鐵路工程施工中軟土地基處理技術(shù)

趙賓

摘要 為解決鐵路工程施工中軟土地基的問題，文章以馬來西亞東海岸鐵路施工項(xiàng)目為例，對鐵路工程施工軟土地基的處理技術(shù)進(jìn)行了研究，提出了以深層水泥攪拌樁施工技術(shù)為主的軟土地基建設(shè)問題的處理技術(shù)，而深層水泥攪拌樁的施工工藝和施工流程相對較為成熟且容易實(shí)現(xiàn)，因此具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，能夠普遍運(yùn)用到各項(xiàng)鐵路工程軟土地基問題處理施工作業(yè)中。

關(guān)鍵詞 鐵路工程;軟土地基;處理技術(shù)

中圖分類號(hào) U213.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2022）07-0109-03

0 引言

軟土地基具有含水量大、壓縮性能高并且抗剪強(qiáng)度低等特質(zhì)，這些特質(zhì)都會(huì)在鐵路工程施工中產(chǎn)生較大的阻礙和問題，影響鐵路工程施工的有效性。在鐵路工程施工中，軟土地基的問題如果不能得到妥善解決，很容易導(dǎo)致鐵路軌道出現(xiàn)塌陷等安全風(fēng)險(xiǎn)[1-2]。深層水泥攪拌樁作為能夠有效加固軟地基的重要設(shè)施，能夠有效削減軟土地基的不利特質(zhì)，降低相關(guān)安全風(fēng)險(xiǎn)事件的發(fā)生概率。當(dāng)前深層水泥攪拌樁的施工工藝發(fā)展已較為成熟規(guī)范，在實(shí)踐應(yīng)用中具有較大的優(yōu)勢，以深層水泥攪拌樁作為鐵路工程軟土地基問題的處理方式，對其處理技術(shù)進(jìn)行探討[3]。

1 項(xiàng)目簡介

該項(xiàng)目是馬來西亞東海岸鐵路施工項(xiàng)目，主要位于馬來西亞的Kelantan 州境內(nèi)，鐵路地基多為軟地基，全線7.911 km，采用深層水泥攪拌樁施工技術(shù)對軟地基進(jìn)行處理的段落一共分為四段，長度為943.26 m。該項(xiàng)目工程施工時(shí)正值馬來西亞的雨季，當(dāng)時(shí)氣候濕潤，全年降水量較高。在此施工氣候環(huán)境下，施工現(xiàn)場的地基受到雨水浸泡較為嚴(yán)重，濕熱的氣候環(huán)境和施工環(huán)境給鐵路工程施工帶來了較大的困難。雨林、稻田和低洼的淤泥地是馬來西亞東部沿海鐵路施工時(shí)面臨的復(fù)雜地理環(huán)境，施工建設(shè)的難度較大，軟土地基的處理任務(wù)比較重。其中施工地段的一號(hào)地基具有最典型的軟土地基特征，為水稻田，表面具有較為豐富的地下水，為沖基層，土壤孔隙較大且含水量較高、壓縮性高。

2 深層水泥攪拌樁的施工方案

2.1 現(xiàn)場條件校對

開展整層水泥攪拌樁的施工工作，應(yīng)對施工現(xiàn)場的條件進(jìn)行校對，確定施工現(xiàn)場的自然地理氣候和地質(zhì)特征，保存文字記錄和影像資料，進(jìn)行真實(shí)性比對，發(fā)現(xiàn)施工現(xiàn)場的實(shí)際情況和設(shè)計(jì)規(guī)劃有沖突，須及時(shí)上報(bào)給施工現(xiàn)場的監(jiān)督管理部門進(jìn)行整改。對深層水泥攪拌樁施工設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行審核并向作業(yè)人員進(jìn)行技術(shù)交底，聯(lián)合施工技術(shù)人員編制施工作業(yè)的指導(dǎo)書和施工規(guī)劃。開展“四通一平”工作，即通水、通電、通路、通信以及平整地面。通水時(shí)應(yīng)當(dāng)就近取水，施工現(xiàn)場水資源豐富，供水相對較為便捷;供電大多采用發(fā)電機(jī)供應(yīng);在沒有能夠通行車輛和大型機(jī)械設(shè)備的道路時(shí)需要先打通公路到施工現(xiàn)場的最近道路;通信則是需要確保對外聯(lián)系的需求能夠?qū)崿F(xiàn);地面平整要求地面平整沒有突出或凹陷。

