鄭 剛，趙佳鵬，周海祚*，于曉旋，夏博洋，王金山

（1.天津大學(xué) 建筑工程學(xué)院，天津 300072；2.天津大學(xué) 濱海土木工程結(jié)構(gòu)與安全教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300072）

0 引 言

交通運(yùn)輸業(yè)是影響一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)與發(fā)展最為重要的產(chǎn)業(yè)之一，其中高速公路和高速鐵路的發(fā)展是交通現(xiàn)代化的重要標(biāo)志，承擔(dān)著巨大的運(yùn)輸承載力[1]。近年來(lái)，世界經(jīng)濟(jì)不斷繁榮，世界范圍內(nèi)高速公路、鐵路的建設(shè)進(jìn)度不斷加快。為了保證車(chē)輛運(yùn)行的安全和旅客乘坐的舒適，高速公路路基必須具備穩(wěn)定、平順的特征；高速鐵路的軌道結(jié)構(gòu)必須以強(qiáng)硬且穩(wěn)定的路基作為基礎(chǔ)[2]。

天然地基常見(jiàn)軟土地基和區(qū)域性不良地基，這些地基在我國(guó)沿海地區(qū)（渤海地區(qū)、長(zhǎng)三角地區(qū)、珠三角地區(qū)等）存在大量分布，基本覆蓋了我國(guó)經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)、人口最密集、工程建設(shè)量最大的地區(qū)。這些軟土地基具有孔隙比大、壓縮性強(qiáng)和抗剪強(qiáng)度低的特點(diǎn)。在軟土地基上修建高速公路、鐵路主要面臨著沉降和穩(wěn)定性?xún)蓚€(gè)方面的問(wèn)題，由此造成的路堤失穩(wěn)和工后沉降、不均勻沉降問(wèn)題在工程中屢見(jiàn)不鮮，如圖1所示。這兩類(lèi)問(wèn)題顯著影響著高速公路、鐵路的運(yùn)行安全和舒適度，必須對(duì)相關(guān)理論和實(shí)踐技術(shù)進(jìn)行深入研究。

圖1 高速公路、鐵路路堤面臨的工程問(wèn)題Fig.1 Engineering problems in embankments of highway and railway

地基處理作為一種改善地基的承載力和變形特性的有效技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于軟弱地基和區(qū)域性不良地基的高速公路、鐵路工程建設(shè)中?？偨Y(jié)國(guó)內(nèi)外高速公路、高速鐵路地基處理的技術(shù)應(yīng)用和理論研究進(jìn)展，進(jìn)而逐步構(gòu)建起更為完善的技術(shù)體系，提高高速公路、鐵路地基處理整體技術(shù)水平，對(duì)于確保交通工程建設(shè)的安全和效率具有重要意義。本文首先對(duì)常見(jiàn)的高速公路、鐵路路堤地基處理方式進(jìn)行簡(jiǎn)要總結(jié)和闡述，在此基礎(chǔ)上對(duì)近年來(lái)不同地基處理方式的沉降和穩(wěn)定性研究進(jìn)展進(jìn)行歸納總結(jié)，并結(jié)合國(guó)內(nèi)外典型工程建設(shè)案例介紹不同地基處理方式的應(yīng)用情況，最后對(duì)已有理論和技術(shù)的成功經(jīng)驗(yàn)和不足之處進(jìn)行總結(jié)，對(duì)高速公路、鐵路地基處理的應(yīng)用前景進(jìn)行探討。

1 常見(jiàn)公路、鐵路地基處理技術(shù)

高速公路、鐵路建設(shè)中常見(jiàn)的軟土地基處理方式如表1所示。

表1 國(guó)內(nèi)外公路、鐵路主要地基處理方式[3]Table 1 Typical methods of ground improvement for highway and railway

