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铁路工程施工中软土地基处理技术

发布日期:2019/10/21文章编辑:彬豫强夯地基
随着我国现代化进程的加快,铁路交通建设在人们生活中变得越来越重要。铁路运输是我国的基本运输方式,其运输效率在很大方面取决于铁路工程路基施工质量的好坏。对于铁路工程路基施工过程而言,经常会遇到对工程施工非常不利的软土地基,且软土地基存在一定的安全隐患,如果找不到合适的解决办法,不仅会加大施工难度,而且铁路工程安全、质量也得不到保障。本文主要针对铁路施工中软土地基的危害以及解决办法展开分析探讨。 
0 引言 
铁路运输对于货运或客运而言都是很好的选择,但是铁路运输也容易发生危险事故,主要是因为铁路运输有较长的路线,并且其制动过程也比较复杂,因此在建设过程中容易产生一些不易察觉的问題,如果这些问题没有被发现,那么将会成为铁路运行时的安全隐患。我国地形的多样性对铁路建设中的土壤和地质要求很大,如果设备和施工技术达不到要求,那么当遇到软土路基时就会加大施工的难度。因此,拥有先进的设备以及过硬的施工技术是提高铁路建设质量的重要手段,对铁路建设具有重要意义,应该受到铁路建设领域的高度重视。 
1 铁路施工中软土地基的危害 
(1)路基沉降。当铁路工程完成后正式投入使用时,如果遇到软土路基,列车运行的荷载和路堤自重的双重压力会使软土沉降,路堤基底的不均匀沉降还会导致路基横向地倾斜,进而可能致使列车脱轨甚至翻车,这时要使用道碴对其添补,这样做的结果不仅使倒床的厚度不符合标准,还加大了铁路养护期的工作量,使铁路养护工作难度增加。(2)路基开裂。铁路建成通车时,如果遇到强度过差的软土地段,路堤的坡脚土会在荷载作用下隆起向外,从而导致路基本体下陷、开裂、坍塌,致使发生严重的运输安全事故。(3)桥梁、涵洞破坏。如果涵洞基础工程以及明挖桥梁基础工程在施工时遇到软土地段,若处置不当很容易发生涵洞凹陷、墙体开裂以及桥台歪斜下沉的状况,进而严重破坏了桥涵的主体结构,严重威胁交通运输过程的安全。 
2 铁路施工中软基路基的特点 
软基路基的很多特点加深了路基的不稳定性,例如强度低、空隙大以及含水量大,这些问题大大增加了铁路建设施工难度。在铁路建设施工过程中,软基路基主要会引起以下四点问题: 
(1)软基路基变形大,由于软基路基的抗剪能力弱,在受到震动时容易发生变形,进而导致地基出现沉降等一系列问题。(2)软基路基容易出现不均匀沉降问题,由于环境容易改变软基路基的内部构造,所以软基路基经常形成微层理构造,中间部分容易沉积粉土和砂层,导致软土下沉,进而导致沉降不均匀。(3)软土路基透水性差,尽管软土路基内部含有较多水分,但是其较差的透水性会使其排水不畅,导致地基很不稳定。(4)软土地基压缩性较强,因为软基路基内部间隙较大,因此在受到外界压力时会被压缩的很明显。以上问题都会加大铁路建设以及后期维修保养的难度。 
3 铁路施工中软基路基的处理技术 
3.1 排水固结法 
软基路基之所以在遭受雨水沉积等外界压力时容易发生变形,主要是由于软基路基具有较强的饱和性、较差的透水性以及较高的粘度造成的,要想解决这一问题,必须要用排水固结法来加固路基。该技术主要包括:先通过对放在软土路基内部的排水体进行压缩的方法把路基中过多的水分挤出来,目的是为了通过降低路基中的含水量使土壤固结,从而使路基的强度达到要求。对于粘性较强的土壤路基而言,排水固结法能达到很不错的处理效果。因此,在处理铁路路基中的问题时,必需在掌握当地路基特点的基础上采取恰当的解决办法,确保软基路基的稳定性能够达标[1]。排水固结地基加固图1所示。 
3.2 碎石柱法 
碎石柱法适用于挤密松散的砂土、粉土、素填土和杂填土地基,它在铁路建设中十分常见,该技术的原理是用碎石柱填充软基路基振捣形成的柱孔,这样做可以有效加强软基路基的稳定性。由于该技术在有效解决问题的同时还可以节约成本,所以也适用于大规模建设工程。在使用碎石柱法时需要注意几个地方,在用振捣法处理软基路基时,要严格控制振捣力度,一定要结合软基路基的承受能力,避免由于过度振动破坏了软基路基的内部结构而导致路基变得更加松散[2]。除此之外,为了使石料填充时更加方便,需要在振动的同时对震动位置进行反复冲刷,在促进孔形成的同时还要控制孔的深度,只有这样才能使碎石柱更容易形成,进而提高了软基路基的稳定性。碎石桩地基加固图2所示。 
