铁路地基加固方式概述

胡勇刚

(成都铁路局重庆建设指挥部，重庆 400023)

高速铁路的建设标准与普通铁路相比有大幅度提高，对地基工后沉降的要求也越来越严，地基处理技术也应铁路发展要求飞速发展，新方法、新工艺不断涌现。地基处理的目的就是利用置换、挤密、排水、交接、加紧和热学等方法对地基土进行加固，以改善压缩层内一部分或全部地基土的强度、压缩性、渗透性、动力特性和特殊土地基特性。

地基处理方法，主要有换土垫层法、反压法、排水固结法、动力压密法、深层挤密桩法、高强度桩—网复合地基等。

1 换土垫层法

换土垫层就是将基础底面以下不太深的一定范围内的软弱土或不良土清除，分层置换质地坚硬、强度较高、性能稳定、压缩性较小、具有抗侵蚀性的砂、砾、碎石、卵石、素土、灰土、煤渣、矿渣等材料，并同时以人工或机械方法分层压、夯、振动，使之达到要求的密实度，形成良好的人工地基。按施工方法的不同，换填法可分为(1)机械换土法，包括机械碾压法、重锤夯实法、震动压实法等;(2)爆破排淤法，包括先爆后填和先填后爆两种方法;(3)抛石排淤法，这种方法不用排水，不用挖淤，施工简单迅速，适用于湖塘河流等积水洼地;(4)砂垫层法，在软土地基上铺设一层砂，再在上面填筑路堤，这砂层就称砂垫层，可分为排水砂垫层和换土砂垫层。换土垫层地基处理法适用于浅层软弱地基及不均匀地基的处理，同时可以有效地处理某些荷载不大的建筑物地基问题［2］。

2 排水固结法

在软粘性土地基特别是饱和粘性土地基上施加静载时地基将出现很大的塑性剪切变形直至发生破坏，或者静荷载低于地基的承载能力，地基土体随时间推移而产生沉降或沉降差异，使建筑物产生变形、裂缝、甚至引起建筑物倒塌。排水固结法就是通过改善地基排水条件和施加预压荷载，加速软基中孔隙水的排出，加快其固结压缩，使其密度增加、强度提高，减少工后沉降。主要方法有:堆载预压法、真空预压法、砂井预压法、袋装砂井法、排水纸板法、井点降水法、电渗预压法。应用排水固结法加固软粘土地基，其施工顺序如下:(1)铺设水平排水垫层;(2)设置竖向排水体;(3)埋设观测设备;(4)实施预压;(5)检查预压效果;(6)若不满足设计要求，则更改设计至满足设计要求为止。从施工角度分析，要保证排水固结法的加固效果，主要要做好三个环节，即铺设水平排水垫层、设置竖向排水体、施加固结压力。这类方法设计理论成熟，施工经验丰富应用极为广泛，但也有其缺点，那就是时间一般较长，预压所需的荷重较多。

3 反压法

在软弱土地基上修筑高路堤等设计高度超过地基填土的极限高度时，在路堤的两侧加上一定宽度和高度的反压台(或称反压护道)，在反压台垂直荷载的作用下，因路堤荷载致使其两侧地基又被挤出隆起的趋势得以平衡，从而保证路堤地基的稳定，这种方法成为反压法。反压法由路堤等土方工程的放缓边坡演变而来，因为反压台的存在，加宽了荷载的分布宽度，减小了地基上的单位宽度，因此它比放缓边坡更有效。

4 动力压密法

所谓动力压密法，就是采用动荷载对地基进行加固的方法。其作用机理是利用动荷载使饱和砂土或粒状土产生液化，从而引起土体原有结构的破坏，土粒排水挤密，强度提高。动力压密法经过几十年的发展，已广泛地应用于工业与民用建筑、仓库、油罐、公路、铁路及飞机场跑道等地基处理中，主要适用于加固沙土和碎石土、低饱和度粉土与黏性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基，效果好、造价低、工期短。主要方法有:强夯法、重锤夯实法、爆破法、振动挤密法、机械压实法。

5 加筋土法

加筋土法是在土体中埋置各种性质不同的材料，如土工织物、土工格栅、钢带等形成加筋土垫层，使人造材料和土体形成整体，增大压力扩散角，提高土体的抗压、抗拉、抗剪强度，减少沉降，也可用于形成加筋土挡土墙。适用于路堤软土软基处理、挡土墙。主要方法有:锚杆法、加筋土法。

