鐵路地基處理技術與工程應用研究

趙文浩

（中鐵第五勘察設計院集團有限公司鄭州分院，河南鄭州450000）

0 引言

地基處理技術是目前鐵路建設過程中核心內容也是重點難點問題，一旦鐵路地基建設存在問題，對整體工程質量以及工程效益將產生重要影響。針對地基處理技術施工中考慮因素較多，技術涉及內容較廣，需要綜合多種因素，利用多種技術以實現(xiàn)地基穩(wěn)固，防止地基在工程使用中發(fā)生異常縮短其使用壽命。因此強化地基處理技術，針對不同條件下利用不同技術類型展開施工，有效提升其施工安全性，保證鐵路地基建設穩(wěn)固性，防止地基沉降對于當前鐵路建設至關重要。

1 鐵路地基處理的重要性

建筑物建設過程中最終形成的荷載將全部傳遞到地基上，如果不對地基進行有效技術處理，很容易造成建筑使用過程中安全性、使用性受到影響。在土木工程建設過程中，往往上部分結構與下部結構比較具有一定的不確定性因素，而且針對鐵路地基在建筑過程中涉及的內容較多，具有較強的難度系數(shù)，如果地基問題處理不好，很容易造成嚴重后果。據(jù)現(xiàn)階段相關數(shù)據(jù)調查顯示，世界上土木工程發(fā)生事故多源自地基出現(xiàn)問題，這種情況下加強鐵路地基處理，更加利于保障建筑企業(yè)經(jīng)濟效益，同時提高鐵路運行安全性，保障鐵路地基使用壽命延長，使其強度特性增強，形變特性改善，更加利于土木工程施工整體質量水平提升。

2 鐵路地基處理技術的類型

鐵路地基處理技術涉及內容較多，其中包含碎石樁處理技術、深層攪拌樁處理技術、CFG樁處理技術、旋噴樁處理技術、擠密樁處理技術等，該5種處理技術類型在土木工程鐵路建設過程中較為常見，結合實踐經(jīng)驗以及資料總結，對技術類型具體使用方法以及注意事項進行分析。

2.1 碎石樁處理技術

碎石樁處理技術原理通常需要依據(jù)不同的土質進行應用，針對松散砂土和黏性土中應用原理具有一定的差異性。例如在松散砂土中碎石樁處理技術，主要是充分發(fā)揮砂石對軟土的排水減壓作用以及碎石預振作用。而針對黏性土，通常是對軟土的置換作用。該種技術處理過程中需要注意問題較多，例如在樁的施工順序中，通常是由外部樁向內部樁進行施工，這樣更加利于將樁內軟土進行擠出，以此提高地基的抗剪度[1]。而且在施工時需要減少對原土的擾動，施工方法以逐樁施工的形式進行，鉆孔過程中嚴格控制鉆孔力度等指標，防止樁孔出現(xiàn)塌陷，填料過程中需保證物料填入分批次，少料多次，實現(xiàn)裝料量試樁標定需求。

2.2 深層攪拌樁處理技術

該技術在土質較為軟綿且軟土地基中較為常見，可以有效地提高軟土地基整體施工質量。該種技術優(yōu)勢以及施工流程主要分為三部分。其一，施工前需要展開試樁工作，在試樁工作中需要加強鉆探深度，保證一定鉆探深度的同時，于樁內注入水泥，通過該種施工方式可有效對鐵路地基內軟土地基有一定掌握。其二，在土木工程施工前需要對試樁相應數(shù)據(jù)進行掌握，利用數(shù)據(jù)可以保證試樁工作中混凝土配比科學，保障混凝土在深層攪拌過程中的速度以及力度進行有效控制，實現(xiàn)鐵路地基處理需要。按照相應的試驗確定好混凝土配比后進行稱量，完成水泥攪拌后裝入儲存罐中，利用砂漿罐以及相應的砂漿泵進行攪拌。啟動電源后確保漿液可以從特殊口進行噴出，而后以1m/min的進鉆速度進行注漿，最后完成攪拌加固工作。

對于地基處理完成后相應的不合格樁體，需要進行重復灌樁施工，以此保障樁的穩(wěn)固性。通過該種技術的綜合應用，可以有效保證鐵路地基處理流程更加順利安全。但在施工中需要充分結合試樁數(shù)據(jù)展開有效施工，以此保證地基處理有效性，降低地基在未來使用中出現(xiàn)沉降現(xiàn)象的概率。

2.3 CFG樁處理技術

CFG樁處理技術是鐵路地基處理技術類型之一，在該技術應用過程中，需要對技術進行要求。技術要求重點體現(xiàn)在成樁方法的選擇以及混凝土配合設計等兩部分。第一部分，該技術應用中需要輔助成樁機械施工，施工機械通常涵蓋振動沉管機械，沖擊成孔樁機以及長螺旋鉆機[2]。機械在使用過程中需要充分重視季節(jié)性特點，防止出現(xiàn)孔被凍壞情況。第二部分施工過程中需要對混凝土型號以及配比進行選擇，通常情況下水泥型號以PO42.5為主，2級粉煤灰，控制細度模數(shù)11.5，材料混合攪拌中保證攪拌時間超過2min，這樣才能保證混凝土材料被充分攪拌。

