解析高鐵施工中軟土地基的施工工藝

楊春

（中國水利水電第七工程有限公司 四川成都 610081）

引言

軟土，泛指含水量大、承載能力低淤泥以及淤泥質(zhì)土，一般呈軟塑狀態(tài)，外觀以灰色為主，軟土中含有大量的結(jié)合水存在一定強度的粒間廉潔具有明顯的結(jié)構性。一般當其結(jié)構遭遇擾動破壞，就會造成強度劇烈降低甚至呈現(xiàn)出流動狀態(tài)。軟土的物理力學特性具有以下幾點：含水量高空隙大、滲透性比較弱，較高的壓縮性以及抗剪強度很低，容易變形。我國鐵路行業(yè)對于軟土的定義不盡相同，但是對于追求處理軟土的目標都是相同的，不要過分拘泥于定義，要更加注重軟土和工程質(zhì)量的關系。

1 軟土地基處理的一般原則

世界上地基處理的方法數(shù)不勝數(shù)，即使是對同一軟土地基可以采取的辦法也是很多。通常對某個工程，軟土地基的處理方案會有好幾個但是并不是說每個方案都會得到有效實施，要滿足一定的標準。一般分為以下幾種：

（1）經(jīng)濟上可行。只有在符合預算條件下討論軟土地基的實施辦法，才有意義。同時，經(jīng)濟上可行還要求要做到經(jīng)濟合理。

（2）技術可靠，可以滿足施工進度的需要。選擇可靠的施工技術，保證工程質(zhì)量，同時還要要求盡早完成施工任務。

（3）因地制宜采取方案。由于每個地方的地質(zhì)和水文條件不盡相同，在制定軟土地基施工方案時要因地制宜，切忌生搬硬套，盲目大意。一般考慮的重點為：土的抗剪程度、壓縮性、滲透性以及動力性能等。

對于高鐵施工中的軟土地基，由于高速鐵路線較長，各個地方的地質(zhì)和水文條件不盡相同，所以要采取合理的方法在經(jīng)濟和技術可行的基礎上要因地制宜，認真分析工期、造價、處理效果、施工環(huán)境等方面，選擇出最優(yōu)的處理方案。

2 軟土地基的常用施工工藝

2.1 高鐵施工中軟土地基換填法施工工藝

在高速鐵路施工過程中，軟基處理通常都存在很大困難，且所使用的施工技術和工藝也十分復雜，進而極易引發(fā)嚴重的事故隱患，因此，在高鐵施工中，相關施工人員應針對于軟土基礎層比較薄弱的地帶實施換填處理，通常對3m以內(nèi)的軟土基礎采用換填法進行處理，同時，也需按照具體的基礎層厚來除去部分軟土厚度，以確保高速鐵路總體路段的平穩(wěn)性與整合性。并且在軟土除去后，還需進行土體的回填施工工藝，該施工方式被稱作換填法，在通過換填法進行施工時，應注意下面幾個方面的問題：①在開展施工前應對施工現(xiàn)場進行實地考察，以確定出科學有效的施工方案，同時確定是整體換填還是局部換填；②應選用合適的回填材料，高速鐵路的施工環(huán)節(jié)眾多，且工程量巨大，所以，僅有當施工材料的選用得到合理控制，方可降低工程成本浪費，進而保證高速鐵路的施工質(zhì)量和經(jīng)濟效益得到提升。

2.2 高鐵施工中軟土地基攪拌樁施工工藝

深層水泥攪拌樁適用于處理淤泥、砂土、淤泥質(zhì)土、泥炭土和粉土。當用于處理泥炭土或地下水具有侵蝕性時，應通過試驗確定其適用性。冬季施工時應注意低溫對處理效果的影響。其具體的施工工藝包括：

（1）軟基處理。在高鐵軟基處理時，可在基底處灌注或打入樁基礎，以減弱軟土的壓縮特性，并通過樁基把基礎自重以及通車后的運行載荷傳進土體內(nèi)，利用樁基和樁間土體摩擦以消除大量載荷，以收到提升地基承載性的功效。在軟基處理時，應根據(jù)深層攪拌機的復攪性能，來決定攪拌機的選用類型，通常采用全程復攪型攪拌機。對于深層攪拌樁施工質(zhì)量檢驗方式，利用探鉆取芯或室內(nèi)無側(cè)抗壓方式來實施，同時應增大取樣數(shù)，以確保質(zhì)量檢測的精確度。

（2）控制攪拌樁施工的攪拌速度。水泥均勻度在較大程度上是由攪拌速度所決定，速度較慢或較快均會造成水泥均勻性差。因此，對攪拌速度的有效控制便成為深層攪拌樁工程質(zhì)量的重要影響因素。所以，在高速鐵路施工軟土處理時，為精確分析各速度對于攪拌樁強度產(chǎn)生的影響，可通過試驗來找出適宜的攪拌速度，以確保攪拌樁的成樁質(zhì)量

