鐵路軟土路基施工技術(shù)探析

1、鐵路軟土路基施工技術(shù)探析摘要：隨著科技的日新月異，火車(chē)的軸載技術(shù)也 慢慢轉(zhuǎn)向重型化。在鐵路建設(shè)施工中，軟土路基也成為工程 施工技術(shù)中的一大難題。本文主要探討的是鐵路工程中軟土 路基出現(xiàn)的原因，再加上軟土路基本身的有關(guān)特征得出關(guān)于 處理軟土路基建設(shè)的具體措施，總結(jié)出關(guān)于鐵路工程在軟土 路基技術(shù)施工的方法。關(guān)鍵詞：鐵路軟土路基技術(shù)分析一、軟土路基的廣義特征一般情況下，人們常說(shuō)的軟土是指低強(qiáng)度，高壓縮性的 軟土地層，按照其性能可分為以下幾種：淤泥質(zhì)土壤、軟粘 性土質(zhì)層、淤泥、泥炭質(zhì)土壤以及泥炭等五種類(lèi)型。我們習(xí) 慣上把前三種土質(zhì)稱(chēng)作軟土。他們主要分布在我國(guó)河口三角 洲地區(qū)、盆湖地周邊、平原濱海地區(qū)以

2、及廣大山澗谷地。軟 土的工程特性主要表現(xiàn)為：土質(zhì)空隙之間間隔較大；泥土含 水量天然較高；壓縮性能強(qiáng)；透水性能比較薄弱；流動(dòng)性強(qiáng) 以及靈敏度較高。通常在施工建設(shè)中，軟土路基的危害性主 要表現(xiàn)在：由于軟土路基本身抗剪強(qiáng)度較低，所以當(dāng)軟土承 受到比自身負(fù)荷能力更強(qiáng)的外界壓力時(shí)，軟土路基就會(huì)難以 維持原樣而產(chǎn)生整體性的剪體層破壞，最終造成建設(shè)工程的 塌方，失去屏障后的嚴(yán)重破壞。另外，當(dāng)軟土路基在承受上 部負(fù)載以及外部壓力作用下產(chǎn)生沉降變形時(shí)，就會(huì)影響鐵路 的正常使用，影響施工建設(shè)的進(jìn)程，嚴(yán)重的則會(huì)導(dǎo)致安全事 故。所以，在處理軟土路基施工建設(shè)的過(guò)程中，必須經(jīng)過(guò)前 期的細(xì)致研究和探討得出最佳施工方案，精確

3、掌握軟土路基 的特性和土質(zhì)層的情況，特別是軟土的抗壓強(qiáng)度和應(yīng)對(duì)負(fù)載 作用的變形運(yùn)動(dòng)狀況的規(guī)律，然后采取有效措施，才能確保 軟土路基在施工建設(shè)過(guò)程中處于穩(wěn)定狀態(tài)，并控制其沉降運(yùn) 行。二、軟土路基處理辦法修建高速鐵路時(shí)，很多情況下都會(huì)遇到軟土路基的情 況，在軟土路基上修建鐵路，往往需要經(jīng)過(guò)實(shí)地勘察測(cè)量， 探討出最佳設(shè)計(jì)施工方案，確保軟土路基的穩(wěn)定性，控制施 工過(guò)后的沉降問(wèn)題以保證施工建設(shè)的如期進(jìn)行和避免安全 隱患。（一）減輕負(fù)荷在施工過(guò)程中，要注意到路堤的荷載問(wèn)題，只有路堤的 荷載作用減少才能保證施壓在地基表層上的荷載作用力減 小，地基才能保證其穩(wěn)定性，不會(huì)隨時(shí)發(fā)生轉(zhuǎn)移運(yùn)動(dòng)。我們 在實(shí)踐中總結(jié)出了

4、幾項(xiàng)有效措施：一方面要盡可能在設(shè)計(jì)中 降低路基的標(biāo)高，而在有些情況下會(huì)受到使用和規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的 限制，在設(shè)計(jì)上很難降低標(biāo)準(zhǔn)；另一方面要注意使用一些輕 薄的材料填充建筑路堤，比如一些粉煤灰類(lèi)的輕質(zhì)材料，以 及在路基建設(shè)中經(jīng)常會(huì)用到的eps超輕質(zhì)原材料填充路堤。（二）地基和樁基礎(chǔ)的處理在鐵路軟土路基工程中處理地基的方法多種多樣，主要 使用的有：置換法、振密擠壓法、預(yù)壓法、灌入固化物和加 重鋼筋法。而在鐵路施工中常用的方法主要是復(fù)合地基和改 良土質(zhì)兩種。前者是在指在地基建設(shè)中采用抽出鋼筋、置換 材料、改良部分土質(zhì)等辦法設(shè)置新的復(fù)合地基以提高地基的 承載力度，減少地基的沉降運(yùn)動(dòng)，例如采用水泥土混合土質(zhì) 假

