關(guān)于鐵路軟土地基處理技術(shù)及應(yīng)用的研究

1、<p>　　關(guān)于鐵路軟土地基處理技術(shù)及應(yīng)用的研究</p><p>　　摘要：路基施工是鐵路工程施工的主要環(huán)節(jié)之一，路基的好壞很大程度上決定了鐵路的質(zhì)量及其使用壽命的時(shí)間。鐵路路基工程中經(jīng)常會(huì)遇到軟土問(wèn)題，處理的質(zhì)量與選擇的方法將直接影響到軌道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與安全使用，做好鐵路路基是整個(gè)鐵路工程的重中之重。本文首先闡述了軟土地基尤其是鐵路軟土地基的特點(diǎn)，對(duì)目前常用的軟土地基處理方法以及新技術(shù)進(jìn)行總結(jié)，本文將

2、根據(jù)鐵路運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)，對(duì)鐵路路基的相關(guān)施工要點(diǎn)和施工技術(shù)控制要求進(jìn)行分析。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：軟土；高速鐵路；軌道結(jié)構(gòu)；地基處理 </p><p>　　Abstract: roadbed construction is one of the main part of railway engineering construction, subgrade quality largel

3、y determine the quality of the railway and its life time. Soft soil problems often railway roadbed engineering, processing quality and choice of method will directly affect the stability of track structure and safe use,

4、completes the railway subgrade is the key of the whole railway engineering. This article first elaborated the soft soil characteristics of soft soil foundation, espe</p><p>　　Key words: soft soil; High-speed

5、 railway; Track structure; Foundation treatment. </p><p>　　中圖分類號(hào)：TU471.8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2095-2104(2013) </p><p><b>　　1.引言 </b></p><p>　　鐵路工程的施工過(guò)程中路基施工是重要環(huán)節(jié)之一，路基建設(shè)的好壞直接影響到鐵路路

6、面的使用品質(zhì)，也涉及到以后修補(bǔ)的時(shí)限和程度。所以，要始終做到規(guī)范的施工行為，正確的施工技術(shù)，這對(duì)加快鐵路工程進(jìn)度和提高工程質(zhì)量有著至關(guān)重要的作用。從50年代開(kāi)始，鐵路工程技術(shù)人員就針對(duì)路基工程遇到的軟土地基處理問(wèn)題進(jìn)行了大量的現(xiàn)場(chǎng)軟基試驗(yàn)和研究。經(jīng)過(guò)幾十年的努力，通過(guò)提高現(xiàn)場(chǎng)勘察技術(shù)和手段、采用各種新的原位測(cè)試技術(shù)和方法、應(yīng)用各種軟基處理新技術(shù)和新方法，使鐵路路基工程遇到的軟土地基處理問(wèn)題得到了較好的解決。 </p>&l

7、t;p>　　2.選擇軟土地基處理方法應(yīng)注意以下幾個(gè)問(wèn)題 </p><p>　　2.1軟土地基處理后對(duì)路基作用的認(rèn)識(shí) </p><p>　　2.1.1路基在施工和使用期間應(yīng)該是穩(wěn)定的,不因填筑荷載、施工機(jī)械和交通荷載的作用引起路基的失穩(wěn)、破壞, 也不應(yīng)由于路基的過(guò)大變形, 引起橋臺(tái)、涵洞、擋土墻等構(gòu)造物及沿線各種設(shè)施過(guò)大的變形。 </p><p>　　2.1.2

8、在可以不進(jìn)行軟土地基處理的情況下,為了避免路基沉降造成涵洞、擋土墻等構(gòu)造物變形破壞, 首先應(yīng)考慮提前填筑路基, 在其充分沉降后再修筑構(gòu)造物的路基施工方案。 </p><p>　　2.1.3高等級(jí)公路嚴(yán)格限制了路基在規(guī)定年限內(nèi)的工后剩余沉降量, 對(duì)工后15~20年的剩余沉降量通常采用如下標(biāo)準(zhǔn): 一般路段30cm, 橋頭10 cm, 過(guò)渡段沉降坡差小于2‰。這樣就可避免路面的變形破壞,以及連接橋梁、涵洞等構(gòu)造物的引道

