关于铁路软土地基处理的探讨

摘要：软土地基的处理质量直接影响到地基承载力、沉降以及整体稳定性，是保证铁路建成后安全、高效运营的关键，特别是高速铁路的出现对传统铁路路基的设计、施工和养护提出了新的挑战。文章以对软土地基的认识为出发点，对软土的处理方法进行了分析，并针对合理化的软土地基处理方法提出了自己的看法。 关键词：铁路；软土地基；路基沉降；处理技术

abstract: the processing of soft soil foundation quality directly affect the foundation bearing capacity, and overall stability settlement, is to ensure that railway safety, high efficiency operation after completion of the key, especially the emergence of high-speed railway to the traditional

railway roadbed design, construction and maintenance puts forward new challenges. based on the understanding of soft soil foundation as a starting point, the processing method of soft soil are analyzed, and in the light of the

rationalization of soft soil foundation treatment method proposed own view.

keywords: railway; the soft soil foundation; subgrade; processing technology

中图分类号：f530.3文献标识码：a文章编号：

一、铁路软土路基

软土是指滨海、湖沼、谷地、河滩沉积的天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低的细粒土。具有天然含水量高、天然孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低、固结系数小、固结时间长、灵敏度高、扰动性大、透水性差、土层层状分布复杂、各层之间物理力学性质相差较大等特点。

从广义上说,软土是指强度低、压缩性高的软弱土层,可将其分为软粘性土、淤泥质土、淤泥、泥炭质土及泥炭5 种类型,习惯上把前3 种总称为软土。所以,在软弱路基设计和施工处理过程中,必须通过详细的研究,掌握软土的性质和土层特征(特别是软土的强度和变形动态变化规律),采取合适的工程措施, 才能保证软弱路基在施工期间的稳定并控制铁路的工后沉降。

二、软土地基的勘察测试

铁路工后沉降大或者沉降速率快都将直接影响铁路的安全运营，因此，在进行铁路地基处理前必须做好充分的准备，做好试验工作，对软土地基土性测试数据采用数理统计方法进行整理与分析，做出正确的评价与预测，提出有效的地基处理措施。

1、对地质深入勘测分析，搜集相关的资料，进行调绘、钻探、原位测试及物探等综合勘测手段,充分掌握所涉及路段的地形、地质、水文、气候、径流条件等自然环境条件。

2、明确松软土层的成因、类型、分布范围及其在路线通过地带分布的具体情况，确定软土层在纵向、横向的分布厚度、层次、各层

土的土质及物理力学性质，提供每个路段各层软土指标。

3、按照不同成因类型来划分确定软土的统计单元体，通过单元体的每一指标测试值做出各路段工程平面图，纵剖面图，横断面图，钻孔柱状图，统计表和散点曲线图等。根据图表进行评价、取舍测试指标，通过综合分析、评价和鉴别与正常成因类型的软土不符的指标，进行分析和舍弃离散极大的指标。

三、路基沉降控制

路基的沉降与地基条件、路堤高度、填料种类、压实标准等有密切的关系。由于影响路基沉降的因素复杂, 路基沉降量目前还没有完善的理论计算方法。路基的沉降可理解为施工期间发生的沉降和工后沉降, 施工期间路基的沉降为瞬时沉降+主固结沉降, 次固结沉降工后仍在继续。

1、路基沉降观测

路基沉降观测是路基动态设计及计算工后沉降的依据,沉降观测数据不连续、不完整, 与实际不相符将影响推算资料的准确性。但由于工作量大, 观测精度要求高, 观测频次多, 观测时间长( 从路基填筑开始至竣工验交)，观测设施在施工过程中时有损坏且恢复不及时所造成的资料不连贯、不完整等原因,都将影响到推算资料的准确。因此, 应对路基沉降观测给予足够的重视。

