铁路厚薄不均软土路基综合处治措施研究

王亮

摘 要：随着我国铁路事业的迅速发展，穿越软土区的线路越来越多，作为一种特殊土，软土具有含水量大、压缩性高、渗透性低等特点，施工中极易产生地基沉降问题。本文以某铁路工程为例，据调查研究发现，铁路沿线地区分布大量软弱土基，且厚薄不均，将严重影响施工进度，若采用单一处理法根本无法达到工程需求，为此，根据沿线软土特性，决定采用综合处治措施进行探讨。

关键词：铁路工程;软土路基;综合处治

中图分类号：U213.14 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）19-0103-02

0 引言

软基是一种不良地基，在我国分布极为广泛。伴随我国交通运输事业的快速发展，铁路工程建设规模逐步扩大，越来越多工程均修建于软土地基之上，如何做好软基处理工作显得尤为重要。本文依托某铁路工程进行研究。某铁路工程全长137.47km，路基长27.199km，在线路全长内所占比例为19.8%。其中128.937km为正线线路长度，本工程与配套工程合计150.702km（新建线路长度），其中33.560km为路基长度，全线分布大量软土、松软土路基，且厚薄不均匀，为此，决定针对不同厚度采用综合处治措施进行施工。

1 铁路软土特性分析

1.1 天然含水率及密度

土的物理指标中，天然含水率、密度最基本，在天然条件下，可反映土体的含水量，是其他指标测定的前提条件。土的含水率是指105～110℃条件下，烘干达到重量无变化，计算失去水的质量与干土质量的比值，可通过百分数表示。本工程软土路基采用烘干法进行软土试样含水率的测定，且在1%以内控制误差。

土的密度是指土的单位体积质量，本工程软土试样中采用环刀法进行密度测试，且在0.03g/cm3以内控制误差值。此次分别通过三组平行试验进行各个样本的测试，最终取平均值，试验结果表明，天然含水率为30.25%，相比规范值29%，在允许误差范围内。试验检测天然密度为1.89g/cm3，相比规范值1.91g/cm3，误差在允许范围内，表明试验结果可信。

1.2 颗粒密度

土颗粒密度是指在105～110℃条件下，土粒烘干至恒重，其质量与同体积4℃纯水质量的比值。一般在土孔隙比、孔隙度、饱和度等计算中可使用。若土颗粒粒径在5mm以下，测定时可采用比重瓶法，若粒径在500以上，测定可采用浮称法、虹吸筒法等。此次铁路施工中，选取的土样颗粒粒径在2mm以下，因此，测定时可采用比重瓶法。共选择四组土样进行试验，试验数据如表1所示。

由上可知，针对上述四组土样取土粒比平均值，可得2.789g/cm3。

1.3 击实试验

通过压实路基土体可提升路基土体的抗剪强度、承载力，并达到减小土压缩性、渗透性的作用。于土体压实效果而言，土的含水率影响较大，若含水率太小或土体干燥性过大等均不易压实。若含水率太高，将大大增加土体压缩性，降低强度。经研究发现，伴随含水率的不断增加，土体干密度先呈增长趋势，待达到一定值时将会下降。在干密度为最大值的情况下，才能达到土体压实度最佳值及最大密实度。由此可见，可通过最大干密度计算土体压实度，击实试验中，在标准击实功作用下，可对试样的含水率、干密度进行测定，以此确定最大干密度及最佳含水率。经分析可得表2数据。

由表2可得，试样中软土的最大干密度为1.648g/cm3，最佳含水率为21.7%。

2 铁路厚薄不均软土路基综合处治措施

因本铁路沿线存在大量不均匀厚度的软土，且多为淤泥质黏性土，为明确处理沿线软土地基，本文将软土处理厚度划分为4类，具体如下：

2.1 浅层软土地基处理措施

当前，多采用换填垫层法、短搅拌桩加固法等进行浅层软土地基处理，其施工处理方案如表3所示。

按照相关规范要求，相比基床厚度2.5m，路堤填高较小的低矮路基，可采取上述处理方法进行加固施工。当填高在基床厚度以上时，地基处理则需按照下述方法进行施工。

（1）地基无需深层处理。第一，水田地基，需先将水排干，做好表层清理工作，如种植土、淤泥质土均需清理干净，随后通过碎石土回填处理。第二，低洼地基，此类路基地下水位偏高，且存有积水问题，同样要先排水，再将表层种植土、淤泥质土清理干净，0.3～0.5m厚，并回填填料。