6 深层挤密桩法

深层挤密桩法是以振动和冲击方法成孔，然后向孔中填入砂、石、土、灰、或其它材料，将材料捣实挤入软土地基中，在地基中造成直径较大的密实柱体，称为挤密桩。深层挤密桩属于柔性桩加固地基的范畴，其作用机理是通过深层地基挤密，使土体颗粒靠近，减小土体中的孔隙，土的骨架作用随之增强，强度提高。另外，桩体本身也是一个排水通道(主要指挤密砂桩或碎石桩)，且有较大承载能力和变形模量，与土体组成复合地基能减小路堤荷载作用下的沉降量。适用于砂性土、粉土和部分粘土，而石灰桩也适用于粘性土。主要方法有:砂桩挤密法、振动水冲法、石灰桩挤密法、土桩和灰土桩挤密法。

7 深层搅拌法

深层搅拌法利用水泥或石灰作固化剂，利用深层搅拌机将其和地基中的软粘土原位搅拌形成圆柱状、格栅状或连续墙水泥土增强体，形成复合地基以提高地基承载力，减小沉降。深层搅拌法分为喷浆搅拌法和喷粉搅拌法两种。适用于淤泥、淤泥质土和含水率较高、地基承载力不大于120 kPa的粘性土、粉土等软土地基。用于处理泥炭土或地下水具有侵蚀性时，宜通过试验确定其适用性。使用的主要材料为水泥。使用的主要机械设备为深层搅拌机，其按搅拌轴分为单轴和双轴两种，按喷射方式分为浆液喷射和粉体喷射两种。浆液喷射主要有灰浆搅拌机、灰浆泵;粉体喷射主要有粉体发送器、空气压缩机以及计量器等。

8 高压喷射注浆法

高压喷射注浆法先利用工程钻孔机钻孔作为导孔，将带有特殊喷嘴的注浆管插入设计的土层深度，然后将水泥浆(或水)以高压流的形式从喷嘴内射出，冲击切削土体，土体强度破坏，土颗粒从土层中剥落，与水泥浆(或水和低压水泥浆)搅拌形成混合浆液。一些土粒在射流的冲击力、离心力和重力等力的作用下，按一定的浆土比例和质量大小，有规律的重新排列。这样从下往上不断喷射注浆，混合液凝固后，便在土层中形成一定强度的固结体，以达到一定的工程目的。其法特别适宜在施工场地狭窄，净空低，上部土质坚硬，下部软弱，施工时不能停止生产运营，不能中断行车，不能对周围环境产生公害和不能影响邻近建筑物时使用。高压喷射注浆法有多种分类方法，按喷射流移动轨迹可分为旋喷，定喷和摆喷;按注浆管类型可分为单管、二管(或二重管)、三管(或三重管)、多重管和多孔管;按固结方式可分为喷射注浆和搅拌喷射注浆;按置换程度可分为半置换和全置换。

9 高强度桩－网复合地基

高强度桩－网复合地基是属于“水平向增强体型+竖直向增强体型”的复合地基模式，主要是指在软基加固的桩顶上铺设一层加筋垫层。加筋垫层是在基底的砂或碎石垫层中加铺一层或多层土工合成材料(如土工布、土工织物或土工格栅等)而形成，结构中的桩由高强度桩(强度不低于C15～C25素混凝土桩)处理加固区［3］。

10 岩溶注浆法

岩溶注浆即将水泥浆液在一定压力作用下注入岩溶裂隙、溶洞中以及软塑黏土体孔隙中，首先是填充岩溶溶洞及岩溶裂隙，其次是封闭岩、土界面，形成隔水帷幕，阻隔上层滞水与岩溶水的联系;通过注浆填充液凝固后，具有的刚性和强度而改变岩层及土体的性状，使岩土的变形受到约束，强度得到提高，从而达到控制地基整体沉降、减少变形的效果。岩溶注浆法主要用于岩溶地区。

不同的地基处理方式其原理和施工工艺均不相同，适合不同的地质条件、施工条件及不同的环境气候，在设计施工过程中应因地制宜地选择一种或综合运用几种地基处理方法，做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量。

［1］王其昌.高速铁路土木工程［M］.成都:西南交通大学出版社，1999

［2］白崇平.换土垫层地基处理法的应用与设计［J］.甘肃科技，2008，24(1)

［3］裴富营.客运专线高强度桩复合地基承载特性试验研究［D］.西南交通大学，2009

［4］梁树荣.浅析路基岩溶注浆［J］.内蒙古科技与经济，2009(13)