9、路基產(chǎn)生不均勻沉降。 </p><p>　　2.1.4在軟土層較厚且沉降歷時(shí)較長(zhǎng)的地區(qū)及大范圍的軟土地區(qū), 有時(shí)將工后剩余沉降量控制在要求的范圍內(nèi)是很困難的, 或者雖能控制但不經(jīng)濟(jì)時(shí),則應(yīng)考慮對(duì)路基進(jìn)行堆載預(yù)壓或超載預(yù)壓、設(shè)置橋頭搭板、鋪筑臨時(shí)性路面、加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)等修建方案。 </p><p>　　2.1.5在沒(méi)有一定厚度硬殼層的軟土地基上,不宜直接修筑填土高度小于2~ 2.5m的低路基。這種

10、低路基在交通荷載作用下,可使路面發(fā)生較大的不均勻沉降,特別是當(dāng)軟土層不均勻, 重型車輛交通較大時(shí),引起路面破壞。 </p><p>　　2.2選擇軟基處理方法應(yīng)考慮的條件 </p><p>　　為保證路基穩(wěn)定或控制工后剩余沉降在選擇處理方法時(shí),除了考慮處理方法的特點(diǎn)、對(duì)地基的適用性和效果外,還應(yīng)考慮公路條件、施工條件、經(jīng)濟(jì)性、可靠性等。目前, 新技術(shù)、新工藝、新機(jī)具、新測(cè)試方法不斷涌現(xiàn),當(dāng)

11、開(kāi)發(fā)、引進(jìn)新的軟基處治方法或進(jìn)行軟基處治方法比較時(shí), 應(yīng)在大規(guī)模施工前進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),以驗(yàn)證該處治方法的可靠性, 并驗(yàn)證設(shè)計(jì)參數(shù)、工藝參數(shù)作為施工時(shí)的控制指標(biāo), 掌握必要的施工經(jīng)驗(yàn)和施工工藝。 </p><p>　　2.3軟土地基處理方法分類 </p><p><b>　　2.3.1換填法 </b></p><p>　　將基礎(chǔ)底面以下處理范圍內(nèi)的

12、軟弱土層部分或全部挖去, 然后分層換填強(qiáng)度較高的砂、碎石、素土、灰土、粉質(zhì)黏土、粉煤灰、礦渣及其他性能穩(wěn)定和無(wú)侵蝕性的材料, 并碾壓、夯實(shí)至要求的密實(shí)度為止。換填法常用于處理輕型建筑、地坪、堆料場(chǎng)及道路工程等。該處理方法通常使用與深度在2—3Ⅲ的軟土地基處理。使用較高強(qiáng)度的地基土進(jìn)行換填，則可以達(dá)到增強(qiáng)地基承載能力的目的，進(jìn)而達(dá)到軌道對(duì)地基的承載能力的要求。 </p><p>　　2.3.2深層密實(shí)法 </

13、p><p>　　該處理方法使用與軟土厚度在3m以上的厚軟土的加固，該方法的加固深度可以達(dá)到3Om。在加固的過(guò)程中，可以通過(guò)振動(dòng)和擠壓等方法使地基的土體達(dá)到密實(shí)和固結(jié)，同時(shí)利用加入的高抗剪強(qiáng)度的狀體對(duì)部分軟土和弱土進(jìn)行替換，實(shí)現(xiàn)提高抗剪強(qiáng)度的目標(biāo)。通常使用的加固方法有：強(qiáng)夯法、砂樁法、爆破法、碎石樁法(振沖置換法)、石灰樁法、旋噴樁法。代表方法有碎石樁法。 </p><p><b>　

14、　2.3.3置換法 </b></p><p>　　在深層密實(shí)法中，有幾種加固方法都是采用加入高抗剪強(qiáng)度的材料來(lái)提高地基抗剪能力，同時(shí)對(duì)軟土中一部分軟土地基進(jìn)行置換，一般加入的材料都能夠與原有的土體形成復(fù)合地基，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)加固的目的，因此，在有些情況下，深層密實(shí)法也被稱為置換法。 </p><p>　　2.3.4排水固結(jié)法 </p><p>　　適用于軟粘土

