隙比、压缩系数等数据均较东部沿海软土小。因其地层含砂量大，渗透性较好，地基沉降速率较快。

2)本地区其他工程建设过程中建议对厚度≤3 m的软弱地基采用A，B组填料挤密并重型碾压或挖除换填的方法进行处理;对厚度＞3 m的软弱地基，建议采用水泥搅拌桩复合地基进行加固处理。格库铁路青海段采用上述处理措施后，复合地基承载力满足设计要求，工后沉降可控，达到铁路安全标准。

［1］中铁第一勘察设计院集团有限公司．新建铁路格尔木至库尔勒线初步设计［R］．西安:中铁第一勘察设计院集团有限公司，2014:14-15．

［2］肖建华，冯铭璋．关于软土状态确定标准的讨论［J］．工程地质学报，1997，5(1):47-52．

［3］中华人民共和国铁道部．TB 10038—2012铁路工程特殊岩土勘察规程［S］．北京:中国铁道出版社，2012．

［4］姚云龙，马广英．路基工程中“橡皮土”的成因与对策［J］．经济技术协作信息，2008(24):64-64．

［5］薛炜，杨元龙，邝健政，等．水泥搅拌桩在硫酸类盐渍化软土地基处理中的应用［C］//自主创新与持续增长第十一届中国科协年会论文集(1)．重庆:中国科学技术协会，2009: 601-607．

［6］王喜．CFG桩替代水泥搅拌桩在广珠货运铁路软基处理中的应用［J］．铁道建筑，2012(4):111-113．

［7］汪中恒．黔张常铁路龙凤盆地软土成因及工程性状分析［J］．铁道建筑，2014(9):95-97．

(责任审编 葛全红)

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

贾琦(1985—)，男，工程师，工学硕士。