鐵路路基常用軟基處理方法

1、鐵路路基常用軟基處理方法楊振寬內(nèi)容提要：鐵路路基的穩(wěn)定對于火車的安全運營起著關鍵性的作用，軟基處理的好壞變得尤為重要。軟基處理作為一項系統(tǒng)的工程，需要考慮土的特性、地質(zhì)條件、荷載條件、施工技 術方案的可靠性和質(zhì)量檢測的難易程度等諸多方面。本文描述軟土的鑒別，對軟基德處理方法的總結分析并提出各種方加固法，適用條件以及優(yōu)缺點進行闡述。1、軟土的鑒別1.1 外觀以灰色為主的細粒土；1.2 天然含水量的測定天然含水量是土的基本物理性指標之一，它反映的土的狀態(tài)，含水量的變化將使得土的 稠度、飽和程度、結構強度隨之而變化，其測定可采用鐵路土工試驗規(guī)程規(guī)定試驗方法測定， 并將試驗數(shù)據(jù)與35%、液限進行比較。

2、1.3 天然孔隙比孔隙比，是土中孔隙體積與土粒體積之比，天然狀態(tài)下土的孔隙比稱之為天然孔隙比， 是一個重要的物理性指標，可用來評價天然土層的密實程度。其測定方法可測定土粒比重、 土的干密度、土的天然密度、土的含水量等指標通過計算而得。1.4 十字板剪切強度十字板剪切試驗是原位測試技術中一種發(fā)展較早、技術比較成熟得方法。試驗時將十字板頭插入土中，以規(guī)定的旋轉速率對側頭施加扭力， 直到將土剪損，測出十字板旋轉時所形 成的圓柱體表面處土的抵抗扭矩，從而可算出土對十字板的不排水抗剪強度。2、鐵路軟基處理常用方法2.1 表層處理法表層處理法用于地表面極軟弱的情況。該法是通過排水、敷設或增添材料等辦法，提

3、高地表強度，防止地基局部剪切變形， 保證施工機械作業(yè)； 同時盡可能把填土荷載均勻地分布于 地基上。屬于這類處理方法的有：表層排水法，砂墊層法，敷設材料法，添加劑法等等。2.1.1 表層排水法對土質(zhì)較好因含水量過大而導致的軟土地基，在填土之前，地表面開挖溝槽，排除地表水，同時降低地基表層部分的含水率，以保障施工機械通行。 為了發(fā)揮開挖出的溝槽在施工中達到盲溝的效果，應回填透水性好的砂礫或碎石。設計、施工注意事項溝槽的布置 溝槽布置要考慮利用地形自然坡度排水；填土沉降要注意坡度的變化；不 使來自四周挖方部位的地表水、滲透水浸入填土；溝槽的間隔要盡可能加密，以增大排水能力，即使有部分溝槽被切斷也不會

4、妨害整體排水。溝槽的構造 溝槽尺寸一般取寬 0.5m,深0.51.0m。填土之前在溝槽內(nèi)用透水良好的 砂（砂礫）回填成為盲溝?？v向盲溝一般沿道路縱向或中央縱向開挖，橫向盲溝一般間距 10m- 15m布置。溝槽內(nèi)埋設多孔排水管時，必須用優(yōu)質(zhì)反濾層加以保護。2.1.2 砂墊層法對于地基上部軟土層極薄且含水量大時，在軟土地基上敷墊0.51.2m左右厚的砂墊層。這樣可達到固結軟土層， 使砂墊層起到上部排水層作用；同時，砂墊層又成為填土內(nèi)的地下排水層，以降低填土內(nèi)的水位；在進行填土及地基處理施工時，為施工機械提供良好的通行條件。 如采用機械施工，在確定砂墊層厚度時， 應考慮機械的重量，輪胎對地面接觸壓力

5、， 偏心程度及軟土地基表層強度等。在極軟地基上，僅用砂墊層來確保大型施工機械的通行，往往需要較厚的砂墊層，是不經(jīng)濟的，所以常與表層排水或敷墊材料等法并用。填土面積大且排水距離長，預計有多處地下水滲出時，若僅用山砂作砂墊層，不能獲得 充分排水效果，應采用設置盲溝，砂墊層內(nèi)的排水距離宜短不宜長。2.1.3 敷墊材料法對于地基土層不均勻， 可能發(fā)生局部不均勻沉降和側向變位， 可利用所敷墊材料的抗剪和 拉抗力，來增強施工機械的通行，均勻地支承填土荷載、減少地基局部沉降和側向變位，以提高地基的支承能力。敷墊材料主要有化纖無紡布、土工布、玻璃纖維格柵等被廣為采用。注意事項應注意地基表層強度， 施工機械重量

