鐵路工程施工中的軟土地基處理技術(shù)分析

摘要：因?yàn)槲覈?guó)的地域比較遼闊，受各地地理環(huán)境和地質(zhì)差異的影響，沿海區(qū)域的軟土面積比較廣闊。隨著我國(guó)區(qū)域交流水平的不斷上升和城市化發(fā)展速度的增快，城市之間人流和物流以及信息流的流通速度也在不斷地?cái)U(kuò)大，沿海區(qū)域?qū)τ诟咚勹F路和客運(yùn)專(zhuān)線的建設(shè)需求比較旺盛。在軟土地基上進(jìn)行高速鐵路工程的施工存在較大的困難，施工企業(yè)需要根據(jù)區(qū)域內(nèi)的情況制定專(zhuān)門(mén)的建設(shè)方案，還要對(duì)軟土地基進(jìn)行深入的分析和研究，才能保證工程能夠順利的建設(shè)完成。本文就鐵路工程施工中的軟土地基處理技術(shù)進(jìn)行相關(guān)的分析和探討。

關(guān)鍵詞：鐵路工程施工;軟土地基;處理技術(shù);分析探討

一、前言

在軟土地基上進(jìn)行工程的建設(shè)，需要對(duì)地基進(jìn)行處理，處理質(zhì)量會(huì)直接影響到土壤的承載力。所以施工企業(yè)在進(jìn)行鐵路工程建設(shè)時(shí)，要想提高工程運(yùn)行的安全性和可靠性，就要對(duì)軟土地基進(jìn)行科學(xué)的處理。特別是在進(jìn)行一些高速鐵路工程建設(shè)時(shí)，要采用無(wú)砟軌道的建設(shè)模式，對(duì)鐵路工程的工后沉降存在較高的要求。需要制定合理的軟土地基處理方案，還要保證這個(gè)方案落到實(shí)處，才能提高建設(shè)的質(zhì)量和效率?，F(xiàn)階段我國(guó)在進(jìn)行軟土地基處理時(shí)，引進(jìn)了國(guó)外一些先進(jìn)的技術(shù)，并且根據(jù)區(qū)域內(nèi)的情況制定了專(zhuān)門(mén)的解決方案[1]。

二、鐵路工程施工中的軟土地基應(yīng)用特點(diǎn)

如圖1所示，一般來(lái)說(shuō)在進(jìn)行鐵路工程施工時(shí)，軟土地基是指土壤的強(qiáng)度和濕度以及黏度無(wú)法滿足設(shè)計(jì)的要求，在應(yīng)用的過(guò)程中需要對(duì)其進(jìn)行處理。這種軟土地基廣泛分布于我國(guó)的沿海內(nèi)陸區(qū)域。因?yàn)橥寥赖某梢蚝徒Y(jié)構(gòu)以及形態(tài)上存在明顯的差異，可以將其劃分為不同種類(lèi)的軟土地基。其中比較典型的有淤泥軟土地基、泥炭軟土地基和淤泥質(zhì)土地基等形式。但不論是什么類(lèi)型的軟土地基，在應(yīng)用的過(guò)程中都存在比較顯著的物理力學(xué)特征。這些地基的天然含水量比較高，土壤之間的孔隙比較大，滲透系數(shù)比較小。而且土壤的壓縮性能比較高，強(qiáng)度比較低，承載力也比較小。

根據(jù)我國(guó)巖土工程勘察規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，土壤天然孔隙比大于1.0，天然含水量小于液限的細(xì)粒土都被劃分為軟土地基。在軟土地基上進(jìn)行鐵路工程的建設(shè)，不僅要對(duì)填料的最佳含水量進(jìn)行嚴(yán)格的掌控，還要保證土壤的應(yīng)用能夠滿足規(guī)定的壓實(shí)度和密實(shí)度要求，同時(shí)還應(yīng)該對(duì)這些地基進(jìn)行加固處理。軟土地基在應(yīng)用的過(guò)程中可能存在一些沉降問(wèn)題，沉降的規(guī)律主要是在進(jìn)行地基填筑的過(guò)程中，填土存在臨界的高度。如果高度超過(guò)了臨界值，沉降的速率就會(huì)不斷增大，而且沉降的深度和速率與固結(jié)的速率存在密切的聯(lián)系[2]。