2、路基沉降的原因分析

路基在行车碾压和自重的作用下会发生沉降现象。发生路基沉降问题的原因主要以下几点：

(1)路基填筑材料选用不当。当选择不符合组别要求的填筑材料时，容易引起路基面的较大沉降。

(2)填筑方法不合理，压实质量控制不好，压实度不够。在施工过程中，压路机未按标准进行压实，或者如桥台背、挡墙等部位压实机械不易压实的地方，导致路基施工完成后出现变形或部分变形，因此路基压实无法达到要求也容易产生沉降现象。

(3)由于雨水浸泡等外界原因造成路基含水量增大，导致路基强度降低，接近临界状态，变形过大引起路基表面沉降、开裂。

(4)设计时，用于路基沉降计算的数据不可靠，设计上的不足，导致施工方案等缺陷，造成路基沉降。

3、路基沉降的控制方法

对路基填料不符合要求的情况，对路基填料进行换填，然后重新压实。对于水塘、沼泽等路段要采取抛石挤淤、石灰桩等措施，处理底层基础；对于桥背、涵背、墙背等处要选用合适的压实振捣机械，提高压实度；对于高填方路段要分层填筑压实，并严格控制每层填筑厚度和压实质量；对于地下水位较高，降水丰富的地区，应做好排水设施，如：截水沟、排水沟、盲沟等；对于某些特殊路段，在路基修筑完成后，可以考虑铺筑临时简易路面，然后开放交通，经行车碾压后待路基自然沉降到位后，再铺筑路面。

四、对软土地基处理技术的分析

软土地基处理须遵循“根据工程土壤特性，以天然地基为主，避免和防护为辅，选用适当的处理措施”的原则，达到提高土壤抗剪

强度，控制地基的沉降度，降低土壤渗漏性或渗流的水力梯度，改良土壤动力性能，减少地基压缩性，增强地基承载力等目的，从而提高地基的稳固性和安全性。

1、在进行塑料排水板的机械施工中，静压式的插板机无论在经济成本还是工效以及对环境的影响等方面都是好于振动式的插板机，然而振动式的插板机在进行对地层穿透的能力方面是好于静压式的。所以，在两者都可以穿透地层进行地基处理时，应优先采用静压式的插板机，如果采用静压式进行地层处理困难时，需采用振动式的塑料排水板机械进行处理；

2、软土地基在选取设计参数时，需要在土工参数的统计分析基础上，结合原位的测试及地质背景等进行综合分析以后，提出科学合理的参数。在通过对现场观测数据的分析后，提出对软土地基沉降的计算方法以及工后的沉降推算。鉴于对软土地基沉降时间的控制以及工后沉降推算的可靠性要求，在软土地基进行填筑完成以后要确保达到一定的放置调整期，从而达到有效控制工后沉降的要求；

3、由于地基处理方法以及结构物类型的不同可以直接影响剩余纵向的差异沉降，因此，进行设计时在同一工点需避免应用不同的处理方式，如果不能避免需要考虑在不同的处理方式以及不同的结构物之间设立过渡段，并且确保必要的放置时间，从而降低在不同工程类型间的沉降差异。如果在放置后存在较大差异沉降的地段，就须要根据实测沉降资料，采用预压等方法处理。根据路基沉降计算值和实测值所出现的差异，可以开展信息化的管理和施工方法，通

过进行信息化管理的实施办法，在一定程度上是可以有效的控制工后沉降；

4、软土地基经过搅拌桩的加固以后，地基土的特性会在很大程度上有所改善，主要表现在施加荷载以后其沉降量较小，并且在很短的时间内沉降基本完成。由于软土路基后期的次固结沉降历时较长，为加速地基土的压缩速度，减小后期的路基沉降量，可采用预压的方式等来降低因后期荷载所引起的沉降问题，满足轨道铺设的要求。对于是否可以通过长期的超载来降低后期荷载所产生的沉降问题，需进一步进行研究。

参考文献：

[1] 万涛,高速铁路软土地基沉降的预测与控制研究[d],天津大学,20xx

[2] 潘宵,李建国,肖利,高速铁路软基处理方法及应用现状研究

[j],水利水电快报,20xx（1）

[3] 汤友富.高速铁路软土路基关键技术试验的项目管理[j].交通运输工程与信息学报，20xx(2).

