解析高铁施工中软土地基的施工工艺

杨春

（中国水利水电第七工程有限公司 四川成都 610081）

引言

软土，泛指含水量大、承载能力低淤泥以及淤泥质土，一般呈软塑状态，外观以灰色为主，软土中含有大量的结合水存在一定强度的粒间廉洁具有明显的结构性。一般当其结构遭遇扰动破坏，就会造成强度剧烈降低甚至呈现出流动状态。软土的物理力学特性具有以下几点：含水量高空隙大、渗透性比较弱，较高的压缩性以及抗剪强度很低，容易变形。我国铁路行业对于软土的定义不尽相同，但是对于追求处理软土的目标都是相同的，不要过分拘泥于定义，要更加注重软土和工程质量的关系。

1 软土地基处理的一般原则

世界上地基处理的方法数不胜数，即使是对同一软土地基可以采取的办法也是很多。通常对某个工程，软土地基的处理方案会有好几个但是并不是说每个方案都会得到有效实施，要满足一定的标准。一般分为以下几种：

（1）经济上可行。只有在符合预算条件下讨论软土地基的实施办法，才有意义。同时，经济上可行还要求要做到经济合理。

（2）技术可靠，可以满足施工进度的需要。选择可靠的施工技术，保证工程质量，同时还要要求尽早完成施工任务。

（3）因地制宜采取方案。由于每个地方的地质和水文条件不尽相同，在制定软土地基施工方案时要因地制宜，切忌生搬硬套，盲目大意。一般考虑的重点为：土的抗剪程度、压缩性、渗透性以及动力性能等。

对于高铁施工中的软土地基，由于高速铁路线较长，各个地方的地质和水文条件不尽相同，所以要采取合理的方法在经济和技术可行的基础上要因地制宜，认真分析工期、造价、处理效果、施工环境等方面，选择出最优的处理方案。

2 软土地基的常用施工工艺

2.1 高铁施工中软土地基换填法施工工艺

在高速铁路施工过程中，软基处理通常都存在很大困难，且所使用的施工技术和工艺也十分复杂，进而极易引发严重的事故隐患，因此，在高铁施工中，相关施工人员应针对于软土基础层比较薄弱的地带实施换填处理，通常对3m以内的软土基础采用换填法进行处理，同时，也需按照具体的基础层厚来除去部分软土厚度，以确保高速铁路总体路段的平稳性与整合性。并且在软土除去后，还需进行土体的回填施工工艺，该施工方式被称作换填法，在通过换填法进行施工时，应注意下面几个方面的问题：①在开展施工前应对施工现场进行实地考察，以确定出科学有效的施工方案，同时确定是整体换填还是局部换填；②应选用合适的回填材料，高速铁路的施工环节众多，且工程量巨大，所以，仅有当施工材料的选用得到合理控制，方可降低工程成本浪费，进而保证高速铁路的施工质量和经济效益得到提升。

2.2 高铁施工中软土地基搅拌桩施工工艺

深层水泥搅拌桩适用于处理淤泥、砂土、淤泥质土、泥炭土和粉土。当用于处理泥炭土或地下水具有侵蚀性时，应通过试验确定其适用性。冬季施工时应注意低温对处理效果的影响。其具体的施工工艺包括：

（1）软基处理。在高铁软基处理时，可在基底处灌注或打入桩基础，以减弱软土的压缩特性，并通过桩基把基础自重以及通车后的运行载荷传进土体内，利用桩基和桩间土体摩擦以消除大量载荷，以收到提升地基承载性的功效。在软基处理时，应根据深层搅拌机的复搅性能，来决定搅拌机的选用类型，通常采用全程复搅型搅拌机。对于深层搅拌桩施工质量检验方式，利用探钻取芯或室内无侧抗压方式来实施，同时应增大取样数，以确保质量检测的精确度。

（2）控制搅拌桩施工的搅拌速度。水泥均匀度在较大程度上是由搅拌速度所决定，速度较慢或较快均会造成水泥均匀性差。因此，对搅拌速度的有效控制便成为深层搅拌桩工程质量的重要影响因素。所以，在高速铁路施工软土处理时，为精确分析各速度对于搅拌桩强度产生的影响，可通过试验来找出适宜的搅拌速度，以确保搅拌桩的成桩质量

