鐵路路基地基處理施工技術(shù)

張曉麗

摘 要：面對(duì)近幾年我國(guó)飛速發(fā)展的鐵路市場(chǎng)，鐵路建設(shè)過程中涌現(xiàn)出來了越來越多新課題。軟土路基處理施工技術(shù)就是其中之一。因此只有提高軟土路基的技術(shù)適用性，剛性以及承載力才能將這一問題迎刃而解。結(jié)合本人對(duì)鐵路路基地基處理的施工實(shí)踐，介紹何時(shí)采用以粉噴樁施工技術(shù)、高壓噴射注漿法、凍結(jié)施工以及CFG樁施工技術(shù)施工。

關(guān)鍵詞：鐵路路基；軟土地基；施工技術(shù)

一、引言

鐵路工程施工中將強(qiáng)度低、壓縮性高的軟弱土層視為軟土，如：軟粘性土、淤泥質(zhì)土、淤泥等，其工程特性主要有如下幾點(diǎn)：孔隙比大、天然含水量高、靈敏度高、抗剪強(qiáng)度低、透水性差、壓縮性高、流變性顯著等。軟土路基施工中常出現(xiàn)的兩大類問題[1]分別為：（1）穩(wěn)定與強(qiáng)度問題，指的是當(dāng)路基的抗剪強(qiáng)度不能滿足路堤及路面外荷載作用時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生局部或整體剪切破壞，以至于造成路堤塌方、失穩(wěn)及橋臺(tái)破壞等危害。（2）沉降及變形問題，指的是當(dāng)路基不能承受上部荷載或者外部荷載時(shí)，便會(huì)使得路基本身產(chǎn)生過大的沉降變形，以至于直接影響鐵路的正常使用。鑒于上述問題，在對(duì)軟土路基進(jìn)行設(shè)計(jì)與施工處理時(shí)，首先應(yīng)該對(duì)該地區(qū)的軟土路基進(jìn)行詳細(xì)的研究調(diào)查，以便能完全掌握該地區(qū)軟土的各種性質(zhì)以及土層的相關(guān)特征，在施工過程中能采取相應(yīng)的地基處理措施，保證軟土路基在施工期間的穩(wěn)定性和控制高速鐵路運(yùn)營(yíng)后的地基沉降。

二、鐵路路基施工技術(shù)的簡(jiǎn)介

鐵路軟土地基處理技術(shù)的選擇原則應(yīng)遵循滿足軌道變形控制的要求，盡量降低投資，符合工期要求的原則，以下就現(xiàn)階段鐵路路基地基處理的幾種常用施工技術(shù)進(jìn)行介紹。

（一）粉噴樁施工技術(shù)。（1）粉噴樁施工技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。 現(xiàn)場(chǎng)施工中，常采用粉噴樁技術(shù)和排水固結(jié)法[2]處理鐵路軟土路基，但粉噴樁施工技術(shù)的應(yīng)用更為廣泛。原因在于該方法相比排水固結(jié)法而言有如下優(yōu)點(diǎn)： 1）能在很大程度上減少加固范圍內(nèi)的地基沉降量； 2）能減少加固區(qū)域側(cè)向位移； 3）能更好的提高地基土自身的承載力，允許較高的填土速率； 4）由于是利用鉆頭攪拌鉆孔成樁，所以對(duì)周邊建筑物的擾動(dòng)較小，不會(huì)影響周邊居民的正常生活，具有良好的社會(huì)效益。

（2）粉噴樁施工工藝。粉噴樁施工技術(shù)的工作原理為：1）當(dāng)噴粉攪拌鉆機(jī)進(jìn)入軟土地基時(shí)，會(huì)對(duì)周邊的軟土地基進(jìn)行切割攪拌；2）在攪拌的過程中，周邊的空氣會(huì)被逐漸壓縮，此時(shí)鉆頭中粉體固化劑便會(huì)被噴射到軟土地基中；3）鉆頭處于工作狀態(tài)時(shí)，其上的葉片會(huì)切割周邊的軟土地基，以便讓軟土與固化劑能充分的攪拌混合；（4）當(dāng)固化劑與軟土達(dá)到膠結(jié)硬化狀態(tài)時(shí)，便會(huì)在軟土地基中形成一定直徑的粉噴樁體，此時(shí)的樁體與樁間土?xí)纬蓮?fù)合地基，共同承擔(dān)外部荷載。

粉噴樁處理技術(shù)的一般施工工藝如下所示：（1）根據(jù)設(shè)計(jì)方案對(duì)樁身進(jìn)行定位，保證樁的垂直度，當(dāng)鉆頭接近地基時(shí)，地面時(shí)，啟動(dòng)空壓機(jī)送氣。（2）根據(jù)實(shí)際工程情況，調(diào)整鉆機(jī)速度，當(dāng)鉆頭達(dá)到設(shè)計(jì)要求的高度時(shí)，應(yīng)立即關(guān)閉送氣閥門，并進(jìn)行噴送固化劑操作。（3）當(dāng)粉體固化劑達(dá)到樁底時(shí)，便可提升攪拌鉆頭，當(dāng)鉆頭達(dá)到設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高時(shí)， 便可停止噴粉。（4）根據(jù)上述工藝進(jìn)行二次攪拌。