根據(jù)原理不同，高速公路、鐵路建設(shè)中常見(jiàn)的地基處理方法總體上分為土質(zhì)改良和復(fù)合地基。土質(zhì)改良是通過(guò)改良天然地基土體性質(zhì)的方式，提高地基土的抗剪強(qiáng)度、減小土體壓縮性等；復(fù)合地基是形成由基體和增強(qiáng)體兩部分組成的人工地基來(lái)共同承擔(dān)上部荷載。

土質(zhì)改良包括置換法、排水固結(jié)法以及強(qiáng)夯法等。換填墊層法是最常用的置換法之一[4]，適用于軟土較為淺薄的情況，對(duì)于軟土層較厚的情況，該方法施工困難且造價(jià)過(guò)高。

排水固結(jié)法是指對(duì)地基土設(shè)立排水體或者事先進(jìn)行預(yù)壓，使土壤水排出固結(jié)進(jìn)而提高強(qiáng)度、減小壓縮性的方法。根據(jù)加荷方式的不同，排水固結(jié)法可分為堆載預(yù)壓法、超載預(yù)壓法、真空預(yù)壓法和真空-堆載聯(lián)合預(yù)壓法等。其中，堆載預(yù)壓法由于其固結(jié)時(shí)間長(zhǎng)，適用于軟土不太厚的工程；真空-堆載聯(lián)合預(yù)壓法對(duì)于具有深厚軟黏土或者工期緊的工程，是一種更為經(jīng)濟(jì)有效的方法，通過(guò)在地基上施加荷載和使用真空負(fù)壓源進(jìn)行抽氣使土體內(nèi)部處于真空狀態(tài)的聯(lián)合使用，可有效加快地基的固結(jié)過(guò)程，縮短高速公路、鐵路工程的工期[5]。

強(qiáng)夯法是將大重量的重錘從高處落下，使天然地基壓密進(jìn)而提高承載性能與密實(shí)度的方法。強(qiáng)夯法具有土質(zhì)適用范圍廣、施工簡(jiǎn)單、地基改善效果好、施工效率高的優(yōu)勢(shì)。但是，對(duì)于飽和度較高的軟黏土，強(qiáng)夯法由于易形成“橡皮土”從而存在夯后地基承載力降低的問(wèn)題，故一般不宜用于加固。

復(fù)合地基法中的增強(qiáng)體可分為散體類(lèi)柔性樁、半剛性樁、剛性樁、鋼筋混凝土樁以及復(fù)合加固體等，這是根據(jù)增強(qiáng)體的材料特性、有無(wú)黏結(jié)強(qiáng)度以及抗拉壓強(qiáng)度差異來(lái)區(qū)分的。其中采用以上多種加固體的組合即為復(fù)合加固體，充分發(fā)揮了復(fù)合加固體中各種材料的特點(diǎn)，從而使復(fù)合加固體的性能更加突出。這些地基處理方法具有成熟的理論經(jīng)驗(yàn)以及豐富的實(shí)踐基礎(chǔ)，也是較為經(jīng)濟(jì)的一類(lèi)地基處理技術(shù)。對(duì)于普遍存在的深厚軟土地基，特別是深度超過(guò)12 m以上的情況，其工后沉降偏大，需采用豎向增強(qiáng)體與水平向增強(qiáng)體相結(jié)合的方法來(lái)對(duì)其進(jìn)行處理。

樁網(wǎng)復(fù)合地基為復(fù)合地基配以加筋墊層，從而達(dá)到充分發(fā)揮地基承載能力并調(diào)節(jié)樁土應(yīng)力分擔(dān)比的目的，同時(shí)，水平加筋體對(duì)坡腳附近的側(cè)向位移還有較好的約束作用[6]。加筋墊層由土工合成材料以及碎石（砂礫）組成，不僅具有優(yōu)秀的抵抗變形的能力，同時(shí)可以根據(jù)實(shí)際情況來(lái)調(diào)節(jié)基底樁土之間的荷載分擔(dān)比，使得樁體主要承擔(dān)上層建筑的荷載。樁網(wǎng)復(fù)合地基尤其適用于不均勻沉降的減少，是一種有效且相對(duì)經(jīng)濟(jì)的方法。

