软土地基施工技术在铁路桥梁施工中的应用

王超

摘 要：软土地基是铁路桥梁工程建设中常见的一类地质问题，其处理水平与铁路建设质量有着直接关联。本文主要基于软土地基的特点展开讨论，分析了我国铁路桥梁建设中软土地基引发的工程问题，并论述了其相应的处理方法。

关键词：软土地基;铁路桥梁;工程应用

1 铁路桥梁工程中软土地基的主要特点

铁路建设具有跨度大、范围广的特点，因此在铁路建设过程中不可避免地会出现各种复杂地基条件，其中软土地基作为最为常见的软弱地基类型，其大多是由于地下水丰富而引发的。在实际的工程中，为了保障建设质量就需要对软土地基采取合适的处理手段，使其满足建设要求。总体来说，软土地基有以下特点：（1）含水量较高，一般软土地基的含水量在15%以上，高含水量所带来的往往是土颗粒突出的流动性，这也会导致土层的承载能力得到大幅削减，为后续工作开展产生阻碍。因此在施工前技术人员应当制定详细而周密的勘测计划，对建设地所在环境进行全面的数据采集，掌握软土地基的主要性质参数，以此来制定具有针对性的处理方案，来为后续工作提供支持。（2）渗透性较弱，研究表明软土地基自身具有固结能力差、渗透性能弱的特点。此外，软土层中常常也会有大量的有机物，在复杂的化学变化下容易产生气体，但由于软土层渗透性能较弱，因此气体难以排出，往往形成大小不一的气泡，折损地基的强度与硬度。（3）抗剪强度低，软土层自身抗剪能力较差，因此其排水路径容易产生阻塞，极易产生地基的不均匀沉降。

2 铁路桥梁工程中软土地基暴露出的问题

由于软土地基自身具有含水量高的特点，同时土层厚度在平面范围内的分布较为不均匀，因此软土地基在上部荷载作用下往往容易出现沉降量的不均性。若不均匀沉降差积累到一定程度将会对桥梁结构产生较大的拉压应力，当应力达到极限值时则会出现铁路钢轨破损的现象，严重者甚至会导致桥梁倾覆。在这样的背景下，就要求技术人员对桥梁的沉降状态进行实时的监控，若出现异常的沉降应分析其成因并采取相应措施进行校正。

在铁路橋梁工程的软土地基施工中，技术人员应当采用合适的手段与机械来压实软土地基，使其尽可能地固结排水，提升承载能力。但在实际的工程中，技术人员往往容易轻视软土地基处理的必要性，由此埋下大量的安全隐患，对铁路桥梁的使用寿命产生折损。除此之外，软土地基的工程问题还出现在客观环境作用下，譬如大量降水时地基土内将渗入自由水，进而加大沉降量，使得结构应力分布趋向于不利。

3 铁路桥梁工程中软土地基处理技术的应用

3.1 应用背景

软土地基自身物理性质较软、承载能力大多较低，如直接承受荷载作用则极容易导致上部结构失稳破坏，此外也会导致地基与上部结构之间连接强度减弱，进而发生开裂、松动等现象。同时裂缝的发展也会为地下水的渗入提供路径，使得结构出现鼓包的问题，加快桥梁结构老化、破坏，进而缩短其使用寿命。在以上背景下，软土地基的处理应当从其架构入手，充分结合施工条件制定应对方案。我国幅员辽阔，在不同的地理位置其地质条件相差往往较大，这就对了软土地基处理提出了因地制宜的要求，需要技术人员充分考虑环境的差异性，选择合适的手段与恰当的机械来进行施工，进而来最大程度地降低软弱地基对桥梁的损害，维护铁路桥梁的建设质量。