15、、淤泥和淤泥質(zhì)土地基。此法是在軟土地基中設(shè)置豎向排水系統(tǒng)(如插設(shè)塑料排水板、袋裝砂井等)和水平橫向排水系統(tǒng)(砂墊層), 在逐層填筑路基, 在路基荷載的作用下使土體排水固結(jié)、密實(shí), 強(qiáng)度增長(zhǎng), 地基承載力提高, 可有效減小工后沉降。若采用大于路基及工作荷載的超載預(yù)壓方式預(yù)壓, 可進(jìn)一步減少工后沉降,并可減小次固結(jié)沉降。排水固結(jié)法的豎向排水系統(tǒng)和橫向排水系統(tǒng)必須同時(shí)發(fā)揮作用,這就要求施工過(guò)程中, 不能出現(xiàn)斷板、斷井現(xiàn)象,地基表面一定要有一定

16、的平整度和拱度, 以確保水能夠排出路基之外,充分發(fā)揮該體系的作用。 </p><p>　　2.3.5化學(xué)加固法 </p><p>　　該方法的原理就是通過(guò)在軟土地基中加入水泥或者其他化學(xué)材料實(shí)現(xiàn)對(duì)軟土地基的處理，該方法適用于對(duì)砂土、淤泥質(zhì)粘土和粉質(zhì)粘土等土質(zhì)的處理。也適用于對(duì)裂隙巖體及已有構(gòu)筑物地基進(jìn)行加強(qiáng)的處理中。當(dāng)軟土地基中加入水泥或者其他化學(xué)材料后，該材料則會(huì)與土體本身發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，

17、使土地中部分水喝空氣被擠出，而使軟土地基的承載能力提高，形成復(fù)合地基，通常采用的主要加固方法有：粉噴樁、旋噴樁、注漿、水泥土攪拌法。 </p><p>　　2.3.6其它加固方法 </p><p>　　除了以上總結(jié)的幾種處理軟土地基的方法之外，在實(shí)際的工程施工中，還較為常用的加固方法有樁基、沉井、側(cè)向約束法、反壓護(hù)道法等方法。通常在軟土地基中建設(shè)較為大型的橋梁和涵洞等重要建筑結(jié)構(gòu)時(shí)，采用樁

18、基和沉井的方法比較多：而側(cè)向約束法往往適用于軟土厚度較小，軟土面積較大的軟推擠的加固；反壓護(hù)道法往往適用于軟土體分布面狹窄而軟土體厚度較大的軟土地基的處理。 </p><p>　　3.針對(duì)鐵路的軟土地基處理技術(shù) </p><p><b>　　3.1砂石樁法 </b></p><p>　　3.1.1砂石樁法的加固原理 </p>&l

19、t;p>　　在松散砂土與粘性土中有所不同的，在松散砂土中主要是發(fā)揮砂石對(duì)軟土的擠密作用、排水減壓作用、和砂基預(yù)振效應(yīng)，而在粘性土中主要是對(duì)軟土(特別是飽合軟粘土)的置換作用。 </p><p>　　3.1.2施工中常發(fā)生的質(zhì)量問(wèn)題及注意事項(xiàng) </p><p>　　樁的施工次序一般是由里向外或一邊推向另一邊，有利于擠出部分軟土。對(duì)抗剪強(qiáng)度低的粘性土地基，為減少制樁時(shí)對(duì)原土的擾動(dòng)，宜用間

20、隔跳打的方式施工；在成孔過(guò)程中應(yīng)首先嚴(yán)格控制水壓、電流和振沖器在固定深度位置的振留時(shí)間，以防縮孔、塌孔；填料要分批加入，次數(shù)頻繁，每次少進(jìn)料，保證試樁標(biāo)定的裝料量。每一深度的樁體在未達(dá)到規(guī)定的密實(shí)電流時(shí)要繼續(xù)加料振實(shí)，以防斷樁、縮徑。 </p><p><b>　　3.2塑料排水板 </b></p><p>　　3.2.1加固原理：塑料排水板是一種復(fù)合土工材料，由芯板

21、和濾膜組成，其加固軟土地基的機(jī)理是在軟土地層中按一定的間距和布置形式打設(shè)塑料排水板，在軟土中形成豎向排水通道，加速排水，特點(diǎn)是單孔水?dāng)嗝娲?，排水暢通、質(zhì)量輕、強(qiáng)度高，耐久性好。當(dāng)軟土層較厚，路堤較高時(shí)，常用塑料排水板法加速固結(jié)沉降。 </p><p>　　3.2.1施工注意事項(xiàng) </p><p>　　為方便機(jī)械設(shè)備移動(dòng)及排水板樁頭直立，可先將地表清流水面后鋪設(shè)砂墊層；為保證排水通道暢通，每

