高速铁路地基基础的维护与加固

本章要点：高速铁路地基基础的主要病害;地基基础的维护方法;地基基础的加固技术。

目前我国高速铁路的建设主要采用新建和既有线提速改造两种方式。与一般铁路相比，高速铁路由于列车动荷载大幅提高，地基内应力水平、分布状态和作用方式都发生显著改变，对基础的结构强度、地基承载力和抗变形能力提出了更高的要求。由于新建高速铁路设计标准高，对可能出现问题的软弱地基都采取了必要的加固措施，有些地段则采用以桥代路的方式通过，因此，地基基础的病害将大量减少。而既有线提速改造的线路，病害往往较多，如路基翻浆冒泥、下沉外挤；早期修建的桥涵，地基基础不同程度地存在承载力不足、不均匀沉降、结构强度差等。有关路基病害防治方面的技术措施，可参考铁道工程专业的相关课程。本节将重点介绍有关高速铁路桥涵地基基础的维护与加固技术。

一、高速铁路桥涵地基基础的主要病害 （1）地基承载力不足

地基承载力是所有建筑物都必须要满足的最基本的要求。既有线桥涵在使用过程中由于外部环境改变而造成地基受损的现象十分常见，既有线提速又加大了地基的受力，这两方面的因素合在一起使得地基承载力的问题更加突出。

在地基受损的各种情况中最常见的是基础的埋置深度不足。根据《铁路桥涵地基和基础设计规范》（TB10002.5-2005）的规定，在有冲刷处，桥梁墩台基础埋置深度应在墩台附近最大冲刷线（一般冲刷深度与局部冲刷深度之和）下不小于表8-1所列的安全值。

在工程实际中，造成基础埋深不足的原因很多，比如：由于河道演变，一些河道因冲刷而下切，导致墩台基础的埋深减小；在既有铁路桥梁中，由于改建和增建第二线的影响，造成河床平衡状态的破坏，冲刷加剧，河床断面下降；还有一些桥梁因河道挖沙、取土等因素的影响，使墩台基础的埋置深度减小。

基础埋置深度不足削弱了墩台的稳定性，也会严重降低地基的承载力，严

重时造成墩顶横向振动幅值超限或晃动。发生洪水时，容易导致墩台基础外露、冲空，造成桥墩歪倒、梁落桥断的严重后果。

表8-1 基底埋置安全值

冲刷总深度（m） 一般桥梁 特大桥（或大桥）属于技术复杂、修设计频率流量 检算频率流量 0 2.0 3.0 1.5 5 2.5 3.5 1.8 10 3.0 4.0 2.0 15 3.5 4.5 2.3 20 4.0 5.0 2.5 安 全 值（m） 复困难或者重要者

（2）基础不均匀沉降

墩台基础不均匀沉降的原因较为复杂，如地基土软硬不均匀，河床变化，勘察资料不准，设计处置不当，以及施工方面的原因等等。当不均匀沉降严重时，墩、台圬工会出现横向和竖向裂缝，影响墩、台的承载能力，见图8-1；对简支梁桥会导致梁面不平顺，影响行车的舒适性和安全性，对拱桥和连续梁桥，则会在上部结构中产生很大的次应力，甚至导致结构破坏。随着列车轴重增加和速度提高，对地基承载力和抗变形能力的要求更严格，此方面的矛盾将更加突出。

（3）基础结构强度不足

基础结构强度不足主要表现在以下两个方面：一是受自然因素影响引起的墩台基础风化剥落、冻融剥落、混凝土碳化、钢筋锈蚀、水流冲刷磨损以及因地震、火灾、船舶或漂浮物撞击等引起的损坏、变形开裂等，见图8-2；二是由于设计和施工质量问题引起的基础开裂、变形过大、混凝土蜂窝麻面、空洞、露筋等。

图8-1 墩台竖直裂缝 图8-2 桩基冲蚀

二、桥涵地基基础的维护方法

对易受河水冲刷的浅基，主要可从削弱水流的冲刷能力和提高基础周围河床的抗冲刷能力两方面采取防护措施，比如：在上游设置消力池、丁坝等构造物；对桥下冲刷严重处进行回填，增加铺砌；对基础底板已局部脱空的，可采用压力灌浆法填补修复。

对表面剥落、磨损严重的基础，可采用挂钢丝网、喷射混凝土的方法进行维护。对基础局部开裂和混凝土空洞、露筋等可采用灌浆的办法，通过喷浆机将水泥（砂）浆或环氧树脂（砂）浆在一定压力灌入结构物缝隙、空洞内，起到填塞空隙、避免钢筋锈蚀并提高结构整体强度的作用。

三、桥涵地基基础的加固技术

对桥涵地基基础进行加固，一般可以从两个方面加以考虑，一是扩大基础底面积以降低基底压应力，二是对地基土进行加固处理以提高地基承载力。另外，也可以考虑采用桩基础对原有基础进行托换。对自身结构强度不足的基础，可以采用加设箍套等方法进行加固。

（1）扩大基础面积加固法

桥梁基础扩大底面积的加固方法，称为扩大基础加固法。此方法适用于基础承载力不足或埋置太浅，而墩台又是砖石或混凝土等刚性实体基础时的情况。扩大部分基础的底面积应由地基强度验算确定。当基础具有较大的不均匀沉降，

而地基土质比较坚实时，可以采用直接扩大基础法进行加固。当扩大部分基础底部的地基土质软弱时，可采取在扩大部分基础下打入一定数量的桩的办法来提高地基承载力，桩的参数根据计算确定。

在刚性实体基础周围加石砌圬工或混凝土以扩大基础承载面积的方法如图8-3所示，具体施工工艺如下：

（a）通常在必须加宽的范围内打入板桩围堰，如基底土质不好时，应做必要的加固；

（b）挖去堰内土层至必要的深度（注意墩台安全）；

（c）疏干堰内积水后，铺砌石块（浆砌）或灌注混凝土基础；

（d）新旧基础应牢固结合，施工时可加设联系（锚固）钢筋，以使加固扩大基础和旧基础牢固地结合成一个整体。