3.3 换填法 
在加固比较松散浅层的淤泥、淤泥质土、松散素填土、杂填土等软基路基时,通常选择使用填充法。为了路基体系更加稳固,在进行施工之前,相关工作人员必须要结合路基的最大受压,精密计算换土深度,然后用坚固的材料替换掉原来的松散土壤,进行平整和压实后极大地增强路基体系的稳定性,有效保障铁路建设工程的质量安全。在众多处理办法中,换填法对操作要求以及人员的技术要求不高,而且还能够节约成本,对于大规模松软路基的处理是不错的选择,这种低成本、高效率的处理技术对铁路发展有重要价值。 
3.4 强夯挤密、置换法 
强夯置换法和强夯挤密法虽然有相似之处,但二者的原理以及所针对的处理对象均不相同。强夯挤密法的原理是在软基路基的特殊部位填充一些特殊材料,然后对填充过的路基进行挤密操作,这种操作是为了加强路基的抗压能力。但是这种方法存在局限性,它的处理对象是含水较多的湿陷性(如湿陷性黄土)路基。对于强夯置换法而言,主要是通过对一些用特殊材料替换再进行夯实处理。强夯置换法与填充法的作用原理是一样的,只是名称不同。这种技术通过降低软基路基的沉降能力使路基更加稳定,有效增加了铁路的使用年限。湿陷性黄土挤密桩基础加固图3所示。 
3.5 加固化学技术处理法   加固软基路基的方法有多种,可以在物理加固的基础上应用一些化学方法。正常情况下,化学处理方法主要包括搅拌桩法和灌浆胶结法。搅拌桩法的原理是将水泥灰或者其他固化剂类的物质与软土的混合物进行搅拌,当它们在搅拌过程中发生化学反应时,就达到了优化土壤的目的。而灌浆结胶法是通过对气压或者液压的使用,将土壤缝隙用其他物质进行填充。这两种方法是在改善软基路基的基础上应用了一些化学方法辅助进行,进而有效提高铁路工程质量。填土粘性土旋喷桩地基加固图4所示。 
3.6 袋装砂井 
用袋装沙井方法处理路基问题时,需要注意的是,要根据实际的地质状况设置不同大小的桩长、桩径以及桩间距。砂袋布的原材料要采用聚丙烯编织布,并保证以下指标符合工程设计要求的质量标准:有效孔径、条带质量、渗透系数、拉伸强度以及拉伸率。同时确保在砂袋顺直的前提下的灌砂率不小于95%,并且要求所有砂袋要填充紧实,袋口也要捆绑结实。为了确保砂袋可以深入30cm的砂垫层中,实际做出来的砂袋要比设计时的砂袋长30cm。在将砂袋深入砂垫层的过程中,如果遇到阻碍,可以将套管拔出后检查桩尖的活门,将管内的烂泥和杂物清除后再继续施工。 
3.7 砂桩 
用砂桩来加固软土地基(如松散砂土)是解决软土地基问题的有效途径之一,但是该技术对砂粒质量要求较为严格,砂粒粒径超过15mm且含沙量不高于3%。同时,桩管的垂直度也要受到严格把控,在施工前要用经纬仪准确测量其垂直度,只有符合标准的桩管才能投入使用。在进行砂桩施工时,要注意施工顺序的原则,即“由外侧至中间”的原则。将砂浆灌入桩管内时需要用到仪器料斗,由于料斗的容量决定了单桩所需砂量,因此该过程对料斗的容量体积要求较为严格,这也是保证砂桩质量的重要环节,灌砂振动成桩过程中,需要控制桩管提升的高度以及反插的深度,提升高度控制在13mm—16mm范围内,反插深度最好是提升高度的一半,这样可以最大限度地确保桩身更加的均匀与密实[3]。挤密松散砂桩图5所示。 
4 结语 
总而言之,随着我国铁路进程加快,出现了很多新兴的软土地基施工技术。软土地基是加大铁路施工难度的重要因素,也拖延了工程的施工进度。因此,当遇到软土地基时,应根据路基土质的具体情况来选择能够强化其质量的施工方法。从而提高我国铁路工程的质量,避免发生铁路工程安全事故,推动我国铁路企业可持续发展,使我国铁路交通能力稳步提高。 

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