鐵路房建工程軟土地基的施工技術(shù)方案研究

狄海珊

摘要：文章首先對(duì)軟土地基的特性及其危害進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，隨后對(duì)軟土地基常用的處理方法進(jìn)行介紹，在此基礎(chǔ)上，以某鐵路房建工程為例，對(duì)軟土地基的施工技術(shù)方案進(jìn)行論述。期望通過(guò)本文的研究能夠?yàn)橥惞こ烫峁┙梃b參考。

關(guān)鍵詞：鐵路房建；軟土地基；施工技術(shù)

鐵路是較為重要的基礎(chǔ)設(shè)施，其速度快慢、是否便捷和舒適，標(biāo)志著一個(gè)國(guó)家的發(fā)達(dá)程度。房屋建筑是鐵路工程建設(shè)中不可或缺的組成部分，由于鐵路里程較長(zhǎng)，常常需要在不同的地區(qū)設(shè)置房屋建筑，從而使得部分房屋建筑不得不在軟土地基上進(jìn)行建設(shè)。為確保房屋建筑結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，在建設(shè)施工前，需要結(jié)合軟土地基的性質(zhì)，編制合理可行的施工技術(shù)方案，并采取有效的措施，對(duì)軟土地基進(jìn)行處理，以此來(lái)提升軟土地基的承載能力。借此，本文就鐵路房建工程軟土地基的施工技術(shù)方案展開(kāi)研究。

一、軟土地基的特性及其危害

（一）軟土的特性

所謂的軟土地基具體是指地基土體當(dāng)中天然含水量較高，抗剪強(qiáng)度較低，孔隙比相對(duì)較大的細(xì)粒土。在我國(guó)軟土地基十分常見(jiàn)，很多工程項(xiàng)目在建設(shè)過(guò)程中，都有可能遇到軟土地基，大體上可將軟土地基的特性歸納為以下幾個(gè)方面：

1、壓縮性高?；旧纤熊浲恋目紫侗榷汲^(guò)1，并且土體內(nèi)部的含水量相對(duì)較大，而軟土本身的容重卻比較小，由此使得軟土當(dāng)中常常會(huì)存在大量的微生物，并且一些腐殖質(zhì)以及可燃性氣體也容易混入到軟土內(nèi)，這樣一來(lái)導(dǎo)致軟土的壓縮性非常高，即使經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的自然沉積，也很難達(dá)到穩(wěn)定的效果。相關(guān)研究結(jié)果表明，軟土的塑性限值越大，其壓縮性也就越高。

2、透水性低。軟土的透水性非常低，垂直面基本上不會(huì)透水，由此給排水固結(jié)帶來(lái)了一定的困難，如果在其上進(jìn)行建筑施工，則會(huì)導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)的沉降時(shí)間大幅度延長(zhǎng)，同時(shí)，在增加荷載的初期階段，還可能產(chǎn)生出相對(duì)較高的孔隙水壓力，這樣一來(lái)會(huì)對(duì)地基的整體強(qiáng)度造成極其嚴(yán)重的影響。

3、流變性。這是軟土特有的一種性質(zhì)，土體的變形會(huì)隨著時(shí)間而增長(zhǎng)，其前提條件是在荷載持續(xù)的作用下，土體的流變性會(huì)使其長(zhǎng)期強(qiáng)度比瞬時(shí)的強(qiáng)度小很多，由此會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性產(chǎn)生巨大的影響。

（二）軟土的危害

由于軟土地基的性質(zhì)較為特殊，如果在其上進(jìn)行房屋建筑施工，則可能會(huì)給建筑帶來(lái)如下危害：其一，影響建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。因軟土地基本身的強(qiáng)度不夠，當(dāng)所承受的荷載達(dá)到一定程度時(shí)，地基的局部甚至整體均有可能出現(xiàn)損壞的現(xiàn)象。其二，影響使用。上部結(jié)構(gòu)本身具有一定的重量，同時(shí)在附加荷載的前提條件下，會(huì)造成地基變形，此時(shí)則會(huì)影響到建筑的正常使用。如果超出規(guī)定的不均勻沉降時(shí)，必然會(huì)造成開(kāi)裂。