5、期假期加強(qiáng)地基的承受力，使用低強(qiáng)度的樁復(fù)合地基以及 在土質(zhì)上附加鋼筋墊層等方法也可以達(dá)到增強(qiáng)軟土路抗沉 降能力。另外，在地基中設(shè)置樁基礎(chǔ)設(shè)施時(shí)，如遇到軟土路 地基路段，還可以通過(guò)假設(shè)橋梁來(lái)避免軟土路的沉降，在土 質(zhì)中的打入樁基礎(chǔ)可以提高軟土路面的荷載力。（三）施工后期綜合修補(bǔ)在鐵路施工建設(shè)后期，如果滿足了地基的基本穩(wěn)定性， 在道路建成后是允許一定程度上的土地沉降和不均勻偏移。 主要修補(bǔ)的部分一般是設(shè)計(jì)中的預(yù)留髙度和地基路面，調(diào)整 施工過(guò)程中產(chǎn)生的不均勻沉降和偏移，在滿足了前期設(shè)計(jì)要 求的同時(shí)，也完善了施工建設(shè)的整體目標(biāo)，這是一種及時(shí)的 處理方法，這種方法在一定程度上會(huì)影響到交通運(yùn)行的條 件，應(yīng)

6、當(dāng)慎重選擇。比如拿國(guó)外的一個(gè)例子來(lái)說(shuō)：某一條高 速鐵路在通車(chē)運(yùn)行后，經(jīng)常發(fā)生路況的塌陷和沉降情況，工 作人員就必須時(shí)常去修補(bǔ)路面以保證正常運(yùn)行，而在第一年 他們一共修補(bǔ)了 14次，連續(xù)幾年的修補(bǔ)才達(dá)到了鐵路運(yùn)行 的標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量要求。如果在施工建設(shè)初期就能預(yù)防這種情 況，采用高質(zhì)量、高標(biāo)準(zhǔn)、高要求的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)建設(shè)施工，就會(huì) 避免這些后期修補(bǔ)，還能節(jié)省資源，降低成本，這無(wú)論對(duì)于 哪一項(xiàng)工程的建設(shè)投資都是有利的。通常在條件允許的情況下，應(yīng)該采用上述辦法進(jìn)行綜合 處理，將減輕路基的負(fù)載力與地基處理相結(jié)合；對(duì)路基的地 基處理和工后修補(bǔ)相結(jié)合；堆載預(yù)壓綜合處理與真空預(yù)壓技 術(shù)相結(jié)合等等辦法，都能為建設(shè)施工工程帶

7、來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)和 社會(huì)效益，不僅能提高整個(gè)工程質(zhì)量，還能加快鐵路施工的 進(jìn)程。三、軟土路基施工技術(shù)探討（一）土質(zhì)凍結(jié)法凍結(jié)法采用的是二氧化碳膨脹或者液態(tài)氮的凍結(jié)作用 來(lái)使得軟土表面凍結(jié)，或者采用一些具有制冷效果的機(jī)械設(shè) 備與密封的液壓系統(tǒng)連接起來(lái)，使得冷卻液在整個(gè)軟土質(zhì)環(huán) 境中自由流動(dòng)形成冷凍效果，從而凍結(jié)軟土，以此提高泥土 的抗壓強(qiáng)度和降低沉降度。這種方法適用于各種類(lèi)型的土壤 狀況，尤其在遇到軟土路基的情況下，施工開(kāi)挖的深度大于 8m以及遇到地下水位以下的環(huán)境中，凍結(jié)法會(huì)經(jīng)常被施工單 位所采用，是一種廣泛而有效的建設(shè)手段。（二）高壓噴射注漿法在二十世紀(jì)七八十年代，我國(guó)從日本引進(jìn)了一種新的道 路