22、根樁均采用一整條的排水板，不允許有接頭，并應(yīng)保持排水板不扭曲，透水膜不被撕破和污染；牽動(dòng)排水板下沉的錨銷與排水板連接可靠，并且錨銷與導(dǎo)管下端口密封要嚴(yán)，以免泥砂進(jìn)入排水板內(nèi)阻塞排水通道；拔導(dǎo)管時(shí)應(yīng)輕輕進(jìn)行，以免帶出排水板；打設(shè)完成后，人工扶正排水板外露的頭部，并用砂土緊打管口洞口，輕拍砂土至緊密，保證樁頭是直立的。 </p><p>　　3.3 袋裝砂井法 </p><p>　　3.3.1

23、原理：袋裝砂井是把砂裝入長(zhǎng)條形、透水性好的紡織袋內(nèi)，然后用專門的機(jī)具設(shè)備打入軟土地基內(nèi)代替普通大直徑砂井。袋裝砂井既有大直徑砂井的作用，又可以保證砂井的連續(xù)性，避免縮徑現(xiàn)象。由于袋裝砂井的直徑小，材料消耗小，造價(jià)低，施工速度快，設(shè)備輕型，更適應(yīng)在軟弱的地基上施工。袋裝砂井適用于軟土層厚度>5m，且路堤高度的自重靜壓超過(guò)天然地基承載力很多時(shí)，常采用袋裝砂井法。袋裝砂井可呈矩形，梅花形布置，井徑采用7～12cm的直徑，井距1～2m，砂

24、墊層厚40～50cm。 </p><p>　　3.3.2施工注意事項(xiàng) </p><p>　　砂井定位要準(zhǔn)確，垂直度要正確，沉樁時(shí)用兩臺(tái)經(jīng)緯儀“十”字交叉控制砂井位置，用錘球控制垂直度；砂袋灌入砂后，露天堆放要有遮蓋，不能長(zhǎng)時(shí)間暴曬，施工中避免砂袋掛破漏砂；砂袋入井時(shí)，用樁架吊起垂直下井，防止砂袋發(fā)生扭結(jié)、縮徑、斷裂和砂袋磨損；拔鋼套管時(shí)，更要垂直起吊，在出現(xiàn)砂袋帶出或損壞砂袋現(xiàn)象時(shí)，要在原

25、孔邊緣重新打孔施工。連續(xù)兩次將砂袋帶出時(shí)，要停止施工，查明原因后再施工；砂袋露出井長(zhǎng)度要保證伸入砂墊層至少30cm 以上，要保證直立。 </p><p>　　3.4 真空預(yù)壓法 </p><p>　　在軟土地基上先施作豎向排水系統(tǒng)(砂井或塑料排水板)，然后在加固的區(qū)域內(nèi)覆蓋不透氣膜，利用真空源不停地對(duì)加固的土體進(jìn)行抽氣，使其內(nèi)部形成一個(gè)近似真空的環(huán)境，土體中的孔隙水在負(fù)壓作用下，沿著排水通

26、道加速被吸出，從而達(dá)到加固的作用。真空預(yù)壓法也屬于排水固結(jié)類的加固范圍，其排水固結(jié)作用與加載預(yù)壓作用是可以相疊加的，可以加速排水，在工期緊時(shí)可以使用該法加快軟土固結(jié)的速度。適用于軟土厚度大、工期緊的軟土地基。其設(shè)備與材料損耗小，可以重復(fù)使用。 </p><p><b>　　4.結(jié)語(yǔ) </b></p><p>　　總之，通過(guò)有效和合理的施工，能夠加強(qiáng)鐵路路基的剛度，使鐵

27、路的穩(wěn)定性得到有效的提高，避免或者減少施工后發(fā)生沉降和線路的變形現(xiàn)象，同時(shí)也降低了鐵路維護(hù)費(fèi)用，確保我國(guó)鐵路事業(yè)健康的可持續(xù)發(fā)展。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1]辛文軍．高速鐵路路橋過(guò)渡段的設(shè)置及施工．科技情報(bào)開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2005，(01)． </p><p>　　[2]王春艷．論路基工程質(zhì)量的成因