高原铁路软土地基处理施工技术及质量控制分析

2021-06-22董超月成警万

运输经理世界 2021年26期

董超月、成警万

（中国建筑土木建设有限公司，北京 100070）

0 引言

随着当前科学技术的进步，我国各地区的铁路整体运行速度都得到了极大提升，正是在高速铁路网的支撑下，我国西部高原地区的经济也得到了飞速的发展。但是，从当前我国西部高原地区铁路修建的实际情况来看，在高原地区进行铁路修建时，经常遇到各种类型的软土地基，这些软土地基大多都存在着承载能力较弱的缺点。而高速铁路运行的过程中，对于地基的承载力的要求是较高的。这就要求铁路系统的建设单位，必须不断地针对软土地基的处理施工技术开展研究工作，采取合适的施工技术解决高原地区铁路修建过程中存在的软土地基问题，保证高原铁路系统整体的施工质量。

1 软土的类型

软土是一种较为广泛的概念，在我国的许多区域都有着非常广泛的软土分布。从软土构成的实际情况来看，主要可以将软土划分为以下几个类型。

1.1 粉土

粉土是颗粒直径大于0.075mm，同时颗粒总体的质量不超过土壤总质量的50%，且可塑性指数≤10的土壤类型。这种土壤在湿润状态下内部较为粗糙，而在干燥状态下容易出现破碎，并且粉土总体黏性较差。

1.2 软黏土

软黏土指的是一种黏粒含量较多，并且土壤颗粒的可塑性指数＞17的一种土壤类型。软黏土本身的强度非常低，并且有着非常高的可压缩性、较低的渗透性和灵敏度。软黏土的这一特点就使得土壤整体的固结速率较低，因此这种土壤作为地基时整体的强度增长十分缓慢，正是由于软黏土的这一特点，这种土壤在未处理的情况下无法作为承载高负荷的地基。

1.3 人工填土

人工填土是指人类活动过程所形成的各种堆积土壤，在这些土壤内部整体的物质成分较为复杂。同时，正是由于成分较为复杂的特点，导致在人工填土内部的孔隙比较大。很多情况下都很容易出现非常剧烈的压缩形变。

1.4 松散砂土

这种土壤指的是整体结构较为松散的土壤，并且这种类型的土壤在静态状态下往往具有较高的强度，一旦土壤内部出现了震动，那么会导致土壤内部的松散结构出现巨大的变化。在严重的情况下，会导致这种土壤构成的地基失去承载能力。出现这种情况主要是因为土壤内部的颗粒排列非常的松散，一旦受到外部力量的冲击将会使得整体的稳定性被打破。

2 软土地基的危害

2.1 导致数据测量失真

在正式开展铁路系统的修建之前，有关技术人员必须对系统所处区域进行全面详细的分析和调查，然后在有关调查数据的基础之上，再进行施工设计方案的制定。特别是在高原地区进行铁路的修建时，由于整体海拔较高且环境较为恶劣，测量的有关数据的准确性要求更高。一旦数据出现的错误，那么将会导致铁路整体的设计方案出现不足，不仅可能导致工程整体的质量受到影响，甚至在严重的情况下会出现巨大的安全事故。而软土由于自身的厚度变化十分巨大，使得有关技术人员在进行土壤数据的测量时很容易出现数据记录错误的情况，导致铁路工程整体的设计与实际情况之间存在一定的偏差。

2.2 导致路基出现沉降

在我国高原地区的铁路系统主要负责的是运载总量巨大的人员和物资的运输活动，这也就对于铁路系统的路基产生了非常大的压力。而如果铁路系统所使用的是没有经过处理后的软土地基，在铁路路堤自身的重力和列车的双重压力之下，软土地基将会逐渐出现沉降的现象。如果地基的沉降出现了不均匀的情况，那么将会导致铁路整体无法处于同一水平面运行，甚至还会导致火车发生事故。而如果出现了整体的均匀沉降，那么就会使得路基整体出现下沉，铁路部门就需要不断地对地基进行填补，极大地增加了整体施工成本。