（3）控制搅拌施工的复搅次数。一般来说，复搅次数会对桩体强度产生较大影响，对淤泥粘土桩体的影响则更大，所以，研究复搅次数对于成桩强度的影响会对施工工艺成效具有显著作用。所以，笔者通过挑选出三根搅拌桩，并增加了桩体的原有搅拌次数，之后持续7d对试验桩体静力触探值实施检测，获得以下结果：若增多一次搅拌，则在桩体8m以下部位的灌入阻力出现了一定下降，而对于8m以上其灌入阻力增大许多，同时桩体均匀度也出现下降，所以，在具体施工中，采取一次复搅便能收到较好的施工效果。

（4）无侧限抗压强度的分析。无侧限抗压强度是检验深层搅拌桩施工的一个重要根据，必须足够重视该因素的影响。①地质状况的影响，在施工时通过对有关地层的分析研究可得，无侧限抗压强度和搅拌桩深度成反方向的变化关系，其中强度最低的为淤泥黏土层桩体，强度最高的为黏土硬壳层，其分别为1.04MPa和1.37MPa。这说明土层与桩体的深度均会影响到桩体无侧限的抗压强度。②复搅深度，在施工场地由复搅的深度可知，若采取全程复搅形式，所得无侧限的抗压强能够达至0.88MPa，而对于10m复搅桩，其桩体能达到1.06MPa。由此数据可看出，采用复搅桩施工工艺的功效要好于全程复搅的功效。所以，在具体工艺选用上，应尽可能在深度10m时选用深层搅拌桩的施工工艺。

2.3 高铁施工中软土地基高压旋喷桩法施工工艺

在高铁施工中，对于软土地基的处理，可通过高压旋喷法施工工艺对软土体进行加固，选用化学注浆与高压射流切割两类施工工艺相结合的方式，当前该施工技术已获得了较大发展。具体施工工艺包括：在注浆前，必须具备预定基础的深度，该工程能够通过钻机进行实施；在钻杆上应配备喷嘴，并且当水泥浆用高压方式从喷嘴喷出之时，它的喷射流将会对软土体自行实施切割，同时伴随搅动工艺；在该施工阶段，钻杆将在旋转过程中向上不断升起，从而使水泥浆液和土粒得以更大程度的混合，以完成凝固过程；当到达一定时间后，凝固体将会不断均匀，同时呈现圆柱形，从而不但使高铁软土地基得到固化，而且也可以防止渗水等的发生。

2.4 高铁施工软土地基换土垫层法施工工艺

在高铁施工软土地基施工过程中，也可采取换土垫层工艺进行处理。换土垫层法是将挖去地基以下一定深度内的软弱土层，然后垫补砂、碎石或灰土等强度较高的物质，夯实至高密度的一种地基处理方法，主要使用垫补物质有：砂垫、碎石垫、灰土、煤渣、矿渣以及其它性能稳定的物质材料等。采用换土垫层法处理软土地基，会产生比较大的效用。主要有以下几个方面：①大幅度提高了浅层地基的抗压能力。地基中的剪切破坏一般从基础底面开始，之后随着应力的增大而向纵深发展。所以使用抗剪强度较高的材料来置换基础下较弱的土层，会提高浅层地基的承载能力。②软弱土层的排水固结速度增加。垫层材料比如砂垫层和砂石垫层等一般透水性强，一旦软弱土层受压，垫层材料可以很好的消散空隙水，加速提高了土层和固结的强度，避免地基遭到破标。③减少沉降量。通常来讲，浅层地基的沉降量比较多。利用实砂或其它填筑材料来替代软弱土层，就会有效降低这部分的沉降量。④防止冻胀。粗颗粒的垫层材料空隙大，不易产生毛细管现象，因此可以防止寒冷地区中结冰所造成的冻胀。⑤消除膨胀土的胀缩作用。土的热胀冷缩现象明显，利用对热胀冷缩不敏感的材料就可以有效消除膨胀土所带来的施工和质量问题。

3 结束语

综上所述，在实际的高速铁路建设中，软土地基的处理工艺多种多样，本文主要是从软土地基的的处理原则出发，得出一般的处理软土地基要遵从的基本原则，简单叙述了软土地基中常用的几种方法，如深层搅拌桩施工工艺、排水固结法、换土垫层法，上述三种方法只是众多方法的一部分。根据长期的时间来看，要有所针对的采取相应的办法，比如如果在较短工期内满足沉降的要求，一般推荐使用深层搅拌桩工艺。机械的合理使用会推进工程顺利实施，更会在工艺质量上有突出作用，同时，地质条件以及水文条件等因素也要给予充分的重视，不能忽略任何一个因素，争取在符合经济原则和技术上可行的基础上保证工程质保质保量的准时完成。

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