關于鐵路房建工程填土地基處理方法與技術探討

丁建偉

摘要：隨著社會的快速發展，建成已久的既有線鐵路運能亟待提高，加之既有線鐵路設施設備老化，為確保既有線鐵路運輸安全，根據鐵路運輸安全的相關要求，需對既有線鐵路設施設備更新改造。結合工程實踐，因既有線鐵路設施設備改造涉及房建工程特殊性，為了減少對鐵路沿線耕地、建筑物、構筑物等征拆及環境的破壞，房建工程規劃設計常沿鐵路用地限界安全保護區內新建或者接建。對于處于山區地區建成已久的既有線鐵路設施設備改造，其用地范圍有限，這就特別要求對鐵路限界內滿足要求的接建或者新建用地地質條件強須進行詳細勘探調查，根據鐵路房屋特殊性、地質資料、工程費用、環境保護以及當地現場實際條件綜合考慮，采取滿足上述要求的地基處理方法技術，確保接建或者新建鐵路設備房屋地基穩定及安全，滿足鐵路相關設備運行安全的要求。

關鍵詞：鐵路房建；設備改造；處理方法

1工程概況

石太線北京鐵路局管內設施設備改造工程房建工程白羊墅站開閉所新建控制室工程，建筑層數為一層，建筑總高度為4.8m，建筑結構為框架結構，設計使用年限為50年，抗震設防烈度為七度。根據以往及設計勘察地質資料顯示，該工程地質特征復雜及鄰近建筑物地基出現下沉、墻面開裂，新建位置位于填土地帶和暗河上，且新建位置同時位于既有石太下行正線和既有平定下行線兩線路之間且鄰近既有線鐵路較近，現場施工條件復雜有限，不滿足大中型機械現場施工，給該工程地基處理等施工造成較大困難，所以對該工程地基處理方法與技術要求較高，地基處理后復合地基承載力必須滿足設計要求。當前國內填土地基處理方法常采用強夯法、換土墊層法、灰土（土）擠密樁法、碎石樁法等地基處理方法。

2概況

填土是人類生產活動或自然沖積在自重下固結形成的一種回填土。按其生產活動回填形成可分為：雜填土、礫土、碎石土、砂填土、素填土等。由于鐵路設計線路長、跨區域廣、地質條件復雜多變，在新建鐵路或既有線鐵路改造中對房建工程地質資料勘察設計會經常遇到各種類型的回填土。由于回填土的土質形成復雜，形成方式各異，規律性極差、工程性質獨特，尤其是新建鐵路或鄰近既有線鐵路兩側接建或新建房建工程填土地基勘察評價與地基處理一直是工程設計與施工難點與重點。

3填土的工程特性

依據白羊墅站開閉所新建控制室房建工程地質勘察報告顯示：第一層為雜填土，雜色、稍密一中密、稍濕，主要為石塊、煤塊、磚塊等組成，層厚0.5m-0.9m：第二層為素填土，黃褐色一棕黃色、稍密一中密、稍濕，主要由黃土狀粉土、粉質黏土組成，局部含礫砂透鏡體層，夾有卵石、碎石、煤矸石等物，層厚1.25m-3.4m；第三層為砂礫，黃褐色、中密、稍濕，含有15%左右的卵石，直徑2cm-8cm，局部含有粗圓礫土透鏡體層，層厚大于3m，未鉆透該層。素填土基本承載力特征值為100kPa，礫砂基本承載力特征值為240 kPa，地下水位埋深大于10m，可不考慮地下水對本工程影響，設計要求經過處理后復合地基承載力特征值不小于180kPa。

結合本工程現場勘探填土取樣分析可得形成成分復雜，填土種類繁多，形成的方法、時間和種類的隨意性，其中尤以第二層素填土形成的不均勻性最為顯著，該層主要由黃土狀粉土、粉質黏土組成，不同局部含礫砂透鏡體層，夾有卵石、碎石、煤矸石等物，層厚1.25m-3.4m不等，且該層底面向河床傾斜，對地質資料勘探帶來很大困難。填土不均勻性，導致了填土地基承載力降低，且填土地基在不同地域，形成也不同，給鐵路房建工程設計與施工帶來較大困難。