2.3 导致整体的施工成本上涨

许多企业在进行铁路系统修建的过程中，为了有效地提高工程的经济效益降低施工的整体成本，往往不会采取针对性的手段对软土地基进行相应处理，可能出现在软土地基尚未固结的状态就进行铁路的铺设，这种情况下铁路施工过程中各环节的施工质量难以得到充分的保障，并且会经常出现需要返工的情况，使得工程整体的施工成本都出现了极大增长。

2.4 导致铁路系统运行的稳定性受到影响

在铁路施工的过程中，针对软土地基进行施工需要严格地按照施工的预测方案和有关技术进行。但是许多铁路系统的施工方在开展实际施工时，并没有正确地认识到软土地基的危害，往往只是简单地对地基进行处理后就进行后续的施工。在这样的情况下，软土地基整体的稳定性难以满足铁路修建的实际需求，导致铁路系统的运行很容易受到地基的影响，不利于铁路系统的稳定发展。

3 软土地基的处理技术

在对软土地基进行处理时，根据实际情况的不同选择的处理方案也存在着一定的区别，从当前我国铁路系统修建的实际情况来看，主要分为以下几类。

3.1 换土垫层法

当软土地基自身的承载能力无法满足铁路系统运行的实际要求，或者软土地基出现了较大的形变后，就需要对软土地基的实际情况做好充分的分析。如果软土地基中软土层的厚度较薄，那么施工方就可以应用换土垫层法的施工技术来对软土地基进行处理。在具体操作的过程中，主要是将地基表层的软土层挖去，然后分层的将强度较大的以及性能稳定和抗侵蚀能力较强的材料填充至其中。完成填充后再借助各类机械设备对地基进行夯实处理。通过这样的方法可以极大地提高地基整体的承载能力，同时还可以有效地提升软土层的固结效率。

3.2 置换法

所谓的置换法本质上就是将各种承载力强的材料和地基内部的软土之间进行置换，通过这些材料和地基内原有的土壤共同组成新型的复合地基，从而实现加固地基的目标。这种置换方法整体的施工技术难度不高，因此在许多地区进行施工时会采取这样的技术手段开展有关工作。

3.3 粉喷桩技术

所谓的粉喷桩技术是指利用粉体喷射搅拌机，把各类用水泥或者石灰粉等材料在固定的位置注入地基内。然后将各种加固材料的注入后，通过搅拌的方式将材料和体积混合均匀，并且尽量地把混合材料注入地基的深处。

通过这样的手段可以使得各类加固材料和土壤内部原有的各类物质产生化学反应，使得地基内的软土层可以转变为拥有较强物理性能的新型地基。将这类施工技术在高原铁路工程施工中进行应用，可以有效地减少铁路施工过程中出现的路基沉降和路堤偏移的情况，因此许多区域在对于软土地基进行处理时，经常性的会选择这种技术手段。

3.4 砂垫层技术

所谓的砂垫层技术，就是在软土地基的上方进行砂层的铺设，从而为软土地基增设新的排水面，更好地把地基内部存在的积水排出地基，提高地基整体的稳定性。通过这项技术对软土地基进行处理时，首先应尽量地选择透水性较强的砂土，然后针对地基的实际情况做好相应的分析和研究，确保可以最大限度地发挥出该技术的作用，实现对软土地基的处理。

3.5 深层水泥搅拌技术

深层水泥搅拌技术是向软土地基的深层进行水泥的注入，并且将水泥和土壤之间进行充分的搅拌，通过水泥的物理性质构建起稳定性更强的地基。在应用这种技术进行施工之前，作为施工方的有关技术人员首先就应当对地基内部的实际情况，做好充分的调查和分析，然后根据调查和分析的有关数据确定好混凝土的含量以及搅拌过程中的速率，尽可能地避免由于搅拌力度过大导致软土地基遭受结构性的破坏[1]。

3.6 碎石桩法

碎石桩法指的是首先通过机械设备在地基内部进行桩孔的设置，然后再选择合适的碎石填入桩孔中，从而在地基内部形成各种碎石桩，使得地基整体的密度可以得到有效的提升，并且极大地提高地基的稳定性。

通过这种技术开展施工，最大的优势就是整体的施工成本较低，更加适用于在经济欠发达地区开展施工。在利用这项技术开展施工之前，首先应利用好机械设备对地基做好震动处理，并且在这一过程中应避免对地基整体的结构造成破坏，然后就是严格地按照设计控制好桩洞的深度和宽度，确保制作的碎石桩可以满足提升软土地基稳定性的需求[2]。

