軟土地基施工技術(shù)在鐵路橋梁施工中的應(yīng)用

王超

摘 要：軟土地基是鐵路橋梁工程建設(shè)中常見(jiàn)的一類地質(zhì)問(wèn)題，其處理水平與鐵路建設(shè)質(zhì)量有著直接關(guān)聯(lián)。本文主要基于軟土地基的特點(diǎn)展開(kāi)討論，分析了我國(guó)鐵路橋梁建設(shè)中軟土地基引發(fā)的工程問(wèn)題，并論述了其相應(yīng)的處理方法。

關(guān)鍵詞：軟土地基;鐵路橋梁;工程應(yīng)用

1 鐵路橋梁工程中軟土地基的主要特點(diǎn)

鐵路建設(shè)具有跨度大、范圍廣的特點(diǎn)，因此在鐵路建設(shè)過(guò)程中不可避免地會(huì)出現(xiàn)各種復(fù)雜地基條件，其中軟土地基作為最為常見(jiàn)的軟弱地基類型，其大多是由于地下水豐富而引發(fā)的。在實(shí)際的工程中，為了保障建設(shè)質(zhì)量就需要對(duì)軟土地基采取合適的處理手段，使其滿足建設(shè)要求?？傮w來(lái)說(shuō)，軟土地基有以下特點(diǎn)：（1）含水量較高，一般軟土地基的含水量在15%以上，高含水量所帶來(lái)的往往是土顆粒突出的流動(dòng)性，這也會(huì)導(dǎo)致土層的承載能力得到大幅削減，為后續(xù)工作開(kāi)展產(chǎn)生阻礙。因此在施工前技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)制定詳細(xì)而周密的勘測(cè)計(jì)劃，對(duì)建設(shè)地所在環(huán)境進(jìn)行全面的數(shù)據(jù)采集，掌握軟土地基的主要性質(zhì)參數(shù)，以此來(lái)制定具有針對(duì)性的處理方案，來(lái)為后續(xù)工作提供支持。（2）滲透性較弱，研究表明軟土地基自身具有固結(jié)能力差、滲透性能弱的特點(diǎn)。此外，軟土層中常常也會(huì)有大量的有機(jī)物，在復(fù)雜的化學(xué)變化下容易產(chǎn)生氣體，但由于軟土層滲透性能較弱，因此氣體難以排出，往往形成大小不一的氣泡，折損地基的強(qiáng)度與硬度。（3）抗剪強(qiáng)度低，軟土層自身抗剪能力較差，因此其排水路徑容易產(chǎn)生阻塞，極易產(chǎn)生地基的不均勻沉降。

2 鐵路橋梁工程中軟土地基暴露出的問(wèn)題

由于軟土地基自身具有含水量高的特點(diǎn)，同時(shí)土層厚度在平面范圍內(nèi)的分布較為不均勻，因此軟土地基在上部荷載作用下往往容易出現(xiàn)沉降量的不均性。若不均勻沉降差積累到一定程度將會(huì)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的拉壓應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力達(dá)到極限值時(shí)則會(huì)出現(xiàn)鐵路鋼軌破損的現(xiàn)象，嚴(yán)重者甚至?xí)?dǎo)致橋梁傾覆。在這樣的背景下，就要求技術(shù)人員對(duì)橋梁的沉降狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，若出現(xiàn)異常的沉降應(yīng)分析其成因并采取相應(yīng)措施進(jìn)行校正。

在鐵路橋梁工程的軟土地基施工中，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)采用合適的手段與機(jī)械來(lái)壓實(shí)軟土地基，使其盡可能地固結(jié)排水，提升承載能力。但在實(shí)際的工程中，技術(shù)人員往往容易輕視軟土地基處理的必要性，由此埋下大量的安全隱患，對(duì)鐵路橋梁的使用壽命產(chǎn)生折損。除此之外，軟土地基的工程問(wèn)題還出現(xiàn)在客觀環(huán)境作用下，譬如大量降水時(shí)地基土內(nèi)將滲入自由水，進(jìn)而加大沉降量，使得結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布趨向于不利。

