鐵路地基加固方式概述

胡勇剛

(成都鐵路局重慶建設指揮部，重慶 400023)

高速鐵路的建設標準與普通鐵路相比有大幅度提高，對地基工后沉降的要求也越來越嚴，地基處理技術(shù)也應鐵路發(fā)展要求飛速發(fā)展，新方法、新工藝不斷涌現(xiàn)。地基處理的目的就是利用置換、擠密、排水、交接、加緊和熱學等方法對地基土進行加固，以改善壓縮層內(nèi)一部分或全部地基土的強度、壓縮性、滲透性、動力特性和特殊土地基特性。

地基處理方法，主要有換土墊層法、反壓法、排水固結(jié)法、動力壓密法、深層擠密樁法、高強度樁—網(wǎng)復合地基等。

1 換土墊層法

換土墊層就是將基礎底面以下不太深的一定范圍內(nèi)的軟弱土或不良土清除，分層置換質(zhì)地堅硬、強度較高、性能穩(wěn)定、壓縮性較小、具有抗侵蝕性的砂、礫、碎石、卵石、素土、灰土、煤渣、礦渣等材料，并同時以人工或機械方法分層壓、夯、振動，使之達到要求的密實度，形成良好的人工地基。按施工方法的不同，換填法可分為(1)機械換土法，包括機械碾壓法、重錘夯實法、震動壓實法等;(2)爆破排淤法，包括先爆后填和先填后爆兩種方法;(3)拋石排淤法，這種方法不用排水，不用挖淤，施工簡單迅速，適用于湖塘河流等積水洼地;(4)砂墊層法，在軟土地基上鋪設一層砂，再在上面填筑路堤，這砂層就稱砂墊層，可分為排水砂墊層和換土砂墊層。換土墊層地基處理法適用于淺層軟弱地基及不均勻地基的處理，同時可以有效地處理某些荷載不大的建筑物地基問題［2］。

2 排水固結(jié)法

在軟粘性土地基特別是飽和粘性土地基上施加靜載時地基將出現(xiàn)很大的塑性剪切變形直至發(fā)生破壞，或者靜荷載低于地基的承載能力，地基土體隨時間推移而產(chǎn)生沉降或沉降差異，使建筑物產(chǎn)生變形、裂縫、甚至引起建筑物倒塌。排水固結(jié)法就是通過改善地基排水條件和施加預壓荷載，加速軟基中孔隙水的排出，加快其固結(jié)壓縮，使其密度增加、強度提高，減少工后沉降。主要方法有:堆載預壓法、真空預壓法、砂井預壓法、袋裝砂井法、排水紙板法、井點降水法、電滲預壓法。應用排水固結(jié)法加固軟粘土地基，其施工順序如下:(1)鋪設水平排水墊層;(2)設置豎向排水體;(3)埋設觀測設備;(4)實施預壓;(5)檢查預壓效果;(6)若不滿足設計要求，則更改設計至滿足設計要求為止。從施工角度分析，要保證排水固結(jié)法的加固效果，主要要做好三個環(huán)節(jié)，即鋪設水平排水墊層、設置豎向排水體、施加固結(jié)壓力。這類方法設計理論成熟，施工經(jīng)驗豐富應用極為廣泛，但也有其缺點，那就是時間一般較長，預壓所需的荷重較多。

3 反壓法

在軟弱土地基上修筑高路堤等設計高度超過地基填土的極限高度時，在路堤的兩側(cè)加上一定寬度和高度的反壓臺(或稱反壓護道)，在反壓臺垂直荷載的作用下，因路堤荷載致使其兩側(cè)地基又被擠出隆起的趨勢得以平衡，從而保證路堤地基的穩(wěn)定，這種方法成為反壓法。反壓法由路堤等土方工程的放緩邊坡演變而來，因為反壓臺的存在，加寬了荷載的分布寬度，減小了地基上的單位寬度，因此它比放緩邊坡更有效。

4 動力壓密法

所謂動力壓密法，就是采用動荷載對地基進行加固的方法。其作用機理是利用動荷載使飽和砂土或粒狀土產(chǎn)生液化，從而引起土體原有結(jié)構(gòu)的破壞，土粒排水擠密，強度提高。動力壓密法經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已廣泛地應用于工業(yè)與民用建筑、倉庫、油罐、公路、鐵路及飛機場跑道等地基處理中，主要適用于加固沙土和碎石土、低飽和度粉土與黏性土、濕陷性黃土、雜填土和素填土等地基，效果好、造價低、工期短。主要方法有:強夯法、重錘夯實法、爆破法、振動擠密法、機械壓實法。

5 加筋土法

加筋土法是在土體中埋置各種性質(zhì)不同的材料，如土工織物、土工格柵、鋼帶等形成加筋土墊層，使人造材料和土體形成整體，增大壓力擴散角，提高土體的抗壓、抗拉、抗剪強度，減少沉降，也可用于形成加筋土擋土墻。適用于路堤軟土軟基處理、擋土墻。主要方法有:錨桿法、加筋土法。

