软土路堑加固与支护技术------封闭式U型槽的设计与施工

　　摘要：介绍了软土路堑地基加固和边坡支护的设计和施工工艺。由于该段路堑位于淤泥质粉质粘土，最大开挖深度达到9米，按常规加固措施处理不能满足线路稳定和工后沉降要求，因此，采用封闭式U型槽结构加固和支护技术。
　　关键词：软土路堑，加固和支护，U型槽，设计与施工
　　1、工程简介
　　武汉站货线外绕工程何刘上行联络线PYDK14+765～PYDK1５+090段路基，共计长度325m。该段路基属于路堑地段，最大开挖深度达到9米，自地面至开挖基底岩层情况依次为：（1）淤泥、（2）淤泥质粉质粘土层、（3）粉质粘土层。按常规加固措施处理不能满足线路稳定和工后沉降要求，因此，采用封闭式U型槽结构加固和支护体系。
　　2、地形地貌与水文地质
　　2.1地形地貌
　　本段路基施工范围内原地面为长江二级阶地及高阶地，地形平坦、开阔，大多为湖汊、水塘、水田；高阶地地区地形起伏平缓，其自然坡度5º～10º左右，植被较发育，大多为农田和房屋。
　　2.2地层岩性及地质构造：
　　（1）淤泥，深灰色，流塑，Ⅱ；
　　（2）淤泥质粉质黏土、粉质黏土、黏土，灰色，软～流塑，Ⅱ；
　　（3）粉质黏土，黏土，褐黄色，硬塑，Ⅲ；
　　（4）碎石土，褐红色，稍密，潮湿，Ⅲ；
　　（5）泥岩、泥质砂岩、砂岩，全风化，Ⅲ；
　　（6）泥岩、泥质砂岩、砂岩，强风化，Ⅳ。
　　2.3水文地质条件
　　阶地地下水属隙潜水，埋深0.5～3.0m。
　　3、U型槽的设计
　　3.1基地加固及地表处理
　　U型槽路堑基底采用钻孔灌注桩加固，桩间距2.5m，正方形布置，桩径1.0m，桩长8m，桩加固至硬层下0.5m。桩顶设0.4m厚碎石垫层，内铺一层110型土工格栅。碎石垫层与U型槽基底之间为0.3m厚C15素砼土垫层，两侧高出U型槽基底1.5M。
　　U型槽两侧侧墙外设置一排钻孔灌注桩，桩间距1.5m，桩径1.25m,桩长有15～20m。钻孔灌注桩背侧6～8m范围内采用粉喷桩加固，桩间距0.8m，正三角形布置，桩径0.5m，桩加固至硬层下1.0m。
　　3.2封闭式U型槽
　　封闭式U型槽为钢筋砼结构，采用C40钢筋混凝土现浇，节长18.50m，节间设置沥青麻筋伸缩缝。槽身侧墙胸坡率1：0.1，高度3.5～7.0m，底板厚度1.0m。槽内边沟顶面以上每隔2.0m按梅花形交错设置（φ=0.1m，排水坡度为4%）PVC管泄水孔，最底层的泄水孔孔底高于边沟顶线0.3m。U型槽底板下设C15素混凝土垫层，厚0.3m，槽底板面1.5m以上两侧侧墙墙背设砂砾石反滤层，厚0.5m。
　　                   
　　4、U型槽结构的功用特点
　　4.1、工作机理
　　U型槽结构主要由钢筋混凝土底板和边墙组成（见上图），其主要工作机理是，通过边墙支撑土体压力，通过边墙、底板自重及附属设施自重抵抗地下水的扬压力，从而保持结构的稳定性，确保铁路运营安全的目的。
　　4.2、结构功能
　　U型槽顶口外侧6～8M范围内地面采用粉喷桩加固处理，增加墙外土体稳定性，且便于槽内土体开挖。侧墙外一排（桩径1.25m，桩长有15～20m）钻孔桩在施工时可以起到临时基坑开挖支护作用，同时与侧墙一起抵抗土体压力。槽内边沟汇集侧墙地下渗水和道床地表水，顺线路纵向排出。
　　为满足道床整体变形要求，在槽底布设钻孔桩（桩径1.0m，桩长8m）克服基底土体压缩变形。基底桩与槽底板之间布设沙碎石垫层，然后采用C15素混凝土封底（高出底板底面1.5m），封闭地下水，同时增强槽底的刚性。
　　5、U型槽的施工工艺
　　5.1槽外地表粉喷桩施工
　　根据设计资料，放样线路中线、边线后，对粉喷桩加固区域进行清表处理，然后按照设计施工侧墙钻孔桩外侧地面粉喷桩，加固原始地基。
　　5.2墙背钻孔桩桩施工
　　地表加固粉喷桩施工完成后，即可组织对U型槽两侧单排钻孔防护桩施工，为U型槽地表软土开挖和槽底钻孔桩施工准备。
　　5.3U型槽底钻孔桩桩施工
　　U型槽两侧支护防护钻孔桩施工完毕，并达到设计强度后，方可进行软土路堑开挖，开挖标高控制在桩顶设计标高1.0m以上，而且，布置好排水临时设施，保证基坑槽内正常施工。
　　5.3U型槽主体结构施工
　　槽底钻孔桩施工完毕，并到达设计强度后，就可进行桩头清除和基坑整平。按设计要求，桩顶设0.4m厚碎石垫层，内铺一层110型土工格栅。然后，继续施工0.3m厚C15素混凝土垫层。素混凝土垫层强度到达设计要求，即可进行U型槽钢筋砼结构本体施工，其施工顺序为先底板后侧墙。
　　6、结语
　　针对软弱路堑，采用该种U型封闭式砼槽结构，有如下特点：
　　1）施工工艺普通，方便实施，也不需另采取基坑开挖支护措施。
　　2）类似船筏结构模型，解决了常规加固措施处理不能满足线路稳定和工后沉降要求。
　　3）一次性消除软土路基病害，解决了运营单位维修管理后顾之忧。