地铁车辆段道床软土路基处理施工技术研究

邵力

摘 要：地铁车辆段存在大面积软基会对地铁安全运行产生严重的负面影响。软基处理具有一定的复杂度，治理难度较高。基于此，对地铁车辆段大面积软基及相关问题进行分析，对处理应用的施工技术进行探究，希望为地铁车辆段道床软土路基处理工作提供一定的参考。

关键词：地铁车辆段道床；软土路基；路基处理；施工技术

中图分类号：U293.3                               文献标识码：A                                 文章编号：2096-6903（2023）05-0007-03

0 引言

近些年，铁路城市轨道行业建设进入到高速发展时期，城市轨道交通建设的标准及工程质量也逐步提升。在城市轨道交通建设中，车辆段段床软土路基含水性较高，透水性较低，压缩性较高，流变性较强，会致使沉降变形出现。这些问题会使得道床安全稳定性受到影响，对城市轨道交通的安全运行产生严重的负面影响。基于此，文章对地铁车辆段道床软土路基的特点进行分析，对软土路基处理应用的技术进行研究，希望为我国城市轨道车辆安全营运提供一定参考[1]。

1 软土成因类型及工程性质分析

软土是沉积形成的细粒土，我国软土主要是海相沉积以及湖相沉积，其实际孔距相对较大，强度较低，实际含水量较高，同时具有较高的压缩性。具体从软土的成因类型以及相应的工程性质两个方面进行分析。

1.1 软土成因类型分析

在软土上修建地铁车辆段道床，会造成路基稳定性相对较差，容易存在沉降问题，导致城市轨道交通运行受到严重的影响。软土实际含水率高于液限，其压缩性相度较高，同时强度较低。依照孔隙比与实际的有机质含量，软土可以进一步细化为淤泥、软粘性土、泥炭质土以及泥炭。根据沉积环境的不同，可将软土进一步细化为湖泊沉积、滨海沉积、河滩以及沼泽沉积。

滨海沉积主要由于潮汐以及海浪暗流形成的，颗粒混合松软，其透水性相对较高，容易出现压缩性强的情况。湖泊沉积主要由淡水及咸水盆地进行沉积，会存在着相对明显的层理，具有粉砂，同时结构高度松软，其实际厚度10～25 m。河滩沉积层具有高度复杂性，厚度变化较大，分布高度不规则，呈现出带状形态，实际厚度低于10 m。沼泽沉积主要在地下水流并不畅通的区域，或者地表水流通不畅区域予以形成。

1.2 软土工程性质分析

软土是指一种具有较高含水量、较低密度和比较薄的土层，具有较差的工程性质和较高的压缩变形性。

软土的主要特征包括：第一，水分含量高。软土的含水量一般在自重的一半以上，甚至超过200%以上。

第二，相對密度小。软土的相对密度一般较小，通常在0.3以下。

第三，压缩性大。软土的压缩性较大，容易产生沉降和变形，甚至可能导致地基沉降，结构变形等问题。

第四，无弹性模量。软土的无弹性模量较小，抗剪强度也较弱，因此对地基和土体的稳定性有较大的影响。

第五，液化危险性。在振动或地震作用下，软土容易产生液化，导致工程灾害。

软土是一种工程性质较差的土体，因此在工程中需要进行专门的处理和加固，以保证工程的安全和可靠性。

2 工程概况

某案例工程占地面积为72万㎡，是一个规划为轨道的综合开发区，其中车辆段位于海基平原。由于场区原始地貌主要为滩涂以及海域，地形存在较大的起伏度，因此无法满足上部建筑对于地基的实际要求，需要对车辆段地基进行处理。

为了更好地处理车辆段地基，根据微地貌特征，将场地进行了区域划分，共分为4个区。其中，第一区为填石区，位于整体场地北侧，原地貌为鱼塘，现主要存在堆填开山石。第二区为淤泥隆起区，由于填石区填筑挤压后产生的隆起，北侧与填石区衔接，南侧为实际场地内现有的塘梗与阻塞，形成了一条状的淤泥隆起带。第三区为鱼塘河涌区，位于场地的南部以及东部鱼塘，具有高度的平坦性。第四区为杂填土区，位于南侧及北侧，是包围原鱼塘的河涌区，东侧与场地外的临时土路连接，地势较为平坦。

