鐵路工程不同軟基處理方法工后沉降與穩定研究

文/郭申鵬 河北省鐵路管理局 河北 石家莊 050000

鐵路工程不同軟基處理方法工后沉降與穩定研究

文/郭申鵬 河北省鐵路管理局 河北 石家莊 050000

高速鐵路列車的安全與穩定行駛，必須為其提供平順和穩定的軌下基礎，其中路基是軌道的結構的主要基礎，一定要在運行環境下保證線路軌道相關參數滿足標準規定需求，因此對于鐵路工程軟基處理和沉降提出嚴格要求。在此種狀況下，鐵路工程不同軟基處理方法和沉降穩定直接影響著列車運行的安全性與穩定性，因此必須加強鐵路工程不同軟基處理方法之后的沉降和穩定研究，從而確保列車的安全運行。

鐵路工程；不同軟基處理；工后沉降；穩定；

近些年來，社會經濟的快速發展，科學技術的不斷進步，已經研發出許多軟基處理技術。而各種軟基處理技術具備不同的特點，比如說有些軟基處理技術工期短，有些處理技術造價低，部分軟基處理技術造成的環境污染小等。從鐵路工程項目建設方面而言，依據鐵路工程項目具體狀況，合理運用不同軟基處理技術，應該熟練掌握技術間存在的聯系，然后選擇適宜的軟基處理技術。

一、軟土地基處理技術與設計準則

現階段，鐵路工程進行建設時，軟土地基的變形和穩定處理技術有多種。可以延長施工預壓期，提高施工加載從而加強軟土地基的強度，地基的沉降應該盡量控制在施工階段。其次還可以在一定程度上加大地基排水的固結率，有效加強地基強度，并且降低地基整體沉降，主要應用樁體復合地基等有關對策降低外荷載作用下形成的沉降，同時有效提升地基的承載力，降低軟基處理技術后的沉降[1］。現階段，鐵路工程項目在建設過程中應用的軟基處理技術包含了砂井和塑料排水板以及粉噴樁等相關技術。其中砂井和塑料排水板等相關排水固結方法在理論方面比較成熟，而且施工設備比較簡單，成本小，尤其是砂井，是砂料豐富地區的主要軟基處理方法。可是因為排水固結方法要進行荷載的預壓，同時預壓的時間相對較長，若是鐵路工程的工期短，缺少壓載條件，就無法應用砂井處理技術。同時此種技術僅僅可以加速沉降，難以降低沉降量，因此針對沉降與不均勻沉降要求相對較高的鐵路工程不可以利用此種技術。水泥土的攪拌方法屬于新型的軟土地基加固方法，其主要是向土中強制拌入水泥或者是水泥漿對土體進行加固，不但能夠在一定程度上提升地基承載力，還能夠在原來的加固深度中有效降低原地基的沉降量，從而確保沉降穩定。此種軟土地基處理技術具備良好發展前景，和其它相關處理技術比較而言，水泥的應用量相對偏大，且造價成本高。

在鐵路工程項目軟土地基處理技術選擇過程中，一定要選擇科學、有效的處理技術。通常情況下，不同軟基處理技術具備各自的機理與應用范圍，而在選取軟土地基處理技術過程中一定要依據地質條件和上部結構種類以及應用需求等進行分析，應用先進技術和經濟合理以及質量高等技術。

二、不同軟基處理技術工后沉降構成以及計算分析

（一）軟基處理工后沉降的構成

鐵路軟基處理技術工后變形通常由路基靜荷載與行車動荷載進行控制，所以在預測軟基工后的沉降過程中，一定要綜合分析上述兩種荷載影響下的軟基土變形特點[2］。對于路基靜荷載影響而言，軟基處理工后的變形主要包含了一些并未實施的主固結構變形和次固結構變形，同時還包含了側向變形。因為加大行車的動荷載，就會使塑性變形不斷累積，而且行車的動荷載還會造成土體的超凈孔隙水壓力不斷提升，造成排水固結不斷變形，甚至還會發生側向變形。現階段，軟基工后沉降的分析與研究的內容一般是路基的靜荷載，而針對動荷載的研究比較少。