樁筏復(fù)合地基的組成部分包括鋼筋混凝土樁、支撐梁以及鋼筋混凝土筏板。在初始加載過(guò)程中，由于樁間土體的剛度遠(yuǎn)小于混凝土筏板和樁的剛度，土體相比于樁具有更大的壓縮變形。樁與土的變形差異，筏板的恒載主要由樁來(lái)承擔(dān)。在該體系中樁間土支撐上部結(jié)構(gòu)荷載，墊層平衡樁土荷載的分布[1]。

2 高速公路、鐵路地基處理沉降與穩(wěn)定研究現(xiàn)狀

2.1 高速公路、鐵路地基場(chǎng)地特性及存在問(wèn)題

高速公路相比于普通公路，路面更高、路堤更寬、路線更直，因此其作用在地基上的荷載大小和范圍都更大，產(chǎn)生了巨大的附加應(yīng)力。如果修建在軟土地基上，容易出現(xiàn)失穩(wěn)問(wèn)題，并產(chǎn)生較大的不均勻沉降，輕則出現(xiàn)“橋頭跳車(chē)”現(xiàn)象、地面出現(xiàn)下沉和變形，重則發(fā)生路堤垮塌，造成嚴(yán)重的人員和經(jīng)濟(jì)損失。高速公路的以上特點(diǎn)要求地基具備較高的穩(wěn)定性和較小的工后沉降。

早期的鐵路建設(shè)重點(diǎn)關(guān)注穩(wěn)定問(wèn)題。但隨著列車(chē)速度越來(lái)越快，高速鐵路逐漸產(chǎn)生高開(kāi)行密度、高安全性、高穩(wěn)定性、高平順性的運(yùn)營(yíng)需求，有效控制軌下基礎(chǔ)工后沉降和不均勻沉降成為了最核心的技術(shù)問(wèn)題之一。高速鐵路的軌道基礎(chǔ)設(shè)施由上部結(jié)構(gòu)（軌道構(gòu)件）和下部結(jié)構(gòu)（基礎(chǔ)構(gòu)件）兩部分組成。由于結(jié)構(gòu)差異和地基處理差異，軌道的不均勻沉降主要分布在不同下部結(jié)構(gòu)連接處附近以及在地基不均勻性區(qū)域、充填段與切割段連接以及不同地基處理段連接區(qū)域[7]。這些過(guò)渡段在高速列車(chē)的作用下，橋頭容易出現(xiàn)較大的振動(dòng)現(xiàn)象，被稱(chēng)為“橋頭跳車(chē)”。高速鐵路無(wú)砟軌道對(duì)于路基工后沉降和過(guò)渡區(qū)的不均勻沉降有嚴(yán)格的界定。例如，一般情況下工后沉降應(yīng)小于15 mm，過(guò)渡區(qū)允許的路基差沉降應(yīng)小于5 mm，鋼軌順向彎曲角應(yīng)限制在1/1 000以?xún)?nèi)。高速鐵路對(duì)于地基工后沉降的要求要比高速公路更為嚴(yán)苛。

2.2 高速公路、鐵路地基處理沉降研究現(xiàn)狀

有效控制工后沉降和差異沉降需要以合理精確的沉降預(yù)測(cè)方法作為理論基礎(chǔ)。對(duì)于排水固結(jié)法，預(yù)測(cè)工后沉降時(shí)通常采用分層總和法，該方法的預(yù)測(cè)精度對(duì)于高速鐵路有砟軌道可以接受。對(duì)于散體樁復(fù)合地基和水泥土攪拌樁復(fù)合地基，復(fù)合模量法常被用來(lái)預(yù)測(cè)工后沉降，但此方法不夠可靠。對(duì)于組合增強(qiáng)體復(fù)合地基（例如樁網(wǎng)復(fù)合地基以及樁筏復(fù)合地基），常采用承載力比率法和樁基礎(chǔ)沉降法預(yù)測(cè)工后沉降，但預(yù)測(cè)精度并不理想。