二、軟土地基常用的處理方法

因?yàn)檐浲恋鼗旧硭邆涞母鞣N性質(zhì)，使得無(wú)法在其上直接進(jìn)行房屋建筑建設(shè)施工，所以，需要采取有效的方法和技術(shù)措施，對(duì)軟土地基進(jìn)行加固處理，以此來(lái)提升地基的承載力。對(duì)軟土地基進(jìn)行加固處理，可以達(dá)到改善地基特性的目的，可用于軟土地基處理的方法種類較多，不同的方法均有著不同的適用條件，換言之，每種軟土地基處理方法都是按照軟土的某種特性而被提出的，因此，在對(duì)軟土地基進(jìn)行處理時(shí)，方法的選擇至關(guān)重要，如果選擇的方法不適用，那么很難達(dá)到預(yù)期的處理效果。目前，在工程中應(yīng)用較為廣泛，并且對(duì)軟土地基處理效果較好的方法有以下幾種：

（一）土體置換法

這是軟土地基處理中應(yīng)用最為廣泛的一種處理方法，置換就是將不適宜工程建設(shè)的軟弱土地，以其他的材料進(jìn)行替換，從而提高地基局部或是整體的穩(wěn)定性，經(jīng)過(guò)置換后的地基可形成雙層或是復(fù)合地基，這樣一來(lái)，地基的承載能力將會(huì)在原有的基礎(chǔ)上獲得大幅度提升，沉降問(wèn)題會(huì)隨之減少或消除。雖然置換法能夠軟土地基進(jìn)行有效的處理，但通過(guò)對(duì)大量工程的研究分析后發(fā)現(xiàn)，當(dāng)軟土的性質(zhì)為粘貼土?xí)r，以下兩種置換法不適用，一種是振沖置換法，另一種是碎石樁法。這是因?yàn)橥ㄟ^(guò)這兩種方法對(duì)粘土地基進(jìn)行處理后，會(huì)使沉降有所增大，不僅如此，處理后的地基承載能力提升的并不是很多，無(wú)法達(dá)到預(yù)期的處理目的。

（二）排水固結(jié)法

軟土地基具有加大的含水量，通過(guò)排水固結(jié)法，可以有效降低地基土體的含水量，從而減小土體的孔隙比，增強(qiáng)其抗剪強(qiáng)度，由此可使地基本身的承載能力獲得大幅度提升，工后的沉降問(wèn)題也會(huì)隨之得到有效解決。在軟土地基處理中，排水固結(jié)法的應(yīng)用也比較廣泛，這主要因?yàn)榇蟛糠周浲恋暮慷汲^(guò)限值，所以必須進(jìn)行排水，使土體固結(jié)。目前，在工程中比較常用的排水固結(jié)法有以下幾種：加載預(yù)壓、挖設(shè)砂井、塑料排水板等等。除此之外，也可借助地基土體進(jìn)行排水，如真空預(yù)壓法、電滲法等。

（三）化學(xué)固化法

以灌入的方式，將各種化學(xué)加固材料，注入軟土地基當(dāng)中，使化學(xué)材料與軟土之間相混合，從而形成一種具有復(fù)合性質(zhì)的土體，由此可以達(dá)到加固軟土地基的目的，大幅度提升地基的承載能力。在軟土地基處理過(guò)程中，比較常用的化學(xué)固化法有以下幾種：深層攪拌法、劈裂灌漿法、高壓噴射等。

（四）土體密實(shí)法

軟土具有比較疏松的特性，這是因?yàn)檐浲恋目紫侗容^大所決定的，相關(guān)研究結(jié)果表明，越疏松的土體，承載能力就越低，密實(shí)的土體承載力較高。土體密實(shí)法具體是指采用振動(dòng)、擠壓等方法，使土體達(dá)到密實(shí)的程度，在減少沉降的同時(shí)，增強(qiáng)承載力。軟土地基處理中，較為常用的密實(shí)法有以下幾種：原位壓實(shí)、強(qiáng)夯處理、振沖、擠密樁以及灰土樁等等。需要特別指出的一點(diǎn)是，應(yīng)用該方法對(duì)軟土地基進(jìn)行處理時(shí)，必須考慮其適用性。