4 铁路工程质量控制策略和施工要点

4.1 铁路工程质量控制策略

在正式开展铁路工程的施工之前，施工单位内部的专业技术人员应把握好工程的初步设计、施工图纸的确立等流程的可行性，并且对施工的每一个环节都进入施工现场做好调查和分析工作，保证施工设计图纸以及所使用的各项施工技术可以满足高原铁路软土地基处理的实际需求，从而实现在开展施工之前的质量控制。在开展铁路工程施工的质量控制工作时，应从四个方面进行；第一，做好施工技术人员的思想政治教育工作，定期地在单位内部开展思想政治教育活动，让每一位施工技术人员都认识到做好软土地基处理工作的重要意义，提升施工技术人员的责任心，从而确保更好地将各种施工技术应用于施工实践活动中。并且应让每一位施工技术人员都可以充分地把自己对施工过程中存在的看法进行表达，集中各方的力量不断地提高施工的技术水平；第二，做好施工所需材料的购买和保管工作。因为在对软土地基进行处理时往往需要使用大量的材料，并且根据实际施工技术的不同，所使用的材料也存在着一定的差距，这也就要求施工方应当安排专门的技术人员负责原材料的采购，并且施工单位还应当定期地对原材料采购的实际情况做好相应的监督和管理，确保采购的原材料可以满足施工的实际需求。除此以外，对于施工现场的各种材料进行保管时，也应当尽可能地减少各类外部因素对施工材料造成的不利影响；第三，做好施工现场的环境保护工作，及时地解决施工现场影响铁路系统正常建设的各项因素，确保铁路工程整体的施工进度不会受到其他因素的影响。同时，在完成了对软土地基的处理后，还应安排专业技术人员对地基的强度进行验收，确保地基整体的强度可以满足铁路运行的实际需求。针对地基强度不足的区域，应当采取针对性的手段进行加固处理；第四，选择科学合理的施工方法。施工方应从工程的工期为基础出发，并且结合具体的施工设计图纸和施工方案做好现场的监督和管理工作。确保选择的施工方法可以满足施工的实际需求。有关领导干部应做好施工现场的监督工作，保证施工技术人员可以严格地按照施工作业的标准开展施工工作[3]。

除此以外，完成了铁路系统整体的施工建设后，应当对系统整体开展多层次的验收工作。先由专业技术人员对工程施工的实际情况进行验收，然后再由铁路主管部门安排专业人员到铁路施工现场进行复核验收，最后由有关部门办理竣工验收工作。在检查的过程中无论是任何一个环节出现问题，都要及时上报整改，确保不留任何安全隐患。

4.2 铁路地基施工的要点

在对铁路的地基进行施工时，首先应做好路基的处理问题。在开展正式的施工之前，应对路基表面存在的植被和杂物进行处理，同时还应做好路基的排水工作。然后在此基础上，对路基和地基进行准确的测量。在满足施工条件的情况下才可进行下一步的施工，如果现场的实际情况无法满足施工的要求，那么应对现场进行调整和处理。在正式开展施工之前，应由专业技术人员对施工区域内部的地质和水文条件进行详细的勘查，如果区域内地质条件较为复杂，那么就应在区域内进行小规模的试挖，然后根据挖掘的结果进行充分的分析，并且在这一过程中还应做好路基的临时防护，确保后续的施工工作可以稳定顺利地进行。最后在进行垫层施工时，应当对垫层的范围和厚度做好把控，还应当对垫层内部所使用的各种材料的物理性质进行详细的检测分析，确保各方面材料的性能都可以满足工程实际需求后再将材料投入使用。

5 铁路工程软土地基施工质量提升策略

在对软土地基进行处理时，最重要的就是必须选择科学合理的原材料开展施工工作，因为这些原材料的性质直接决定了地基整体的强度，所以施工技术人员必须把握好地基内部土质的实际情况，选择最合适的材料开展相应的施工活动。然后把握好软土地基内填充材料的含水量，含水量直接决定了地基整体的承载能力，如果含水量过大那么就会使软土地基的稳定性受到极大的影响，对铁路系统的稳定运行造成巨大的威胁。