三、鐵路工程施工中的軟土地基處理原則

在對(duì)軟土地基進(jìn)行處理時(shí)，技術(shù)人員必須嚴(yán)格遵循根據(jù)土壤特性，以天然地基為主、避免和防護(hù)為輔的處理原則。在處理時(shí)還要根據(jù)實(shí)際情況選擇正確的處理措施，才能提高土壤的抗震強(qiáng)度。通過(guò)對(duì)地基的沉降度進(jìn)行控制，降低土壤滲透性能和滲流水力的梯度？在進(jìn)行處理的過(guò)程中，還可以對(duì)土壤的動(dòng)力性能進(jìn)行改良，從而減少地基的壓縮性質(zhì)，增大地基的整體承載力，使得地基在應(yīng)用的過(guò)程中更加安全穩(wěn)固[3]。

在進(jìn)行鐵路工程建設(shè)的過(guò)程中，沉降問(wèn)題擴(kuò)大或者沉降速率比較快，都會(huì)對(duì)鐵路工程后期的運(yùn)營(yíng)安全產(chǎn)生重大的影響。因此在對(duì)建設(shè)區(qū)域內(nèi)的軟土地基進(jìn)行處理之前，必須做好充分的準(zhǔn)備工作。要對(duì)工程進(jìn)行全面的實(shí)驗(yàn)，對(duì)軟土地基的土性測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)性的采集和處理。可以選用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，對(duì)這些數(shù)據(jù)信息進(jìn)行綜合性的整理分析，從而對(duì)下一階段的建設(shè)方案進(jìn)行科學(xué)的評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)，提高地基處理水平。技術(shù)人員在對(duì)區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)條件進(jìn)行深入的勘測(cè)和分析時(shí)，要對(duì)相關(guān)的資料進(jìn)行廣泛地收集，通過(guò)應(yīng)用調(diào)繪和鉆探以及原位測(cè)試、物探等勘測(cè)技術(shù)，對(duì)區(qū)域內(nèi)路段的地形要點(diǎn)和地質(zhì)條件以及水文情況和氣候變化、徑流量的大小進(jìn)行全面的掌握。還要對(duì)區(qū)域內(nèi)自然環(huán)境的變化和地基排水條件進(jìn)行事先了解，要對(duì)區(qū)域內(nèi)軟土層的成因和類(lèi)型以及分布范圍進(jìn)行明確，對(duì)路線通過(guò)區(qū)域地帶分布情況進(jìn)行深入的了解，從而利用軟土地基的縱向和橫向分布厚度以及層次和各個(gè)土層的地質(zhì)條件、物理力學(xué)性質(zhì)，對(duì)每個(gè)路段、各個(gè)軟土層的指標(biāo)進(jìn)行全面的提供。要根據(jù)不同類(lèi)型軟土地基的形成原因?qū)浲恋慕y(tǒng)計(jì)單位體進(jìn)行科學(xué)的劃分?？梢酝ㄟ^(guò)單位體的每一指標(biāo)測(cè)試數(shù)值來(lái)繪制各個(gè)路段的工程平面圖和縱向的剖面圖以及基橫斷面圖、鉆孔柱狀圖統(tǒng)計(jì)表和散點(diǎn)曲線圖紙等。要根據(jù)這些圖表的信息，對(duì)區(qū)域內(nèi)的軟土地基情況進(jìn)行評(píng)價(jià)和取舍測(cè)試。從而選取相應(yīng)的指標(biāo)，對(duì)其進(jìn)行綜合性的分析和評(píng)價(jià)。還要對(duì)各個(gè)涂層的建設(shè)情況進(jìn)行鑒別，分析區(qū)域內(nèi)是否存在異常的軟土地基。將其與形成原因不符的指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，對(duì)離散比較大的指標(biāo)進(jìn)行取舍[4]。

四、鐵路工程施工中的軟土地基處理技術(shù)選擇措施

（一）排水固結(jié)處理技術(shù)

在進(jìn)行鐵路工程建設(shè)時(shí)，對(duì)軟土地基的處理應(yīng)該按照處理的原理和效果對(duì)其進(jìn)行了科學(xué)的劃分。常見(jiàn)的處理方法有排水固結(jié)法和添?yè)酵饧觿┮约案淖兺夂傻膽?yīng)力分布、土體的加筋和復(fù)合地基等處理方法。將這些技術(shù)應(yīng)用到鐵路工程軟土地基的處理過(guò)程中，應(yīng)該根據(jù)區(qū)域內(nèi)的實(shí)際情況選擇正確的處理方案。在應(yīng)用排水固結(jié)技術(shù)進(jìn)行軟土地基處理時(shí)，要充分利用排水固結(jié)的原理，在軟土地基中設(shè)置豎向的排水體，還可以鋪設(shè)一些水平的排水墊層。在固結(jié)的壓力作用下，對(duì)土體中的一些孔隙水進(jìn)行全面的排除，才進(jìn)一步提高土體的強(qiáng)度。使得地基的承載力能夠不斷提高，減少工程建設(shè)時(shí)沉降問(wèn)題的發(fā)生概率[5]。