（3）控制攪拌施工的復攪次數(shù)。一般來說，復攪次數(shù)會對樁體強度產(chǎn)生較大影響，對淤泥粘土樁體的影響則更大，所以，研究復攪次數(shù)對于成樁強度的影響會對施工工藝成效具有顯著作用。所以，筆者通過挑選出三根攪拌樁，并增加了樁體的原有攪拌次數(shù)，之后持續(xù)7d對試驗樁體靜力觸探值實施檢測，獲得以下結(jié)果：若增多一次攪拌，則在樁體8m以下部位的灌入阻力出現(xiàn)了一定下降，而對于8m以上其灌入阻力增大許多，同時樁體均勻度也出現(xiàn)下降，所以，在具體施工中，采取一次復攪便能收到較好的施工效果。

（4）無側(cè)限抗壓強度的分析。無側(cè)限抗壓強度是檢驗深層攪拌樁施工的一個重要根據(jù)，必須足夠重視該因素的影響。①地質(zhì)狀況的影響，在施工時通過對有關地層的分析研究可得，無側(cè)限抗壓強度和攪拌樁深度成反方向的變化關系，其中強度最低的為淤泥黏土層樁體，強度最高的為黏土硬殼層，其分別為1.04MPa和1.37MPa。這說明土層與樁體的深度均會影響到樁體無側(cè)限的抗壓強度。②復攪深度，在施工場地由復攪的深度可知，若采取全程復攪形式，所得無側(cè)限的抗壓強能夠達至0.88MPa，而對于10m復攪樁，其樁體能達到1.06MPa。由此數(shù)據(jù)可看出，采用復攪樁施工工藝的功效要好于全程復攪的功效。所以，在具體工藝選用上，應盡可能在深度10m時選用深層攪拌樁的施工工藝。

2.3 高鐵施工中軟土地基高壓旋噴樁法施工工藝

在高鐵施工中，對于軟土地基的處理，可通過高壓旋噴法施工工藝對軟土體進行加固，選用化學注漿與高壓射流切割兩類施工工藝相結(jié)合的方式，當前該施工技術已獲得了較大發(fā)展。具體施工工藝包括：在注漿前，必須具備預定基礎的深度，該工程能夠通過鉆機進行實施；在鉆桿上應配備噴嘴，并且當水泥漿用高壓方式從噴嘴噴出之時，它的噴射流將會對軟土體自行實施切割，同時伴隨攪動工藝；在該施工階段，鉆桿將在旋轉(zhuǎn)過程中向上不斷升起，從而使水泥漿液和土粒得以更大程度的混合，以完成凝固過程；當?shù)竭_一定時間后，凝固體將會不斷均勻，同時呈現(xiàn)圓柱形，從而不但使高鐵軟土地基得到固化，而且也可以防止?jié)B水等的發(fā)生。

2.4 高鐵施工軟土地基換土墊層法施工工藝

在高鐵施工軟土地基施工過程中，也可采取換土墊層工藝進行處理。換土墊層法是將挖去地基以下一定深度內(nèi)的軟弱土層，然后墊補砂、碎石或灰土等強度較高的物質(zhì)，夯實至高密度的一種地基處理方法，主要使用墊補物質(zhì)有：砂墊、碎石墊、灰土、煤渣、礦渣以及其它性能穩(wěn)定的物質(zhì)材料等。采用換土墊層法處理軟土地基，會產(chǎn)生比較大的效用。主要有以下幾個方面：①大幅度提高了淺層地基的抗壓能力。地基中的剪切破壞一般從基礎底面開始，之后隨著應力的增大而向縱深發(fā)展。所以使用抗剪強度較高的材料來置換基礎下較弱的土層，會提高淺層地基的承載能力。②軟弱土層的排水固結(jié)速度增加。墊層材料比如砂墊層和砂石墊層等一般透水性強，一旦軟弱土層受壓，墊層材料可以很好的消散空隙水，加速提高了土層和固結(jié)的強度，避免地基遭到破標。③減少沉降量。通常來講，淺層地基的沉降量比較多。利用實砂或其它填筑材料來替代軟弱土層，就會有效降低這部分的沉降量。④防止凍脹。粗顆粒的墊層材料空隙大，不易產(chǎn)生毛細管現(xiàn)象，因此可以防止寒冷地區(qū)中結(jié)冰所造成的凍脹。⑤消除膨脹土的脹縮作用。土的熱脹冷縮現(xiàn)象明顯，利用對熱脹冷縮不敏感的材料就可以有效消除膨脹土所帶來的施工和質(zhì)量問題。

3 結(jié)束語

綜上所述，在實際的高速鐵路建設中，軟土地基的處理工藝多種多樣，本文主要是從軟土地基的的處理原則出發(fā)，得出一般的處理軟土地基要遵從的基本原則，簡單敘述了軟土地基中常用的幾種方法，如深層攪拌樁施工工藝、排水固結(jié)法、換土墊層法，上述三種方法只是眾多方法的一部分。根據(jù)長期的時間來看，要有所針對的采取相應的辦法，比如如果在較短工期內(nèi)滿足沉降的要求，一般推薦使用深層攪拌樁工藝。機械的合理使用會推進工程順利實施，更會在工藝質(zhì)量上有突出作用，同時，地質(zhì)條件以及水文條件等因素也要給予充分的重視，不能忽略任何一個因素，爭取在符合經(jīng)濟原則和技術上可行的基礎上保證工程質(zhì)保質(zhì)保量的準時完成。

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