铁路软土路基处理技术探究

铁路软土路基处理技术探究

赵海平

甘肃铁科建设工程咨询有限公司 747000

  摘要：在科学技术不断发展的今天，人们对出行基础设施的要求也越来越高。基础设施建设水平的不断提升，也让我国的交通事业得到了良好的发展。在现代铁路工程中，软土地基会对工程开展造成相当显著的负面影响，同时还会威胁到铁路工程的未来建设与发展，如果没有对其进行科学合理处理，会严重影响到铁路工程的安全性以及稳定性，甚至威胁到使用此铁路工程人的生命健康安全。在建设铁路工程的过程中，各种类型的地质构造都能遇到，有的土层结构良好，但是也会遇到类似软土、冻土、黄土或者是膨胀土等很难满足设计要求的土层。当在这样的土层上进行施工时，就必须采取一定的技术手段对其进行良好的处理，文章以软土路基为例，对其处理技术进行探讨，旨在为以后的铁路施工工作提供参考。

  关键词：铁路；湿陷性黄土路基；处理技术

  前言

  软土在我国各地分布广泛，而对于铁路软土地基如果未作处理或处理不当，将会给工程施工及铁路运营带来巨大隐患。通常情况下，软基路基的强度并不满足规范的要求，所以需要在了解施工实际的前提下，采取有效的措施对软基路基进行针对性的处理，如果软基路基处理的不够完善轻则会对铁路工程的总体质量造成一定影响，严重时可能会造成安全事故，危害到人们的生命财产安全，因此软基路基的处理技术对于铁路施工而言具有十分重要的作用。

  1.铁路工程软土路基的简要概述

  铁路工程的施工过程中，由于路基的高度存在一定差异，所以水分会在路基上大量存留，并逐渐渗透到路基的内部，在进行一定反应后导致路基软化。软土地基主要由淤泥或高压缩性泥土形成，以为属于软土地质，承重力薄弱无法迅速适应成为地基所需硬质承重力佳的土壤。软土含水量过高，孔隙大，因为其淤泥性质及高压缩性质使地面建筑物极易沉降，造成铁路地基不稳塌陷等问题。软土的固结性小，不易透水，固结时间缓慢灵敏度高易压缩，给软土地质的铁路施工带来很大难度。

  与一般的路基相比，软基更容易出现变形，在对其进行施工处理时，通常需要较长的碾压时间，才能达到预期的效果。由于软基路基内部中的自由水含量较大，这些自由水即便是在强压的作用下，也难以进行流动，从而无法排出。因而软基路基的处理不妨从排水和加固两方面入手，进而保障铁路工程施工的质量。

2.湿陷性黄土的分类与特性

2.1湿陷性黄土的分类

通过室内浸水（饱和）压缩试验进行判定黄土的湿陷性，当湿陷系数小于0.015时为非湿陷性黄土，当湿陷系数大于等于0.015时，为湿陷性黄土。根据湿陷系数的大小，将湿陷性黄土的湿陷性分为轻度（湿陷系数在0.015-0.03之间）、中等（湿陷系数在0.03-0.07之间）和强（湿陷系数大于0.07）3种类型。

对于湿陷性黄土场地，以场地自重湿陷量判断，当自重湿陷量小于等于70mm时，为非自重湿陷性黄土场地;当自重湿陷量大于等于70mm时，为自重湿陷性黄土场。湿陷性黄土基础的塌陷等级应按湿陷量计算值和自重湿陷量计算值确定，分为非自重湿陷场地（I.、II.级）和自重湿陷场地（II.、III.、IV.级）。

2.2湿陷性黄土的特性

湿陷性黄土被水润湿后会产生湿陷变形，这种变形的主要特征是不可逆性、突变性和不连续性。从本质上讲，塌陷变形是一个不可逆的变形过程。黄土变形的原因不是应力增加引起的变形，而是结构强度的变化，因此其变形是不可逆的。其可变性主要表现为流水进入土壤后，土壤的力学性质和物理状态在短时间内迅速变化，发生较大变形。这种突然的变形超出了路基的设计要求。塌陷变形引起颗粒之间的相对滑动，细颗粒进入土壤中的大孔隙并跳跃引起不连续变形。

3.铁路湿陷性路基的问题和特点

  3.1在湿陷性黄土路基中出现的问题

路基坍塌问题一般包括以下三个方面：（1）路基的承载力和稳定性。在路基静荷载和动荷载的作用下，当路基承载力不能满足要求时，路基会发生局部或整体剪切破坏，直接导致列车运行中出现颠簸问题，甚至导致列车翻车的危险。（2）下沉问题。在多年静荷载和动荷载的双重作用下，路基会发生变形，当其变形包括沉降、水平位移、不均匀沉降超过相应的最大允许值时，更容易严重造成铁路的损坏，当路基压实度不够时， 当含水率超过规定的允许最大值时，路基会发生不均匀沉降，这往往对铁路危害较大。湿陷性黄土在遇水的作用下剧烈变形是该路基问题所包含的.（3）渗流问题。当路基的渗透率或水力比超过其允许值时，会发生大量的水损失，或者由于潜在的腐蚀和其他原因使路基不稳定，导致铁路损坏或工程事故。