（1）排水固結(jié)法沉降預(yù)測(cè)方法

Indraratna等[8]提出了在軸對(duì)稱(chēng)和平面應(yīng)變條件下考慮真空預(yù)壓的垂直排水管固結(jié)沉降計(jì)算模型。Mohamedelhassan和Shang[9]建立了一維固結(jié)模型，計(jì)算了超孔隙水壓力和固結(jié)沉降。Ho和Behzad[10]介紹了一種非飽和土層沉降的二維解析解。隨著對(duì)地基固結(jié)沉降認(rèn)識(shí)的深入，更多研究將地基的解析模型由單一均質(zhì)土層發(fā)展為多層非均質(zhì)土層。在這些分析方法的基礎(chǔ)上，發(fā)展了大量計(jì)算地基在高度復(fù)雜情況下固結(jié)沉降的數(shù)值算法。由于軟土固結(jié)過(guò)程中涉及流固耦合、地層分布、地質(zhì)環(huán)境、滲流等多方面因素，數(shù)值模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性很大程度上取決于計(jì)算算法和參數(shù)的選擇。

（2）散體樁和水泥攪拌樁復(fù)合地基沉降預(yù)測(cè)方法

Castro和Sagaseta[11]提出了一種新的樁-土單元分析方法來(lái)分析加筋散體樁地基的沉降，對(duì)控制參數(shù)進(jìn)行了參數(shù)分析。Yapage和Liyanapathirana[12]采用有限元方法對(duì)加筋水泥土攪拌樁支撐路堤的總沉降和不均勻沉降進(jìn)行了參數(shù)分析。結(jié)果表明：樁間距、樁徑和軟土彈性模量是最重要的參數(shù)。Filz等[13]提出了一種荷載-位移協(xié)調(diào)的方法來(lái)估計(jì)豎向荷載的傳遞和路堤的沉降，提出了臨界路堤高度。Phutthananon等[14]利用小尺度模型試驗(yàn)結(jié)合有限元方法研究了T形水泥土攪拌樁支撐路堤的荷載傳遞和沉降特性。由于散體樁和水泥攪拌樁復(fù)合地基總沉降等于樁身的壓縮變形，工程實(shí)踐中廣泛采用以下簡(jiǎn)化方法來(lái)確定復(fù)合地基的復(fù)合壓縮模量Ecs：

式中：m為樁的置換率；Ep為樁的壓縮模量；Es為土壓縮模量。基于此復(fù)合模量可采用分層總和法計(jì)算沉降。

（3）組合增強(qiáng)體復(fù)合地基沉降預(yù)測(cè)方法

常見(jiàn)組合增強(qiáng)體復(fù)合地基（樁網(wǎng)復(fù)合地基和樁筏復(fù)合地基）剛度很大，其變形機(jī)理與散體樁和水泥攪拌樁復(fù)合地基完全不同。在后者的樁土體系中，樁身會(huì)明顯受到壓縮，不會(huì)明顯穿透覆蓋層和支撐層。但樁網(wǎng)復(fù)合地基和樁筏復(fù)合地基的壓縮變形小到可以忽略不計(jì)，地基整體沉降主要是由樁插入土體導(dǎo)致的，因此不能采用復(fù)合模量法來(lái)預(yù)測(cè)沉降。

基于樁-土相互作用原理，將Boussinesq法和Mindlin法的應(yīng)力解整合為一種預(yù)測(cè)樁-網(wǎng)支撐路堤沉降的算法，稱(chēng)為Mindlin-Boussinesq組合算法。Mindlin-Boussinesq聯(lián)合算法是復(fù)合地基中附加應(yīng)力隨深度變化的函數(shù)，可用于揭示附加應(yīng)力的分布和地基沉降規(guī)律，且該方法計(jì)算的沉降量與工程實(shí)踐實(shí)測(cè)結(jié)果一致。在實(shí)際工程中，高速鐵路樁網(wǎng)和樁筏復(fù)合地基支承路堤中樁基承臺(tái)和樁網(wǎng)下方常存在較大的孔洞。在這種情況下，樁基礎(chǔ)沉降計(jì)算方法（如深大地基法和L/3法）可用于樁網(wǎng)和樁筏復(fù)合地基支承路堤的沉降預(yù)測(cè)。