（2）地基需深层处理。待路堤基底下方压缩层范围内的地基土通过稳定、沉降等分析之后，若与控制标准不符，需与工程建设实际结合，待平整场地之后，通过短搅拌桩进行处治，且在4m以上控制桩长。

2.2 8～12m厚软土路基处治措施

软土地基处理厚度范围为8～12m时，若采用浅层加固法、换填垫层法等，根本无法达到软土地基施工规定，甚至会对列车运行的安全性、穩定性造成严重影响，基于此，决定通过深层搅拌桩进行8～12m厚软基处理。作为一种专用机械设备，深层搅拌桩采用水泥为固化剂，利用深层搅拌设备强制拌和软土、沙、固化剂等，从而促使软土地基硬结，并提升地基强度。本线路选择DK131+300对比分析加固前后的软基沉降情况，12m为地基厚度，搅拌桩参数为8.5m长、直径0.5m。未经处理前，软土地基中心顶面为最大沉降位置，沉降值为0.97m，经处理后，沉降值降为0.05，下降率为94.8%，具有显著加固效果。

2.3 12～18m厚软土地基处治措施

软土地基处理厚度范围为12～18m时，施工中若采用单向搅拌桩，沿桩的深度水泥极易出现分布不均现象，桩越深，则水泥分布反之，越少，将严重削减水泥桩的加固深度。为此，在混凝土搅拌桩施工中极易出现水泥分布不均等现象，双向水泥搅拌桩的应用能够有效解决上述问题。双向水泥土搅拌桩是在单向水泥土搅拌桩设备的基础上发展而来，经增设动力装置、钻杆改进装置形成，可最大限度提升水泥和桩周土的混合性能，进而加深软土加固深度。

本工程采用DK133+040为工点，对比分析双向搅拌桩加固前后的软土地基沉降情况，处理软基的厚度为18m，搅拌桩参数如下：14m长、直径0.5m、800MPa弹性模量、0.25泊松比。经检测发现，未处理前，软土地基中心顶面位置为沉降最大处，为1.06m，经处理后，仍检测此位置沉降值为0.08m，大幅降低，减少92.5%，可见具有良好的加固效果。

2.4 18m以上厚度软土地基处治措施

软土地基处理厚度在18m以上时，可通过高强度预应力管桩进行软土地基加固处理。预应力管桩的张拉工艺可分为两类，即先张法、后张法预应力管桩，一般多采用先张拉再离心成型技术作为现代预应力管桩的生产方式。相比后张法，该技术可提高管桩桩身抗压强度（大于C80），且能增强抗裂抗弯能力。在本铁路沿线深厚软土分布较广，预应力管桩的应用，可深入土体下较硬土层、岩层上，且其成桩长度可长可短，最长可大于50m，最短可在5m左右。一般处理措施在遇到深厚软土时，很难达到设计要求，而此类地基采用预应力管桩处理效果显著。据施工可知，当软土地基厚度为30m时，对不同桩长下地基沉降影响情况进行对比分析，其中软土地基处理效果最佳的为25m桩长。由试验检测结果显示，软土地基未经处理前，地基中心顶面为最大沉降处，沉降值为162.375cm，经预应力管桩处理后，沉降值仅为10.155cm，大幅下降，减少了93.7%，具有显著加固效果。

3 结语

综上所述，我国地域辽阔，为促进国民经济发展，大量地铁线路不得不从不良地基穿越，其中软土地基最为常见。相比其他地基，软土多为淤泥质土，其含水量一般在30%以上，从而增加土体孔隙比。若施工不当，极易引发地基沉降问题。为此，必须重视铁路软土路基处治施工，合理采用施工处理方法，提高施工技术水平，规范施工工艺，延长工程使用寿命。

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