 

第二篇：铁路地基处理总结

[公路] 高速铁路CFG桩试验总结报告(未完,初期稿件,最终版年底出)

武广客运专线武汉工程试验段

松软土路基CFG桩加固

总

结

报

告

中铁八局武广客运专线试验段项目经理部

二OO六年x月

CFG桩工艺性试验报告

一、试验目的

通过选择不同的施工机械、不同的施工方法，通过在现场的工艺性试验，以复核地质资料以及设备、工艺、施工顺序等是否适宜本试验段施工，确定混合料配合比、坍落度、搅拌时间、拔管速率等各项工艺性参数，在监理单位确认后，方可进行施工；并经过武汉试验段现场路基CFG桩施工的实践及相关项目的检测，形成适合本标段能够指导现场施工的施工工艺。

二、成桩工艺性试验

（一）机械设备选择

根据现场的地质条件以及国内现有的施工CFG桩的机械情况，我部选择了五种机械，分别为：长螺旋钻机、振动沉管桩机、、旋挖钻机、冲击成孔桩机、锤击沉管桩机，通过现场试成孔试验及现场灌注混合料试验，对于每种机械的性能、适宜地质条件、对相邻桩的影响程度、成桩质量等方面综合考虑，最终确定选用长螺旋钻机及冲击成孔钻机进行工艺性试验。

（二）工艺性试验地点及桩位布置

1、长螺旋钻进法：

试验地点在DK1230+425（桩间距1.5m）及DK1230+419(桩间距1.2m)线路左侧路基坡脚线外侧,红线征地界内侧,该处下卧地质情况为黏土,软塑。

长螺旋钻进法共试验8根桩，分两个独立的桩群，四根一组，桩群净距6 m，桩间距按设计要求正方形布置，间距分别为1.5m和1.2m。具体布置见下图所示：

CFG桩平面示意图（单位：cm）

广州

2、冲击成孔法：

试验地点在DK1237+792.75(桩间距1.5m)及DK1237+799.10(桩间距1.2m)线路右侧,红线征地界内侧,该处下卧地质情况为黏土,软塑～硬塑，夹有砾石层。

冲击成孔法共试验８根桩，分两个独立的桩群，四根一组，正方形布置，间距分别为1.5m及1.２m。具体布置见下图所示：

（三）ＣＦＧ桩成桩

1、材料要求

混合料的强度等级要求标准试块养护28天强度为15MPa,坍落度根据不同的施工方法分别控制，现场搅拌混凝土控制为30～５０mm（长螺旋明灌法）及110～130 mm（冲击成孔法），泵送法混凝土控制在160～180 mm（长螺旋钻进芯管内泵送）。对于所用的水泥和粗细骨料品种、规格及质量应符合设计要求。