2.3 高速公路、鐵路地基處理穩(wěn)定研究現(xiàn)狀

（1）傳統(tǒng)路堤穩(wěn)定性分析方法

極限平衡法被廣泛應(yīng)用于傳統(tǒng)的復(fù)合地基支承路堤穩(wěn)定性分析中，例如瑞典條分法、Bishop法、Janbu法、Spencer法等。這種極限平衡法基于處理后的地基同時(shí)發(fā)生剪切破壞的假定，這對(duì)于換填墊層法或者散體樁復(fù)合地基是合理的，因?yàn)榇藭r(shí)地基的組成部分均不具有抗彎剛度進(jìn)而不產(chǎn)生彎矩[16-17]。我國(guó)的公路規(guī)范主要采用瑞典條分法進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算，根據(jù)不同的強(qiáng)度準(zhǔn)則，該分析方法可分為總應(yīng)力法、有效固結(jié)應(yīng)力法和總強(qiáng)度法等。

（2）半剛性樁、剛性樁復(fù)合地基穩(wěn)定性分析方法

復(fù)合地基支承路堤下的半剛性、剛性樁可能發(fā)生剪切、彎曲、傾覆等多種類(lèi)型破壞[17-20]。當(dāng)復(fù)合地基呈現(xiàn)彎曲或者傾覆破壞時(shí)，傳統(tǒng)極限平衡法將不適用。Han[21]通過(guò)數(shù)值方法研究了水泥土攪拌樁的穩(wěn)定性，分析了剪切破壞與彎曲破壞相互轉(zhuǎn)換的樁體強(qiáng)度臨界值，結(jié)果表明：當(dāng)復(fù)合地基強(qiáng)度超過(guò)這一臨界值時(shí)，采用傳統(tǒng)的極限平衡法會(huì)對(duì)穩(wěn)定性產(chǎn)生明顯高估。鄭剛等[22]提出了可以反映樁體破壞后性狀的本構(gòu)模型，發(fā)現(xiàn)并分析了剛性樁的連續(xù)破壞現(xiàn)象，結(jié)果表明：剛性樁復(fù)合地基支承路堤的樁體并非同時(shí)破壞，而是坡肩處的樁體首先發(fā)生彎曲破壞，周?chē)臉扼w拉應(yīng)力及彎矩進(jìn)而變小，引發(fā)相鄰樁體的連續(xù)破壞。隨著路堤荷載的增大，坡肩處的樁體在較淺位置發(fā)生二次破壞，引發(fā)更大范圍的連續(xù)破壞，最終導(dǎo)致整體失穩(wěn)?；谶@一連續(xù)破壞控制穩(wěn)定性的理念，鄭剛等[23]提出了剛性樁復(fù)合地基關(guān)鍵樁的概念和非一致設(shè)計(jì)方法。分別針對(duì)樁體發(fā)生彎曲破壞及傾覆破壞的工況，提出了分區(qū)非等強(qiáng)設(shè)計(jì)方法（見(jiàn)圖2）和分區(qū)非等長(zhǎng)設(shè)計(jì)方法[24]，通過(guò)提高少數(shù)關(guān)鍵樁樁體特性的方法，可有效、經(jīng)濟(jì)地提高路堤穩(wěn)定性。

圖2 分區(qū)非等強(qiáng)設(shè)計(jì)方法[23]Fig.2 Non-uniform strength design method

3 國(guó)內(nèi)外典型高速公路、鐵路工程

3.1 高速公路工程

（1）日本東京灣高速公路

橫貫東京灣的高速公路包括浮島通道、人工用地、道路、盾構(gòu)隧道和橋梁工程。擠密砂樁法（SCP）和深層水泥攪拌法（DMM）用于該工程地基處理[25]。

采用直徑1.3 m的砂樁，置換率高達(dá)30.1%，從而防止置換砂層液化。地層上，一定厚度的弱沖積黏土分布于場(chǎng)地上部。為此，在場(chǎng)地上采用擠密砂樁法，以減少沉降。如圖3所示。