3 鐵路橋梁工程中軟土地基處理技術(shù)的應(yīng)用

3.1 應(yīng)用背景

軟土地基自身物理性質(zhì)較軟、承載能力大多較低，如直接承受荷載作用則極容易導(dǎo)致上部結(jié)構(gòu)失穩(wěn)破壞，此外也會(huì)導(dǎo)致地基與上部結(jié)構(gòu)之間連接強(qiáng)度減弱，進(jìn)而發(fā)生開(kāi)裂、松動(dòng)等現(xiàn)象。同時(shí)裂縫的發(fā)展也會(huì)為地下水的滲入提供路徑，使得結(jié)構(gòu)出現(xiàn)鼓包的問(wèn)題，加快橋梁結(jié)構(gòu)老化、破壞，進(jìn)而縮短其使用壽命。在以上背景下，軟土地基的處理應(yīng)當(dāng)從其架構(gòu)入手，充分結(jié)合施工條件制定應(yīng)對(duì)方案。我國(guó)幅員遼闊，在不同的地理位置其地質(zhì)條件相差往往較大，這就對(duì)了軟土地基處理提出了因地制宜的要求，需要技術(shù)人員充分考慮環(huán)境的差異性，選擇合適的手段與恰當(dāng)?shù)臋C(jī)械來(lái)進(jìn)行施工，進(jìn)而來(lái)最大程度地降低軟弱地基對(duì)橋梁的損害，維護(hù)鐵路橋梁的建設(shè)質(zhì)量。

3.2 應(yīng)用意義

如上文所述，軟土地基的處理對(duì)于鐵路橋梁有著深刻的影響，具有突出的必要性。軟土地基處理應(yīng)用的意義可大致歸為以下幾點(diǎn)：（1）提升鐵路橋梁的穩(wěn)定性。研究表明，經(jīng)過(guò)合理的軟弱地基處理，鐵路橋梁的穩(wěn)定性將得到極大地提升，同時(shí)其承載能力也會(huì)有所提高。借助合理的處理手段，還能夠?qū)こ淘O(shè)計(jì)中存在的安全隱患進(jìn)行排除，減小安全事故發(fā)生的概率。（2）延長(zhǎng)鐵路橋梁的使用壽命，軟弱地基處理可以從地基性質(zhì)上抑制不利因素的發(fā)展，進(jìn)而防止開(kāi)裂、不均勻沉降等問(wèn)題的發(fā)展，由此來(lái)優(yōu)化結(jié)構(gòu)工作環(huán)境。

4 鐵路橋梁工程中軟土地基處理的方法

4.1 強(qiáng)夯法

強(qiáng)夯法即是通過(guò)外部擊打的方式來(lái)加快地基固結(jié)進(jìn)程，通過(guò)該方法土體的承載強(qiáng)度將得到顯著地提升，可以大大強(qiáng)化其強(qiáng)度并減小壓縮性。具體而言，強(qiáng)夯法就是借助于大重量的重物（一般在15 t以上）以自由落體的方式下落在土體上，使其固結(jié)，滿足鐵路橋梁建設(shè)對(duì)于地基性質(zhì)的要求。強(qiáng)夯法作為一項(xiàng)發(fā)源于上世紀(jì)的技術(shù)，其最初主要適用于砂石土等地基中，但隨著技術(shù)的逐漸成熟與機(jī)械的不斷革新，目前強(qiáng)夯法已經(jīng)能夠適應(yīng)細(xì)砂土中，且相較于其他方法有著操作簡(jiǎn)單、成本低廉的優(yōu)勢(shì)。研究結(jié)果顯示，強(qiáng)夯法的應(yīng)用不僅對(duì)于地基抗剪性能的提升有著很好的效果，還能夠顯著提升土體在地震作用下的穩(wěn)定性。但是強(qiáng)夯法的應(yīng)用目前主要還是在砂石地基中，對(duì)于粉土地基其效果較為有限，需要根據(jù)工程實(shí)際情況選擇其他處理方法。

