铁路路基地基处理施工技术

张晓丽

摘 要：面对近几年我国飞速发展的铁路市场，铁路建设过程中涌现出来了越来越多新课题。软土路基处理施工技术就是其中之一。因此只有提高软土路基的技术适用性，刚性以及承载力才能将这一问题迎刃而解。结合本人对铁路路基地基处理的施工实践，介绍何时采用以粉喷桩施工技术、高压喷射注浆法、冻结施工以及CFG桩施工技术施工。

关键词：铁路路基；软土地基；施工技术

一、引言

铁路工程施工中将强度低、压缩性高的软弱土层视为软土，如：软粘性土、淤泥质土、淤泥等，其工程特性主要有如下几点：孔隙比大、天然含水量高、灵敏度高、抗剪强度低、透水性差、压缩性高、流变性显著等。软土路基施工中常出现的两大类问题[1]分别为：（1）稳定与强度问题，指的是当路基的抗剪强度不能满足路堤及路面外荷载作用时，便会产生局部或整体剪切破坏，以至于造成路堤塌方、失稳及桥台破坏等危害。（2）沉降及变形问题，指的是当路基不能承受上部荷载或者外部荷载时，便会使得路基本身产生过大的沉降变形，以至于直接影响铁路的正常使用。鉴于上述问题，在对软土路基进行设计与施工处理时，首先应该对该地区的软土路基进行详细的研究调查，以便能完全掌握该地区软土的各种性质以及土层的相关特征，在施工过程中能采取相应的地基处理措施，保证软土路基在施工期间的稳定性和控制高速铁路运营后的地基沉降。

二、铁路路基施工技术的简介

铁路软土地基处理技术的选择原则应遵循满足轨道变形控制的要求，尽量降低投资，符合工期要求的原则，以下就现阶段铁路路基地基处理的几种常用施工技术进行介绍。

（一）粉喷桩施工技术。（1）粉喷桩施工技术的优点。 现场施工中，常采用粉喷桩技术和排水固结法[2]处理铁路软土路基，但粉喷桩施工技术的应用更为广泛。原因在于该方法相比排水固结法而言有如下优点： 1）能在很大程度上减少加固范围内的地基沉降量； 2）能减少加固区域侧向位移； 3）能更好的提高地基土自身的承载力，允许较高的填土速率； 4）由于是利用钻头搅拌钻孔成桩，所以对周边建筑物的扰动较小，不会影响周边居民的正常生活，具有良好的社会效益。

（2）粉喷桩施工工艺。粉喷桩施工技术的工作原理为：1）当喷粉搅拌钻机进入软土地基时，会对周边的软土地基进行切割搅拌；2）在搅拌的过程中，周边的空气会被逐渐压缩，此时钻头中粉体固化剂便会被喷射到软土地基中；3）钻头处于工作状态时，其上的叶片会切割周边的软土地基，以便让软土与固化剂能充分的搅拌混合；（4）当固化剂与软土达到胶结硬化状态时，便会在软土地基中形成一定直径的粉喷桩体，此时的桩体与桩间土会形成复合地基，共同承担外部荷载。

粉喷桩处理技术的一般施工工艺如下所示：（1）根据设计方案对桩身进行定位，保证桩的垂直度，当钻头接近地基时，地面时，启动空压机送气。（2）根据实际工程情况，调整钻机速度，当钻头达到设计要求的高度时，应立即关闭送气阀门，并进行喷送固化剂操作。（3）当粉体固化剂达到桩底时，便可提升搅拌钻头，当钻头达到设计桩顶标高时， 便可停止喷粉。（4）根据上述工艺进行二次搅拌。

（3）施工过程中的注意事项。为了确保施工的质量，则需要注意如下几方面：1）为了保证粉喷桩的长度满足设计要求，则需要控制下钻的深度以及喷粉的高程。2）在选用粉喷机时，应该选用具有粉体计量装置的机器，以便在施工过程中能时刻检测到粉体的含量情况。3）考虑到作业的对象是软土地基，则需要定期对桩的直径进行检测，同时还应该检查搅拌的均匀程度，相关规范规定直径磨耗量不得大于2cm。4）喷粉机应该在钻头提升至地面以下0.5m时停止喷粉。5）在施工过程中，往往会因为某种原因导致停止喷粉，当在进行二次喷粉接桩时应该保证喷粉重叠长度不得小于1m。6）在施工过程中，应该保证泵送水泥的连续性。

