探析高真空强排水复合型动力固结法在铁路路基软基加固对策

钟铭良（中铁十二局集团第三工程有限公司,　太原　030000）

探析高真空强排水复合型动力固结法在铁路路基软基加固对策

钟铭良
（中铁十二局集团第三工程有限公司,太原030000）

摘要：强夯法（也就是动力固结法）应用于铁路路基的软基加固中是一种较为快捷经济的加固方法，但在地下水位的埋藏比较浅或者是地基土处在高度饱和时，强夯法则会受到一定的限制。而采取高真空强排水则可使地下水位降低，让地基的土体在固结沉降同时加用强夯法，可以有效的加固铁路软基。本文主要阐述高真空强排水复合强夯法对地基软基进行加固的原理，找出其加固的主要对策。

关键词：高真空;强排水;复合型动力固结;铁路路基;软基加固

1　前言

在软基中修建铁路的路基，地下水位埋藏得比较深时，地表以下到水位线之间是低度饱和的软土，在环境与场地条件允许的情况下，通过强夯法对其加固较为快捷与经济，但在地下水位的埋藏比较浅或者是地基土处在高度饱和时，强夯法则会受到一定的限制。饱和土虽然能够压缩，但是在夯击的作用下，含有气孔隙的水无法立刻消散，并存在滞后的现象，在强夯的过程中会让土体出现局部液化情况，在夯坑中容易积水，从而使施工更加困难，而高真空强排水的复合型动力固结方法则可有效打破这个界限，具体论述如下文所示：

2　高真空强排水强夯法的地基机制

2.1高真空强排水

实际上，强排水主要是经由真空轻型的井点降水方法让加固处的水位得以降低，一般情况下，地下水位能够下降2米至4米。

2.2强夯法

采取强夯法主要是反复把夯锤提高到一定的高度后让其自由的落下，给予地基冲击与振动的能力，以此来提高地基承载力，降低压缩性，从而改善地基的性能。由于这种方法的加固效果比较好，施工比较方便，设备操作简单，施工期比较短，并且工程的造价比较低，被广泛应用到低饱和度软土地基的处理当中。

2.3强排水复合强夯法

强排水强夯法是经排水系统与强夯动力的加压系统两个部分所组成，为让强夯法在地下水位中埋藏比较浅与高度饱和的软土得到利用，要先通过强排水方法来使地下水位降低，减小孔隙和降低土体的含水量，在这个过程当中让土体部分产生固结沉降，从而为强夯施工提供条件，接着再实施强夯则可有效提高强夯的加固成效。而反复的强夯，能够让地基获得充分的固结沉降，减少施工后的沉降量，并提高地基的承载能力。

3　高真空强排水复合型强夯法的地基加固设计与施工

3.1降水设计

在降水设计中降水系统一般由集水管与井点管所构成，首先是在拟定加固的地基两侧外约5米处挖排水沟，上宽是3米，底宽是1米，深度是1～1.5米，并保持明沟的流水通畅。于拟加固的地基两侧2米内并排设一排外围的封闭管，封闭管中有一排为深管与一排浅管，分别是6米和1米，井点管的纵向间距是2米，在加固区内用一排深管和一排浅管继续拧隔排布置，分别是6米和4米，集水管的间距是4米，井点管的纵向距离是2米[1]。

3.2 强夯设计

在强夯设计中共3次，每一次的夯点距离是4×4米，于正式施工之前首先要试夯，试夯的区域必须大于10×10米。夯点夯击的次数应该根据现场试夯时所获取的次数与夯沉量进行确定，同时要具备以下条件:（1）最后的2次平均的夯沉量要小于15厘米；（2）夯坑周围的地面不能过度隆起；（3）不会因夯坑过深使起锤困难。在夯击过程中，夯击点的中心位移所存在的偏差不能超过0.1D（D代表夯锤的直径）；在夯击坑底倾斜度超过30度时，把坑底填平之后在夯击，每完成一次夯击之后，整平场地，测量整平场地后的高程。

3.3降水施工

降水施工共分三个步骤：（1）第一次降水：用管长是5～6米、卧管间距是4米、井点管间距是2米并且距离加固处外围两侧边线2米处设置一排外围的封闭管，管长6米。第一次降水的水位下降到地面以下3米处，使水位符合要求之后，拆除施工处对强夯有影响的全部井点管，并保留外围的封闭管强夯。（2）第二次降水：在结束第一次强夯之后，将夯坑推平，实施第二次降水，在水位下降到地面以下3.5米处，水位符合要求之后，拆除施工处对强夯有影响的全部井点管，并保留外围的封闭管强夯。（3）第三次降水：其方法同上。完成三次强夯施工之后，拆除封管。

3.4强夯施工

强夯施工共分三个步骤：（1）第一次强夯：夯点为4×4米，夯击能量是1000kN•m，夯击单点次数是3次，第一次的夯沉量是15～25厘米，第二次是10～20厘米，第三次是7～15厘米。3次累积的沉降量是35～55厘米。（2）第二次强夯：夯点为4×4米，夯击能量是1500kN•m，夯击单点次数是4次，第一次的夯沉量是25～35厘米，第二次是20～35厘米，第三次是10～20厘米，第四次是5～20厘米。4次累积的沉降量是65～110厘米。（3）第三次强夯：夯点为4×4米，夯击能量是2000kN•m，夯击单点次数是4次，第一次的夯沉量是35～65厘米，第二次是20～35厘米，第三次是10～25厘米，第四次是8～20厘米。在4次累积的沉降量是65～120厘米。

4　检测

在施工的前后用10×10米的方格网对场地高程进行测量，强夯前测量所获取的地面高程平均是4.6米，强夯后则为4.3米，经过高真空强排水强夯法处理之后的地基沉降量平均是35厘米，原计算所得的总沉降量是57厘米，在处理后的影响根据10厘米估算，施工后的沉降值是12厘米，满足设计施工后的沉降低于20厘米的要求[2]。

对施工场地采取两组静载荷实验，地基的承载能力皆超过150 kPa，能够满足设计的要求。

5　结语

综上，经过高真空强排水强夯法处理后，铁路路基的软基沉降量平均是35厘米，沉降情况明显，地基的承载力也提高超过150kPa，可满足铁路路基软基的加固施工要求，证明这种对铁路地基软基加固方法可行性比较高。

参考文献：

[1]白逢义,王清,孙政.高压注浆加固造成铁路路基隆起的原因分析[J].世界地质，2014,15(04):554-556.

[2]曹克强,徐随安.铁路路基施工质量控制措施探讨[J].科技咨询导报，2012,03(12):542-544.

作者简介：钟铭良(1987-），男，甘肃兰州人，本科，助理工程师，研究方向：铁路路基高填高挖方。