（二）工后沉降計算分析

①復合模量方法，主要是把加固區域的地基土體和增強體作為復合體，選擇復合壓縮模量Ecs利用分層綜合方法進行加固地區中土層壓縮量的計量[3］。而加固區域土體的壓縮量 如下：

上述公式中，ΔPi表示第i層的復合上體中的附加應力增量，而Hi表示第i層的復合土體相應厚度，Ecs一般選擇面積的加權平均方法進行計算，也就是：

以上公式，Eps表示的為狀體壓縮模量，而Ess表示樁間土的壓縮模量，另外m表示的為復合地基的置換率。②應力修正方法，依據樁間的土分擔相應荷載密度，可以忽略強體的存在，依據樁間土相關壓縮模量進行計算，而樁間土的分擔荷載計算公式如下：

公式中的P表示的為復合地基中平均荷載密度，而μs表示的為應力修正系數，另外n與m分別表示的是復合地基樁間的土應力比與復合地基相應置換率。③樁身壓縮量方法，豎向增強體的復合地基樁體需要承擔的荷載如下：

公式中P表示復合地基中平均的荷載密度，而μp表示的為應力集中系數，另外

與m分別表示的為樁土應力比與復合地基的置換率。

三、加強不同軟基的穩定與均勻沉降的對策

（一）優化設計思路

通過對復合地基的加固區域與下臥層壓縮量研究，若是下臥層屬于軟弱土層，而且比較厚，此種狀況下下臥層土體相應壓縮量就占據復合地基整體沉降量大部分比例。對此，為了能夠在一定程度上降低深厚軟黏土地基中復合地基的沉降量，可以降低軟弱下臥層相應壓縮量[4］。比如說在一定程度上加大加固區域的深度，并且降低軟弱下臥土層相應厚度。綜合分析荷載影響下復合地基的附加應力具體分布狀況，復合地基的加固區域深度應該選擇變剛度分布，不但能夠降低壓縮量，還能夠降低工程成本的投入，提高經濟效益。首先狀體應用選擇變剛度設計，對于淺部要選擇大剛度，而深度要選擇小剛度，例如選擇深層攪拌方法完成水泥土樁，其中淺部應該選擇相對偏高的水泥摻和梁，而深度應該選擇小水泥摻和量，或者是水泥土樁的淺部應用偏大直徑，深度選擇小直徑，另外沿深度應該選擇對應的置換率。

（二）嚴格控制軟基的總沉降

降低路基荷載能夠在一定程度上減小路基總沉降，加強路基的可靠性與安全性，同時還能夠滿足工后沉降標準需求，有效控制工后沉降[5］。而為了可以嚴格控制路基總沉降，首先要選取構筑物和路基相應分界高度，要對鐵路工程設計技術方案進行對比，明確路橋相應分界高度，便于對路基工后的沉降進行有效控制。通常情況下，路段的分界高度應該為5至6米。針對城市周圍一定要減小標準，應該嚴格控制在5米上下。其次選擇輕質填料，比如說粉煤灰的容重應該在1.2 至1.4kN/m區間，這樣便于壓實。

選擇粉煤灰進行填筑，不僅可以在一定程度上防止路基填料發生的沉降，還可以有效降低調料對于地基造成的壓力，從而防止路基沉降。

（三）路基填筑控制

其一般是應用科學填筑方式對填筑的速率進行管控，并合理編排施工增加的相關預壓時間，從而保證加固層可以在施工階段充分固結。現階段，針對填筑高路基而言，一般選擇薄層輪加法，進行分級加載填筑[6］。而此技術主要是迅速填土到極限高度Hf，公式如下：

Hf=C?N/r

公式中的N表示承載力因子，r表示填土容量，單位為t/m3，C表示地基土相應十字板強度，單位也是t/m3。通常情況下十字板強度選擇地基淤泥軟土層相應強度最小平均數值。剩下填土荷載應該依據碾壓規定的相關鋪填厚度，一般鋪填長度要以地基強度的增長（ΔCμ）狀況進行匹配。