谈铁路的软土路基处理技术
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摘要：铁路建设过程中，会遇到各种各样的地质构造，有良好的土层，也有一些特殊的地质构造，如湿陷性黄土、冻土、膨胀土、软土等，这样的土层不能满足设计的要求，必须进行处理改良后才能达到要求，结合工作经验，本文对特殊路基中的软土路基的处理技术进行了介绍，以供同行参考。
关键词：软土 路基 处理
1 软土的概念
淤泥和淤泥质土的总称是软土。主要是由压缩性高、天然含水量大、承载能力低的淤泥沉积物及少量腐殖质所组成的土。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。
2 软土路基的处理技术
为确保路堤在施工和运营期安全使用，路堤超过临界高度时，必须进行路堤和路基加固处理。加固技术大致可分三类：①改变路堤的结构形式；②排水固结；③人工地基。
2.1 改变路堤的结构形式
2.1.1 反压护道 反压护道是防止地基破坏，通过在路堤两侧填筑一定高度的护道起反压作用，保证路基稳定的一种有效的工程措施，如图所示：
反压护道既不需特殊的施工机械和昂贵的材料，也不需控制施工速率，施工简易，在耕作区不宜采用，用于非耕作区和土源丰富的地区较为合适。
2.1.2 铺设土工材料 一层或多层土工合成材料在路堤底部铺设，可以起到柔性柴排的作用。土工合成材料主要是聚酯了高分子材料的化合物，耐酸碱，耐腐蚀，并具有较大的抗拉强度。由于土工合成材料具有较高的强度和韧性，能紧贴地表，铺设于路堤地层后，使上部填土荷载较均匀的分布到地层中，并能阻止冲击破坏面的产生，抵抗土坡滑动，增强路堤稳定性，提高地基的承载力。
2.2 排水固结 排水固结是在软土中设置垂直井，为缩短孔隙水的流程，在地表铺设砂垫层，加速土体的固结。对提高土体强度和地基承载力，增强路堤稳固性，这类加固方法效果十分显著。
2.2.1 排水砂井 软土地基在荷载作用下，孔隙水压力逐渐消散，孔隙水慢慢排出，孔隙体积逐渐减小，有效应力逐渐提高，地基发生固结沉降，地基强度相应增大。粘性土固结所需的时间和排水距离的平方根据固结理论是成正比的。土层越厚，固结所需的时间越长。最有效的加速土层固结方法是增加土层的排水通道，缩短排水距离。砂井（袋装砂井、塑料排水板）就是按照这个原理而设置的。
砂井是打桩机具在地基中击入钢管，或用高压射水、爆破等方法在地基中形成按一定规律排列的孔眼（这些孔眼具有一定深度和直径），在轻重灌以粗砂而成。砂井顶面应铺设一定厚度的砂垫层以连通砂井，构成完整的地基排水系统。
2.2.2 袋装砂井 袋装砂井是在合成材料编织袋内充填中粗砂，装入地基孔内，以加速地基排水固结，其原理、设计方法与砂井完全相同。袋装砂井的直径一般采用7～12cm，按其排水及施工工艺的要求确定，我国采用较多的是7cm直径。
2.2.3 塑料排水板 塑料排水板法是用插板机将预制的带状塑料排水板竖直地插入土中，形成类似砂井的排水通道，使孔隙水沿塑料板的通道流出，从而加固地基土的方法。
塑料板的结构形式可分为多孔制单一结构和复合结构型两大类。多孔制单一结构用聚氯乙烯经特殊加工而成，由于其素材本身能形成连通的孔隙，所以，透水性极好。复合结构型是指由塑料芯板（起竖向排水作用）外套既透水又挡泥的滤膜组成，芯板用硬质聚氯乙烯和聚丙烯制成，断面成回字形或十字形等，使其能纵向排水，透水挡泥滤膜由透水性好的涤纶类或丙烯类合成纤维制成。
2.2.4 排水砂垫层 排水砂垫层是在路堤底部的地面上铺设的一层砂垫层，其作用是在软土层顶面增加一个排水面。在填土过程中，软土中渗出来的水就可以从砂垫层排出来，提高软土的强度，加速地基固结，增强路堤的稳定。
