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(duì)于火車的安全運(yùn)營起著關(guān)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(xiàng)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(shù)方案的可靠性和質(zhì)量檢測(cè)的難易程度等諸多方面。本文描述軟土的鑒別，對(duì)軟基德處理方法的總結(jié)分析并提出各種方加固法，適用條件以及優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行闡述。1、軟土的鑒別1.1 外觀以灰色為主的細(xì)粒土；1.2 天然含水量的測(cè)定天然含水量是土的基本物理性指標(biāo)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(jié)構(gòu)強(qiáng)度隨之而變化，其測(cè)定可采用鐵路土工試驗(yàn)規(guī)程規(guī)定試驗(yàn)方法測(cè)定， 并將試驗(yàn)數(shù)據(jù)與35%、液限進(jìn)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(gè)重要的物理性指標(biāo)，可用來評(píng)價(jià)天然土層的密實(shí)程度。其測(cè)定方法可測(cè)定土粒比重、 土的干密度、土的天然密度、土的含水量等指標(biāo)通過計(jì)算而得。1.4 十字板剪切強(qiáng)度十字板剪切試驗(yàn)是原位測(cè)試技術(shù)中一種發(fā)展較早、技術(shù)比較成熟得方法。試驗(yàn)時(shí)將十字板頭插入土中，以規(guī)定的旋轉(zhuǎn)速率對(duì)側(cè)頭施加扭力， 直到將土剪損，測(cè)出十字板旋轉(zhuǎn)時(shí)所形 成的圓柱體表面處土的抵抗扭矩，從而可算出土對(duì)十字板的不排水抗剪強(qiáng)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(shè)或增添材料等辦法，提

3、高地表強(qiáng)度，防止地基局部剪切變形， 保證施工機(jī)械作業(yè)； 同時(shí)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(shè)材料法，添加劑法等等。2.1.1 表層排水法對(duì)土質(zhì)較好因含水量過大而導(dǎo)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(shí)降低地基表層部分的含水率，以保障施工機(jī)械通行。 為了發(fā)揮開挖出的溝槽在施工中達(dá)到盲溝的效果，應(yīng)回填透水性好的砂礫或碎石。設(shè)計(jì)、施工注意事項(xiàng)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(huì)

4、妨害整體排水。溝槽的構(gòu)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(shè)多孔排水管時(shí)，必須用優(yōu)質(zhì)反濾層加以保護(hù)。2.1.2 砂墊層法對(duì)于地基上部軟土層極薄且含水量大時(shí)，在軟土地基上敷墊0.51.2m左右厚的砂墊層。這樣可達(dá)到固結(jié)軟土層， 使砂墊層起到上部排水層作用；同時(shí)，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(jìn)行填土及地基處理施工時(shí)，為施工機(jī)械提供良好的通行條件。 如采用機(jī)械施工，在確定砂墊層厚度時(shí)， 應(yīng)考慮機(jī)械的重量，輪胎對(duì)地面接觸壓力

5、， 偏心程度及軟土地基表層強(qiáng)度等。在極軟地基上，僅用砂墊層來確保大型施工機(jī)械的通行，往往需要較厚的砂墊層，是不經(jīng)濟(jì)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(yù)計(jì)有多處地下水滲出時(shí)，若僅用山砂作砂墊層，不能獲得 充分排水效果，應(yīng)采用設(shè)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(duì)于地基土層不均勻， 可能發(fā)生局部不均勻沉降和側(cè)向變位， 可利用所敷墊材料的抗剪和 拉抗力，來增強(qiáng)施工機(jī)械的通行，均勻地支承填土荷載、減少地基局部沉降和側(cè)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(xiàng)應(yīng)注意地基表層強(qiáng)度， 施工機(jī)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(jī)械通過區(qū)域，使局部地段產(chǎn)生較大的拉壓力，應(yīng)作特別的補(bǔ)強(qiáng)。敷墊材料四周應(yīng)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(jìn)行第一層填土?xí)r，可使用放置干筏上的手搖傳送帶撒鋪，有時(shí)也用皮帶拋射式撒砂機(jī)撒鋪。第一次撒布厚度應(yīng)盡可能薄些，并要求用透水性好的河砂為材料。含礫石時(shí)，要注意不使其損壞敷墊物。2.1.4 添加劑法對(duì)于表層為粘性土?xí)r， 在表層粘性土內(nèi)滲入添加劑， 改善地基的壓縮性能和強(qiáng)度特性，以保施工機(jī)械的行駛。同時(shí)也可達(dá)到提高填土穩(wěn)定及固結(jié)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(chǎng)拌和或廠拌，