由于车辆段处于海基平原，地基为软土层，且存在微地貌特征的差异性，因此需要针对不同区域制定相应的地基处理方案，以保证整个工程的安全和可靠性[3]。

3 地铁车辆段软基水泥粗沙混合桩施工处理

3.1 粗砂混合桩软基处理原理

在施工中，应用水泥粗砂混合桩机，将水泥浆液注到需要处理的软基地层内，应用水泥粗砂混合桩钻头，通过其旋转叶片搅拌软基土以及水泥浆，使其达到均匀状态。确保水泥浆与软基土有效结合，增加其硬度。由此，达成地基硬化的效果，使地铁车道床软基沉降速度得以降低，稳定性得到增加。

3.1.1 水泥粗砂混合桩施工要点

根据我国诸多施工地点的地层特征，可应用喷浆方式开展实际施工，施工流程如下：第一，放置水泥粗砂混合桩机。要保证桩位的实际误差需要低10～50 mm，粗砂混合桩钻杆实际倾斜度需要低于1%。第二，制作水泥浆。需要依照水灰的实际比例，对水泥将进行制作备用。第三，下沉搅拌。电机开启后，需要一边进行喷注水泥浆，一边开展切除搅拌，确保能够抵达设定的桩底深度。第四，提升喷浆搅拌。设定的桩底深度达到后，让电机反转，继续进行喷浆作业工作。第五，继续开展搅拌下沉作业，将搅拌机钻头提拉到实际指定高度后，开展后续的喷浆搅拌与相应的下沉作业[4]。第六，开展对喷浆沉桩处理。在其到达指定的深度后，重复喷浆搅拌工作，使其提升到位。

3.1.2 施工过程质量管控要点

3.1.2.1 提前做好沉桩实验

在对施工场地进行平整后，需要由专业人员记录技术参数，熟悉施工地点低层的各项技术参数。根据钻孔岩心取得的土质样本进行室内配合比的综合实验，根据差异化涂料的情况，以16‰、18‰的比例，掺入水泥并且制作模块。获取水泥土各类抗压指标参数，为后续施工提供有效的技术参数保障。

现场开展具体试验，观察1 d、3 d及7 d龄期沉桩情况，对于桩体硬度跟随当前土质的变化，以及相应的水泥掺入不同参数的规律性予以掌握。此外，还需要对28 d桩身硬度进行抽芯检测工作，确保质量控制不存在死角。

3.1.2.2 技术交底

技术交底是指在施工前，施工管理人员将工程图纸、施工方案、工程量清单等相关资料向参与施工的工作人员进行详细讲解，明确各项工作任务、工艺要求、质量标准、安全措施等方面的要求，确保每个工作人员对工程的任务和要求都有充分的认识和理解。

具体来说，进行技术交底应注意以下6个要点：①确保施工人员对工程的任务和要求充分理解，以保证施工质量和安全。②对每项工作进行逐一说明，包括工程的图纸、设计、施工方案、工艺要求、质量标准、安全措施等方面。③强调施工中需要特别注意的问题，厘清施工中可能存在的危险和隐患，提前制定相应的预防措施。④确保施工人员了解施工期间的工作计划和时间节点，合理安排工作进度。⑤检查施工人员是否掌握了技术要求，有无疑问和困难，及时解答。⑥将记录技术交底的过程和内容，作为后续施工质量监督和管理的依据。通过技术交底，可以明确施工工艺和质量标准要求，减少施工中的失误和差错，提高施工质量和安全水平。

3.1.2.3 完善桩基施工布置

桩基施工布置是指在施工前，施工管理人员对桩基施工的位置、间距、深度、类型等方面进行详细的规划和布置，确保桩基施工符合设计要求，并且能够满足工程的使用要求。

具体来说，完善桩基施工布置应注意以下5个要点：①根据设计要求和现场实际情况，确定桩基施工的位置、间距、深度、类型等参数，制定详细的施工方案。②在施工前，对施工现场进行充分的勘测和调查，了解地质情况、地下管线、障碍物等情况，避免施工过程中出现意外情况。③严格按照设计要求和施工方案进行施工，保证桩基的施工质量和工程的安全性。④对施工现场进行严格的管理，保证施工过程中的安全和秩序。⑤对施工质量进行全程监督和检查，及时发现和纠正施工中的问题，保证施工质量符合设计要求。通过完善桩基施工布置，可以确保桩基施工质量和工程安全，降低施工风险，提高工程质量和使用寿命。