2.3 人工地基 人工地基是软土地基内设置各种材料制成桩，将地基土换成性能良好的土料或构成复合地基，以保证路基稳定的一类方法。
2.3.1 换土 以人工、机械、爆破的方法将软土移除，换填强度较高的黏性土或砂、砾石、碎石等渗水材料称为换土。效果很好，因为此法彻底地改变了地基土的性质。它适用于无硬土覆盖、软土层较薄的情况。若软土被水淹没，施工时可在路堤两侧设置围堰，以便于施工，并使填土过程不受水的浸泡，保证施工质量。当水不易抽干，软土的液性指数较大时，可采用抛石挤淤的方法强迫换土。直接抛石施工时，将淤泥挤向两侧，可先抛中间部分，再向两侧抛石，挤出淤泥。当软土埋藏较深，但厚度不大，换土路堤较高或施工困难、工期紧迫时，可利用爆破法排出淤泥以加速施工。
2.3.2 挤密砂桩 将砂桩打入软土地基，挤密软弱土层，形成复合地基。在外荷载作用下，应力向砂桩集中，沉降相应减小，使桩周围土层承受的压力也减小。根据我国在淤泥质黏土中打桩前后的荷载试验，其沉降量可比天然地基减小20%～30%，因而适用于对沉降要求较高的工程。同时，砂桩与砂井一样，能加速地基固结沉降的速率，在土中形成排水通路，提高地基承载力，改善地基的整体稳定性。
挤密砂桩采用中、粗混合砂料，也可以用砂和角砾的混合材料，含水量不得大于5%。灌砂要密实，设计规则规定，灌砂率不应小于90%。砂桩直径宜选用较大直径，根据置换率要求及施工机械、成桩方法等综合因素考虑。我国最大达50～70cm，目前常用30cm的直径，国外多用60～80cm，最大可达150～200cm。桩长不应小于危险滑弧的深度，桩在平面上布置成三角形或正方形，对于厚度不大的软土，桩长应穿透软弱层，砂桩顶面应铺以砂垫层以利排水。
2.3.3 碎石桩 碎石桩和砂桩等在国外统称为散体桩或租颗粒土桩。碎石桩是以碎石（卵石）为主要材料制成的复合地基加固桩。所谓散体桩是指无粘结强度的桩，由碎石柱或砂桩等散体桩和桩间土组成的复合地基亦可称为散体桩复合地基。目前在国内外广泛应用的碎石桩、砂桩、渣土桩等复合地基都是散体桩复合地基。
碎石桩是散体桩的一种，按其制桩工艺可分为振冲（湿法）碎石桩和干法碎石桩两大类。采用振动加水冲的制桩工艺制成的碎石桩称为振冲碎石桩或湿法碎石桩。采用各种无水冲工艺（如干振、振挤、锤击等）制成的碎石桩统称为干法碎石桩。当以砾砂、粗砂、中砂、圆砾、角砾、卵石、碎石等为填充料制成的桩称为砂石桩。
2.3.4 生石灰桩 生石灰桩是用2～5cm的生石灰块填入软土孔眼中，形成生石灰桩地基，桩径通常为20～40cm，桩的平面布置与砂井相同，桩距为桩径的3倍左右，桩长一般不宜很长，视土层厚度而定，10m以内。
作用机理：利用生石灰吸水膨胀的性质是使用生石灰砂桩加固地基的主要依倨。生石灰在遇水消解的过程中，对周围土体产生出压密效果，其体积发生膨胀，也就是说生石灰一方面吸收桩周围土体孔隙中的水分，同时，由于挤压作用使土体的孔隙比减小，从而达到加固地基的目的。
2.3.5 粉体喷射搅拌法 近年国内外常用的一种深层软基加固技术是粉体喷射搅拌法。它通过特定的施工机械，以生石灰粉和水泥等粉体材料为加固材料，用压缩空气将粉体呈雾状喷入土中，使粉体与原土搅拌，形成石灰（水泥）黏土混合的柱体。它的水稳性好，强度大，可减小沉降量，加固深度一般在10～15m，提高软土地基的承载力。
3 结束语
以上对软土路基的处理技术进行了介绍，施工过程中如遇到软土路基时必须按施工工艺严格处理，达到设计要求后才可以进行后续施工，切忌野蛮施工，以免留下后患，影响工程的交工，危及通车后运营的安全。所以铁路的软土路基处理工作必须得到足够的重视，一定要切实的做好。
参考文献：
[1]客运专线铁路路基工程施工质量验收暂行标准.铁建设[2005]160号.
[2]铁路路基施工规范.TB10202-2002.
[3]建筑地基处理技术规范.JGJ79-2002.