鐵路軟弱路基基底處理措施

郎兆福

摘 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，鐵路建設(shè)也隨之快速發(fā)展，軟土路基是鐵路工程建設(shè)中經(jīng)常遇到的問(wèn)題。本文主要通過(guò)對(duì)軟土物理特性的分析，闡述鐵路軟弱地基的具體處理措施。

關(guān)鍵詞：鐵路;軟弱路基;基底處理

軟土是一種性質(zhì)差、親水性強(qiáng)的土壤。因此，軟土的含水量、塑性和壓縮性相對(duì)較高，而滲透性和抗剪強(qiáng)度相對(duì)較低。因此，在路基填筑前，必須采取相應(yīng)的技術(shù)措施解決軟土問(wèn)題，否則會(huì)出現(xiàn)盆形沉降、穩(wěn)定性和不均勻沉降等問(wèn)題。

經(jīng)過(guò)風(fēng)化、侵蝕、搬運(yùn)和沉積后的巖石，形成各種松散物質(zhì)，我們一般稱之為土壤。根據(jù)成因的不同，土壤可分為殘積土、坡積土、洪積土和湖沼沉積土等。而我們所提到的軟土主要是在靜水或者是緩慢流水環(huán)境中所存在的顆粒較小的近代沉積物。軟土含有較大的水分，壓縮性也比較高，可是水的滲透性以及土質(zhì)的承載力卻是很低，軟土是一種飽和粘性土，在鐵路建設(shè)中一旦遇到軟土一定要立刻采取有效措施解決。

1 軟土的物理力學(xué)性質(zhì)

因鐵路現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)條件的限制，只能測(cè)定軟土路基的含水量和液塑限，很難對(duì)其他軟土指標(biāo)進(jìn)行定量評(píng)價(jià)，但這種軟土路基應(yīng)具有軟土性質(zhì)，因此，介紹軟土的物理力學(xué)性質(zhì)對(duì)認(rèn)識(shí)軟土的危害性，尋找最經(jīng)濟(jì)適用的解決方案具有重要意義。

1.1 含水量高

在我國(guó)鐵路建設(shè)中，有幾段軟弱路基呈淺黑色。在某些深部，它們是鐵褐色或淺灰色。在淺部，我們可以看到植物的根。土地天然含水量較高，在17%至33%的范圍之中。軟土的飽和度一般都會(huì)超過(guò)90%，液限也都會(huì)在35%到60%之間，軟土的孔隙也都比較大，超過(guò)1。軟土由于天然含水量比較高，泥土的孔隙也都比較大，所以地基變形情況也就比較嚴(yán)重。

1.2 透水性差

軟土滲透性較差，中間有一定的帶狀砂層。這樣，軟土中的水會(huì)在水平方向上更多地滲透，水不能滲透，不利于地基排水固結(jié)。加載后，軟土的沉降速度加快，沉降時(shí)間延長(zhǎng)。此外，在荷載開(kāi)始時(shí)，地基中的孔隙水壓力相對(duì)較高，對(duì)地基的強(qiáng)度有一定的影響。

1.3 高壓縮性

軟弱土壤的孔隙相對(duì)較大，易壓縮，在鐵路基礎(chǔ)施工中會(huì)產(chǎn)生較大程度的沉降。

1.4 觸變性

軟弱土壤具有一定的絮凝結(jié)構(gòu)，屬于結(jié)構(gòu)性泥沙，與泥沙接觸時(shí)會(huì)發(fā)生變化。如果軟土結(jié)構(gòu)沒(méi)有破壞，那么軟土就具有一定的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。然而，經(jīng)過(guò)一定的干擾后，軟土的原有結(jié)構(gòu)遭到破壞。因此，在采集軟土樣品時(shí)，往往無(wú)法選取能反映土地實(shí)際情況的軟土。

