地铁车辆段软土地基沉降控制方法研究

地铁车辆段软土地基沉降控制方法研究

李海军姜海新

中国建筑一局（集团）有限公司北京市100071

摘要：近年来，为满足经济发展与民生改善需求，我国各大城市地铁工程建设发展迅速。地铁车辆段是地铁列车运营、停放、整备、检修的中心场所，功能繁多。为保证地铁车辆段检修库、道床区、试车线等功能区的正常工作，相关结构物的地基稳定性和工后沉降控制要求很高。对于建造在软土地基上的地铁车辆段，软土地基的加固处理以及工后沉降控制尤其重要。鉴于此，本文主要分析探讨了地铁车辆段软土地基沉降控制方法，以供参阅。

关键词：地铁车辆段；软土地基；沉降控制；方法

引言

在地铁系统中，地铁车辆段是极为重要的组成单位之一，是地铁列车运营、停放、整备、检修的中心场所，负责一条或者几条地铁线路地铁车辆的管理运营、停放检修、整备保养等工作。近年来，随着城市人口的急剧增多和公共交通的发展需要，许多城市地铁车辆段将不可避免地建设在饱和软粘土等软弱地基之上。饱和软粘土具有高压缩性、高含水率、高灵敏度、大孔隙比、低强度及小固结系数等特点，广泛分布在我国珠江三角洲地区。在行车荷载作用下，地基土体中的孔隙水压力不断变化，引起软粘土微结构的变化，使得软土的流变特性十分突出，直接影响到软粘土地基的长期沉降变形特性及稳定性。因此，地铁车辆段软土地基的长期沉降特性与沉降控制技术研究在目前的建设中受到了越来越多的关注和重视。

1地铁车辆段软土地基沉降组成及影响因素分析

(1)软土地基沉降组成。对于铁路、公路的软土地基，沉降量通常可分为两部分：施工期间沉降和工后沉降。施工期沉降是指施工过程中软土地基的土体压缩变形、塑性变形以及固结沉降等引起的沉降，该部分沉降根据不同的土质条件和施工技术应采用不同的计算分析方法。例如使用排水固结法进行软土地基处理时，外部荷载作用于软土地基之上，荷载向下传递，在软土地基内产生沉降变形，该部分沉降主要由瞬时沉降和主固结沉降构成。铁路、公路路基工后沉降变形主要包含车辆行驶时路基面的弹性变形，车辆运营阶段行车引起的基床累积沉降，路基本体填土及地基的压密下沉三个方面。（2）沉降主要影响因素。从内因与外因的角度考虑，影响软土地基沉降的因素大致可以分为自然因素与人为因素。影响软基沉降的自然因素主要包括：软土厚度、软土性质、地下水位变化、应力历史等；人为因素主要包括：外部荷载及加载速率、软基处理时间、软基处理工法、侧向位移是否受限等。在对软基沉降量计算和预测的过程中，与实测值进行比较，不同断面，甚至相同断面不同测点的沉降量，都可能千差万别。

2地铁车辆段软土地基处理方法

2.1插塑板堆载预压法

插塑板堆载预压法主要是指在软土地基中插入塑料排水板作为竖向排水系统，增加土层的排水途径，减小土层的排水距离，通过采取加压、抽气、抽水和电渗等措施加速地基水排出地层外，以达到增强地基的强度、提高地基的稳定性、使软土地基固结沉降提前完成的目的。目前，在地铁车辆段地基处理中，以超载和等载堆载预压法为主，并经常通过堆载和真空预压联合的方法，以达到更好的预压效果。主要适用于淤泥、淤泥质土等饱和粘性土地基的加固处理。堆载预压施工方便、效果较好，相比于桩类地基造价费用较低，但其施工工期较长，在工期紧张的情况下应用受到限制。

2.2水泥土搅拌桩

深层搅拌法是利用水泥浆和石灰等材料作为桩体固化剂的主剂，通过特制的深层搅拌机械，将固化剂和软土在原位强制拌和，搅拌后固化剂和软土之间产生一系列的物理化学反应，使软土形成具有整体性、水稳性等特点柱状水泥土体。水泥土搅拌桩具有提高软土地基的承载力，减小地基的沉降，增加地基的稳定性和防止渗漏、构建成防渗帷幕等优良特点。水泥土搅拌桩加固深度通常在15m范围以内，主要适用于处理淤泥、淤泥质土、粉土以及含水量较高的粘性土等软土地基的加固处理。为达到更好的处理效果，桩体宜深入相对持力层一定深度。当土中有机质含量较高时，需要根据现场试验结果进一步论证方能确定其适用程度。

2.3高压旋喷桩

高压旋喷桩是利用钻机进行钻孔处理，然后将带有喷嘴的注浆管钻至土层处理的预定位置之后，通过高压设备将浆液（常用水泥浆）以高压流形式从喷嘴中冲切土体，在浆液喷射的同时，钻杆以一定速度旋转提升，将浆液同软土强制拌和形成一个固结的水泥土圆柱体。高压旋喷桩具有增加地基强度、防止砂土液化管涌、构建防身帷幕、降低土体含水量、防止洪水冲刷等优良特点。适用于处理淤泥、淤泥质粘土、粘性土、黄土、砂土、砂填土、素填土、碎石土等不良地基。当土中大粒径块石较多、坚硬粘性土较多、有机质含量较高时，需要根据现场试验结果进一步论证方能确定其适用程度。

2.4预制桩

预制桩处理软土地基是指预先制作好可运输的具有一定形状、刚度与构造的桩，通过专业的沉桩设备将其打入、压入或振入软土中，增强地基承载力。预制桩与原地基构成复合地基，从而提高地基的承载力。根据桩形状的不同，有预制管桩、方桩等形式。预制桩广泛应用于地基处理，也常作为工程桩使用承载建筑物。

2.5水泥粉煤灰碎石桩

水泥粉煤灰碎石桩，又称为CFG桩，是利用水泥、粉煤灰、碎石等材料，通过特制的搅拌机械加水拌和形成混合料，成孔后灌入地基形成一定强度的桩体，与桩间土一起形成的复合地基。CFG桩桩体强度高，具有刚性桩的特性。适用于各类粘性土及分粘土；厚度不大的稍密、中密及饱和砂土地层；难以穿透的砾石层和基岩。CFG桩常与砂桩联合使用处理桥涵结构物下软土地层，对淤泥质土需要根据现场试验结果进一步论证方能确定其适用程度。

2.6其他工法

在地铁车辆段软土地基处理中，也会用到其他工法，但应用较少。例如LC桩适用于处理粘性土、粉土、砂土、埋藏型岩溶地区上覆软土层等不良地基，常与强夯、碎石桩、砂桩、水泥土搅拌桩等方法联合使用；换填法和强夯法常用于处理表层土层，处理效果优良，但对于软土较厚的情况不适合使用。

参考文献

[1]王鹏.地铁车辆段软土地基沉降控制方法研究[D].华南理工大学.2017

[2]周斌.软土地基沉降特征分析及MMF模型的应用[J].路基工程.2018(10)

[3]高广运,陈娟,梁婷.地铁循环荷载作用下上海软土地基长期沉降计算[J].中国科技论文.2018(01)