（五）植筋加固法

該方法又被稱之為加筋法，具體是指在將一些模量較大且強(qiáng)度較高的筋材設(shè)置到地基當(dāng)中，借此來(lái)增強(qiáng)地基本身的承載能力，從而達(dá)到減少基礎(chǔ)沉降的目的。植筋加固法使用的筋材以鋼筋混凝土居多，除此之外，土工合成材料也可以作為筋材。目前，在軟土地基處理中，較為常見(jiàn)的植筋加固法有以下幾種：錨固法、土釘墻、CFG樁等等。

三、鐵路房建工程軟土地基的施工技術(shù)方案

為便于本文研究，下面以某鐵路的房建工程實(shí)例為依托，對(duì)軟土地基的施工技術(shù)方案進(jìn)行論述。該工程的總建筑面積約為2.57萬(wàn)m²，共分為兩期進(jìn)行建設(shè)，主要建筑物包括候車室、售票處、綜合辦公樓等。

（一）工程地質(zhì)及水文條件

由現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地勘察可知，本工程所在的位置原本是一條古河道沉積區(qū)，本次地質(zhì)勘探的揭露深度為65.3m，由勘探結(jié)果可知，場(chǎng)地內(nèi)的地基土體主要為飽和粘性土、粉質(zhì)土和砂土，各層之間的分布相對(duì)穩(wěn)定。

1、土層分布情況及其特點(diǎn)。①一層為填土，土質(zhì)以粘性土為主，其中含有大量的雜志，如建筑垃圾、植物根頸等等，土質(zhì)的均勻性相對(duì)較差。

②二層為粘土，局部位置處夾雜粉質(zhì)土，土質(zhì)從上向下呈現(xiàn)為逐漸變軟的趨勢(shì)。

③三層為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，其特點(diǎn)是壓縮性較高，并且土體本身較為松軟，其中含大量的有機(jī)質(zhì)，呈現(xiàn)出流塑狀態(tài)。

④四層為淤泥質(zhì)粘土，其中夾雜少量的粉質(zhì)土，局部位置處夾有淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土。

⑤五層土體的性質(zhì)較為復(fù)雜，具體情況如下：五層中的最上層為粘土，其下為粉質(zhì)粘土，再下為粘質(zhì)粉土，其中最上層的粘土呈現(xiàn)出現(xiàn)流塑一軟塑狀的性質(zhì)，壓縮性相對(duì)較高，這是因?yàn)樵搶油馏w當(dāng)中含有大量的有機(jī)質(zhì)和半腐爛性植物；粉質(zhì)粘土中除了含有腐爛的植物外，還含有大量的鈣質(zhì)結(jié)核及云母，并且?jiàn)A雜少量粉砂，土質(zhì)本身的均勻性較差；粘質(zhì)粉土呈現(xiàn)出的狀態(tài)為稍密一中密，壓縮性中等，土質(zhì)的均勻性一般。

2、水文條件。通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)地勘探后得知，地下水主要為潛水和承壓水，由于本工程中的房屋建筑高度并不是很大，所以基坑開(kāi)挖的深度較淺，承壓水的埋深較深，所以并不會(huì)對(duì)施工造成影響。潛水與地表之間的距離在0.3-1.5m左右，因潛水與降雨有著極為密切的關(guān)聯(lián)，而工程所在地夏季時(shí)的降雨量較大，從而使得水位呈現(xiàn)出季節(jié)性變化的態(tài)勢(shì)。