8、施工技術(shù)一一高壓噴射注漿技術(shù)。它主要應(yīng)用的原理是采 用加固松軟土質(zhì)的方法提高軟土抗沉降力，將化學(xué)上的注漿 技術(shù)與高壓射流切割的方法相結(jié)合。在鐵路施工過(guò)程中，在 鉆桿一端安裝一種特別的噴嘴，先用鉆機(jī)鉆入預(yù)定的標(biāo)高 后，從噴嘴中將水泥漿液利用高壓噴出，形成流動(dòng)的噴射射 線來(lái)切割攪拌泥土，同時(shí)，在鉆桿的上升旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，泥土 里面的沙粒和泥漿會(huì)相互融合再凝固，從而形成一個(gè)圓柱形 的均勻的水和泥土固結(jié)層，從而防止地基底部水質(zhì)的滲漏， 達(dá)到防固的目的。高壓噴射注漿技術(shù)是一項(xiàng)防滲漏、加強(qiáng)固 化的新技術(shù)，它的發(fā)展過(guò)程是經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次科學(xué)研究和實(shí)踐加 以完善的。在研究樁基礎(chǔ)技術(shù)的過(guò)程中，管道和噴嘴技術(shù)的 改進(jìn)是至關(guān)

9、重要的，在制定出一套合理規(guī)范的施工設(shè)計(jì)方案 后，就要提前考慮施工現(xiàn)場(chǎng)的管理問(wèn)題以及如何降低成本保 證質(zhì)量。高壓噴射注漿技術(shù)在其中有著舉足輕重的地位，它 主要應(yīng)用在淤泥、粘性土質(zhì)、砂土和沙粒等部分地基環(huán)境中, 在鐵路建設(shè)中加強(qiáng)地基的穩(wěn)定性，防止地下水質(zhì)滲漏和地表 下沉，在我國(guó)鐵路的軟土路建設(shè)中被廣泛應(yīng)用。（三）復(fù)合地基處理復(fù)合地基的處理辦法主要有粉噴樁。碎石樁和旋噴樁三 種。在處理軟土地基路段的過(guò)程中，由于地基的復(fù)雜性和對(duì) 軟土層厚度的特殊要求，一般情況下我們會(huì)采用粉噴樁的辦 法來(lái)處理。粉噴樁在處理軟土路地基中占有很大的優(yōu)勢(shì)。主 要表現(xiàn)在：1、可以在大幅度的范圍內(nèi)減少軟土路地基的沉降量， 與凍結(jié)

10、法和排水法相比能減少26%50%的沉降量。對(duì)一些軟 弱土層的加固作用更加有效。2、可以加強(qiáng)泥土地基的承載力和負(fù)載力，有效快速地 適應(yīng)施工中的填筑環(huán)節(jié)，它不僅提髙了填土的速度，還能加 強(qiáng)防滲漏性能。3、采用鉆頭鉆入軟土層中然后進(jìn)行打樁，使得地表下 沉的幅度變小，低振動(dòng)、低干擾能有效避免對(duì)周?chē)牡鼗h(huán) 境和建筑物產(chǎn)生影響，為施工建設(shè)單位取得良好的社會(huì)效 益。4、大范圍的減少加固區(qū)域的側(cè)方位位移，在同等條件 下，排水固結(jié)法的側(cè)向位移比較頻繁，而粉噴樁技術(shù)的應(yīng)用 則能在相同環(huán)境下減少65%75%左右。5、在施工過(guò)程中能有效降低下沉塌方的危險(xiǎn)，施工過(guò) 程簡(jiǎn)便，提高了安全性，同時(shí)機(jī)械設(shè)備的問(wèn)題也很容易得到

11、 解決，既降低了成本又提高了效益。相對(duì)于粉噴樁技術(shù)來(lái)說(shuō)，旋噴樁技術(shù)的成本價(jià)和使用價(jià) 格更高，大約是壓密注漿處理技術(shù)的5倍。另一方面來(lái)講， 施工單位難以有效控制最終成樁的質(zhì)量，在實(shí)際施工過(guò)程 中，大量的事例反映出粉噴樁的有效長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)時(shí)難以保證其 質(zhì)量水平，而且還會(huì)存在粉噴數(shù)量不足、無(wú)法攪拌均勻、交 接不對(duì)頭等問(wèn)題。四、軟土路基施工注意事項(xiàng)（一）軟土路基的強(qiáng)度問(wèn)題在鐵路的建設(shè)過(guò)程中，施工單位在進(jìn)行修建時(shí)難免會(huì)遇 到軟土路基，它具有土質(zhì)松軟，抗壓能力低等弱點(diǎn)。所以施 工單位要特別注意軟土路基的質(zhì)量和安全問(wèn)題，如果沒(méi)有正 確地加以處理，就會(huì)為以后的施工建設(shè)埋下隱患。要建造一 個(gè)好質(zhì)量的路基首先要認(rèn)識(shí)到