這種技術(shù)的應(yīng)用是對(duì)地基進(jìn)行加固，在應(yīng)用技術(shù)時(shí)主要存在加壓系統(tǒng)和排水系統(tǒng)兩個(gè)結(jié)構(gòu)。加壓系統(tǒng)是由等載預(yù)壓和超載預(yù)壓以及真空預(yù)壓、堆載和真空性的聯(lián)合預(yù)壓等內(nèi)容組成。排水系統(tǒng)主要是指砂井和袋裝的砂井以及塑料的排水管和砂墊層等結(jié)構(gòu)。在應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)的過(guò)程中，造價(jià)成本比較低，但是工程的建設(shè)時(shí)間比較長(zhǎng)。往往要與超載預(yù)壓技術(shù)進(jìn)行聯(lián)合使用，才能提高技術(shù)的應(yīng)用效果。要根據(jù)區(qū)域內(nèi)軟黏土的蠕變特性進(jìn)行技術(shù)的選擇，還要對(duì)處理過(guò)程中的沉降情況進(jìn)行嚴(yán)格的控制。如果要進(jìn)行無(wú)碴軌道工程的建設(shè)，那么不能應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行軟土地基的處理[6]。

（二）添?yè)酵饧觿┨幚砑夹g(shù)

這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用又被稱(chēng)為化學(xué)加固技術(shù)，主要應(yīng)用在砂性土和高填土壤中。是指在軟土地基中添加一些固化劑，例如水泥和石灰以及粉煤灰等物質(zhì)，使得土壤能夠發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)，例如陽(yáng)離子的交換和凝膠以及碳化的結(jié)塊等作用。通過(guò)改善土壤的物理力學(xué)性質(zhì)，從而增加土壤的整體剛度，提高土壤的強(qiáng)度，防止軟土地基在應(yīng)用的過(guò)程中出現(xiàn)嚴(yán)重的變形現(xiàn)象。在應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)的過(guò)程中，工程的建設(shè)時(shí)間比較短，而且技術(shù)的應(yīng)用效果比較好。但造價(jià)成本比較高，還會(huì)對(duì)周邊的環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。在應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)的過(guò)程中，可以選用電化學(xué)注漿技術(shù)和深層攪拌技術(shù)以及強(qiáng)夯技術(shù)等。施工人員要根據(jù)區(qū)域內(nèi)的實(shí)際情況和工程的建設(shè)要求，選擇具體的技術(shù)類(lèi)型。還要對(duì)技術(shù)的應(yīng)用形式進(jìn)行改善和優(yōu)化，才能充分發(fā)揮這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用效果。從而對(duì)軟土地基進(jìn)行妥善的處理，為后續(xù)鐵路工程的建設(shè)提供強(qiáng)有力的支持[7]。

（三）改變外荷應(yīng)用分布處理技術(shù)

這項(xiàng)技術(shù)主要應(yīng)用在軟土地基深度在15米以內(nèi)，而且地基處于高填方地段的工程建設(shè)。在對(duì)一些地區(qū)性的特殊土壤進(jìn)行處理時(shí)，要對(duì)軟土地基進(jìn)行全面的分析。特別是工程建設(shè)期間，如果地下水位上回填量比較大，就要采用墊層將地基土體中一些不均勻的外荷載轉(zhuǎn)變?yōu)榫鶆虻膽?yīng)力分布。通過(guò)對(duì)地基單位面積所承受的壓力進(jìn)行分散處理，提高軟土地基整體承載力的大小，提高土壤應(yīng)用的穩(wěn)固性和堅(jiān)韌性。常用的處理方法是填墊層方法、砂礫墊層法以及拋石擠淤和置換拌入等方法。在應(yīng)用這些方法的過(guò)程中，施工人員必須對(duì)方法的應(yīng)用要求進(jìn)行深入的了解，還要將工程的建設(shè)情況與處理方案內(nèi)容進(jìn)行分析對(duì)比。確保這些方法在應(yīng)用的過(guò)程中能夠發(fā)揮應(yīng)有的效果，避免對(duì)后續(xù)的工程建設(shè)產(chǎn)生不良的影響。

（四）土體加筋處理技術(shù)

