談鐵路的軟土路基處理技術

摘要：鐵路建設過程中，會遇到各種各樣的地質構造，有良好的土層，也有一些特殊的地質構造，如濕陷性黃土、凍土、膨脹土、軟土等，這樣的土層不能滿足設計的要求，必須進行處理改良后才能達到要求，結合工作經驗，本文對特殊路基中的軟土路基的處理技術進行了介紹，以供同行參考。

關鍵詞：軟土 路基 處理

1 軟土的概念

淤泥和淤泥質土的總稱是軟土。主要是由壓縮性高、天然含水量大、承載能力低的淤泥沉積物及少量腐殖質所組成的土。軟土是指濱海、湖沼、谷地、河灘沉積的天然含水量高、孔隙比大、壓縮性高、抗剪強度低的細粒土。具有天然含水量高、天然孔隙比大、壓縮性高、抗剪強度低、固結系數小、固結時間長、靈敏度高、擾動性大、透水性差、土層層狀分布復雜、各層之間物理力學性質相差較大等特點。

2 軟土路基的處理技術

為確保路堤在施工和運營期安全使用，路堤超過臨界高度時，必須進行路堤和路基加固處理。加固技術大致可分三類：①改變路堤的結構形式；②排水固結；③人工地基。

2.1 改變路堤的結構形式

2.1.1 反壓護道 反壓護道是防止地基破壞，通過在路堤兩側填筑一定高度的護道起反壓作用，保證路基穩定的一種有效的工程措施，如圖所示：

反壓護道既不需特殊的施工機械和昂貴的材料，也不需控制施工速率，施工簡易，在耕作區不宜采用，用于非耕作區和土源豐富的地區較為合適。

2.1.2 鋪設土工材料 一層或多層土工合成材料在路堤底部鋪設，可以起到柔性柴排的作用。土工合成材料主要是聚酯了高分子材料的化合物，耐酸堿，耐腐蝕，并具有較大的抗拉強度。由于土工合成材料具有較高的強度和韌性，能緊貼地表，鋪設于路堤地層后，使上部填土荷載較均勻的分布到地層中，并能阻止沖擊破壞面的產生，抵抗土坡滑動，增強路堤穩定性，提高地基的承載力。

2.2 排水固結 排水固結是在軟土中設置垂直井，為縮短孔隙水的流程，在地表鋪設砂墊層，加速土體的固結。對提高土體強度和地基承載力，增強路堤穩固性，這類加固方法效果十分顯著。

2.2.1 排水砂井 軟土地基在荷載作用下，孔隙水壓力逐漸消散，孔隙水慢慢排出，孔隙體積逐漸減小，有效應力逐漸提高，地基發生固結沉降，地基強度相應增大。粘性土固結所需的時間和排水距離的平方根據固結理論是成正比的。土層越厚，固結所需的時間越長。最有效的加速土層固結方法是增加土層的排水通道，縮短排水距離。砂井（袋裝砂井、塑料排水板）就是按照這個原理而設置的。

砂井是打樁機具在地基中擊入鋼管，或用高壓射水、爆破等方法在地基中形成按一定規律排列的孔眼（這些孔眼具有一定深度和直徑），在輕重灌以粗砂而成。砂井頂面應鋪設一定厚度的砂墊層以連通砂井，構成完整的地基排水系統。

2.2.2 袋裝砂井 袋裝砂井是在合成材料編織袋內充填中粗砂，裝入地基孔內，以加速地基排水固結，其原理、設計方法與砂井完全相同。袋裝砂井的直徑一般采用7～12cm，按其排水及施工工藝的要求確定，我國采用較多的是7cm直徑。

2.2.3 塑料排水板 塑料排水板法是用插板機將預制的帶狀塑料排水板豎直地插入土中，形成類似砂井的排水通道，使孔隙水沿塑料板的通道流出，從而加固地基土的方法。

塑料板的結構形式可分為多孔制單一結構和復合結構型兩大類。多孔制單一結構用聚氯乙烯經特殊加工而成，由于其素材本身能形成連通的孔隙，所以，透水性極好。復合結構型是指由塑料芯板（起豎向排水作用）外套既透水又擋泥的濾膜組成，芯板用硬質聚氯乙烯和聚丙烯制成，斷面成回字形或十字形等，使其能縱向排水，透水擋泥濾膜由透水性好的滌綸類或丙烯類合成纖維制成。

2.2.4 排水砂墊層 排水砂墊層是在路堤底部的地面上鋪設的一層砂墊層，其作用是在軟土層頂面增加一個排水面。在填土過程中，軟土中滲出來的水就可以從砂墊層排出來，提高軟土的強度，加速地基固結，增強路堤的穩定。