2、配合比

1）长螺旋钻进泵送法

水泥：河砂：碎石：粉煤灰：外加剂：水=1：4.75:6.00:0.67:0.033:1.00

2)长螺旋钻进明灌法

水泥：河砂：碎石：粉煤灰=1:4.15:5.50:0.5:0.9

3)冲击成孔法

水泥：河砂：碎石：粉煤灰：外加剂：水=1:3.95:5.685:0.5:0.012:1.06

3、长螺旋钻进法施工：略,具体见试桩报告。

4、冲击成孔法施工：略，具体见试桩报告。

（四）CFG桩质量检测

CFG桩成桩28天后，分别进行了标准立方体抗压强度试验、低应变桩身完整性检测、抽芯取样强度检测。

1、低应变桩身完整性检测

两组各8根CFG桩的低应变检测结果分别如下：

1）长螺旋钻进法：4根I类桩，4根II类桩；

2）冲击成孔法：8根桩全部为I类桩。

具体检测情况见检测报告。

2、混凝土强度检测

现场制作混凝土标准立方体试件，在养护28天以后，进行试验抗压强度检测，强度均合格并偏高，具体见试验报告。

按照《铁路工程结构混凝土强度检测规程》分别对两组试桩进行了钻芯取样，经加工成标准试件后进行抗压强度检测，强度均合格，并较标准立方体试件偏低。

（五）试桩结论

1．确定施工设备和施工工艺。使用长螺旋钻机成孔及芯管泵送混合料灌注的施工方法，成桩速度快、质量比较好，适合本试验段施工；冲击成孔设备在无水的情况下，对位精确，移动灵活，对于地层变化如存在砂砾层等都能够成孔。在试桩期间也曾试用过多种设备，如振动沉管因地层较硬只能打到地表以下2～3m，很难达到设计深度；锤击沉管虽然成孔质量较好、效率高，但对邻桩影响较大，故均未采用。

2．确定了混合料原材料和配合比。混合料的各种材料技术指标均满足规范要求，采用试验配合比的抗压强度满足设计要求。

3．确定了相关参数。采用长螺旋钻机时，泵送混合料配合比的坍落度控制在160～180mm，混合料搅拌时间控制在60～120s，拔管速度控制在2.2m/min，施打顺序按成排顺度施工，成桩后不允许机械扰动。对于冲击成孔设备，参数同普通砼灌注施工。

三、施工工艺确定

通过现场试桩，两种主要的成桩机械各有优缺点：

（一）长螺旋钻机：主要适用于下卧地层为软土层、黏土层、粉土层的地基处理，对于有岩层及砂砾层的地基处理比较困难。施工机械化程度比较高，对位较精确，成孔率高，不会产生塌孔，可以实现成孔、成桩一次完成，对于地层水位高低没有影响。

（二）冲击成孔钻机：主要适用于没有地下水的地基处理，该型机械结构简单、轻便，移动灵活，对位精确，但是成孔、成桩不能一次完成，需要大量的人工配合，对于CFG桩成桩后的影响较小。 根据武汉工程试验段的地质条件：地基下卧层较复杂以及地下水位较高；两种机械分别适用的地质情况：长螺旋钻机对于地下水位没有限制，而冲击钻孔对于有地下水的地质情况不适应；再依据武广公司的强制性要求，决定选用长螺旋钻机进行施工。

四、路基CFG桩试验段施工

（一）工点：DK1237+800～+930段130m路基CFG桩地基加固。

（二）设计技术交底：20xx年x月x日，武广公司武汉项目部组织咨询、监理、设计、施工单位在武汉工程试验段对DK1237+800～DK1237+930段130m路基CFG桩进行了设计图纸的技术交底和施工图核对工作。

（三）施工组织

在130m路基施工中采用长螺旋钻进成孔芯管内泵送混合料成桩的施工方法，在施工中加强泵送混合料成桩的施工控制，以提高CFG桩的成桩质量；加强各工序间的施工配合，以提高成桩的速度；在施工中不断积累相关数据，为以后大面积展开施工提供参考经验。

1、施工准备

测量准备：施工测量严格按测量规范要求进行，所有测量仪器都进行校核与检定，保证测量精度。 技术准备：施工设计图纸及有关施工资料到位后，组织技术人员进行图纸复核，组织相关人员培训、学习相关技术规范及施工细则、设计文件，做好施工前的技术准备工作。

施工技术交底：根据施工图，技术人员要进行技术交底。交底内容包括：施工方法、施工工艺、施工安全、机械使用等。

物资准备：材料的取样试验工作已经按规范要求完成，全部采用试桩所选用的材料。

人员配备：普工5人、钻机操作手4人、汽车驾驶员2人、搅拌机操作手2人、修理工及电工4人、技术负责人1人、现场施工记录人员2人、试验人员1人、现场领工员2人、工班长2人、测量人员3人，计28人。