這項(xiàng)技術(shù)主要應(yīng)用在沉降量和交通量比較小的路堤建設(shè)，可以采用土工布覆蓋攤鋪的建設(shè)方法對(duì)地基進(jìn)行穩(wěn)固。在運(yùn)用這項(xiàng)技術(shù)的過(guò)程中，可以從側(cè)面對(duì)地基進(jìn)行約束，防止地基出現(xiàn)橫向位移等問(wèn)題。在應(yīng)用技術(shù)的過(guò)程中不僅提高了排水效果，還增加了地基的整體穩(wěn)定性。但是在進(jìn)行具體建設(shè)時(shí)，一定要對(duì)工程量和交通量進(jìn)行全面的了解，避免技術(shù)的應(yīng)用出現(xiàn)錯(cuò)誤，影響工程的使用時(shí)間。

（五）復(fù)合地基處理技術(shù)

復(fù)合地基是指天然地基中一些部分的土體得到了增強(qiáng)或者被置換，還指在天然地基中設(shè)置一些加筋材料。加固區(qū)域是指原土體和增強(qiáng)土體兩部分組成的人工地基土壤。在應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)的過(guò)程中，要嚴(yán)格按照復(fù)合地基荷載傳遞的機(jī)理，將其分為豎向的增強(qiáng)體復(fù)合地基和水平向的增強(qiáng)復(fù)合地基兩種類(lèi)型?？梢詫⒇Q向的增強(qiáng)體復(fù)合地基劃分為散體材料復(fù)合地基和柔性的復(fù)合地基以及剛性的復(fù)合地基三種形式。一般來(lái)說(shuō)散體材料復(fù)合地基主要是指碎石樁復(fù)合地基和砂樁復(fù)合地基等。柔性樁復(fù)合地基主要包含深層攪拌樁、復(fù)合地基和旋噴樁復(fù)合地基等模式。剛性樁復(fù)合地基的類(lèi)型比較多，主要包含cfg復(fù)合地基形式和管樁復(fù)合地基形式以及鋼筋混凝土復(fù)合地基等形式。剛性樁復(fù)合地基和柔性樁復(fù)合地基是由樁以及碎石加筋褥墊層組成的。褥墊層可以對(duì)土壤進(jìn)行調(diào)整，可以對(duì)豎向的作用力進(jìn)行均化，使得樁和樁間土以及褥墊層能夠共同作用到軟土地基中，提高復(fù)合地基的承載性能。

因?yàn)閺?fù)合地基土壤的強(qiáng)度比較高，沉降度比較小，穩(wěn)定性能比較快，可以提高地基承載力。因此這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)比較強(qiáng)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用到高速鐵路工程的建設(shè)中，可以對(duì)軟土地基進(jìn)行加固。特別是剛?cè)嵝詷稄?fù)合地基這一技術(shù)已經(jīng)在國(guó)外和國(guó)內(nèi)的高速鐵路工程建設(shè)中得到了廣泛地應(yīng)用。例如我國(guó)的武廣和京滬高鐵工程的軟土地基加固就應(yīng)用了這項(xiàng)技術(shù)，日本的新干線鐵路工程建設(shè)也采用了這種處理方法。所以在應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)的過(guò)程中，要通過(guò)實(shí)踐操作促進(jìn)技術(shù)的成熟。

五、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，當(dāng)前我國(guó)施工企業(yè)在進(jìn)行鐵路工程建設(shè)時(shí)，對(duì)軟土地基的處理技術(shù)正在不斷的完善和健全。但是在對(duì)軟土地基進(jìn)行處理時(shí)，應(yīng)該根據(jù)區(qū)域內(nèi)的實(shí)際情況結(jié)合勘測(cè)結(jié)果制定最優(yōu)的處理方案，需要對(duì)勘測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行嚴(yán)密的分析，才能保證處理方案的結(jié)構(gòu)更加合理。在這個(gè)過(guò)程中可以融合一些輔助設(shè)計(jì)技術(shù)，從而對(duì)方案進(jìn)行更好的選擇。同時(shí)還要對(duì)方案內(nèi)容進(jìn)行綜合性的評(píng)比，確保階段技術(shù)應(yīng)用的可靠性，降低施工的難度。只有這樣才能促進(jìn)這項(xiàng)工程進(jìn)行可持續(xù)的發(fā)展，為相關(guān)企業(yè)帶來(lái)更多的經(jīng)濟(jì)效益。

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[6]張淑霞.鐵路工程施工中軟土地基處理技術(shù)研究[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2019（02）：148.

[7]侯瑀.鐵路工程施工中軟土地基處理技術(shù)研究[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2018（20）：183-184.

通訊作者：王智慶，1972年02月，男，漢族，甘肅蘭州人，現(xiàn)任蘭州交大工程咨詢有限責(zé)任公司總監(jiān)理工程師，工程師，本科。研究方向：鐵路專(zhuān)業(yè)。