铁路软弱路基基底处理措施

铁路软弱路基基底处理措施

刘宾

刘宾

中铁隧道股份有限公司

摘要：在铁路建设施工的过程中，遇到软弱的路基基底是非常有可能的。本文以软土为代表介绍了铁路软弱路基基底的物理力学特征，例如有高含水量、高孔隙性、渗透性弱、压缩性高、抗剪强度低、较显著的触变性和蠕变形等。然后针对软土所具有的物理特征提出几种常用且有效的处理措施，例如有强夯法、粉煤灰应用法等，使得软弱的路基基底变得坚实，为铁路建设的质量提供保证，从而能够承受火车运输的载重，为铁路运输安全做贡献。

关键词：铁路软弱路基；软土物理特征；基底处理

引言

随着经济的发展和交通运输能力的提高，铁路建设工作变得越来越重要。安全始终是铁路运输的核心理念，因此铁路工程在建设时也要时刻关注安全问题。但是铁路在建设时遇到软弱的路基是无法避免的，例如软土，软弱路基的承重能力比较差，会给火车运输带来安全隐患。因此，工程中如果遇到软土等软弱路基就需要采取解决措施，提高路基的承重能力。本文以软土为代表，介绍软土所具有的物理特征，然后根据软土的特征寻找软弱路基基底的处理措施。

一、介绍软土的物理特征

软土是指外观以灰色为主，天然孔隙比大于或等于1.0，且天然含水量大于液限的细粒土。软土的分布没有明显而突出的区域特征，分布的较为广泛且散乱。因此，铁路施工过程中无法避免地会遇到软土路基，但是由于软土本身所具备的一系列物理学特征使得软土并不能作为优良的铁路路基，因此工作人员们需要根据软土的物理特征对软土进行加固处理。下面笔者对软土的物理学特征进行介绍。见表一。

表一铁路软弱路基的主要类型及特征

铁路软弱路基主要类型软土

物理特征高含水量、高孔隙性、渗透性弱、压缩性高、抗剪强度低、较显著的触变性和蠕变形等

1.1高含水量和高孔隙性

一般来说，软土的天然含水量为50%～70%，最大甚至会超过200%。液限一般为40%～60%，天然含水量与液限成正比，同方向发生变化。天然孔隙比在1～2之间，最大达3～4。其饱和度一般大于95%，因此天然含水量与其天然孔隙比也具有直线变化的关系。软土的高含水量和高孔隙性特征也会影响到它的另外两个物理特征，分别是压缩性和抗剪强度。在已进行的铁路建设过程中就遇到过几次软土路基，有的为浅灰色，有的为浅黑色，可以知道它们的含水量是不同的。

1.2渗透性弱

软土的渗透系数一般在i×10-4～i×10-8cm/s之间，渗透系数比较小，也就是软土的可渗透性是比较弱的。由于软土的含水量比较高，软土在水平方向的渗透性也比较高，这就导致软土路基不容易固化。同时，软土内部结构中含有带状砂层，这会阻止水分从上往下渗透，导致软土的垂直方向渗透能力低。而且软土路基建设的初期会出现孔隙水压力，这些都不利于软土路基固化，使得软土路基的承重能力比较低，影响铁路建设的安全和质量。

1.3压缩性高

软土的几个物理力学特征是相互联系、相互影响的。软土压缩性高与软土的含水量高和孔隙比高是分不开的。由于软土内部水分较多，孔隙较大，软土在收到压缩时会挤出大量的水分，也会缩小沙粒之间的空隙，从而体现出它的压缩性比较高。在软土作为铁路路基时，软土的压缩性高这个特点也会给铁路建设施工带来影响，工作人员们在对软土路基进行加压和加载时，会出现软土下沉而导致路基变形的问题，这是非常不利于施工工作正常进行的。