（二）地基處理方案的確定

在本工程施工場(chǎng)地內(nèi)的地基土層中，三層、四層和五層的最上層土質(zhì)較為軟弱，并且厚度相對(duì)較大，土體當(dāng)中的含水量較高，孔隙比大，屬于比較典型的飽和軟弱土層，也是施工中需要進(jìn)行處理的具體對(duì)象。由于本工程的工期比較緊張，為在規(guī)定的期限內(nèi)完工，因此，為使地基沉降能夠在加載預(yù)壓期內(nèi)完成，避免上部建筑投用后出現(xiàn)過(guò)大的沉降現(xiàn)象，并在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上提高土體的抗剪強(qiáng)度，達(dá)到增強(qiáng)地基承載力和穩(wěn)定性的目的，經(jīng)過(guò)研究后，決定采取如下地基處理方案：通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)性比選之后，并結(jié)合工程場(chǎng)地的特點(diǎn)，最終決定選用排水固結(jié)法，對(duì)場(chǎng)地內(nèi)的軟土地基進(jìn)行加固處理。在對(duì)加載方式進(jìn)行選擇時(shí)，真空預(yù)壓法雖然在速度上要與堆土預(yù)壓快，但由于本工程施工場(chǎng)地的地質(zhì)條件相對(duì)比較復(fù)雜，加之夏季時(shí)，雨水量較大，所以真空預(yù)壓法并不適用。在打設(shè)深度及間距相同的前提下，袋裝砂井的速度要比塑料排水板的速度慢一些，所以綜合考慮各方面因素后，采用塑料排水板+堆載預(yù)壓的方式對(duì)軟土地基進(jìn)行加固處理。為提高堆載預(yù)壓的效果，加載分為兩級(jí)進(jìn)行，第一級(jí)為2.0m，第二級(jí)為1.5m。

（三）軟土地基施工技術(shù)要點(diǎn)

1、塑料排水板。①施工方法。在對(duì)塑料排水板進(jìn)行正式施工前，應(yīng)當(dāng)由專業(yè)的技術(shù)人員，對(duì)施工中使用的所有設(shè)備進(jìn)行全面地檢查和維護(hù)，作業(yè)人員應(yīng)當(dāng)相關(guān)的施工規(guī)范及圖紙進(jìn)行熟悉，并對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行勘察，了解作業(yè)環(huán)境。為便于排水板的存放，應(yīng)當(dāng)搭建臨時(shí)倉(cāng)庫(kù)；將插板機(jī)移動(dòng)到指定位置后，安裝排水板樁靴，隨后便可開(kāi)始對(duì)排水板進(jìn)行施打，設(shè)備操作人員在打設(shè)排水板的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)對(duì)插板機(jī)樁靴的落地定位進(jìn)行控制；將套管以垂直的方式進(jìn)行下插，垂直度的最大允許偏差為1.5%；插好之后，應(yīng)當(dāng)對(duì)排水板進(jìn)行切割處理，使其在砂墊層頂面以上外露的長(zhǎng)度控制達(dá)到20-30cm。一個(gè)位置的排水板打設(shè)好以后，將插板機(jī)移動(dòng)到下個(gè)位置重復(fù)上述操作。

②質(zhì)控措施。在塑料排水板施工中，質(zhì)量控制至關(guān)重要，具體可從如下幾個(gè)方面著手：其一，對(duì)排水板的質(zhì)量進(jìn)行控制。為使塑料排水板的施工質(zhì)量得到有效保障，不得在工程中使用質(zhì)量不合格的排水板，也不可對(duì)排水板進(jìn)行接長(zhǎng)處理。其二，控制插入深度。本工程中采用的是振動(dòng)式插板機(jī)，為對(duì)插入深度進(jìn)行有效控制，可待導(dǎo)管打設(shè)至設(shè)計(jì)深度時(shí)，用紅色的油漆在導(dǎo)管外露的部位底部做好標(biāo)記。其三，回帶控制。在對(duì)插板套管進(jìn)行上拔的過(guò)程中，作業(yè)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)真觀察是否存在回帶的情況，如果回帶的長(zhǎng)度在50cm以上時(shí)，那么必須在該插入位置的附近重新補(bǔ)打一根。通常在土質(zhì)較為軟弱的部位，比較容易出現(xiàn)排水板回帶的情況，對(duì)此在施工中應(yīng)當(dāng)進(jìn)行有效地控制。需要特別注意的是，在對(duì)排水板進(jìn)行施打的過(guò)程中，不得出現(xiàn)斷裂的情況，如果發(fā)現(xiàn)排水板斷裂，必須采取措施進(jìn)行補(bǔ)救，最便捷的方法是在插入點(diǎn)的附近進(jìn)行補(bǔ)插。