1.5 流變性

軟土所具有的流變性包括有蠕變、流動(dòng)、應(yīng)力松弛以及長(zhǎng)期強(qiáng)度等方面的特性。其中蠕變特性所指的主要在負(fù)荷不變的情況下，軟土的變形程度會(huì)隨著時(shí)間的推遲而改變;流動(dòng)特性指的是應(yīng)力產(chǎn)生變化的時(shí)候，軟土變形的速率就會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的改變;應(yīng)力松弛特性所指的是在恒定不變的條件下，應(yīng)力將會(huì)隨著時(shí)間的推遲而逐漸減少;長(zhǎng)期強(qiáng)度特性所指的是軟土在長(zhǎng)期的強(qiáng)度負(fù)荷之下，軟土的強(qiáng)度會(huì)隨著時(shí)間的變化而產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的變化。所以，通常在剪應(yīng)力作用的情況下，軟土都會(huì)發(fā)生緩慢的剪切變形并且將延續(xù)很長(zhǎng)的時(shí)間。

2 鐵路軟土路基的處理方法

根據(jù)地基土的工程特性，選用適當(dāng)?shù)奶幚泶胧?。?jīng)過(guò)長(zhǎng)期的實(shí)踐，在鐵路工程中形成了多種形式的軟土地基處理方法，結(jié)合很多的施工企業(yè)多年施工經(jīng)驗(yàn)及有關(guān)專家學(xué)者的論述進(jìn)行總結(jié)歸納如下：

2.1 換填墊層法

當(dāng)軟土層厚度不大時(shí)，可將路基面以下處理范圍內(nèi)的部分或全部軟土層挖除，然后換填或回填強(qiáng)度較高的土或其它穩(wěn)定性好、無(wú)侵蝕性的材料（一般為透水性好的中粗砂）緩沖。該方法經(jīng)濟(jì)實(shí)用的高度為2 m～3 m，如果軟土層厚度過(guò)大，換填方法會(huì)增加棄方和土方量，增加工程造價(jià)。通過(guò)更換高抗剪強(qiáng)度的地基土，可以達(dá)到提高地基承載力的目的，滿足結(jié)構(gòu)對(duì)地基的要求。

主要加固方法有換填、拋石擠淤、墊層、強(qiáng)夯擠淤幾種。墊層法根據(jù)材料的不同可分為砂（礫石）墊層、碎石墊層、粉煤灰墊層、干渣墊層、土（灰土、二灰）墊層。代表方法有砂墊層法及換填法。

砂礫墊層：當(dāng)路堤高度小于極限高度的2倍，軟土層較薄，填筑材料比較困難，或雨季施工時(shí)，采用砂礫（砂）墊層，在填土與基底之間設(shè)一排水面，從而使地基在受到填土荷載后，迅速地將地基土中的孔隙水排出，加快固結(jié)速度，提高地基的承載力，減少沉降，防止地基局部剪切變形。要注意控制填土速度，所用的材料為含泥量不大于5%的潔凈中粗砂，或最大粒徑小于5 cm的天然級(jí)配砂礫。

換填法：在軟土厚度不大于2 m時(shí)，利用滲水性材料（砂礫或碎石）進(jìn)行置換填土，可以降低壓縮性，提高承載力，提高抗剪強(qiáng)度，減少沉降量，改善動(dòng)力特性，加速土層的排水固結(jié)。它的特點(diǎn)是施工工藝簡(jiǎn)單，但費(fèi)用比較高。

拋石擠淤：當(dāng)軟土或沼澤土位于水下，更換土施工困難，且厚度小于3 m，表層無(wú)硬殼、基底含水量超過(guò)液限、路堤自重可以擠出的軟土之上，排水比較困難時(shí)，采用拋片石（直徑一般不小于30 cm）擠淤的方法。從中部開(kāi)始拋石，逐漸向兩邊延伸，擠出淤泥，提高路基強(qiáng)度。