4.2 換填墊層法

換填墊層法就是對(duì)原有軟弱地基土采用換填的方式，用含水量較低、性質(zhì)穩(wěn)定的土壤來(lái)填補(bǔ)，使其地基土的性質(zhì)得到轉(zhuǎn)變。實(shí)踐表明，換填墊層法不僅能夠從根本上避免原有軟弱土體的性質(zhì)缺陷，還能夠全面改善土體的承載能力、滲透性能等。但在換填墊層法使用時(shí)，應(yīng)當(dāng)特別注意以下幾點(diǎn)：（1）在施工前，技術(shù)人員必須對(duì)地基土性質(zhì)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，充分了解其土壤的物理、力學(xué)性質(zhì)以及地下水情況等，并基于測(cè)定的數(shù)據(jù)來(lái)選擇換填土壤以及施工技術(shù)。（2）換填土壤的選擇需要慎重，其應(yīng)滿足鐵路橋梁建設(shè)的基本要求，同時(shí)也需要適應(yīng)施工環(huán)境。在土壤確定后，還應(yīng)針對(duì)土壤性質(zhì)選擇與之相符的換填工藝。（3）換填施工過(guò)程中，應(yīng)對(duì)土壤密度做出嚴(yán)格的控制，并以密度作為施工進(jìn)行的參考。密度主要通過(guò)換填后的碾壓工序來(lái)控制，碾壓機(jī)械需要根據(jù)土壤性質(zhì)來(lái)選擇，碾壓過(guò)程中應(yīng)實(shí)時(shí)關(guān)注土壤密度，以保證其符合后續(xù)施工要求。

4.3 排水固結(jié)法

排水固結(jié)法是一種通過(guò)土體排水固結(jié)而進(jìn)行地基加固的方法，其在工程中主要適用于黏性土體中。具體而言，排水固結(jié)法主要是借助于豎向與水平兩個(gè)方向上的排水通道來(lái)進(jìn)行水的排泄的，為保證滲透效果，一般要求水平砂墊層厚度不小于50 cm，且其最好為粗砂材料。此外，水平砂墊層的寬度應(yīng)當(dāng)大于路基寬度，所以在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)充分考慮到排水需求，確保排水過(guò)程的順暢。對(duì)于豎向與水平排水通道相連接的位置，應(yīng)當(dāng)額外加鋪一層砂墊層，還應(yīng)該其上設(shè)置適當(dāng)坡度的橫坡，形成具有良好排水性質(zhì)的中間體。總體來(lái)說(shuō)，排水固結(jié)法具備很好的排水能力，可以極大地提升地基土內(nèi)的固結(jié)效果，并改善地基的承載能力。同時(shí)，排水固結(jié)法施工所涉及到的機(jī)械設(shè)備要求不高，僅需簡(jiǎn)單的裝置即可完成施工，因此排水固結(jié)法在我國(guó)鐵路橋梁工程的軟土地基處理中有著廣泛的應(yīng)用。

5 結(jié)語(yǔ)

如上文所述，軟土地基是鐵路橋梁建設(shè)中常見(jiàn)的一類工程問(wèn)題，其對(duì)工程質(zhì)量有著較為深遠(yuǎn)的影響，也對(duì)項(xiàng)目的開(kāi)展提出了更高的要求。因此技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)有足夠的重視，在建設(shè)開(kāi)始前進(jìn)行充分的地質(zhì)勘測(cè)，來(lái)明確建設(shè)地環(huán)境條件的具體情況，同時(shí)綜合考慮工程需求、機(jī)械設(shè)備、場(chǎng)地限制等因素，制定相適應(yīng)的處理對(duì)策，以此來(lái)提升地基的物理、力學(xué)性質(zhì)，在最大程度上維護(hù)建設(shè)項(xiàng)目的質(zhì)量、工期。此外，處理作業(yè)也應(yīng)積極采用高新技術(shù)、先進(jìn)設(shè)備，通過(guò)合理的技術(shù)手段來(lái)優(yōu)化處理方案，同時(shí)也推動(dòng)我國(guó)鐵路橋梁建設(shè)技術(shù)的發(fā)展。

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