6 深層擠密樁法

深層擠密樁法是以振動和沖擊方法成孔，然后向孔中填入砂、石、土、灰、或其它材料，將材料搗實擠入軟土地基中，在地基中造成直徑較大的密實柱體，稱為擠密樁。深層擠密樁屬于柔性樁加固地基的范疇，其作用機理是通過深層地基擠密，使土體顆?？拷?，減小土體中的孔隙，土的骨架作用隨之增強，強度提高。另外，樁體本身也是一個排水通道(主要指擠密砂樁或碎石樁)，且有較大承載能力和變形模量，與土體組成復合地基能減小路堤荷載作用下的沉降量。適用于砂性土、粉土和部分粘土，而石灰樁也適用于粘性土。主要方法有:砂樁擠密法、振動水沖法、石灰樁擠密法、土樁和灰土樁擠密法。

7 深層攪拌法

深層攪拌法利用水泥或石灰作固化劑，利用深層攪拌機將其和地基中的軟粘土原位攪拌形成圓柱狀、格柵狀或連續(xù)墻水泥土增強體，形成復合地基以提高地基承載力，減小沉降。深層攪拌法分為噴漿攪拌法和噴粉攪拌法兩種。適用于淤泥、淤泥質(zhì)土和含水率較高、地基承載力不大于120 kPa的粘性土、粉土等軟土地基。用于處理泥炭土或地下水具有侵蝕性時，宜通過試驗確定其適用性。使用的主要材料為水泥。使用的主要機械設備為深層攪拌機，其按攪拌軸分為單軸和雙軸兩種，按噴射方式分為漿液噴射和粉體噴射兩種。漿液噴射主要有灰漿攪拌機、灰漿泵;粉體噴射主要有粉體發(fā)送器、空氣壓縮機以及計量器等。

8 高壓噴射注漿法

高壓噴射注漿法先利用工程鉆孔機鉆孔作為導孔，將帶有特殊噴嘴的注漿管插入設計的土層深度，然后將水泥漿(或水)以高壓流的形式從噴嘴內(nèi)射出，沖擊切削土體，土體強度破壞，土顆粒從土層中剝落，與水泥漿(或水和低壓水泥漿)攪拌形成混合漿液。一些土粒在射流的沖擊力、離心力和重力等力的作用下，按一定的漿土比例和質(zhì)量大小，有規(guī)律的重新排列。這樣從下往上不斷噴射注漿，混合液凝固后，便在土層中形成一定強度的固結(jié)體，以達到一定的工程目的。其法特別適宜在施工場地狹窄，凈空低，上部土質(zhì)堅硬，下部軟弱，施工時不能停止生產(chǎn)運營，不能中斷行車，不能對周圍環(huán)境產(chǎn)生公害和不能影響鄰近建筑物時使用。高壓噴射注漿法有多種分類方法，按噴射流移動軌跡可分為旋噴，定噴和擺噴;按注漿管類型可分為單管、二管(或二重管)、三管(或三重管)、多重管和多孔管;按固結(jié)方式可分為噴射注漿和攪拌噴射注漿;按置換程度可分為半置換和全置換。

9 高強度樁－網(wǎng)復合地基

高強度樁－網(wǎng)復合地基是屬于“水平向增強體型+豎直向增強體型”的復合地基模式，主要是指在軟基加固的樁頂上鋪設一層加筋墊層。加筋墊層是在基底的砂或碎石墊層中加鋪一層或多層土工合成材料(如土工布、土工織物或土工格柵等)而形成，結(jié)構(gòu)中的樁由高強度樁(強度不低于C15～C25素混凝土樁)處理加固區(qū)［3］。

10 巖溶注漿法

巖溶注漿即將水泥漿液在一定壓力作用下注入巖溶裂隙、溶洞中以及軟塑黏土體孔隙中，首先是填充巖溶溶洞及巖溶裂隙，其次是封閉巖、土界面，形成隔水帷幕，阻隔上層滯水與巖溶水的聯(lián)系;通過注漿填充液凝固后，具有的剛性和強度而改變巖層及土體的性狀，使巖土的變形受到約束，強度得到提高，從而達到控制地基整體沉降、減少變形的效果。巖溶注漿法主要用于巖溶地區(qū)。

不同的地基處理方式其原理和施工工藝均不相同，適合不同的地質(zhì)條件、施工條件及不同的環(huán)境氣候，在設計施工過程中應因地制宜地選擇一種或綜合運用幾種地基處理方法，做到技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、安全適用、確保質(zhì)量。

［1］王其昌.高速鐵路土木工程［M］.成都:西南交通大學出版社，1999

［2］白崇平.換土墊層地基處理法的應用與設計［J］.甘肅科技，2008，24(1)

［3］裴富營.客運專線高強度樁復合地基承載特性試驗研究［D］.西南交通大學，2009

［4］梁樹榮.淺析路基巖溶注漿［J］.內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟，2009(13)