2.2 深層密實(shí)法

采用爆破、夯擊、擠壓和振動(dòng)及加入抗剪強(qiáng)度高的材料等方法，對(duì)地基深層的軟弱土體進(jìn)行振密和擠密的地基加固方法稱為深層密實(shí)法。適用于軟土厚度>3 m的中厚軟土的加固，分布面積廣的軟基加固處理，其加固深度可達(dá)到30 m。通過(guò)振動(dòng)、擠壓使地基中土體密實(shí)、固結(jié)，并利用加入的具有高抗剪強(qiáng)度的樁體材料置換部分軟弱土體中的三相（氣相、液相與固相）部分，形成復(fù)合地基，達(dá)到提高抗剪強(qiáng)度的目的。

強(qiáng)夯法：對(duì)于砂土地基及含水量在一定范圍內(nèi)的軟弱粘性土地基，可采用重錘夯實(shí)或強(qiáng)夯。它的基本原理是：土層在巨大的沖擊能作用下，土中產(chǎn)生很大的壓力和沖擊波，致使土體局部壓縮，夯擊點(diǎn)周圍一定深度內(nèi)產(chǎn)生裂隙良好的排水通道，使土中的孔隙水（氣）順利排出，土體迅速固結(jié)。強(qiáng)夯后地基承載力可提高3～4倍，壓縮性可降低200%～

1 000%。其佳夯擊能：從理論上講，在最佳夯擊能作用下，地基土中出現(xiàn)的孔隙水壓力達(dá)到土的自重壓力，這樣的夯擊能稱最佳夯擊能。因此可根據(jù)孔隙水壓力的疊加值來(lái)確定最佳夯擊能。某鐵路滑坡體的堆積破碎泥巖堆積物厚度4 m～

12 m。從土樣的土工試驗(yàn)報(bào)告可知為低液限黏土含水量29.8～20.2，凝聚力13.8 kPa～12.2 kPa，內(nèi)摩擦角13.8～20.2。擠密砂樁、碎石樁加固法：屬于復(fù)合地基的一種，當(dāng)軟土層較厚，換填處理比較困難，地基土屬于非飽和粘性土或砂土?xí)r，采用擠密砂樁或碎石樁加固法，可以使地基土密實(shí)，容重增加，孔隙比減少，防止砂土在地震或受震動(dòng)時(shí)液化，提高地基土的抗剪強(qiáng)度和水平抵抗力，減少固結(jié)沉降，使地基變均勻，起到置換、擠密、排水作用，防止地基產(chǎn)生滑動(dòng)破壞，提前完成沉降，減少沉降差。

2.3 排水固結(jié)法

在軟土地基上加壓處理，配合內(nèi)部排水，加速軟土地基的排水，加速軟土的固結(jié)，稱為排水固結(jié)法。適用于各種淤泥、淤泥質(zhì)粘土和飽和粘土地基的處理。在附加荷載作用下，軟土地基逐漸釋放孔隙水，降低孔隙比，產(chǎn)生固結(jié)變形。在這個(gè)過(guò)程中，隨著超孔隙水壓力的逐漸擴(kuò)散，土體的有效應(yīng)力增大，沉降提前完成或沉降速度加快。

主要加固方法：堆載預(yù)壓法、砂井法、袋裝砂井、真空預(yù)壓法、電滲排水法、降低地下水位法、塑料排水板法。

預(yù)壓處理：分為超載預(yù)壓、等載預(yù)壓和欠載預(yù)壓等，其施工工藝簡(jiǎn)單，但工期較長(zhǎng)，超載預(yù)壓的時(shí)間一般為6個(gè)月，通常與排水處理地基相結(jié)合使用。

3 結(jié)語(yǔ)

總之，在研究、發(fā)展鐵路軟土路基處理方法的同時(shí)，開(kāi)展對(duì)我國(guó)現(xiàn)有地基處理技術(shù)的系統(tǒng)總結(jié)，及時(shí)總結(jié)我國(guó)地基處理技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)、引領(lǐng)地基處理技術(shù)的發(fā)展方向，對(duì)于我國(guó)地基處理向高水平的發(fā)展也是非常重要的。

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