2.3 人工地基 人工地基是軟土地基內設置各種材料制成樁，將地基土換成性能良好的土料或構成復合地基，以保證路基穩定的一類方法。

2.3.1 換土 以人工、機械、爆破的方法將軟土移除，換填強度較高的黏性土或砂、礫石、碎石等滲水材料稱為換土。效果很好，因為此法徹底地改變了地基土的性質。它適用于無硬土覆蓋、軟土層較薄的情況。若軟土被水淹沒，施工時可在路堤兩側設置圍堰，以便于施工，并使填土過程不受水的浸泡，保證施工質量。當水不易抽干，軟土的液性指數較大時，可采用拋石擠淤的方法強迫換土。直接拋石施工時，將淤泥擠向兩側，可先拋中間部分，再向兩側拋石，擠出淤泥。當軟土埋藏較深，但厚度不大，換土路堤較高或施工困難、工期緊迫時，可利用爆破法排出淤泥以加速施工。

2.3.2 擠密砂樁 將砂樁打入軟土地基，擠密軟弱土層，形成復合地基。在外荷載作用下，應力向砂樁集中，沉降相應減小，使樁周圍土層承受的壓力也減小。根據我國在淤泥質黏土中打樁前后的荷載試驗，其沉降量可比天然地基減小20%～30%，因而適用于對沉降要求較高的工程。同時，砂樁與砂井一樣，能加速地基固結沉降的速率，在土中形成排水通路，提高地基承載力，改善地基的整體穩定性。

擠密砂樁采用中、粗混合砂料，也可以用砂和角礫的混合材料，含水量不得大于5%。灌砂要密實，設計規則規定，灌砂率不應小于90%。砂樁直徑宜選用較大直徑，根據置換率要求及施工機械、成樁方法等綜合因素考慮。我國最大達50～70cm，目前常用30cm的直徑，國外多用60～80cm，最大可達150～200cm。樁長不應小于危險滑弧的深度，樁在平面上布置成三角形或正方形，對于厚度不大的軟土，樁長應穿透軟弱層，砂樁頂面應鋪以砂墊層以利排水。

2.3.3 碎石樁 碎石樁和砂樁等在國外統稱為散體樁或租顆粒土樁。碎石樁是以碎石（卵石）為主要材料制成的復合地基加固樁。所謂散體樁是指無粘結強度的樁，由碎石柱或砂樁等散體樁和樁間土組成的復合地基亦可稱為散體樁復合地基。目前在國內外廣泛應用的碎石樁、砂樁、渣土樁等復合地基都是散體樁復合地基。

碎石樁是散體樁的一種，按其制樁工藝可分為振沖（濕法）碎石樁和干法碎石樁兩大類。采用振動加水沖的制樁工藝制成的碎石樁稱為振沖碎石樁或濕法碎石樁。采用各種無水沖工藝（如干振、振擠、錘擊等）制成的碎石樁統稱為干法碎石樁。當以礫砂、粗砂、中砂、圓礫、角礫、卵石、碎石等為填充料制成的樁稱為砂石樁。

2.3.4 生石灰樁 生石灰樁是用2～5cm的生石灰塊填入軟土孔眼中，形成生石灰樁地基，樁徑通常為20～40cm，樁的平面布置與砂井相同，樁距為樁徑的3倍左右，樁長一般不宜很長，視土層厚度而定，10m以內。

作用機理：利用生石灰吸水膨脹的性質是使用生石灰砂樁加固地基的主要依倨。生石灰在遇水消解的過程中，對周圍土體產生出壓密效果，其體積發生膨脹，也就是說生石灰一方面吸收樁周圍土體孔隙中的水分，同時，由于擠壓作用使土體的孔隙比減小，從而達到加固地基的目的。

2.3.5 粉體噴射攪拌法 近年國內外常用的一種深層軟基加固技術是粉體噴射攪拌法。它通過特定的施工機械，以生石灰粉和水泥等粉體材料為加固材料，用壓縮空氣將粉體呈霧狀噴入土中，使粉體與原土攪拌，形成石灰（水泥）黏土混合的柱體。它的水穩性好，強度大，可減小沉降量，加固深度一般在10～15m，提高軟土地基的承載力。

3 結束語

以上對軟土路基的處理技術進行了介紹，施工過程中如遇到軟土路基時必須按施工工藝嚴格處理，達到設計要求后才可以進行后續施工，切忌野蠻施工，以免留下后患，影響工程的交工，危及通車后運營的安全。所以鐵路的軟土路基處理工作必須得到足夠的重視，一定要切實的做好。

參考文獻：

[1]客運專線鐵路路基工程施工質量驗收暫行標準.鐵建設[2005]160號.

[2]鐵路路基施工規范.TB10202-2002.

[3]建筑地基處理技術規范.JGJ79-2002.