3.1.2.4 改良钻头，增加其直径

由于粗砂混合桩实际底层厚度较大，导致切土工作具有一定的难度。粗砂混合桩施工过程中，在交叉搅拌底部的垂直方向上焊接4块弹簧片钢板，以此减少切土施工的实际阻力，增加混合的均匀度[5]。为了确保粗砂混合桩搭接宽度设置合理，需要将直径增加到620 mm，使粗砂混合桩直径与要求相符。

3.1.2.5 确保桩基垂直度

在试桩试验结束后，通常需要在粗沙桩实际施工位置上设置30～60 cm厚度的中粗砂垫层，以防止场地出现陷机情况。配备50 cm的水平测量尺来校正每台桩机的钻头垂直度，并在具体施工开始之前将垂直线悬挂在操作台前，以更有效地调整垂直度。

3.1.2.6 定量制作水泥浆

在实际施工过程中，需要对水泥浆进行定量制作。施工技术人员需要根据实际施工需求，有效计算水泥用量。对每个粗砂混合桩，需要配置适量的水泥，以确保水泥参数的相关指标符合整体桩体的设计要求。在水泥容器上明确相应的液位，以开展更有效的施工。配备称重器，随时关注水泥浆质量的变化。

3.1.2.7 管控孔深及樁长

施工前，应对钻杆长度进行详细标注，标记桩基链条深度，以确保随时掌握钻孔深度。钻机到达实际深度后，应在原位旋转，进行水泥浆灌注，以确保水泥浆搅拌与设计指标相符。

3.1.2.8 强化对提升速度的管控

实际提升速度需要控制在1 m/min以内。对出现淤泥的孔内需要增加喷浆量，以保证喷浆的均匀性。

3.1.2.9 管控施工装备

施工技术人员需要根据测控点的实际位置进行精确定位，并对于粗沙水泥桩应用中的桩距450 mm及相邻桩标记的影响进行考虑。为了确保施工中桩的位置不会偏移，可使用2 m长的导向杆，通过杆上的旋重垂线对位方式进行定位。

3.1.2.10 防范漏桩及孔桩问题

施工过程中，操作人员需要进行教育，严格按照设计图纸进行施工，避免交叉施工导致的空桩或漏桩问题。

3.2 软基塑料排水带处理方法

3.2.1 堆载预压法

在质量施加于地基时，若其不足以破坏地基，饱和的软粘土将随孔隙水压力消失，形成排水固结，从而导致孔隙率下降、抗剪强度提高。对于处理软基，可采用堆载预压法提升路基土的抗剪强度。这种方法需要在目标地基中插入塑料排水板，并通过吹填沙进行加载和超载，以确保孔隙水能快速排除。施工前需要在场地上铺设粗砂垫层和塑料排水板，设置平面排水系统，然后进行加载、固化和卸载的实际工作。

3.2.2 插板施工方法

第一，将塑料排水板放置在空心套管内，并将专用钢靴以及塑料排水板的一端进行捆接。

第二，空心套管需要与钢靴以及排水板连通，而后将其插入到指定深度内。

第三，拔出空心套管，并将塑料板留置在地下，并切断塑料板。

3.2.3 吹填砂方法

依照具体施工的情况，一般情况下堆载建议使用吹填砂的方式，将填载划分为超填区及一般填载区。一般填载区可进一步分为1～3级的加载，而超填区可进一步细化为4～5级加载。

4 结语

在实际施工中，需依照不同地域的实际特征，在地铁车辆段道床软土地基施工中应用针对性的施工方式。此次研究主要分析水泥粗砂混合桩以及塑料排水板堆载预压施工法，在实践中取得了较为优异的效果，希望能够为后续地铁段道床软土地基施工提供一定的参考。

参考文献

[1] 安志强，王小军，金展潇.滨海软土区地铁轨道过渡段PHDC桩网结构路基参数优化分析[J].铁道建筑，2022，62（5）：148-151+159.

[2] 软土路基段市政道路开挖施工对浅埋地铁区间隧道结构的安全影响分析[C]//.中国土木工程学会2021年学术年会论文集.，2021：128-129.

[3] 孙九春，白廷辉.软土地铁深基坑开挖过程中围护侧向变形控制方法研究[J].隧道建设（中英文），2019，39（S2）：308-317.

[4] 何绍衡，郑晴晴，夏唐代，等.考虑时间间歇效应的地铁列车荷载下海相软土长期动力特性试验研究[J].岩石力学与工程学报，2019，38（2）：353-364.

[5] 邹浩，陈金国.软土地区盾构下穿施工对铁路路基影响分析：以杭州地铁2号线某区间现场监测为例[J].隧道建设（中英文），2018，38（2）：199-206.