12、的一點(diǎn)是確保道路的使用期 限和路基的強(qiáng)度，如果在道路修建完畢后由于強(qiáng)度偏低而承 受不住車(chē)輛的壓力導(dǎo)致塌陷事故，那就說(shuō)明施工企業(yè)在施工 過(guò)程中沒(méi)有注意質(zhì)量問(wèn)題，很可能會(huì)對(duì)人民的生命財(cái)產(chǎn)安全 造成無(wú)法挽回的后果。所以在軟土路及的建設(shè)過(guò)程中，專(zhuān)業(yè) 技術(shù)人員必須親臨現(xiàn)場(chǎng)，加強(qiáng)勘測(cè)，制定出一套合理有效的 應(yīng)對(duì)軟土路基工程建設(shè)的方案，這樣才能提高效率、保證質(zhì) 量、降低風(fēng)險(xiǎn)。（二）注意雨雪等自然災(zāi)害軟土中一般含有大量的水，淤泥，泥沙等一些軟性物質(zhì), 所以它的抗壓承受能力非常低。在我國(guó)大部門(mén)地區(qū)，降水情 況都比較多，通常降雨量也比較大。在一條鐵路橫穿幾個(gè)省 的情況下，通常會(huì)遇到山體，坡路等情況，這些路段的軟土

13、 地基比較豐富，也很容易遭到雨雪等自然現(xiàn)象的破壞。尤其 在鐵路兩旁的邊坡是最容易受到影響的，要針對(duì)這一特征才 制定合理的解決辦法，保護(hù)鐵路道路兩旁的軟土路。同時(shí)在 施工過(guò)程中也要針對(duì)路基的穩(wěn)定性提出新的解決方案，來(lái)防 止在雨雪天氣的沖刷下造成的土質(zhì)損壞。（三）防止不均勻沉降問(wèn)題在軟土路基施工建設(shè)中最容易出現(xiàn)不均勻沉降問(wèn)題，由 于軟土中占絕大多數(shù)比例的物質(zhì)是水，因此土質(zhì)較軟，容易 往低層下沉，如果在承受較大的壓力時(shí)，軟土就會(huì)呈現(xiàn)出不 穩(wěn)定性而向兩旁發(fā)生偏移收縮，從而出現(xiàn)軟土路基的不均勻 沉降。通過(guò)種種實(shí)際事例可以得出結(jié)論：想要在軟土中建設(shè) 道路十分困難，特別是鐵路的建設(shè)更需要符合精確的標(biāo)準(zhǔn)， 為

14、了使鐵路建設(shè)規(guī)劃的需求得到滿足，加上社會(huì)發(fā)展的需 要，在建設(shè)鐵路軟土路基施工技術(shù)上應(yīng)該加強(qiáng)改善措施，改 變由于軟土質(zhì)松軟帶來(lái)的施工困難和安全隱患。因此，在施 工過(guò)程中必須要在軟土地上附著一層復(fù)合型硬質(zhì)土壤，這樣 才能有效防止軟土路基帶來(lái)的施工危害。施工單位的專(zhuān)業(yè)人 員要提前選擇合適的硬質(zhì)土壤，加強(qiáng)技術(shù)指導(dǎo)，努力控制軟 土路基的不均勻沉降問(wèn)題。（四）加筋法技術(shù)常見(jiàn)問(wèn)題1、材料的選擇隨著社會(huì)對(duì)道路質(zhì)量要求的提高，在材料的選擇方面也 越來(lái)越精細(xì)化。加筋技術(shù)在軟土路基施工建設(shè)中是常用的一 種抗沉降辦法，在不斷的應(yīng)用和發(fā)展中，施工單位對(duì)鋼筋材 料的選擇越來(lái)越科學(xué)化。加筋材料一般分為以下幾種：第一 類(lèi)是天然植物類(lèi)如柳條、竹片等；第二類(lèi)是典型的金屬類(lèi)材 料如不銹鋼帶；第三類(lèi)采用的是玻璃纖化物質(zhì)的合成材料； 第四類(lèi)屬于混凝土質(zhì)復(fù)合型材料。2、質(zhì)量測(cè)試在進(jìn)行鐵路道路的鋪設(shè)時(shí)，必須要對(duì)材料進(jìn)行整合的均 勻處理，有些處于斜坡路段的石塊因?yàn)槭芰Σ粍驎?huì)發(fā)生嚴(yán)重 的超負(fù)荷變形，為了有效避免這種情況的發(fā)生，在施工過(guò)程 中就要對(duì)材料的松緊度進(jìn)行一次精密的測(cè)試，保證施工材料 的質(zhì)量和整體性特征。結(jié)束語(yǔ)一座城市的整體規(guī)劃建設(shè)在一定程度上依賴(lài)于道路交 通的建設(shè)，因此，軟土路基