林昏曉冷笑了一聲，他對(duì)我從來(lái)都是態(tài)度惡劣，因?yàn)槲乙恢庇檬队谒膼毫討B(tài)度對(duì)待他?？墒遣恢罏槭裁矗裉炝只钑赃@種慣有的冷笑聲卻讓我的心格外的緊窒，難受異常。

圖3 日本東京灣高速公路擠密砂樁法示意圖[25]Fig.3 Schematic diagram of compacted sand pile method of Tokyo Bay expressway in Japan

（2）福建省平潭縣萬(wàn)北路

工程地處福建省福州市東南部的平潭綜合試驗(yàn)區(qū)，場(chǎng)地地勢(shì)較為平緩，其中分布有大量海相軟土。海相軟土力學(xué)具有高孔隙比、高含水率、低滲透性、低抗剪強(qiáng)度等特性，須進(jìn)行地基處理以提高地基穩(wěn)定性。施工場(chǎng)地地層大致分布為：上部是淤泥層；中部為細(xì)砂層，含有不均勻泥質(zhì)；下部主要為粉質(zhì)黏土層。

針對(duì)該工程地質(zhì)土層特征和工程技術(shù)條件，提出并采用水泥攪拌樁-CFG樁組合處理技術(shù)，設(shè)計(jì)并比較了3種不同的樁型布置方案。經(jīng)過(guò)方案比選后，最終選用的方案比最初設(shè)計(jì)的只采用CFG樁的方案，節(jié)省了9%的造價(jià)。本項(xiàng)目中水泥攪拌樁-CFG樁多元復(fù)合地基的應(yīng)用發(fā)揮出了顯著的優(yōu)勢(shì)，是一種具有經(jīng)濟(jì)效益的先進(jìn)技術(shù)。

（3）京津高速公路

京津高速公路天津段大部分位于軟土區(qū)，其中相當(dāng)一部分需要進(jìn)行特殊的地基處理。對(duì)于橋頭高填土路基，該項(xiàng)目考慮利用剛、柔性地基樁的各自?xún)?yōu)勢(shì)進(jìn)行處理，從而達(dá)到減少路基工后沉降，降低工程造價(jià)的目的。

本工程試驗(yàn)段屬于高填土路基，這種路基在軟土地區(qū)工程風(fēng)險(xiǎn)很大。路基兩側(cè)的反壓護(hù)道寬度取6 m，這樣的寬度可以保證路基邊坡穩(wěn)定。路基采用混凝土薄壁管樁+水泥攪拌樁的加固方式，如圖4所示。其中現(xiàn)澆混凝土薄壁管樁使用了三級(jí)過(guò)渡的處理方式，在現(xiàn)澆混凝土薄壁管樁的間隙中再打入一根水泥攪拌樁，并且在反壓護(hù)道區(qū)域內(nèi)采用第三級(jí)樁長(zhǎng)的現(xiàn)澆混凝土薄壁管樁，顯著節(jié)約了工程投資[26]。

圖4 路基處理示意圖[26]Fig.4 Diagram of subgrade treatment

3.2 高速鐵路工程

（1）法國(guó)Bordeaux-Tours高速鐵路

Bordeaux-Tours高鐵是屬于連接法國(guó)和西班牙的LGV South Europe Atlantic SEA鐵路項(xiàng)目。其中位于多爾多涅河沖積平原的多爾多涅段，上層地基土為第四紀(jì)底土，地層的厚度隨場(chǎng)地而變化。土層由厚約3～7 m的軟黏土組成，屬于高壓縮性土，同時(shí)存在有機(jī)質(zhì)互層，因此在設(shè)計(jì)階段必須考慮蠕變現(xiàn)象。下面的地層由致密的礫石砂和非常堅(jiān)硬的泥灰?guī)r組成。