3.2湿陷性黄土路基沉陷特点

路基沉降机理是湿陷性黄土一般产生于更新世晚期或全新世，距今不到100万年的历史，有的只有几十年到几百年的历史，由于其代龄较晚，外力作用小，自身固结不完善，未固结的湿陷性黄土孔隙较大， 结构松散，且自身强度不高。自身的强度是通过土壤颗粒之间的机械咬合、分子之间的重力和碳酸盐结晶水产生的水泥力而存在的。当外力大于自身强度时，松散无力的骨架坍塌，大缝隙被填充，小缝隙也被一些细颗粒填充，使土体之间的缝隙逐渐填充，土体逐渐固结，路基下沉。

  4铁路湿陷性黄土路基的处理方法分析

4.1灰土垫层法

该方法多应用于浅层湿陷性黄土路基的处理，即把所有湿陷性黄土挖出，然后用灰土填充夯实，避免沉降变形问题。此外，在实际施工中，应根据可塌陷性的等级、深度和处理要求准确划分填充深度。使用灰土垫层法的优势为，其自身的胶凝强度和水稳性较高，可以有效的扩散基础压力，提升结构的强度。另外，该方式在使用过程中，其抗压能力可达300kPa左右，变形模量在50kPa以内，且地下土层处理的深度不超过3米，可有效提高施工质量。此外，在处理湿陷性黄土基础时，如果黄土层厚度较低，下层较好，使用该方式除了可以提高结构质量外，还可降低成本支出，为企业创造更多的经济效益。但是，这种方法的缺点是极易受到气候环境的影响。

4.2重夯、强夯法

该方法是利用重锤反复锤打达到加固作用，在其使用过程中，由于振动较大，容易对周围建筑物造成影响，在实际施工中，应加强对周围建筑物的安全管理。

强夯法是处理湿陷性黄土路基中最经济实用的方式之一，在计算处理土层时，通常使用梅纳估算公式：Z=aQH，其中Z为湿陷性土层的去除厚度，Q为夯力，H为重锤落下距离，a为土质差异修正系数。另外，夯实前应严格控制地基含水量，以免影响夯实效果。重夯法与强夯法的操作方式相同，但由于压实能量的大小不同，相对低级的处理深度也有一定的差异。

4.3挤密桩法

挤密桩法经常被应用到厚度较大的湿陷性黄土路基处理中。其是利用钢桩的打入、沉管振动或者炸药炸扩等方式使土层形成一定的桩孔，之后再利用灰土进行填充和夯实，从而有效的提高路基结构的承载力，减少沉降变形的产生。挤密桩地基一般适用于地下水位以上的湿陷性黄土或填土，地基土的含水量是挤密桩加固效果的关键。

另外，在湿陷性黄土路基处理中，冲击碾压法也是常用的一种方式，其主要是利用冲击型的压路机，通过压路机轮体的自重以及冲击作用，使土颗粒间的空隙减小，密实性增强，从而提高承载力。该方式受地形等因素的制约，只适宜地势平坦且具有较长段落在浅层Ⅱ级自重以下的湿陷性黄土地基。此外还有一些处理方法，如预浸水法、振冲碎石桩法等，不过由于其施工时间较长，使用范围具有一定的局限性，所以并不适合该工程。

5软基处理施工质量控制要点

  5.1项目队伍质量

  施工管理者的资质和管理水平、施工人员的能力、责任心与素质高低直接关系到工程整体质量的优劣，在很大程度上决定工程的效果。

 5.2施工原材料质量控制

  工程施工中，施工所需的原材料是确保施工质量的基本保证，是影响工程质量的根源所在。原材料质量的好坏直接关系到整个工程的质量等级及结构安全，关系到工程完工后的使用功能。必须加强对原材料的进场控制，避免因原材料质量问题而导致工程安全威胁，防患于未然。

 5.3施工全过程质量控制

  铁路路基的施工质量控制主要是加强施工人员的技术水平控制，原材料的质量控制及施工中的技术控制，结合隐蔽基坑检测、排水及隔水、挡护设备砌筑、地基处理效果检测等重要环节进行质量掌控。在施工过程中，与软基处理相关的各方人员应积极进行多方联动，结合施工实际的多种因素进行实时的综合软基处理，提高其软基处理的科学性与成本和质量的平衡性。

  结束语

  通过对铁路工程施工现场软土路基实际情况的调查和研究，可以发现铁路工程软土路基施工中存在一些问题，如施工单位没有对软土路基进行勘察，或者勘察工作不全面，导致施工过程中出现一些问题，严重影响工程质量。铁路工程软土路基施工技术的应用需要严格按照施工程序进行，并对软土路基的具体情况进行充分了解和掌握。在具体施工过程中，需要按照施工设计要求和程序进行施工。在铁路工程软土路基施工过程中，要采取有效措施加强管理和监督，严格控制施工质量，提高铁路工程软土路基的稳定性和可靠性。

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