（3）施工過程中的注意事項(xiàng)。為了確保施工的質(zhì)量，則需要注意如下幾方面：1）為了保證粉噴樁的長(zhǎng)度滿足設(shè)計(jì)要求，則需要控制下鉆的深度以及噴粉的高程。2）在選用粉噴機(jī)時(shí)，應(yīng)該選用具有粉體計(jì)量裝置的機(jī)器，以便在施工過程中能時(shí)刻檢測(cè)到粉體的含量情況。3）考慮到作業(yè)的對(duì)象是軟土地基，則需要定期對(duì)樁的直徑進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)還應(yīng)該檢查攪拌的均勻程度，相關(guān)規(guī)范規(guī)定直徑磨耗量不得大于2cm。4）噴粉機(jī)應(yīng)該在鉆頭提升至地面以下0.5m時(shí)停止噴粉。5）在施工過程中，往往會(huì)因?yàn)槟撤N原因?qū)е峦Ｖ箛姺?，?dāng)在進(jìn)行二次噴粉接樁時(shí)應(yīng)該保證噴粉重疊長(zhǎng)度不得小于1m。6）在施工過程中，應(yīng)該保證泵送水泥的連續(xù)性。

（二）高壓噴射注漿法。高壓噴射注漿法也是軟土地基處理的常用方法之一，其主要工作原理如下：（1）在鉆孔的作用下，將噴嘴式注漿管通人軟土地基中，達(dá)到設(shè)計(jì)要求的深度時(shí)停止鉆入；（2）噴出注漿管中的液體，在高壓下對(duì)軟土土層進(jìn)行沖切；（3）在液體噴出過程中，需要保證注漿管以固定的速度進(jìn)行螺旋式上升，以便使得漿液能形成圓柱體，該圓柱體不僅能提高路基的承載能力，還能在一定程度上防止大面積的沉降。

（三）凍結(jié)技術(shù)。利用凍結(jié)技術(shù)進(jìn)行軟土地基處理時(shí)，其主要的操作流程如下所示：首先對(duì)液態(tài)或者進(jìn)行相應(yīng)的膨脹操作，在實(shí)際施工過程中也可以利用制冷的裝置連接密閉液壓裝置，以便能讓冷卻狀態(tài)下的液體能在裝置內(nèi)流動(dòng)；然后對(duì)軟土地基進(jìn)行冷凍和定型處理，以保證被處理過的軟土強(qiáng)度得到大面積的提升。

（四）CFG樁技術(shù)。實(shí)際工程中，CFG樁技術(shù)之所以能被廣泛運(yùn)用于鐵路軟土地基處理，原因在于其施工后沉降值小于15mm，能很好的滿足高速鐵路路基設(shè)計(jì)規(guī)范中對(duì)無砟軌道路基工后沉降的要求。

CFG樁技術(shù)施工工藝有如下幾方面的優(yōu)點(diǎn)： （1）由于施工過程中噪音低，所以對(duì)周邊居民的正常生活影響較低，且無泥漿污染；（2）在成孔制樁環(huán)節(jié)，不會(huì)產(chǎn)生額外的振動(dòng)，所以在打新樁時(shí)對(duì)現(xiàn)有的樁產(chǎn)生的影響?。?（3）實(shí)際工程中，軟土地基下方可能是較硬的硬土層，而CFG樁技術(shù)的穿透力強(qiáng)，所以能打穿硬土層； （4）最重要的一點(diǎn)就是現(xiàn)場(chǎng)施工效率高。

三、鐵路路基施工相關(guān)措施的選擇

以下就鐵路路基施工中最常用的兩種措施進(jìn)行分析：

（一）置換填土。在實(shí)際施工中，當(dāng)軟土地基的厚度小于2m且路堤的高度較低時(shí)，可以選擇置換填土法進(jìn)行處理。具體的施工流程如下：（1）先將泥炭、軟土挖除，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，可以選擇全部或者部分挖除；（2）采用滲水性能好的材料，按照鐵路規(guī)范的相關(guān)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行分層填筑，實(shí)際工程中常用的幾種填筑材料有砂、礫、卵石以及片石等，這些材料屬于滲水性材料或強(qiáng)度較高的粘性土。

（二）砂墊層。在現(xiàn)場(chǎng)施工中，要采用該種方法則需要滿足如下幾方面的要求： （1）施工工期較長(zhǎng)； （2）路堤高度在極限高度的2倍以內(nèi)； （3）周邊的有充足的砂資源；（4）軟土地基表層無隔水層的情況等。

施工過程中需要根據(jù)路堤高度和軟土層厚度及壓縮性等來確定砂墊層的厚度，且在施工中，需要對(duì)砂（礫）進(jìn)行適當(dāng)?shù)臑⑺?，以便能達(dá)到分層壓實(shí)的設(shè)計(jì)要求。在進(jìn)行填筑路基環(huán)節(jié)時(shí)，應(yīng)合理控制填筑的速度，規(guī)范中要求的速度應(yīng)該滿足加荷的速率與地基承載力增加的速率相適應(yīng)，這樣才能保證地基在路堤填筑過程中不會(huì)發(fā)生破壞。

結(jié)語(yǔ)：軟土地基對(duì)修筑鐵路有著極大的危害性，其不僅能造成地基的失穩(wěn)，嚴(yán)重的還會(huì)使構(gòu)造物產(chǎn)生不均勻沉降，當(dāng)沉降達(dá)到一定量便會(huì)造成不可估量的損失。本文以上介紹了幾種常用的軟土地基處理技術(shù)以及措施，但是具體的施工方法還是需要根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況而定，當(dāng)遇到的問題較為復(fù)雜時(shí)，可以同時(shí)采用幾種方法進(jìn)行處理，以便滿足相應(yīng)的規(guī)范要求。

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