施工前需要做好相應的準備工作，保證相應機械設備就位，確保鉆孔深度，鉆孔后需要加強對鉆孔內部的清理，保證CFG樁可以形成。在CFG樁形成后需要對其進行檢測，通過檢測可以保證CFG樁承載能力滿足鐵路地基需求。同時在施工中需要注重施工順序，嚴格按照地層情況進行施工，施工順序通常可分為兩種，逐樁施工和隔樁跳打，第一種施工方式施工中很容易導致成孔混亂，第二種施工方式很容易造成施工后樁出現(xiàn)擠壓，因此在兩種方式選擇過程中，需要充分結合土質情況，并且施工前需開展試驗。在施工過程中應注意鉆孔棄土以及浮漿的處理，而且還需要考慮技術應用過程中的天氣情況，降低天氣對鉆孔質量的影響。

2.4 旋噴樁處理技術

旋噴樁處理技術就是結合鉆機輔助把注漿管置入到土層的預定深度，在高壓設備的輔助下漿液從特殊噴嘴噴出，進而形成較強高壓噴射流，以此對土體進行切削，完成這部分技術應用后土體在強大作用力下發(fā)生破壞，進而和水泥漿結合形成漿液。該種注漿方式當混合液固定后可以在土層中有效形成高強度的固結體，形成具有較強承載力的復合地基。實現(xiàn)對地基土質改善，進而提高其剪切強度，滿足鐵路地基穩(wěn)固需求。

技術工藝流程主要分為鉆孔、插孔、旋噴作業(yè)、沖洗等四部分，在技術應用過程中，需要充分考慮鐵路地基土質復雜性，進而對影響旋噴漿的參數(shù)進行調節(jié)，不能采用單一的參數(shù)進行設計，否則容易造成固結體出現(xiàn)不均勻情況影響地基承載力。而且旋噴中如果使用水泥漿會造成析水情況，導致漿液凝固收縮出現(xiàn)凹陷，影響地基加固防滲性，所以旋噴結束后，將固結體進行挖出，利用選噴孔進行再次注漿，保證固結體凹的位置被填平，滿足鐵路地基承載力、防滲性需求。

2.5 擠密樁處理技術

擠密樁處理技術原理為利用振動沖擊或帶套管等方法成孔，完成成孔操作后，向孔內填入砂、石、土、石灰等相應材料，利用振實實現(xiàn)密實樁體的施工，以此與原樁周圍土組成復合地基。通常情況下依據(jù)選擇的材料以及工藝不同，可以分為砂石樁、灰土樁、石灰樁、水泥粉煤灰樁以及夯實水泥樁。碎石樁主要是利用振動、沖擊、水沖等方式將砂石以及碎石沖入孔中，較為適用在粉土、素填土、雜填土地基施工中。如果施工中想要提高其承載力，增強水穩(wěn)性，可以使用灰土擠密樁。如果地基土中含水量較大，超過24%且飽和度超過65%，需要在施工前進行試驗，以此選擇合適的擠密樁處理技術。

3 鐵路地基處理技術的工程實踐

以電氣化高速鐵路項目為例，該項目主要為馬來西亞半島雪蘭莪州的撓萬與霹靂州的美羅之間總長度超過110km的鐵路建設。項目需求滿足時速高達160km/h火車運行需求，且要求施工后地基沉降＜25mm。在該項目施工過程中地基處理主要利用了石柱振搗置換，通過將回填材料放置在特定深度的震蕩裝置下，將震蕩裝置放置在土壤中。利用石柱自身可以將土壤密度壓實，同時借助震蕩，排除超孔隙水壓力，降低地基施工后沉降。

在整個工程施工過程中碎石樁設計需要結合剛性材料并且保證樁柱不被壓縮，以此保證土體的彈性反應以及剪切力需要。完成石柱安裝后進行荷載試驗，荷載試驗主要以平板荷載試驗在單柱上進行，荷載施加在碎石樁以及碎石樁周圍的土壤，第1周期荷載壓力需超過24h，第2周期荷載壓力需超過最大負荷150%，該項目中針對荷載驗收要求為荷載下沉不超過沉降的25mm，通過碎石樁荷載試驗可有效減少施工后地基沉降，并且在工程施工中需要科學利用碎石樁現(xiàn)場儀表，對施工中的地表沉降進行確定，而后有效進行相應的施工調整，進而提高地基固結度。

針對該項目施工中主要利用了振沖技術以及干土層攪拌工程，有效實現(xiàn)了鐵路地基處理效果，而且工程中利用沖擊碎石樁，更加實現(xiàn)地基穩(wěn)固，提升鐵路建設中地基建設質量水平。

4 結語

綜上所述，文章針對鐵路地基處理的碎石樁處理技術、深層攪拌樁處理技術、CFG樁處理技術、旋噴樁處理技術、擠密樁處理技術5種技術進行分析，發(fā)現(xiàn)不同技術在工程施工中均需要充分注意，并且在施工前需要加強試驗研究，只有這樣才可充分保障技術在鐵路地基處理過程中高效使用。現(xiàn)階段我國鐵路建設過程中需要加強對地基建設重視力度，主要以軟土地基為主，如何處理軟土地基，提高地基的承載力，減少施工后地基沉降問題發(fā)生是當前技術工作人員需重點考慮問題。通過結合當前常見地基處理技術進行說明，對技術應用中注意事項進行分析，希望通過技術應用提升我國鐵路建設水平，保證技術高效應用。