2.2 施工準(zhǔn)備

在開展深層水泥攪拌樁施工前需要進(jìn)行較為嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的施工作業(yè)準(zhǔn)備工作，備齊施工機(jī)械（施工機(jī)械如表1所示），為深層水泥攪拌樁施工提供穩(wěn)定的施工作業(yè)條件。在深層水泥攪拌樁施工的區(qū)域鋪設(shè)相應(yīng)的施工機(jī)械設(shè)備，不同的施工部位科學(xué)地鋪設(shè)相應(yīng)的機(jī)械設(shè)備，確保在深層水泥攪拌樁施工時(shí)能夠直接使用，提高施工作業(yè)的便利性。鋪設(shè)深層水泥攪拌樁時(shí)需要根據(jù)機(jī)械設(shè)備以及鋪設(shè)安裝規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行。鋪設(shè)安裝鉆機(jī)時(shí)應(yīng)當(dāng)將鉆桿呈垂直角度固定，將鉆頭對準(zhǔn)樁位，以保障鉆機(jī)鋪墊平穩(wěn)、機(jī)身平整。為了保證鉆桿的垂直方位，可以使用傾角儀對鉆桿的垂直度進(jìn)行矯正。在鉆機(jī)的鋪設(shè)安裝達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后進(jìn)行低壓涉水實(shí)驗(yàn)，觀察和檢查鉆機(jī)噴嘴壓力是否正常和暢通。通過制作水泥漿，為深層水泥攪拌樁施工進(jìn)行材料準(zhǔn)備。在該項(xiàng)目中，深層水泥攪拌樁施工的水泥漿使用散裝水泥，水泥摻量采用 152 kg/m。在攪拌水泥漿時(shí)應(yīng)遵循先加水后加水泥漿的施工工藝流程，每次攪拌水泥漿時(shí)保持2 min以上的充分?jǐn)嚢钑r(shí)間。再將水泥漿從拌和機(jī)倒入集料斗，采取過濾的方式將水泥塊過濾出來。在水泥漿制成后還需要進(jìn)行漿料容重測試，當(dāng)測試與設(shè)計(jì)的偏差不超過3%的情況下判定水泥漿符合施工標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 成樁施工

進(jìn)行深層水泥攪拌樁施工時(shí)采用“四攪四噴”的施工工藝，將成樁施工分為四個(gè)環(huán)節(jié)，分環(huán)節(jié)開展施工作業(yè)，提高深層水泥攪拌樁施工的質(zhì)量和效率水平（“四攪四噴”施工流程如圖1所示）。開展第一次下沉攪拌噴漿時(shí)，樁機(jī)應(yīng)以 0.8 m/min的頻率下沉，同下沉旋轉(zhuǎn)的方式切土，并且噴漿，使水泥漿液能夠深入設(shè)計(jì)的施工作業(yè)深度。在進(jìn)行成樁施工時(shí)，施工技術(shù)人員還應(yīng)當(dāng)把控樁機(jī)下沉的速度，用電機(jī)的監(jiān)測表對工作電流進(jìn)行監(jiān)測和控制，確保施工過程中樁機(jī)的工作電流低于或等于 60 A。在下沉噴漿過程中如果發(fā)現(xiàn)有地下阻礙物，須適量降低鉆進(jìn)速度，以保證水泥漿在地下的充分融合滲透。開展第二次提升攪拌并噴漿作業(yè)，即在第一次下沉攪拌噴漿施工作業(yè)后提升鉆桿，使其能從設(shè)計(jì)深度逐漸向上提升，同時(shí)進(jìn)行噴漿攪拌施工。嚴(yán)格控制鉆頭的提升速度，將其速度控制在 1.2 m/min范圍內(nèi)，使鉆機(jī)在提升過程中水泥漿與土體充分拌和。在完成第一次下沉攪拌噴漿和第三次提升攪拌噴漿施工作業(yè)后，再重復(fù)第一次和第二次的施工作業(yè)，上下攪拌噴漿施工作業(yè)，進(jìn)一步攪拌均勻軟土層和水泥漿。在“四攪四噴”成樁施工作業(yè)完成后，逐步開展水泥漿攪拌機(jī)械設(shè)備和施工現(xiàn)場的清洗工作，將樁機(jī)移到下一個(gè)施工區(qū)域，對攪拌樁進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，根據(jù)技術(shù)規(guī)格書分別在成樁 7 天和28天后開展相應(yīng)的檢查[4]。

