海外铁路软土路基处理技术要点及应用分析

海外铁路软土路基处理技术要点及应用分析
摘要：国内铁路软土路基处理措施总体参照我国现有铁路设计规范，根据软土
特点直接选择规范推荐的施工方案和技术参数，但在海外业主通常会要求承包商
给出较为详尽和完整的计算书。

本文结合案例阐述铁路工程软土路基加固方案比
选的过程和比选依据，着重论述所选方案（塑料排水板）的相关技术特性和设计
技术指标的选取，进一步阐述其主要施工流程，最后总结此类软土路基处理的相
关技术要点。

关键词：铁路工程；软土路基；技术要点；塑料排水板
1. 引言
在一条位于南亚热带地区的现代化普速宽轨铁路的勘察和施工过程中，铁路线路走向所
处的整体位置距海岸线较近，沿线地质情况总体偏软，局部存在不良地质。

在此情况下，工
程总包单位联合设计单位依据沿线地质勘察资料，对整条线路路基形式进行了有针对性地局
部复勘和优化设计，确定大部分地段采用桥梁、隧道形式，少部分地段采用路基形式，且路
堤总体多于路堑。

2. 软土路基处理加固方案比选
根据实地勘察、检验结果，该软土路基地段的软土层厚度范围在2.0m-5.5m之间，且软
土分布呈现出非常不均匀的特点，例如，局部地区相距仅50m的某两个取样点实测的软土厚
度甚至相差一倍。

根据详细设计，路基形式绝大部分需采用路堤填方，路堤高度范围为
3.5m-10m。

对于软土路基处理，目前铁路工程中采用较多的加固方案有换填法、反压护道、塑料排
水板、袋装砂井、粉体喷射搅拌桩等方法，各工法均有自己适用的工况条件与技术经济可行
条件。

其中，换填法适用于软土埋藏较浅、层厚小于2.0m-3.0 m的软基处理。

反压护道法施
工简便，不需配备专用机具，但土方工程量大、占地面积广，适用于非耕作区和容易取土的
地区，且后期沉降较大、养护较为困难。

粉体喷射搅拌桩适用于施工期限较紧、后期沉降要
求很小的桥头地基，以及软土层有厚度较大的软土地基，该方法成本较高。

塑料排水板加固
地基的优点是成本较低, 施工效率和质量较高, 在砂料缺乏和运输困难的地区更显示其优越性。

本工点位于当地某村附近的稻田中, 软土层并不存在过厚情况, 鉴于项目所在国征地拆迁难度
较大，为尽量少占耕地、同时减少工程投资, 经研究决定在本工点采用塑料排水板处理软土地基。

结合当地其他工程软土地基处理经验，以满足工程沉降要求为前提，对相关施工方法的
技术、经济可行性进行综合论证后，认为适宜选择预制竖直排水板工艺进行路基软土处理，
同时对地面辅以超载预压的措施。

选择该方法的主要理由为：第一，实测该地区软土层厚度
最大厚度约5.5m，满足塑料排水板适用范围；经过计算论证，塑料排水板能够满足业主要求
的沉降标准。

第二，本工程沿线存在较多房屋和耕地，根据当地土地管理法规和实际调研情况，征地拆迁困难，而塑料排水板具有占地少的特性；当地雨季时间长，适宜进行路基施工
的季节窗口短暂，同时业主设置的工期紧张、质量要求严格，采用塑料排水板这一成熟技术，施工效率和施工质量均可获得保证。

第三，对于整个工程项目而言，控制工程投资是重要目标，塑料排水板造价低廉，但能够较好地满足路基质量控制标准；同时塑料排水板在当地其
他工程有成功应用的先例，获得业主认可、批复的概率高，且成功率有保障。

