沿海地區鐵路軟基施工

中鐵十一局 江蘇省

摘要：鐵路路基的相對穩定對于火車的安全運營起著至關重要的作用，尤其是對于軟基的處理。鐵路軟基的處理是一項比較系統的工程，需要考慮施工地段的地質條件、土質以及質量檢和施工技術方案的可靠性。本文將對我國沿海鐵路軟基處理施工技術和質量控制進行簡單描述，為促進鐵路軟基處理領域快速發展提供可行性見。

關鍵詞：軟基處理；路基承載力；施工技術；質量控制

引言

我國東南沿海地區廣泛存在著軟土地基（ 淤泥、淤泥質土、軟性黏土），必須對軟基進行處理，使其能滿足工程需要。地處沿海地區的連鹽鐵路全線路基軟基地段達80%以上，軟基處理工程量異常巨大，這就需要我們選用適合的施工方法來對地基進行加固。

一、軟土路基主要處理技術

1、置換法

利用物理力學性質較好的巖土材料置換天然地基中部分或全部軟弱土體，形成雙層地基或復合地基，達到提高地基承載力、減少沉降的目的，包括挖除換填法、拋石擠淤法、強夯置換法等，是鐵路路基淺埋型軟土處理的常用方法，一般處理深度不大于2m，最大處理深度不大于3m。

2、排水固結法

排水固結法是從20 世紀50 年代就開始用于鐵路軟基加固的傳統方法，主要用于時速200 公里及以下新建鐵路軟土地基處理。它是利用一定外荷載（路基填土、超載預壓、超載和真空聯合預壓等）及排水通道（砂墊層、砂井、塑料排水帶等）使飽和軟土排水固結，提高其強度、承載力，減小工后沉降。

3、復合地基法

復合地基是指天然地基在地基處理過程中部分土體得到增強，或被置換，或在天然地基中設置加筋材料而形成的地基。鐵路軟土地基處理采用了碎石樁、水泥攪拌樁、高壓旋噴樁；柔性樁（半剛性）樁復合地基，及CFG 樁、素混凝土樁、高強度預應力管樁等剛性樁復合地基技術，結合鐵路工程建設對這兩類復合地基的工作性狀、設計方法、加固深度、施工工法及質量控制和檢驗方法以及沉降控制效果等開展了大量試驗研究。加固深度方面，攪拌樁處理深度一般控制在15m 以內；高壓旋噴樁控制在30m 以內；CFG樁控制在20m 以內；沿海鐵路預應力管樁最大處理深度達到了48m。對布袋注漿樁、大直徑現澆薄壁管樁、碎石注漿樁、載體樁等復合地基技術，袖筏管注漿加固軟基技術等，也開展試驗研究和實際運用。為充分發揮剛性樁樁身強度優勢，通常在樁頂設置樁帽（管樁）或擴大樁頭（CFG 樁），各類復合地基均在樁頂以上設置加筋碎石墊層，以起到調整應力分布，均化地基沉降的目的。

二、沿海地區軟基的主要施工技術

東南沿海局部灘涂弱谷相淤泥強度極低（?u=2 o -3o、Cu=3-4kPa、Ps=0.2-0.4Mpa），最大天然含水量高達90%，這就決定了我們用一般的處理軟基方法并不是最好的處理方式，這里我們主要采用復合地基法。

2.1釘型雙向攪拌水泥粉噴樁

2.1.1 釘型雙向水泥攪拌粉噴樁工藝原理

雙向攪拌粉噴樁是指：改裝普通粉噴樁機傳動系統增加圓形內鉆桿和內鉆桿驅動電機；內鉆桿底部裝一層平刀片，方形外鉆桿改一層螺旋刀片為兩層平刀片；刀片水平方向與水平面成一定角度的夾角，夾角的度數根據土層破碎情況現場試驗確定。施工中利用高壓風將水泥粉送入地下，通過樁機內外鉆桿的葉片旋轉、切削作用，強制攪拌、破碎充分混合水泥粉和原位地基土，使兩者之間發生一系列物理-化學反應，在短期內使原來的軟土地基變成具有整體性、水穩定性和一定強度的水泥加固土樁，其與樁間原位土形成復合地基，從而提稿地基承載力，減小地基的沉降，達到加固地基的目的。

2.1. 2 施工工藝

a.釘型雙向攪拌機樁機定位，移動到指定樁位并對中。

b.啟動雙向攪拌樁施工機械，調整攪拌葉片完全展開至擴大頭直徑（0.9m），機械沿導向架向下觸土，下面一組葉輪旋轉強制切土，同時啟動自動記錄儀，空壓機送氣，開始鉆進。通過固連在葉片上的噴嘴向土體中高壓噴水泥粉，促使固化材料就地黏附在旋轉產生空隙的土中旋轉到半周，上面一組葉輪旋轉攪拌，把土御粉攪拌混合在一起，保證攪拌均勻。這樣兩組葉片同時正反向旋轉切割、攪拌土體，攪拌樁機持續下沉完成擴大頭端的“攪、噴、拌”過程，直到擴大頭設計深度。送灰時，壓力保持在0.4-0.6Mpa左右。

