铁路工程软土路基施工技术

铁路工程软土路基施工技术

周煜

中国铁路成都局集团有限公司   邮编：610000

摘要：随着我国经济的快速发展，铁路建设已成为国家基础设施建设的重要组成部分。然而，在铁路工程建设中，软土路基施工技术一直是一个亟待解决的问题。本文从软土路基的工程特性、施工技术、施工难点和解决方法等方面进行探讨，以期为我国铁路工程软土路基施工提供一定的参考。

关键词：铁路工程；软土路基；施工技术；施工难点；解决方法

一、引言

铁路工程软土路基施工技术是铁路工程建设中的一个重要课题。软土路基具有高含水量、低强度、高压缩性和不稳定性等特点，给铁路工程建设带来了很大的困难。因此，研究软土路基施工技术，解决施工中的难题，对于保障铁路工程质量和安全具有重要意义。

二、软土路基的工程特性

2.1 高含水量

软土路基的高含水量是影响其工程特性的一个重要因素。含水量过高，一般在30%-70%之间，会导致软土的物理性质和力学性质发生显著变化。高含水量使得土粒之间的润滑作用增强，土体的内摩擦角减小，从而降低了软土的剪切强度。同时，高含水量还会导致土体中的孔隙水压力增大，减小了有效应力，进一步削弱了土体的抗剪强度。此外，高含水量还会增加土体的压缩性，使得在荷载作用下容易产生较大的压缩变形。这些因素综合作用，使得软土路基在施工过程中容易出现稳定性问题和沉降问题，给施工带来了很大的困难。

2.2 低强度

软土路基的低强度是制约其工程应用的关键因素之一。软土的强度较低，一般只有10-30 kPa，这是由于软土的高含水量和高有机质含量导致的。低强度使得软土路基在荷载作用下容易产生较大的变形和破坏。当外部荷载作用于软土路基时，由于土体的抗剪强度不足，容易发生剪切破坏，导致路基的稳定性降低。此外，低强度还会导致软土路基在重复荷载作用下产生累积变形，进一步加剧了路基的破坏。因此，在软土路基的施工过程中，需要采取相应的加固措施，提高路基的承载能力和稳定性[1]。

2.3 高压缩性

软土路基的高压缩性是影响其工程特性的另一个重要因素。高压缩性意味着在荷载作用下，软土路基容易产生较大的压缩变形。这是由于软土中的孔隙体积较大，孔隙水在荷载作用下容易排出，土体发生压缩。高压缩性使得软土路基在施工过程中容易出现不均匀沉降、滑坡等病害。特别是在铁路工程中，对路基的沉降要求非常严格，因此需要采取有效措施，如预压排水、加固处理等，降低软土路基的压缩性，保证路基的稳定性。

2.4 不稳定性

软土路基的不稳定性主要表现为抗滑稳定性差、抗倾稳定性差和抗隆起稳定性差。这些不稳定性使得软土路基在施工过程中容易出现滑坡、塌方等事故。抗滑稳定性差意味着软土路基在水平力的作用下容易发生滑动，导致路基的破坏。抗倾稳定性差意味着软土路基在倾斜力的作用下容易发生倾斜，导致路基的变形和破坏。抗隆起稳定性差意味着软土路基在垂直力的作用下容易发生隆起，导致路基的破坏。因此，在软土路基的施工过程中，需要采取相应的加固措施，提高路基的抗滑、抗倾和抗隆起稳定性，保证路基的稳定性和安全性。

三、软土路基施工技术

3.1 地基处理技术

在铁路工程领域，软土地基的处理技术对于确保路基的稳定性和耐久性具有决定性的作用。软土的物理特性，如高含水量、低抗剪强度、高压缩性和结构不稳定性，对工程建设提出了特殊的挑战。为了克服这些挑战，确保铁路路基的稳定性和长期可靠性，工程技术人员开发并应用了一系列复杂的地基处理技术。换填法作为一种直接而有效的方法，通过移除软土层并替换以砂、砾石等具有较高承载能力的粗颗粒材料，从而提升路基的稳定性和承载能力。这种方法适用于软土层较浅的工程，但其对环境的影响不容忽视，且需要大量的填充材料。排水固结法则侧重于加速软土中孔隙水的排出，通过设置排水系统来促进土体的固结和强度提升。这种方法可以显著改善软土的工程特性，提高路基的稳定性和承载能力。然而，其固结过程需要较长的时间，导致施工周期延长。深层搅拌法通过将固化剂混入软土中，从而增加土体的强度和稳定性。这种方法不仅能够有效改善软土的工程特性，提高路基的稳定性和承载能力，而且施工速度快，对环境影响较小。然而，对于较浅的软土层，其经济性可能不如换填法[2]。