7、 除 了降低土壤含水量、 產(chǎn)生團(tuán)粒效果外，對(duì)被固結(jié)的土隨著時(shí)間的推移會(huì)發(fā)生化學(xué)性固結(jié)，使粘土成分發(fā)生質(zhì)的變化，從而促進(jìn)土體穩(wěn)定。注意事項(xiàng)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(jìn)行碾壓，不可能獲得預(yù)期效果。因此在固結(jié)時(shí)要掌握發(fā)熱溫度、準(zhǔn)確判斷消解結(jié)束時(shí)間。添加材料的配比設(shè)計(jì) 添加材料的適當(dāng)劑量，要根據(jù)所處理的土質(zhì)，施工方法和試驗(yàn)配比的結(jié)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(chǎng)地基土摻石灰（一般含灰 6%）后再次利用，其施工方便、造價(jià)低；石灰土是用黃土摻石灰（一般含灰10%12%）后使用，其造價(jià)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(jià)較貴，在秋、冬季雨天施工時(shí)，工期短2.2 深層軟基處理技術(shù)2.2.1 袋裝砂井法袋裝砂井排水固結(jié)措施，其施工簡便，費(fèi)用較低，加固效果較好。施工時(shí)將袋裝砂放入套管井內(nèi)，填塞密實(shí)，逐節(jié)拔出套管，頂面鋪設(shè)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(dá)到排水固結(jié)軟基的目的。2.2.2 擠密砂樁法采用類似沉管灌注樁的機(jī)械和方法，通過沖擊和振動(dòng)，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(shí)排水固結(jié)，從而提高地基的整體抗剪強(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)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(fù)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(dòng)，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(shí)振沖器邊振動(dòng)邊上拔，使得碎石料振擠密實(shí)。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(jié)。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(qiáng)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(jī)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(xué)反應(yīng)，使軟土硬結(jié)，形成整體性強(qiáng)、水穩(wěn)定性好、強(qiáng)度較高的樁體，與樁間土一起形成復(fù)合地基，從而提高路基強(qiáng)度。其特點(diǎn)是強(qiáng)度形成快、預(yù)壓時(shí)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(guān)試驗(yàn)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(jié)的垂直排水材料。當(dāng)它在機(jī)械力作用下被插入軟土地基后，能以較低的進(jìn)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(jié)，從而提高地基的承載力。塑料排水板具有良好的力學(xué)性能、足夠的縱向通水能力、較強(qiáng)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(shè)在路堤底部，以調(diào)整上部荷載對(duì)地基的應(yīng)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(qiáng)度和整體抗滑穩(wěn)定性，并減少地基的側(cè)向擠出量，一般適用于強(qiáng)度不均勻的軟基地段、路基高填土、填挖結(jié)合處或橋頭填土的軟基處理。加筋土工布的材料不僅強(qiáng)度要符合設(shè)計(jì)要求，而且斷裂時(shí)的應(yīng)變，在填料為砂礫、土石混合料時(shí)還須滿足一定的頂破強(qiáng)度，施工中加筋土工布應(yīng)拉平緊貼下承層，其重疊、 縫合和錨固應(yīng)符合設(shè)計(jì)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(zhuǎn)爐鋼渣作為加固材料，灌入事先形成的樁孔中，經(jīng)振動(dòng)密實(shí)、吸水固結(jié)而形成的樁體，加固機(jī)理是轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)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(biāo)號(hào)水泥使用，因此鋼渣樁具有較高的樁體強(qiáng)度。2.2.8 混凝土樁低強(qiáng)度混凝土樁是近年來發(fā)展起來的一種新型樁，以低強(qiáng)度混凝土樁為豎向增強(qiáng)體所形成的復(fù)合地基一般稱為低強(qiáng)度混凝土樁復(fù)合地基。由于采用低強(qiáng)度混凝土樁復(fù)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(chǔ)形式也多樣，近年來在一般民用住宅、高層建筑、堆場(chǎng)等土木工程地基處理中得到了廣泛的應(yīng)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(jī)械，在地基深處將軟土和固化劑強(qiáng)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(xué)反應(yīng)，形成堅(jiān)硬拌和柱體，與原土層一起起到復(fù)合地基的作用。其優(yōu)點(diǎn)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(jià)較高且施工質(zhì)量難以檢測(cè)，在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)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(cè)3.1 換填質(zhì)量檢測(cè)包括：分層施工質(zhì)量檢查和工程質(zhì)量驗(yàn)收