（二）高压喷射注浆法。高压喷射注浆法也是软土地基处理的常用方法之一，其主要工作原理如下：（1）在钻孔的作用下，将喷嘴式注浆管通人软土地基中，达到设计要求的深度时停止钻入；（2）喷出注浆管中的液体，在高压下对软土土层进行冲切；（3）在液体喷出过程中，需要保证注浆管以固定的速度进行螺旋式上升，以便使得浆液能形成圆柱体，该圆柱体不仅能提高路基的承载能力，还能在一定程度上防止大面积的沉降。

（三）冻结技术。利用冻结技术进行软土地基处理时，其主要的操作流程如下所示：首先对液态或者进行相应的膨胀操作，在实际施工过程中也可以利用制冷的装置连接密闭液压装置，以便能让冷却状态下的液体能在装置内流动；然后对软土地基进行冷冻和定型处理，以保证被处理过的软土强度得到大面积的提升。

（四）CFG桩技术。实际工程中，CFG桩技术之所以能被广泛运用于铁路软土地基处理，原因在于其施工后沉降值小于15mm，能很好的满足高速铁路路基设计规范中对无砟轨道路基工后沉降的要求。

CFG桩技术施工工艺有如下几方面的优点： （1）由于施工过程中噪音低，所以对周边居民的正常生活影响较低，且无泥浆污染；（2）在成孔制桩环节，不会产生额外的振动，所以在打新桩时对现有的桩产生的影响小； （3）实际工程中，软土地基下方可能是较硬的硬土层，而CFG桩技术的穿透力强，所以能打穿硬土层； （4）最重要的一点就是现场施工效率高。

三、铁路路基施工相关措施的选择

以下就铁路路基施工中最常用的两种措施进行分析：

（一）置换填土。在实际施工中，当软土地基的厚度小于2m且路堤的高度较低时，可以选择置换填土法进行处理。具体的施工流程如下：（1）先将泥炭、软土挖除，根据施工现场的实际情况，可以选择全部或者部分挖除；（2）采用渗水性能好的材料，按照铁路规范的相关设计要求进行分层填筑，实际工程中常用的几种填筑材料有砂、砾、卵石以及片石等，这些材料属于渗水性材料或强度较高的粘性土。

（二）砂垫层。在现场施工中，要采用该种方法则需要满足如下几方面的要求： （1）施工工期较长； （2）路堤高度在极限高度的2倍以内； （3）周边的有充足的砂资源；（4）软土地基表层无隔水层的情况等。

施工过程中需要根据路堤高度和软土层厚度及压缩性等来确定砂垫层的厚度，且在施工中，需要对砂（砾）进行适当的洒水，以便能达到分层压实的设计要求。在进行填筑路基环节时，应合理控制填筑的速度，规范中要求的速度应该满足加荷的速率与地基承载力增加的速率相适应，这样才能保证地基在路堤填筑过程中不会发生破坏。

结语：软土地基对修筑铁路有着极大的危害性，其不仅能造成地基的失稳，严重的还会使构造物产生不均匀沉降，当沉降达到一定量便会造成不可估量的损失。本文以上介绍了几种常用的软土地基处理技术以及措施，但是具体的施工方法还是需要根据施工现场的实际情况而定，当遇到的问题较为复杂时，可以同时采用几种方法进行处理，以便满足相应的规范要求。

参考文献：

[1] 万德臣.路基路面工程[M].北京：高等教育出版社，2005.

[2] 吕芳.水泥粉喷桩处理软土路基方法探讨[J].山西建筑，2007，33（14）.

[3] 阎明礼.地基处理技术[M].北京：中国环境科学出版社，1996.

[4] 曾国熙.地基处理手册[M].北京：中国建筑工业出版社，l994.