机械及仪器准备：配置先进的施工机械及土工、混凝土检测设备、测量仪器及仪表。详见下表： 设 备 配 备 表

序号 机械名称 规格 数量（台） 说明

1 长螺旋CFG桩机 DDJ-32 1

2 装载机 CAT938F 1

3 自卸汽车 10t 3

4 挖掘机 CAT320C 1

5 混凝土搅拌机 JS750 1

6 混凝土罐车 7m3 1

7 发电机 250KW 2

8 全站仪 LeicaTCRA1101 1

9 水准仪 1

10 捣固棒 4

11 电焊机 1

12 其它小型机具

2、长螺旋施工工艺流程

长螺旋钻机芯管内泵压混合料灌注施工流程图

钻机就位：钻机就位后，应使钻杆垂直对准桩位中心，确保CFG桩垂直度容许偏差不大于1％。采用在钻架上挂垂球的方法，在钻架上刻上明显的对照位置线，每根桩施工前都有专门的人员进行桩位对中及垂直度检查，满足要求后，方可开钻。

混合料搅拌：混合料搅拌按配合比进行配料。每盘料搅拌时间按照普通混凝土的搅拌时间进行控制，控制在60～120s，塌落度控制在160mm～180mm。具体搅拌时间由搅拌站集中控制室进行控制，并在电脑中有详细记录。

钻进成孔：钻孔开始时，关闭钻头阀门，向下移动钻杆至钻头触及地面时，启动马达钻进。先慢后快，同时检查钻孔的偏差并及时纠正。在成孔过程中，发现钻杆摇晃或难钻时，放慢进尺，防止桩孔偏斜、位移及钻杆、钻具损坏。根据钻机塔身上的进尺标记，成孔到达设计标高时，停止钻进。

为加强工程地质复核，加密设计地勘断面（25米间隔），在施工前先在规划好的断面位置进行地质复核，并进行详细记录绘制成地质纵断面图，作为施工参考；或在一定区域范围内第一个孔进

行地质复核，作为本区域CFG桩施工的依据。

在钻进时，记录每米电流变化并记录电流突变位置的电流值，作为地质复核情况的参考。

灌注及拔管：钻孔至设计标高后，停止钻进，开始混合料灌注，每根桩的投料量应不少于设计灌注量。钻杆芯管充满混合料后开始拔管，施工桩顶高程宜高出设计高程50cm，灌注成桩完成后，桩顶盖土封顶予以保护。

在灌注混合料时，对于混合料的控制采用记录泵压次数的办法，对于同一种型号的输送泵每次输送量基本上是一个固定值，根据泵压次数来计量混合料的投料量。

灌注时采用静止提拔钻杆，在特殊情况下采用边转边提进行灌注，如圆砾层等情况下，拔管速度控制在2～3m/min。

移机：上一根桩施工完毕，钻机头进行保护，移位，进行下一根桩的施工。

现场试验：对于每盘混合料，试验人员都要进行坍落度的检测，合格后方可进行混合料的投料，在成桩过程中抽样做混合料试块，每台班做1组试块，测定其28天抗压强度。

3、施工工效

该段路基CFG桩施工时间为20xx年元月x日～3月x日，其中净工作时间为24天。使用该型号长螺旋钻机芯管内泵送混合料的施工方法，单机成桩工效约450m/天（24小时），且不受地下水的影响，适合各种软土地层。

（四）试验检测

在成桩28天以后，按验标要求进行了混合料28天龄期标准立方体试件抗压强度≮15Mpa；成桩28天后采用低应变检测CFG桩桩身完整性；CFG桩按复合地基设计时，处理后的复合地基承载力、变形模量应满足设计要求；增加单桩承载力检测以校核复合地基承载力。

CFG桩检测试验结果在上报业主、设计、监理方后，在经过第三方检测后，经分析确定，该段路基CFG桩施工，成桩质量满足设计要求及验标要求，可以进行下一步工序施工。

（五）路基CFG桩试验段成果

1、验证了长螺旋钻管内泵送砼施工的参数并加强了各工序间的配合，并使各项参数的确定及控制更加准确、熟练；

2、通过试验段的各项检测结果分析，确定了CFG桩的检测程序及指标要求；

3、修正了原验标中对于桩位偏差的标准，对于个别地段的偏差超限的问题处理方法；

4、对于特殊地质情况下CFG桩成桩的处理方法。

二OO六年x月