2、土方回填。在對(duì)土方進(jìn)行回填壓實(shí)前，為使相關(guān)的施工參數(shù)科學(xué)合理，可按照以往同類型的工程經(jīng)驗(yàn)，對(duì)相關(guān)的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行進(jìn)行選用，同時(shí)將填料級(jí)配試驗(yàn)確定的數(shù)值作為主要參數(shù)，同時(shí)試驗(yàn)的方法，對(duì)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。可采用分層回填、分層壓實(shí)的方法進(jìn)行土方回填施工，必須保證壓實(shí)系數(shù)及具體的范圍與設(shè)計(jì)要求相符后，方可對(duì)上層進(jìn)行填筑。為確保土方回填的整體質(zhì)量，使用的填料中不得存在雜質(zhì)。

3、堆載預(yù)壓。在進(jìn)行堆載預(yù)壓施工前，應(yīng)當(dāng)對(duì)材料進(jìn)行合理選擇，由于部分材料不可用于堆載回填，如木材等容易腐爛的材料以及液限在80以上的粘土等；在進(jìn)行堆筑時(shí)，應(yīng)當(dāng)設(shè)置一定的排水坡度，同時(shí)，為避免堆料被雨水沖刷，應(yīng)當(dāng)采取素土包邊的保護(hù)措施；為有效防止堆筑時(shí)出現(xiàn)較大的沉降現(xiàn)象，必須保證加載的均勻性；在堆筑過(guò)程中，為確保質(zhì)量合格，要對(duì)進(jìn)行嚴(yán)格控制，既不宜過(guò)快也不應(yīng)當(dāng)過(guò)慢，應(yīng)當(dāng)保持速度適中，如果遇到雨天應(yīng)當(dāng)停止作業(yè)，防止造成土體局部失穩(wěn)的情況；為避免堆土對(duì)周邊環(huán)境造成污染，應(yīng)當(dāng)采取相應(yīng)的處置措施；堆載預(yù)壓完畢后，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，采用信息化的施工方式，做好堆土施工中及工后的監(jiān)測(cè)，具體的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目應(yīng)當(dāng)包括如下內(nèi)容：對(duì)地表的沉降情況進(jìn)行定期監(jiān)測(cè)、對(duì)孔隙水壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、對(duì)分層沉降情況及側(cè)向位移情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。通過(guò)監(jiān)測(cè)所得的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，對(duì)施工進(jìn)行指導(dǎo)。

（四）施工注意事項(xiàng)

采用塑料排水板對(duì)軟土地基進(jìn)行處理的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)對(duì)如下事項(xiàng)加以注意：在施工順序方面，必須先施作砂墊層，然后再進(jìn)行塑料排水板施工，這樣做的主要目的是將排水板放在砂墊層后施工，可使板頭插入墊層的內(nèi)部，從而便于兩者連接成為一個(gè)整體，進(jìn)而形成良好的排水通道。如果先對(duì)塑料排水板進(jìn)行施工，那么在施工砂墊層的過(guò)程中，板頭極有可能被壓入到地表土體當(dāng)中，由此會(huì)影響兩者的完整性。此外，在對(duì)監(jiān)測(cè)儀器進(jìn)行布置時(shí)，必須在排水板全部完成后，以免排水板施工時(shí)，損壞監(jiān)測(cè)設(shè)備。為加快施工速度，砂墊層鋪設(shè)好以后，應(yīng)當(dāng)及時(shí)對(duì)監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行布置。

結(jié)語(yǔ)綜上所述，在鐵路房建工程建設(shè)施工的過(guò)程中，不可避免地會(huì)遇到軟土地基，在軟土上進(jìn)行房屋建筑施工前，必須采取合理可行的方法和技術(shù)措施，對(duì)軟土地基進(jìn)行加固處理。目前，可用于軟土地基處理的施工技術(shù)相對(duì)較多，每種技術(shù)都有自身的適用條件。故此，在選擇軟土地基處理技術(shù)時(shí)，應(yīng)當(dāng)結(jié)合工程特點(diǎn)，選取最適宜的方法，以此來(lái)提高處理效果，增強(qiáng)地基的承載能力，保證上部房屋建筑的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。