c.變徑噴粉攪拌下沉：在擴大頭底部位置處，改變內、外鉆桿的旋轉方向，通過反向旋轉外鉆桿，調整攪拌機葉輪工作半徑，攪拌葉片調整為樁下部直徑（0.5m），攪拌樁機沿導向架向下觸土，葉輪被帶動反向旋轉強制切土，調整噴粉速度和噴粉量，向土體中旋噴水泥粉。下面葉輪旋轉切土并噴粉，上面葉輪旋轉攪拌保證噴粉均勻，攪拌樁機持續下沉至根部樁底設計標高，完成根部樁的“攪、噴、拌”過程。送灰時，壓力保持在0.4-0.6Mpa左右。

d.提升攪拌：

關閉送粉裝置，準備樁機提升，攪拌葉片保持下部樁成樁時的旋轉方向，兩組葉片同時正反向旋轉攪拌水泥土，直到下部的外鉆桿葉片位于擴大頭端標高以下0.5m左右處，開啟送粉閘，固連在葉片上的噴嘴向該處土體中復噴水泥粉，逐步提升至擴大頭端，保證應力集中作用下變截面薄弱環節的安全。在鉆桿提升過程中，應送氣，壓力保持在0.2-0.3Mpa左右，主要目的是防止噴灰口堵塞。

e伸展葉片：

保證送粉閘開啟狀態，改變外鉆桿的旋轉方向，將外鉆桿攪拌葉片打開到擴大頭端樁體直徑，噴嘴復噴水泥粉，攪拌樁機提升，兩組葉片同時旋轉攪拌水泥土，直到地表或設計樁頂標高以上50cm。

f.下沉復攪：

鉆桿上鉆頭沿導向架向下切土，保持葉片展開大樁直徑狀態鉆頭上兩組葉片同時正、反向旋轉切割、攪拌土體，攪拌機持續下沉，直到擴大頭設計深度（f步驟），完成“復攪”過程。

g.提升復攪：

保持旋轉方向，鉆頭上兩組葉片同時正反向旋轉攪拌水泥土，在大樁樁底面處提升攪拌樁機的導向架，再次提升“復攪”，到地表或設計樁頂標高以上50cm，完成單樁施工（g、h步驟）。

h.鉆機移位：

關閉攪拌機械移位至下一樁位。當內鉆桿鉆頭提離原地面10cm后，先將外鉆桿停止轉動，然后將內鉆桿停止轉動。

2.2 CFG樁

2.2.1 CFG 樁的加固機理

CFG 樁（ Cement Fly ing- ash Gr av el pile），意為水泥粉煤灰碎石樁，由碎石、石屑、砂、粉煤灰摻水泥加水拌和，用各種成樁機械制成的可變強度樁。通過調整水泥摻量及配比，其強度等級在C5～C25 之間變化，是介于剛性樁與柔性樁之間的一種樁型。CFG 樁和樁間土一起，通過褥墊層形成CFG 樁復合地基共同工作，故可根據復合地基性狀和計算進行工程設計。CFG 樁一般不用計算配筋，并且還可利用工業廢料粉煤灰和石屑作摻合料，進一步降低了工程造價。CFG 樁的適用范圍很廣。在砂土、粉土、黏土、淤泥質土、雜填土等地基均有大量成功的實例。CFG 樁對獨立基礎、條形基礎、筏基都適用。

2.2. 2 CFG 樁的施工

應根據現場條件選用施工工藝

1）長螺旋鉆孔灌注成樁，適用于地下水位以上的黏性土、粉土、素填土、中等密實以上的樁土。2）長螺旋鉆孔、管內泵壓混合料灌注成樁，適用于黏性土、粉土、砂土，以及對噪聲或泥漿污染要求嚴格的場地。3）振動沉管灌注成樁，適用于粉土、黏性土及素填土地基。

材料要求

1）混凝土、混凝土外加劑和摻合料：緩凝劑、粉煤灰，均應符合相應標準要求，其摻量應根據施工要求通過試驗室確定。2）嚴格按照配合比配制混合料。3）長螺旋鉆孔、管內泵壓混合料灌注成樁施工的坍落度宜為160 mm～ 200 mm，振動沉管灌注樁成樁施工的坍落度宜為30 mm～ 50 mm，振動沉管灌注成樁后樁頂浮漿厚度不宜超過200 mm。4）長螺旋鉆孔、管內泵壓混合料成樁施工在鉆至設計深度后，應準確掌握提拔鉆桿時間，混合料泵送量應與拔管速度相配合，遇到飽和砂土或飽和粉土層，不得停泵待料；沉管灌注成樁施工拔管速度應按勻速控制，拔管速度應控制在1. 2 m/ min～ 1. 5 m/ min 左右，如遇淤泥或淤泥質土，拔管速度應適當放慢。

結束語

連鹽鐵路客運專線軟基采用了釘型雙向攪拌水泥粉噴樁進行處理，有效地改善了軟土路基的承載力，經監測復合地基承載力和路基工后沉降，均滿足設計的需要。通過在連鹽鐵路中的運用，東南沿海地區客運專線軟基處理的施工方法發展得更為成熟，為今后同類工程的施工提供了寶貴的施工經驗。

參考文獻：

[1]馬愛萍. 處理軟土地基路基的施工方法探討[ J] . 山西建筑，2008，34（ 9）：309- 310.

[2]《城市道路設計規范》（ CJJ37 - 2012）