4填土地基處理方法及技術要求

目前填土地基各種處理方法多種多樣，選擇地基處理方法時，應根據設計地質勘察報告、建筑物特殊要求、基底承載力、現場條件、經濟指標等因素，尤其是針對山區既有線鐵路房建工程施工特殊性、現場實際條件、經濟費用、工程周期、環境影響等方面綜合考慮。填土地基形成的特殊工程性質及山區新建鐵路或既有線鐵路改造對鐵路房建工程特殊要求，給鐵路房建工程設計和現場施工帶來一定困難，因而在鐵路房建工程設計當中選擇基礎類型和地基處理技術措施需綜合考慮各方面因素。

4.1換土墊層法：即將密實度低的填土全部或局部挖除，回填強度較高，壓縮性低且無腐蝕性砂石、灰土、素土分層碾壓至基底設計標高，并控制換填墊層壓實系數，壓實后作為地基受力層。換土墊層法只限于淺層低密度人工填土或淤泥質土的處理，一般在3m以內，對濕陷性黃土地基處理一般在5m以內：其主要作用是有效提高持力層抗剪性能，降低壓縮性，改善動力性，降低土的濕陷性和脹縮性，改善土的抗液化性，防止基礎出現不均勻沉降，消除地基土的不均勻性。

4.2強夯法：是通過起重機械將大噸位夯錘起吊到6-30m高度后，自由落下，反復夯打，經時效壓密達到固結，在地基表層形成一層較為均勻的硬殼層，從而提高地基表層面的強度，從而提高地基承載力，降低其壓縮性并減少后消除土體濕陷性的一種有效的地基處理方法。強夯法適用于處理碎石土、砂土、低飽和度的粉土和粘性土、濕陷性黃土、雜填土和素填土等地基，主要用來提高土的強度，減少壓縮性，改善土體抵抗振動液化能力和土的濕陷性。

4.3碎石樁法：對地基承載力和變形要求比較高的建筑物先可以采用碎石樁進行處理，碎石樁增加了地基密實度和抗剪強度，使地基土密實均勻，在軟土中使用碎石樁，一般擠密作用不明顯，主要是靠置換。對于飽和的軟塑一流塑的地基土，經過處理后，必須經過預壓后才能達到良好的效果。砂石樁法適用于擠密松散砂土、粉土、粘性土、素填土、雜填土等地基，提高地基的承載力和降低壓塑性，也可用于處理可液化地基。對飽和粘土地基上變形控制不嚴的工程也可采用砂石樁置換處理，使砂石樁與軟粘土構成復合地基，加速軟土排水固結，提高地基承載力。

4.4灰土（土）擠密樁法：適用于處理地下水位以上的濕陷性黃土地基、雜填土和素填土等地基，施工時，先按設計方案在基礎平面位置布置樁孔并成孔，然后將備好的素土（粉質粘土或粉土）或灰土在最優含水量下分層填入樁孔內，并分層夯實至設計標高止。

通過成孔或樁體夯實過程中的橫向擠壓作用，使樁間土得以擠密，從而形成復合地基。灰土擠密樁和土樁地基一般適用于地下水位以上含水量14%-22%的濕陷性黃土和人工黃土和人工填土，處理深度可達5-10m，當用來消除地基土的濕陷性時，宜采用土擠密樁法：當用來提高地基土的承載力或增強其水穩定性時，宜采用灰土擠密樁法：當地基土的含水量大于24%、飽和度大于65%時，不宜采用這種方法。灰土擠密樁是利用錘擊打入或振動沉管的方法在土中形成樁孔，然后在樁孔中分層填入素土或灰土等填充料，在成孔和夯實填料的過程中，原來處于樁孔部位的土全部被擠入周圍土體，通過這一擠密過程，從而徹底改變土層的濕陷性質并提高地基承載力。

5結束語

結合本工程建設要求、地質勘察報告、地基設計、現場施工條件、經濟指標、環境保護等方面綜合分析，同時本工程新、舊巖土工程勘察報告對地層巖性及基本承載力描述有顯著差異，為了防止基礎出現不均勻沉降，同時消除地基土的不均勻性。綜合考慮上述條件及填土地基適用處理方法及技術要求，故地基采用換土墊層法和灰土（土）擠密樁法相結合地基處理方法。因現場施工條件有限，且距既有石太下行正線和平定下行線鐵路較近，機械無法進入施工現場，導致強夯法、碎石樁法等地基處理方法不適宜用于對本鐵路房建工程填土地基的處理。近年來通過以往新建鐵路和既有線鐵路更新改造中房建工程各類地基處理做了一些有益探索和實踐，對山區及地質復雜地區填土地基的形成和工程性質，處理方法及技術要求，探索出一些初淺的認識，能對大家在今后的工程施工中有所幫助。endprint