3 應(yīng)用深層水泥攪拌樁處理鐵路工程中軟土地基的措施

3.1 開展安全綠色的施工

應(yīng)用深層水泥攪拌樁處理軟土地基時(shí)，從安全性角度和環(huán)保角度對深層水泥攪拌樁進(jìn)行施工作業(yè)，綜合考量攪拌樁施工時(shí)可能帶來的施工風(fēng)險(xiǎn)，比如：作業(yè)時(shí)機(jī)械設(shè)備傾覆、機(jī)械現(xiàn)場組裝和操作、用電不規(guī)范導(dǎo)致漏電以及泥漿排放流向難以控制等。在深層水泥攪拌樁的施工作業(yè)現(xiàn)場，按照安全防護(hù)的要求和標(biāo)準(zhǔn)放置醒目的安全警示標(biāo)志和標(biāo)牌以及安全防護(hù)設(shè)施，安排現(xiàn)場安全管理人員對安全警示標(biāo)志牌和安全設(shè)施進(jìn)行管理，為保障施工現(xiàn)場的用電安全，應(yīng)嚴(yán)格禁止私接亂接電線情況發(fā)生，對施工現(xiàn)場的電力線路和用電機(jī)械設(shè)備電源進(jìn)行每日一次的檢查和定期維修養(yǎng)護(hù)，相關(guān)用電機(jī)械設(shè)備使用完后關(guān)閉電源，鎖好電箱，防止發(fā)生意外事故。搭建電線線路時(shí)絕緣導(dǎo)線和移動(dòng)式線路使用膠皮電纜，定期檢查電纜的裸露情況。開展深層水泥攪拌樁施工時(shí)，要注重環(huán)境的保護(hù)，對施工現(xiàn)場進(jìn)行定期灑水，減少施工粉塵對施工現(xiàn)場周圍的環(huán)境污染。禁止施工人員在現(xiàn)場隨意亂扔垃圾，并將施工作業(yè)的各種廢料、廢漿和廢渣進(jìn)行環(huán)保處理。

3.2 完善施工質(zhì)量控制管理制度體系

深層水泥攪拌樁施工作業(yè)時(shí)應(yīng)當(dāng)建立健全完善的施工質(zhì)量控制管理制度體系，堅(jiān)持“百年大計(jì)，質(zhì)量第一”的鐵路工程施工軟土地基的處理原則，將質(zhì)量控制和管理作為施工作業(yè)的基本。人才管理作為實(shí)施質(zhì)量控制的重要因素，要堅(jiān)持以人為本的控制管理原則，充分調(diào)動(dòng)施工人員和管理人員的工作積極性，規(guī)范施工作業(yè)規(guī)范，減少人為失誤。施工質(zhì)量控制管理部門應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)管理力度，定期組織施工人員參與技能培訓(xùn)和技術(shù)學(xué)習(xí)。建立完善的施工人員績效考核和質(zhì)量責(zé)任制度，實(shí)施問責(zé)制，以規(guī)范施工作業(yè)操作。施工質(zhì)量控制管理人員應(yīng)當(dāng)實(shí)施有效的施工工序控制和管理，將深層水泥攪拌樁的施工分為多道工序，規(guī)范每道工序的要求，以確保每一道工序完成后都能夠?qū)崿F(xiàn)相應(yīng)的質(zhì)量目標(biāo)。