14、，主要是檢驗(yàn)墊層是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求的密實(shí)度。墊層的分層施工質(zhì)量檢測(cè)可采用環(huán)刀壓入、灌砂法等。換填結(jié)束后，可按工程的要求進(jìn)行工程質(zhì)量驗(yàn)收，驗(yàn)收方式可通過荷載試驗(yàn)或者靜力觸探試驗(yàn)等。3.2 樁體質(zhì)量檢測(cè)方法主要有：載荷試驗(yàn)、靜（動(dòng)）力觸探試驗(yàn)以及波速試驗(yàn)等，載荷試驗(yàn)主要檢驗(yàn)復(fù)合地基的承載能力，靜（動(dòng)）力觸探試驗(yàn)主要檢驗(yàn)樁間土的加固效果，波速法主要是通過測(cè)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(píng)價(jià)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(dòng)力觸探是一種較為粗略的定性方法。3.3 強(qiáng)夯等表層處理的檢測(cè)方法分為：原位測(cè)試和室內(nèi)土工試驗(yàn)。原位測(cè)試可采用靜（動(dòng)）

15、力觸探、旁壓試驗(yàn)、十字板剪切試驗(yàn)以及平板載荷試驗(yàn)等等，質(zhì)量檢驗(yàn)的數(shù)量應(yīng)根據(jù)場(chǎng)地條件和公路等級(jí)確定。3.4 深層攪拌法的質(zhì)量檢測(cè)方法包括：取樣檢驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)、開挖檢驗(yàn)等多種檢測(cè)手段。在施工期間應(yīng)及時(shí)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(yùn)營過程中進(jìn)行變形觀測(cè)也是常用的質(zhì)量監(jiān)控及檢測(cè)手段。觀測(cè)內(nèi)容包括：孔隙水壓力觀測(cè)、沉降觀測(cè)、側(cè)向位移觀測(cè)等，在施工期間可根據(jù)觀測(cè)結(jié)果控制施工進(jìn)度。在實(shí)際工程中，各種檢測(cè)手段往往是綜合運(yùn)用的，一種地基處理方法也有多種檢測(cè)手段，在選取檢測(cè)方法時(shí)，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件確定。4 、結(jié)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(shè)計(jì)要求，并具有較高地強(qiáng)度和良好地穩(wěn)定性。尤其是路基工作區(qū)，對(duì)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(duì)性、適用范圍以及局限性， 必須根據(jù)具體條件選擇符合設(shè)計(jì)要求的軟土路基處理方法， 才能取得理想的處治效果。對(duì)能達(dá)到處理效果的方法進(jìn)行使用階段技術(shù)可靠性、施工難易程度、工程造價(jià)、工期