6、，以及填土荷載大小和寬度等，據(jù)以選用合適的敷墊材料。施工機械通過區(qū)域，使局部地段產(chǎn)生較大的拉壓力，應作特別的補強。敷墊材料四周應超過填土邊緣，端部卷入填土內(nèi)，上面用填土壓緊。在特別軟的地基上進行第一層填土時，可使用放置干筏上的手搖傳送帶撒鋪，有時也用皮帶拋射式撒砂機撒鋪。第一次撒布厚度應盡可能薄些，并要求用透水性好的河砂為材料。含礫石時，要注意不使其損壞敷墊物。2.1.4 添加劑法對于表層為粘性土時， 在表層粘性土內(nèi)滲入添加劑， 改善地基的壓縮性能和強度特性，以保施工機械的行駛。同時也可達到提高填土穩(wěn)定及固結的效果。添加材料通常使用的是生石灰， 熟石灰和水泥。石灰類添加材料通過現(xiàn)場拌和或廠拌，

7、 除 了降低土壤含水量、 產(chǎn)生團粒效果外，對被固結的土隨著時間的推移會發(fā)生化學性固結，使粘土成分發(fā)生質(zhì)的變化，從而促進土體穩(wěn)定。注意事項生石灰消解程度的判斷 生石灰消解過程伴隨體積膨脹，在此期間進行碾壓，不可能獲得預期效果。因此在固結時要掌握發(fā)熱溫度、準確判斷消解結束時間。添加材料的配比設計 添加材料的適當劑量，要根據(jù)所處理的土質(zhì)，施工方法和試驗配比的結果來決定。一般有改良土、石灰土、水泥穩(wěn)定土較為常用。改良土是利用現(xiàn)場地基土摻石灰（一般含灰 6%）后再次利用，其施工方便、造價低；石灰土是用黃土摻石灰（一般含灰10%12%）后使用，其造價較改良土要高；水泥穩(wěn)定土是用黃土摻水泥（一般含水泥3%5

8、%）后使用，其造價較貴，在秋、冬季雨天施工時，工期短2.2 深層軟基處理技術2.2.1 袋裝砂井法袋裝砂井排水固結措施，其施工簡便，費用較低，加固效果較好。施工時將袋裝砂放入套管井內(nèi)，填塞密實，逐節(jié)拔出套管，頂面鋪設水平砂墊層或排水砂溝。軟基中的水分在上 部路基填土載荷的作用下，通過砂與水平砂墊層或縱橫相連通的排水砂溝相通，形成排水通道，使軟基中的水分排走，從而達到排水固結軟基的目的。2.2.2 擠密砂樁法采用類似沉管灌注樁的機械和方法，通過沖擊和振動，把砂擠入土中而形成的。擠密砂樁的主要作用是將地基擠實排水固結，從而提高地基的整體抗剪強度與承載力，減少地基的沉降量和不均勻沉降。這種方法一般能

9、較好地適用于砂性土，不適用于飽和的軟粘土地基處理。 擠密砂樁用砂標準要求與袋裝砂井的砂基本相同，不同的是擠密砂樁也可使用砂和角礫的混合料，含泥量不得大于5。2.2.3 振沖碎石樁法碎石樁是一種與周圍土共同組成復合地基的樁體。碎石樁處理軟基過程就是用振沖器產(chǎn)生水平向振動，在高壓水流作用下邊振邊沖，在軟弱地基中成孔，再在孔內(nèi)分批填入碎石料，這時振沖器邊振動邊上拔，使得碎石料振擠密實。碎石樁樁體是一種散粒體的粗顆粒料，它具有良好的排水通道，有利于地基土的排水固結。在軟基處理中，特別是具有高填土橋頭等過渡路段，為了減少地基土的變形，提高地基土的承載力，增強地基土的抗滑穩(wěn)定能力，采用碎石樁加固處理是較理

10、想的方法之一。2.2.4 粉噴樁法粉噴樁是利用粉體噴射攪拌機械在鉆成孔后，借助壓縮空氣，將水泥粉等固體材料以霧狀噴入需加固的軟土中，經(jīng)原位攪拌、壓縮并吸收水分，產(chǎn)生一系列物理化學反應，使軟土硬結，形成整體性強、水穩(wěn)定性好、強度較高的樁體，與樁間土一起形成復合地基，從而提高路基強度。其特點是強度形成快、預壓時間短、地基沉降量小。粉噴樁加固軟基主要適用于高含水量、高壓縮性的淤泥、淤泥質(zhì)粘土及橋頭軟基的處理。有關試驗表明，一般含水量大于35的軟基宜選用粉噴樁。2.2.5 塑料排水板法塑料排水板是一種能夠加速軟土地基排水固結的垂直排水材料。當它在機械力作用下被插入軟土地基后，能以較低的進水阻力聚集從周

11、圍土體中排出的孔隙水，并沿垂直排水通道排出， 使土體固結，從而提高地基的承載力。塑料排水板具有良好的力學性能、足夠的縱向通水能力、較強的濾膜滲透性和隔土性2.2.6 加筋土工布法加筋土工布一般被鋪設在路堤底部，以調(diào)整上部荷載對地基的應力分布。通過加筋土工布的縱橫向抗拉力，來提高地基的局部抗剪強度和整體抗滑穩(wěn)定性，并減少地基的側向擠出量，一般適用于強度不均勻的軟基地段、路基高填土、填挖結合處或橋頭填土的軟基處理。加筋土工布的材料不僅強度要符合設計要求，而且斷裂時的應變，在填料為砂礫、土石混合料時還須滿足一定的頂破強度，施工中加筋土工布應拉平緊貼下承層，其重疊、 縫合和錨固應符合設計要求。2.2.