3.2 路基填筑技术

在铁路工程领域，软土地基由于其特有的物理性质，如高含水量、低抗剪强度、高压缩性和结构不稳定性，对施工构成了显著挑战。为了克服这些挑战，确保铁路路基的稳定性和长期可靠性，工程技术人员开发并应用了一系列先进的路基填筑技术。堆载预压法作为一种传统而有效的方法，通过在软土地基上施加超过设计荷载的额外压力，以加速土体的固结过程和沉降速度。这种技术利用了土体的自然固结特性，通过提前完成沉降，减少了工后沉降的风险。然而，这一方法的显著缺点是需要较长的预压时间，从而可能延长整个工程的施工周期。垂直排水固结法则侧重于改善软土的排水性能，通过安装排水系统，如排水板或砂井，来促进孔隙水的快速排出。这样一来，土体的固结速度得到大幅提升，强度也随之增加。这种方法特别适用于那些软土层较厚、水分含量高的地段，但它的固结过程同样需要时间，这意味着施工周期可能会相应延长。粉喷桩法则采用了一种不同的策略，通过将粉状固化剂（如水泥或石灰）注入软土层中，并与之混合，从而在原地形成加固的桩体。这种方法不仅提高了地基的承载能力，还减少了沉降量，同时加快了施工进度，减少了施工对环境的影响。不过，粉喷桩法的处理深度相对有限，更适用于较薄的软土层。

3.3 路基加固技术

在铁路工程领域，软土地基由于其特有的物理性质，如高含水量、低抗剪强度、高压缩性和结构不稳定性，对施工构成了显著挑战。为了克服这些挑战，确保铁路路基的稳定性和长期可靠性，工程技术人员开发并应用了一系列先进的路基加固技术。土工合成材料加固法，作为一种常用的方法，通过在软土地基中铺设土工合成材料，如土工布、土工网等，增加路基的强度和稳定性。这种方法利用了土工合成材料的优良性能，如抗拉强度高、抗撕裂能力强、耐腐蚀性好等，从而提高了路基的整体稳定性。此外，土工合成材料加固法施工简单，速度快，对环境影响较小，因此在软土层较浅、含水量较高的工程中得到了广泛应用。锚杆加固法则侧重于提高软土地基的抗滑和抗倾稳定性。通过在软土地基中设置锚杆，利用锚杆与土体的摩擦力，提高了路基的稳定性。这种方法适用于软土层较厚、稳定性较差的工程，但施工难度较大，需要专业设备和技能。此外，锚杆加固法的效果受到锚杆长度、直径和间距等因素的影响，因此在设计和施工过程中需要综合考虑这些因素。注浆加固法则是通过在软土地基中注入固化剂，如水泥浆、石灰浆等，改善软土的工程特性，提高路基的稳定性和承载能力。这种方法适用于软土层较深、稳定性较差的工程，施工复杂，需要专业技术和监测。注浆加固法利用固化剂的物理和化学作用，改善了软土的工程性质，从而提高了路基的稳定性。在施工过程中，需要严格控制固化剂的配比、注入速率和压力，以确保加固效果[3]。

四、软土路基施工难点及解决方法

4.1 施工难点

软土路基施工面临诸多难点，主要包括高含水量、低强度、高压缩性及不稳定性等问题。首先，高含水量导致软土的强度低、稳定性差，给施工带来了很大的困难。软土的含水量一般在30%-70%之间，使得土粒之间的润滑作用增强，土体的内摩擦角减小，从而降低了软土的剪切强度。其次，低强度使得软土路基在荷载作用下容易产生较大的变形和破坏。软土路基的强度较低，一般只有10-30 kPa，导致路基稳定性问题。此外，高压缩性使得软土路基在施工过程中容易出现不均匀沉降、滑坡等病害。软土路基具有高压缩性，即在荷载作用下容易产生较大的压缩变形。最后，不稳定性使得软土路基在施工过程中容易出现滑坡、塌方等事故。软土路基的抗滑稳定性差、抗倾稳定性差和抗隆起稳定性差，这些因素综合作用，给施工带来了极大的挑战。

4.2 解决方法

针对软土路基施工难点，应采取一系列技术措施和施工管理策略。首先，地基处理技术是关键，通过换填法、排水固结法、深层搅拌法等手段，可以改善软土的高含水量、低强度、高压缩性和不稳定性问题，为后续施工打下坚实基础。其次，路基填筑技术同样重要，通过堆载预压法、垂直排水固结法、粉喷桩法等方法，可以有效提高软土路基的强度和稳定性，防止不均匀沉降和滑坡等事故发生。此外，路基加固技术也是不可或缺的一环，土工合成材料加固法、锚杆加固法、注浆加固法等的应用，能够进一步增强路基的抗滑、抗倾和抗隆起稳定性，确保铁路工程的长久安全。最后，加强施工管理是保障施工质量和安全的重要手段，包括严格的质量控制、进度监控、安全监管和人员培训，以实现高效、有序的施工过程。

五、结论

铁路工程软土路基施工技术是一项复杂而重要的工作。通过对软土路基的工程特性、施工技术、施工难点和解决方法的研究，可以为我国铁路工程软土路基施工提供一定的参考。在实际施工过程中，应根据具体情况选择合适的地基处理方法、路基填筑方法和路基加固方法，加强施工管理，确保铁路工程质量和安全。

参考文献：

[1]王力.铁路桥梁工程施工软土路基处理技术研究[J].门窗, 2023(3):201-203.

[2]李发军,蔺文峰.铁路工程软土路基施工技术[J].工程技术(全文版), 2022(9).

[3]唐弦.公路施工软土路基施工技术处理方法[J].中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术, 2023(011):000.