3.3 提高深層水泥攪拌樁施工的精細(xì)化程度

提高深層水泥攪拌樁的精細(xì)化程度需要從各個(gè)精細(xì)化的施工作業(yè)項(xiàng)目出發(fā)，根據(jù)相應(yīng)的施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和要求開展施工作業(yè)。在定樁位時(shí)，應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場的實(shí)際情況，使用全站儀放線，配合鋼尺丈量以及鋼釬定位，確定最合適的樁位，并由監(jiān)理工程師驗(yàn)收通過后再開展深層水泥攪拌樁施工作業(yè)。在確定和控制深層水泥攪拌樁的深度時(shí)，要以實(shí)際底層變化、工作電流的高低以及鉆機(jī)下沉速度狀況為基礎(chǔ)信息，調(diào)整制樁深度。在進(jìn)行“四攪四噴”施工作業(yè)時(shí)，進(jìn)行下沉攪拌或提升攪拌施工作業(yè)時(shí)，調(diào)整確定好攪拌軸轉(zhuǎn)速，應(yīng)用全自動(dòng)控制系統(tǒng)精確鉆桿下沉及提升時(shí)的旋轉(zhuǎn)攪拌速度。在軟土地基、淤泥層內(nèi)進(jìn)行加固作業(yè)時(shí)，為保障土體強(qiáng)度的要求，應(yīng)在保持科學(xué)合理的攪拌速度下提高注漿泵電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度，以滿足增加漿體噴入量要求，起到加固土體的作用。此外，在制作水泥漿的過程中開展邊噴漿、邊攪拌、邊提升的連續(xù)性作業(yè)，細(xì)致觀察輸漿管的脈動(dòng)情況，查看是否存在堵塞的情況，并檢查制漿機(jī)器儀表的數(shù)值變化，如發(fā)現(xiàn)數(shù)值異常則需要倒出水泥漿對其進(jìn)行重新調(diào)整[5]。

3.4 特別環(huán)境下開展適應(yīng)性施工作業(yè)

由于馬來西亞東部沿海鐵路施工項(xiàng)目為熱帶季風(fēng)氣候，在雨季的時(shí)候氣候炎熱多雨。在特別環(huán)境下開展適應(yīng)性施工作業(yè)，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)境制定好施工方案。在雨季開展深層水泥攪拌樁施工，需要做好暴雨天氣信息的搜集，根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際天氣情況安排施工，在出現(xiàn)暴雨并且必要時(shí)停止所有施工作業(yè)，以保障施工安全。工程項(xiàng)目部還應(yīng)當(dāng)成立雨季施工領(lǐng)導(dǎo)小組，對天氣環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控，在遇到險(xiǎn)情時(shí)及時(shí)地反饋信息并且進(jìn)行警示。此外，為了預(yù)防突如其來的緊急情況，避免出現(xiàn)斷水、斷電、對外通信中斷等情況，還需在施工現(xiàn)場長期配備儲(chǔ)存相應(yīng)的應(yīng)急物資，按照施工作業(yè)將施工人員分為多個(gè)班組，由雨季施工領(lǐng)導(dǎo)小組分別對各個(gè)班組進(jìn)行應(yīng)急物資管理，根據(jù)特殊應(yīng)急情況下的應(yīng)急物資表準(zhǔn)備應(yīng)急物資（應(yīng)急物資表如表2所示），避免在緊急情況來臨時(shí)沒有充足的應(yīng)急物資支持。各個(gè)班組應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)備齊全移動(dòng)配電箱以及施工機(jī)具絕緣防水線、防水雨棚和防水工具盒等。要做好深層水泥攪拌樁施工區(qū)域的防水和排水工作，通過開挖溝渠的方式排出施工區(qū)域的雨水，或及時(shí)用抽水機(jī)將現(xiàn)場低洼地段的積水排出施工區(qū)域。并做好大型施工機(jī)械設(shè)備的防水擋水工作[6]。

4 結(jié)束語

綜上所述，馬來西亞東部沿海的軟土地基改造和問題處理是比較成功的，通過各項(xiàng)措施提高了馬來西亞東部沿海鐵路軟土地基的牢固性。要始終遵循“因地制宜”的施工原則，進(jìn)一步提高鐵路工程項(xiàng)目的安全性、牢固性和穩(wěn)定性，切實(shí)提高施工質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

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[4]張磊. 淺析鐵路工程軟土地基處理技術(shù)應(yīng)用[J]. 百科論壇電子雜志， 2020（9）： 1305-1306.

[5]張宇. 鐵路工程施工中軟土地基處理技術(shù)研究[J]. 建材發(fā)展導(dǎo)向（上）， 2020（6）： 297.

[6]李艾兵. 鐵路工程施工中的軟土地基處理技術(shù)研究[J]. 工程技術(shù)研究， 2021（15）： 102-103.