12、7 鋼渣樁法鋼渣樁法處理軟基是利用工業(yè)廢料的轉爐鋼渣作為加固材料，灌入事先形成的樁孔中，經(jīng)振動密實、吸水固結而形成的樁體，加固機理是轉爐鋼渣吸收軟基中的水分，樁體膨脹形成與周圍土體擠密的主體，與地基形成整體受力結構。轉爐鋼渣氧化鈣含量40以上，其主要成分與水泥接近，具有高堿性和高活性，篩分后可作低標號水泥使用，因此鋼渣樁具有較高的樁體強度。2.2.8 混凝土樁低強度混凝土樁是近年來發(fā)展起來的一種新型樁，以低強度混凝土樁為豎向增強體所形成的復合地基一般稱為低強度混凝土樁復合地基。由于采用低強度混凝土樁復合地基方法可有效提高地基承載力，減小地基沉降，能處理粘性土、粉砂土及淤泥質(zhì)土等各種土性地基，適

13、用的基礎形式也多樣，近年來在一般民用住宅、高層建筑、堆場等土木工程地基處理中得到了廣泛的應用。2.2.9 深層攪拌利用水泥或石灰等其它材料作為固化劑的主劑，通過特別的深層攪拌機械，在地基深處將軟土和固化劑強制攪拌，利用固化劑和軟土之間所產(chǎn)生的一系列物理一化學反應，形成堅硬拌和柱體，與原土層一起起到復合地基的作用。其優(yōu)點是：能有效減少總沉降量、地基加固后無附加荷載、能適用于高含水量地基等；但造價較高且施工質(zhì)量難以檢測，在設計時，應具體情況具體分析，根據(jù)不同的地質(zhì)條件和荷載條件調(diào)整配合比、置換率、樁長等，以滿足承載力及沉降的要求。3、軟基檢測3.1 換填質(zhì)量檢測包括：分層施工質(zhì)量檢查和工程質(zhì)量驗收

14、，主要是檢驗墊層是否達到設計要求的密實度。墊層的分層施工質(zhì)量檢測可采用環(huán)刀壓入、灌砂法等。換填結束后，可按工程的要求進行工程質(zhì)量驗收，驗收方式可通過荷載試驗或者靜力觸探試驗等。3.2 樁體質(zhì)量檢測方法主要有：載荷試驗、靜（動）力觸探試驗以及波速試驗等，載荷試驗主要檢驗復合地基的承載能力，靜（動）力觸探試驗主要檢驗樁間土的加固效果，波速法主要是通過測定地基處理前后基地中波速的變化來判斷處理的效果。靜力觸探主要功能是評價地基處理前后土的容許承載力，但不適用于大塊碎石類地層和基巖。動力觸探是一種較為粗略的定性方法。3.3 強夯等表層處理的檢測方法分為：原位測試和室內(nèi)土工試驗。原位測試可采用靜（動）

15、力觸探、旁壓試驗、十字板剪切試驗以及平板載荷試驗等等，質(zhì)量檢驗的數(shù)量應根據(jù)場地條件和公路等級確定。3.4 深層攪拌法的質(zhì)量檢測方法包括：取樣檢驗、現(xiàn)場載荷試驗、開挖檢驗等多種檢測手段。在施工期間應及時檢查施工記錄，確保工程質(zhì)量。另外，在地基處理施工以及運營過程中進行變形觀測也是常用的質(zhì)量監(jiān)控及檢測手段。觀測內(nèi)容包括：孔隙水壓力觀測、沉降觀測、側向位移觀測等，在施工期間可根據(jù)觀測結果控制施工進度。在實際工程中，各種檢測手段往往是綜合運用的，一種地基處理方法也有多種檢測手段，在選取檢測方法時，應根據(jù)現(xiàn)場條件確定。4 、結語與地基中的大面積軟土路基不同，路基中的軟土路基一般都屬于局部淺層軟土路基，處理后要求工后沉降滿足設計要求，并具有較高地強度和良好地穩(wěn)定性。尤其是路基工作區(qū)，對保證鐵路穩(wěn)定性、滿足行車要求極為重要。每一種軟土路基處理方法均有其針對性、適用范圍以及局限性， 必須根據(jù)具體條件選擇符合設計要求的軟土路基處理方法， 才能取得理想的處治效果。對能達到處理效果的方法進行使用階段技術可靠性、施工難易程度、工程造價、工期