铁路软土路堤综合处理措施的研究

摘要：软土路堤的处理措施较多，所有的处理措施都是建立在针对软土的微观机理和力学特性的基础上发展起来的。随着人们对软土路堤工程特性研究的深入、新型材料的应用和施工方面的进一步改进，这必将使软土路基综合处理措施得到更加广泛的应用。在工程实践中，对众多的处理措施如何选用，要从软土的工程性质、处理后要达到的要求、所需资金、施工进度、难易等方面进行综合研究和对比。文章主要研究砂井与土工合成材料综合处理铁路软土路堤的措施。

关键词：砂井 土工合成材料 处理措施

1 概述

近年来，土工合成材料这种岩土工程的新型材料大量出现。这种新型材料放在软土的里面、表面或各个土层中间能起着返滤、加筋、排水、防渗、隔离、加固的作用；因此，土工合成材料在软土路堤的发展和应用中有着广阔的前景。下面以土工合成材料和砂井同时使用的工程实例来加以说明软土路堤的综合处理措施。

铺设土工合成材料以后，软土路堤的稳定性分析仍以圆弧法为基础，一般情况下，采用荷兰法和瑞典法进行计算。

砂井的施工方法采用射水法，它是利用人工高压射水在土中形成竖直井，在井内填入砂子，在砂井的周围铺设砂垫层，砂井和砂垫层共同作用处理软土路堤，土体受到压力后，土体孔隙的水进入砂井中，再由砂井竖向排出，在提高有效应力的同时，孔隙水压力降低，提高了软土路堤的承载力。铁路路基变形观测一般是以位移监测桩、沉降板和沉降观测桩为主；目前。客运专线的变形观测要求精度较高，在客运专线的变形观测中增加设置了一些高精度智能型的仪器，例如：土压力盒、柔性位移计、电磁式深层沉降仪、智能数码柔性沉降计、单点沉降计、剖面管等。

2 工程概况

在铺设某段铁路线路时，有两段软土地基上的高路堤，给工程造成了很多的障碍，如果还是采取原先的设计方案，是很难保证如期完成铁路铺轨的，如果要想既保证工程的质量，又满足工期的需求，可以把原先的处理方案变成土工织物和砂井综合处理加固地基，经后期的观测发现，这种土工织物和砂井的综合处理措施增加软土路堤的稳定性、加快了施工的进度和节约施工成本等，取得了令人满意的效果。在施工中，其中1#工点仅需要54天便填到了设计高度8.8m；2#工点，仅需要43天便填到了设计高度9.2m，后来1#、2#工点又相继加高了1.5m，这相当于沿长度方向每米增加填土10m3左右，通过模拟列车的运行可以说明1#、2#工点均是稳定的。下面主要以2#工点为例加以介绍。

3 工程地质

试验段所处的地理位置为丘间的谷地，谷地部分的宽度大约200m左右，地势基本上是为平坦的水田，两侧的坡谷大部分为较为平缓的旱地。谷地的上部分是第四纪近代的冲积物，下伏为第三纪紫红色的砂岩与砂砾岩层相互交错。地下水位接近于地表。软土层的性质如下：

第1层：褐黄色的粘砂土，中细砂砾砂层相互交错，厚度大约为1-3m；

第2层：泥炭土与淤泥质粘土层相互交错，其中夹有大量朽木，基本上呈软塑和流塑状态，厚度大约为5-7m；

第3层：粗砂砾中夹杂着卵石层，厚1-3m；

第4层：砂岩类砂砾岩层相互交错，其中上部1-2m是较为严重的风化带部分。

3 设计方案

3.1 方案选择

软土路堤的设计方案如果用砂井和反压护道综合措施处理，反压护道是由宽度为15m、高度为4m的断面形成的，如果按照施工的工期是一年来进行相关检算，那么，通过用荷兰法和瑞典法检算其安全稳定系数仅为1.20。

采用土工织物和砂井综合处理方案，利用土工织物承受横向拉力能够增加土的抗滑力矩，从而提高路基的稳定安全系数，通过检算稳定安全系数为1.69。同时，填土的速度可以提高。增加的部分填土又能够加快地基的渗透固结速度，提高了软土路堤的承载能力。

3.2 土工织物的选择及铺设位置的确定

该段软土路堤的处理选用青岛麻纺厂生产的宽度为0.98m的聚丙烯叠丝编织型土工织物，该土工织物的性能为：纬向抗拉强度是36kN/m，径向抗拉强度为50kN/m，延伸率为20%。施工时，为了方便，土工织物的尺寸在工厂内加工成宽度为3.6m，在纵向方向上的延伸搭接长度是0.5m，总的长度为路堤底部的宽度再加上折回的宽度5m。

铺设土工织物的位置是在排水砂井顶部的砂垫层内，砂垫层能够起到防止顶破和增大摩擦系数的作用。通过检算，铺设土工织物最少两层，两端向回折3m作为锚固端，起到加固的作用；同时在外面还要铺设干砌片石进行保护。

3.3 检算稳定性

软土的稳定分析方法多用圆弧法。加铺土工织物后，因土工织物承受了拉力而增加了一个稳定力矩，从而增大了安全系数，常用两种稳定方法即荷兰法和瑞典法进行计算。

4 施工及观测变形

4.1 施工概况

为了给试验段争取更多的填土时间和较大的固结荷载，应该最大限度的提高观测数据水平位移的控制值，这样可以有效的提高施工速率。在7月份，进行砂井施工（采用射水法施工），深度都达到砾卵石层。8月上旬进行土工织物的铺设。8月中旬开始填筑，并以边桩观测数据来控制填土速度。填筑到设计高度只用了43天，填土超过临界高度以后，填土速率仍然很快，从5m一直到9.2m，仅仅用了16天的时间，在软土地基上不铺设土工织物，像这样快的填筑速率是比较少见的。

4.2 观测变形

沉降增量随荷载增量而增大，当填土荷载增量未超过10kN/d，沉降增量随荷载增量而变化是呈直线关系，超过后则不呈直线关系，而且还有可能发生局部破坏。填土的平均沉降速率为0.0199m/kN，卸载的沉降回弹为0.0068m/kN。

本工点填土过程中，当观测边桩位移值达到15 mm/d时需放慢填土的速度；当边桩位移达2520mm/d时才停止填土。这与《铁路特殊土路基设计规则》（TBJ35-

92）所定的20mm/d的允许值有所突破。此外，实测得到的地基平均固结度也远高于理论计算值。

5 评价

工点建成通车运营至今，其沉降与其它工点比不但小而且均匀。例如路堤竣工后的11月10日实测沉降数值为：路堤中心及距中心10m处分别为1.551m相1.328m。土工织物在此工点的使用起到了改善地基土的应力状态，增加路堤稳定性、加速地基的固结沉降等作用，且节省了工期、降低了成本。

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