国外铁路工程软土地基处理及沉降控制浅析

摘要：在我国综合国力的提高的背景之下，中国公司在国家“走出去”的战略下大力参加国外发展中国家的铁路建设热潮。国外的地质条件同我国的有较大区别，尤其遇到软土地基等特殊地质条件，建设的难度则会不断增加，基于此，本文探讨了国外铁路工程软土地基处理技术以及相关沉降控制分析。

关键词：国外铁路；软土地基；沉降控制

中图分类号：F530文献标识码： A

题目

在进行铁路路基的填筑时，土壤的含水量达到施工要求，一般经过机械碾压便可使路基的压实度达到设计要求，但是在软土地基路段很难达到设计要求，绝大多数软土地基路段都会含有淤泥、淤泥质土以及其他高压缩性饱和粘性土、粉土等，含水量较高，承载力较低，土质的孔隙比较大，土质稳定性比较差，导致上部结构设计承载能力大幅降低，若不及时正确的处理很容易影响整体道路工程的建设质量，存在较大的道路通行安全隐患。这里从以下几个方面对道路软土地基的处理进行探讨。

1、软土地基概述

软土地基是一种常见的特殊地质，在世界范围之内都有所分布，软土路基的处理的直接目的是不断提升该段铁路路基的稳定性以及承载能力。

在国际上软土地基一般如下定义：由粘土以及粉土等等细微颗粒含量多的松软土、孔隙较大的有机质土、泥炭和松散砂等等土层来组成的。地下水位则比较高,而之上的填方和构造物稳定性差，并且通常则就会出现沉降的地基。

软土地基不可以简单地只依照地基条件来确定，因为填方形状和施工状况而异，在需要的时候应该在充分研究填方和构造物的种类、形式、规模以及地基特性的基础之上，同时判定是否应该依照软土地基的处理。

2、软土地基的处理

2.1、土工格栅法

土工格栅是一种新型的聚合物材料，经双向定向拉伸后，它的纵、横向抗拉强度均匀，且具有良好延性、高抗疲劳性和耐腐蚀性。其重量较轻，方便施工。

土工格栅层处理软土地基的机理表现在下面几个方面：①土工格栅有一定的刚度，从而使上面的负荷得到扩散，提高了地基的承载能力。②由于土工格栅的抗拉强度大，它的存在可增加路堤的稳定性。③由于格栅网眼的存在制约了颗粒材料的横向移动，形成了良好的嵌锁作用。通过这种机械咬合作用使土体具有较好的整体抗剪能力。

以境外某铁路复线工程施工为例。在施工临近当地河道的一段软土路基时，根据地质勘测报告显示软土厚度为2m-7.5m，其状态为软塑状，为保证施工及运营阶段的安全性稳定性，并减小沉降，必须采取措施对路基底进行处理。经设计单位、业主、监理三方共同研究决定采用换填，土工格栅垫层等措施进行软基处理，并同时布设纵、横向排水渗沟。土工格栅垫层处理地基的施工程序及要点：①先平整场地，清表土并排干地表水。②在地基上铺一层10cm的砂垫层，然后铺上一层SS-20型土工格栅（采用横铺），土工格栅沿横断面铺设，格栅的铺设应平顺，保持一定的松紧度，表面严禁有碎、块石等坚硬凸出物。③路基土应分层填筑并满足相应规范要求，另外应避免运料车在已摊铺好并张紧定位的格栅上直接碾压。④施工中应控制路堤的填土速率并加强沉降和侧向位移的观测，防止路堤失稳。

通过上述方法进行处理，有效提高地基承载力，这一效果能有效提高路基加载速率，缩短工期。而且，土工格栅在提高地基承载力和增加地基稳定的同时，对不均匀的沉降有调节作用，能较快的减少路基的沉降差异。

2.2、高压喷射注浆法

高压喷射注浆法可以被称为旋喷法,它使用钻机将带有特殊喷嘴的注浆管钻进到土层的预定位置之后,使用高压脉冲泵把化学药剂比如说是水泥浆液、以水玻璃为主的浆液、以丙烯酸胺为主的浆液、以纸浆液为主的浆液等，通过钻杆下端的喷射装置,来向四周使用高速水平喷入土体,凭借液体的冲击力将土层切削,使得喷射流程之内的土体遭受到破坏,并且钻杆一边以一定的速度旋转,而在一边低速则会慢慢提升,使得土体同水泥浆之间充分搅拌的混合,胶结硬化之后即在地基之中可以形成直径比较均匀、有着一定强度的圆柱体,这样的话就会使得地基得到加固。