1.4抗剪强度低

软土的抗剪强度比较小，这与加荷速度及排水固结条件是有着密切的联系的。它的不排水三轴快剪所得抗剪强度值很小，这与其侧压力大小无关。排水条件下的抗剪强度随固结程度的增加而增大。也就是说，由于软土自身的固结程度比较低，导致软土的抗剪强度受固结程度的影响也比较低。在铁路施工过程中曾经遇到过的软土路基中，它们的抗剪强度均比较小，这导致铁路路基硬度比较低，承重能力比较差。

1.5较显著的触变性和蠕变形

软土由于其质地较软，结构硬度低，承重能力比较差，在遇到沉积物下沉时会导致它的结构和形状再次发生变化，这就是软土较显著的触变性特点。这一特点给工作人员收集软土样本，了解软土的结构造成了困扰。蠕变形是指随着时间的推移和前进，软土形状的变化也在缓慢的进行当中，不同的时间段软土形状发生变化的速度是不相同的。从另一个角度来看，软土很难固定下来，在很长的时间范围内，它都是在变化的。

二、提出铁路软弱基底的处理措施

2.1采用强夯法加固软土路基

强夯法的使用正是与软土含水量高、孔隙比高等特点相对应的。软土存在这些物理学特点，导致软土不坚固、硬度低、无法承重。强夯法是利用重锤自由落下时产生的巨大冲力所带来地冲击波来反复夯击软土路基，将夯面以下一定深度地土层夯实，以提高路基的承载力和软土的稳定性，降低软土的压缩性。由于夯击的强度非常大，软土路基的加固深度也就随着增强。因此，强夯法对于一般的软土路基加固有着良好的效果。现在常用的强夯技术加固软土路基的方法有：挤密碎石桩加夯法、砂桩加夯法、真空/堆载预压加强法、孔内深层强夯法等等。

下面重点介绍一下孔内深层强夯法。孔内深层强夯法是指将孔道插入铁路软弱路基之中，利用重量大的铁锤对路基进行不断的敲和夯实，增强路基的密度。另一方面，在不断夯实路基的同时向其中填入其他垫层，将密度高、抗压性强的垫层和软弱路基混合在一起，从技术和动力两个方面实现对软弱路基的夯实和加固。

2.2用其他垫层代替软土成为路基

由于软土并不是铁路施工过程中受到工作人员信赖的，有利于保证铁路工程安全和质量的垫层路基，施工人员可以将某一地段的软土挖出，重新填入其他硬度高、密度大的，适合作为铁路路基的垫层，从而保证铁路施工的质量和安全。目前，被施工人员常采用的，用来代替软土的垫层有砂石垫层、素土垫层、灰土垫层、矿碴垫层等，这些垫层都共同的物理力学特征，它们的含水量小，孔隙度低，且硬度高，是作为铁路路基的恰当选择。因此，在许多铁路施工工程中，施工队伍遇到软土时经常采用这种更换垫层的方法。

2.3降低软弱路基中的含水量

软弱路基之所以硬度低，很大一部分原因就在于其中的含水量太高。因此，为了加固铁路的软弱路基，必须要做的一件事情就是将土壤中的水分挤出。如何将土壤中的水分挤出，施工人员常用的办法有如下几种。一是挖沟漏水。挖沟漏水遵循了水向低处流的原则，在铁路路基的两侧就周围挖几条纵横交错的水沟，从而形成一个排水系统，将土壤中的含水量导出。二是堆载预压。通过在软弱路基上面压放重量大的材料或者设备等，利用外在的强大压力将软土中的水分挤出，从而使得软土更加的密实。

三、结语

综上所述，可以知道铁路施工过程中遇到软弱路基是无法避免的一件事情。尽管软弱路基会给铁路工程建设带来影响，也会给铁路运输带来安全隐患，但是施工人员可以针对软弱路基的物理力学特征来寻找加固软弱路基，增强软弱路基硬度和承载能力的方法。本文首先介绍了软土的五个物理方面的性质，然后根据这些物理特征提出加固铁路软弱路基的处理方法，主要有强夯法、换填垫层以及挤压路基中的水分等。

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