Bordeaux-Tours高鐵設(shè)計(jì)商業(yè)速度將超過(guò)320 km/h。該段現(xiàn)場(chǎng)地基處理方案是設(shè)置700個(gè)垂直排水板和4 000個(gè)CMC樁（Controlled modules columns，模量可控樁）。其次，為增加路堤的水平剛度，在路堤內(nèi)設(shè)置鋼絲網(wǎng)板。該高鐵路段的剖面圖及CMC樁的處理范圍如圖5所示。

圖5 Bordeaux-Tours高鐵某段縱向剖面圖[27]Fig.5 Longitudinal section of Bordeaux-Tours high-speed railway

CMC樁屬于半剛性樁，其樁的材料由漿液、混凝土或膠凝材料、廢料（如粉煤灰和礦渣）組成，與周?chē)馏w共同形成復(fù)合灌漿材料。其復(fù)合地基方法主要用于軟黏性土、疏松砂、白堊、有機(jī)土壤和泥炭的場(chǎng)地。通過(guò)CMC樁加固，樁頂部將承受更多的路堤荷載，樁間土的豎向土壓力和變形減少，從而達(dá)到控制沉降和提高穩(wěn)定性的目的。CMC的直徑一般為300～500 mm，布置間距為1.3～2 m。樁通常是10～20 m長(zhǎng)，大直徑樁可設(shè)置到30 m深[27]。

（2）西班牙高速鐵路

為了增加瓦倫西亞、馬德里和塞維利亞之間的高速鐵路線，Madrid-Seville和Madrid-Levante高速鐵路線（HSL）之間設(shè)計(jì)了一條連接支線。通往瓦倫西亞的線路長(zhǎng)5 593 m，通往塞維利亞的線路長(zhǎng)5 702 m。

項(xiàng)目區(qū)位于托雷洪·德貝拉斯科和耶爾·埃斯基維亞斯鎮(zhèn)之間的Guaten河的沖積平原。通過(guò)機(jī)械鉆孔，進(jìn)行了實(shí)地調(diào)查研究以便能夠正確地確定沖積沉積物的厚度。由于地質(zhì)歷史時(shí)期舊河床Manzanares（河水流經(jīng)馬德里）形成，沖積厚度較厚，約為6～12 m，為軟黏土。從深度大約15 m以下，在大約24～25 m的深度緩慢增加到10～50 MPa。設(shè)計(jì)方案采用雙排半剛性樁CMC樁進(jìn)行地基土加固，采用樁徑為360 mm，樁間距的布置形式采用1.5 m×2 m，樁長(zhǎng)17 m[28]。

（3）寶蘭客運(yùn)專(zhuān)線

位于濕陷性黃土地區(qū)的寶蘭客運(yùn)專(zhuān)線，為西部地區(qū)橫貫陜西省和甘肅省的快速客運(yùn)系統(tǒng)主骨架之一。線路設(shè)計(jì)速度為250 km/h，長(zhǎng)度1 661.08 m，路堤中心最大填土高度為9 m。地層上部為厚18～23 m的黏質(zhì)黃土，具有結(jié)構(gòu)疏松、孔隙比大、壓縮性高等特征，Ⅳ級(jí)嚴(yán)重自重濕陷性，地層下部為礫砂及細(xì)圓礫土層。

為確保地基加固方案安全可靠、切實(shí)可行、經(jīng)濟(jì)有效，工程采用了剛?cè)嵝越M合樁的設(shè)計(jì)方案。這種技術(shù)利用柔性短樁來(lái)解決淺層黃土的濕陷變形問(wèn)題，利用剛性或半剛性長(zhǎng)樁來(lái)提高承載力，充分發(fā)揮剛?cè)嵝越M合樁的優(yōu)勢(shì)，達(dá)到良好的效果。柔性樁采用樁徑為0.4 m的水泥土擠密樁，樁間距為1.0 m，處理范圍為坡腳外3 m；剛性樁采用樁徑0.4 m的CFG樁，樁間距2.0 m，處理范圍至兩側(cè)坡腳處。組合樁平面采用正方形布置，CFG樁間隔布置，樁孔中心間距是擠密樁的2倍[29]。