3.2 应用意义

如上文所述，软土地基的处理对于铁路桥梁有着深刻的影响，具有突出的必要性。软土地基处理应用的意义可大致归为以下几点：（1）提升铁路桥梁的稳定性。研究表明，经过合理的软弱地基处理，铁路桥梁的稳定性将得到极大地提升，同时其承载能力也会有所提高。借助合理的处理手段，还能够对工程设计中存在的安全隐患进行排除，减小安全事故发生的概率。（2）延长铁路桥梁的使用寿命，软弱地基处理可以从地基性质上抑制不利因素的发展，进而防止开裂、不均匀沉降等问题的发展，由此来优化结构工作环境。

4 铁路桥梁工程中软土地基处理的方法

4.1 强夯法

强夯法即是通过外部击打的方式来加快地基固结进程，通过该方法土体的承载强度将得到显著地提升，可以大大强化其强度并减小压缩性。具体而言，强夯法就是借助于大重量的重物（一般在15 t以上）以自由落体的方式下落在土体上，使其固结，满足铁路桥梁建设对于地基性质的要求。强夯法作为一项发源于上世纪的技术，其最初主要适用于砂石土等地基中，但随着技术的逐渐成熟与机械的不断革新，目前强夯法已经能够适应细砂土中，且相较于其他方法有着操作简单、成本低廉的优势。研究结果显示，强夯法的应用不仅对于地基抗剪性能的提升有着很好的效果，还能够显著提升土体在地震作用下的稳定性。但是强夯法的应用目前主要还是在砂石地基中，对于粉土地基其效果较为有限，需要根据工程实际情况选择其他处理方法。

4.2 换填垫层法

换填垫层法就是对原有软弱地基土采用换填的方式，用含水量较低、性质稳定的土壤来填补，使其地基土的性质得到转变。实践表明，换填垫层法不仅能够从根本上避免原有软弱土体的性质缺陷，还能够全面改善土体的承载能力、渗透性能等。但在换填垫层法使用时，应当特别注意以下几点：（1）在施工前，技术人员必须对地基土性质进行现场检测，充分了解其土壤的物理、力学性质以及地下水情况等，并基于测定的数据来选择换填土壤以及施工技术。（2）换填土壤的选择需要慎重，其应满足铁路桥梁建设的基本要求，同时也需要适应施工环境。在土壤确定后，还应针对土壤性质选择与之相符的换填工艺。（3）换填施工过程中，应对土壤密度做出严格的控制，并以密度作为施工进行的参考。密度主要通过换填后的碾压工序来控制，碾压机械需要根据土壤性质来选择，碾压过程中应实时关注土壤密度，以保证其符合后续施工要求。

4.3 排水固结法

排水固结法是一种通过土体排水固结而进行地基加固的方法，其在工程中主要适用于黏性土体中。具体而言，排水固结法主要是借助于竖向与水平两个方向上的排水通道来进行水的排泄的，为保证渗透效果，一般要求水平砂垫层厚度不小于50 cm，且其最好为粗砂材料。此外，水平砂垫层的宽度应当大于路基宽度，所以在设计时应当充分考虑到排水需求，确保排水过程的顺畅。对于竖向与水平排水通道相连接的位置，应当额外加铺一层砂垫层，还应该其上设置适当坡度的横坡，形成具有良好排水性质的中间体。总体来说，排水固结法具备很好的排水能力，可以极大地提升地基土内的固结效果，并改善地基的承载能力。同时，排水固结法施工所涉及到的机械设备要求不高，仅需简单的装置即可完成施工，因此排水固结法在我国铁路桥梁工程的软土地基处理中有着广泛的应用。

5 结语

如上文所述，软土地基是铁路桥梁建设中常见的一类工程问题，其对工程质量有着较为深远的影响，也对项目的开展提出了更高的要求。因此技术人员应当有足够的重视，在建设开始前进行充分的地质勘测，来明确建设地环境条件的具体情况，同时综合考虑工程需求、机械设备、场地限制等因素，制定相适应的处理对策，以此来提升地基的物理、力学性质，在最大程度上维护建设项目的质量、工期。此外，处理作业也应积极采用高新技术、先进设备，通过合理的技术手段来优化处理方案，同时也推动我国铁路桥梁建设技术的发展。

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