在境外的某铁路施工中，依据工程地质资料以及基础埋置深度，地基持力层为黄土状土，且黄土状土质分布不均，而第三层则为中砂分布，十分不稳定，厚度比较小、厚度差比较大，依照设计和规范的要求采用高压喷射注浆法进行施工进行加固处理。首先进行工艺性实验，确定主要工艺参数，并根据本工程地质情况和设计要求确定桩径为0.5m，采用旋管喷射单管法注浆，并配备相应的机具。施工过程中，严格按照设计桩位、桩径、桩长和桩数施工，桩位允许偏差为±5cm，桩径和桩长不小于设计值，垂直度偏差不大于1.5%。桩体质量检验在成桩28d后进行，采取钻孔取芯和平板载荷试验两种方法进行检测，检测点的频率为总孔数的0.2%,最少不少于3个点。检验结果表明：该段旋喷桩单桩承载力和复合地基承载力均满足设计要求；桩体均质，无断层、夹碴情况；桩径误差符合规定规范要求。

旋喷注浆法加固地基施工设备筒单、噪音小、振动小、施工速度快、成本低、工艺操作又相对容易，且沉降量相对较小，能满足国外客运专线的要求。同时，我们也认识到旋喷桩有技术较强的特点，施工时一定要根据不同的地质情况，进行合理的参数设置，才能保证做出质量合格的工程。

2.3、强夯法

强夯法是强力夯实法的简称，在国际上又被称为动力固结（DynamicConsolidation）或动力压实法（DynamicCompaction）。这种方法一般使用重量为80―400KN的重锤，以6―40m的落距多次冲击地基，使地基土压实和振密，致使土体体积压缩，空隙减小，密度增加，均匀性得以改善，从而达到提高地基强度、降低压缩性、增强抵抗振动液化的能力和消除黄土湿陷性的目的。随着施工方法的改进和排水条件的改善，它已适应与加固碎石土、砂土、低饱和度粉土和粘性土、湿陷性黄土、杂填土、工业废渣以及水下地基等各类地基土，具有加固效果好、施工简单、造价低、工期短、适应范围广等优点

强夯法工程的质量检测方法主要有平板载荷试验、土工取样试验、标准贯入试验、重型动力触探试验等。

2.4、其他处理方法

此外，处理软土地基时，根据现场的地址环境和机械设备等条件，还可以采用换填、袋装砂井、塑料排水板、挤密砂桩、碎石桩、粉体喷射搅拌桩、浆体喷射搅拌桩、水泥粉煤灰碎石桩、水泥砂浆桩、真空预压、堆载预压等方法。

3、软土地基沉降控制

依据路基填高、地基条件、施工工期组织安排以及工程类型分布，在系统分析地基压缩层分布范围、厚度、埋深、分层物理力学指标以及变形参数的基础之上，来进行路基工后沉降计算。铁路路基地基的沉降主要通常是由主固结沉降、次固结沉降来组成，软土地基还存在着欠固结沉降。主固结变形通常是由路基施工及摆置期来实现的，次固结以及欠固结沉降则是长期存在的。

风化岩层地基强度比较够高，地基变形量比较小，通常是弹性变形，工后沉降不容易控制;软土地基的变形通常是是塑性变形，地基变形量则是由地基土性质以及厚度决定，合理确定土质地基压缩层计算厚度对于控制工后沉降是相当重要的。

当天然地基的工后沉降没有办法满足沉降控制要求之时，则要求使用复合地基加固;对于复合地基的部分，沉降计算方法通常包括有复合模量法、应力修正法以及桩身压缩模量法等等，在设计计算之时应该依据复合地基加固的类型以及特点选择不同的计算方法。加固区之下卧层地基工后沉降是有荷条件之下沉降量减无荷条件下沉降量。淤泥质土、软黏土等饱和土按固结系数以及固结时间来计算固结度。非饱和土地基，而沉降完成率计算理论需要继续进行完善，可以通过现场具备代表性大型载荷试验推测沉降完成率或者是依据可靠经验来确定施工期的沉降完成率。

4、结语

在软土地基的强度以及变形问题是铁路工程施工别注意的问题，在铁路工程中出现过很多因为过大的沉降以及不均匀沉降而导致软土地区的工程安全和质量事故。国外铁路工程软土地基处理及沉降控制需综合考虑当地地质与坏境条件的特殊性、工期要求、施工条件与施工能力、设计标准与控制目标、经济效益等因素，根据各种软土地基处理方法的适用性，经比选确定软基的处理方案，保证经处理的软土地基满足国外铁路对于路基的稳定性和平顺性的要求。

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