本段路基工程2014年4月完成了復(fù)合地基施工，本體填筑于7月完成，路基堆載預(yù)壓施工于9月完成，至2015年12月評(píng)估之日，中心組合沉降板累計(jì)沉降15.42～69.37 mm（路基本體填筑及堆載預(yù)壓期間，基底沉降板累計(jì)沉降達(dá)到90%以上，與設(shè)計(jì)值基本吻合），預(yù)測(cè)工后沉降為7.42 mm，滿(mǎn)足無(wú)砟軌道鋪設(shè)要求。

4 結(jié)論與展望

總結(jié)了常見(jiàn)的高速公路、鐵路地基處理方式，歸納了軟土地基上高速公路、鐵路地基處理穩(wěn)定和沉降的研究進(jìn)展，得出了以下的結(jié)論與展望：

（1）基于高速公路、鐵路場(chǎng)地地基的特點(diǎn)，單一地基處理方法和組合地基處理方法得到了創(chuàng)新性發(fā)展。換填墊層法出現(xiàn)了沖擊壓實(shí)技術(shù)，排水固結(jié)法出現(xiàn)了增強(qiáng)式真空預(yù)壓技術(shù)，強(qiáng)夯法出現(xiàn)高能強(qiáng)夯法，復(fù)合地基出現(xiàn)了布袋注漿樁以及各種異型樁技術(shù)。對(duì)于復(fù)雜場(chǎng)地，出現(xiàn)了結(jié)合不同地基處理技術(shù)優(yōu)勢(shì)的組合處理技術(shù)，比如長(zhǎng)短組合樁復(fù)合地基、多元復(fù)合地基、剛?cè)嵝越M合樁復(fù)合地基等，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)效果和經(jīng)濟(jì)效益的平衡。

（2）已有排水固結(jié)法的沉降計(jì)算方法精度足夠工程使用。迫切需要發(fā)展一種精度高、效率高的樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)沉降預(yù)測(cè)方法?，F(xiàn)有的方法中廣泛采用了經(jīng)驗(yàn)因子法，并在軟土地區(qū)進(jìn)行了大量的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，得到了這些地區(qū)與施工條件相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)因素。但是，對(duì)于軟土地基地區(qū)高速鐵路地基沉降預(yù)測(cè)的經(jīng)驗(yàn)因素仍需積累和探索。

（3）高速公路、鐵路地基處理穩(wěn)定性的分析方法應(yīng)與潛在破壞模式相匹配。換填置換法和散體樁復(fù)合地基以剪切破壞為主，半剛性樁和剛性樁復(fù)合地基則可能發(fā)生多種破壞形式。其中剛性樁復(fù)合地基不同位置加固體對(duì)路堤整體穩(wěn)定性具有不同的貢獻(xiàn)程度，針對(duì)這種加固體的非一致性提出復(fù)合地基關(guān)鍵樁的概念以及相應(yīng)的設(shè)計(jì)方法，可提升巖土工程的品質(zhì)，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。

（4）高速公路、鐵路地基處理的技術(shù)仍有以下問(wèn)題值得深入研究?，F(xiàn)有的樁網(wǎng)復(fù)合地基沉降控制仍不理想，應(yīng)在經(jīng)濟(jì)與技術(shù)相平衡的條件下進(jìn)一步發(fā)展該技術(shù)；應(yīng)提高復(fù)雜工程環(huán)境下的精細(xì)化沉降控制技術(shù)，比如臨近已運(yùn)營(yíng)線路、上跨或下穿已運(yùn)營(yíng)線路的精細(xì)化沉降控制技術(shù)；路基沉降是個(gè)長(zhǎng)期問(wèn)題，路基缺陷的快速修復(fù)方法和沉降修復(fù)技術(shù)是研究熱點(diǎn)。