3. 相关技术特性和主要设计指标
3.1 塑料排水板的技术特性
塑料排水板属于排水固结法中的一种。

排水固结法的技术机理在于，一般先在地基中设
置袋装砂井或塑料排水板等竖向排水装置，然后利用土体或建筑物本身重量分级逐渐加载；
或在工程早期先在空白场地上进行加载预压，使土体中的孔隙水得以排出、土体逐渐固结、
强度逐步提高。

这种方法常用于解决软土地基的沉降和稳定问题，可以使地基沉降在加载预
压期间基本完成，使上部建筑在施工和使用期间不致产生过大的沉降。

同时，可有效增加地
基土体的抗剪强度，进而提高地基的承载力和稳定性。

一般而言，软土地基的承载力低、沉降量大时容易造成剪切破坏，其主要原因在于土体
含水量过大。

使用塑料排水板的处理机理在于，使软土中的饱和水沿塑料排水板排出, 从而加快土体的固结、提高路基承载力。

具体而言，当塑料排水板放置进入软土地基后，其两面的
小沟槽具有类似毛细管的效用。

软土中的孔隙水不断透入通过小沟槽、上升排至地面，再通
过排水砂垫层排向路基的两侧。

随着路基的逐层填土施工，软基受到的荷载不断增加，能够
促使土体水分不断排出，从而使软基逐渐达到固结状态。

3.2 主要技术指标
根据该工程技术文件要求，路基施工需要满足的沉降控制要求为，3年内工后最大沉降
不超过290mm、20年内不超过310mm，相对于该等级的普速铁路而言这一沉降要求较高，
并不容易满足，在该地区地质偏软、存在不良土质的情况下相当不易实现。

除此之外，还需
同时满足关于路基的安全稳定性在近期和远期方面的参数要求，其中近期稳定性指数为 1.3，远期为 1.5。

在进行加固施工方案设计时，需要进行沉降计算、固结分析和稳定性模型构建，其间需要做以下参数分析：一是力学参数，包括不排水抗剪强度、有效摩擦角和粘聚力等。

二是变形参数，包括路基填方的内部压缩参数、软土和砂土的弹性特征参数（如弹性模量）、软土组织的压缩指数、软土的固结度和水力传导系数等。

4. 软土路基处理方案设计技术要点
4.1 设计论证要点
本项目现场场地发现，表层土存在一定量的、不适于工程要求的不良材质，预计影响土
层施工质量。

因此，需要通过地层钻孔取样或静力触探试验手段对不良土层状况进行相应评估。

经过评估，确定一些不良的土层处于地层表面、位置关键，预计对于低于2m的路堤造
成较大的不良影响。

对于这些不良土质采取提前铲除的处理措施，以便为施工做好基础准备。

当路堤修筑在预期沉降风险较大的土层之上时，其沉降指标成为最关键的技术指标。

总沉降
值由瞬时（不排水）地表沉降、主固结沉降及蠕变沉降三方面构成。

蠕变沉降一般从主固结
沉降完成后开始产生，并一直永久持续于路堤承载的全过程之中。

蠕变沉降的大小取决于过
去的局部应力和目前的地面应力水平，以及土壤种类及土壤的各向异性特点。

为了控制蠕变
沉降，一般需要在场地进行超载预压处理。

4.2 基于沉降和稳定性控制的软土路基处理方案设计
本工程软土地基处理方案的首要目标是确保工程完工后3年内工后最大沉降不超过
290mm，此外应进一步满足工后20年内蠕变沉降不超过310mm。

同时，通过分析计算路基
土体滑裂面来验算其边坡稳定性，包括路基边坡近期和长期的安全稳定指数。

对于安全指数
无法满足的地段，建议采取换填不良表层土结合铺设土工织物的方法进行处理。

据上述沉降
和稳定性控制标准进行分析和必要验算，结合本工程实际情况，给出用塑料排水板进行软土
地基处理的主要技术参数如下：
（1）塑料排水板形状：一般路基地段采用三角形，涵洞地段采用方形
（2）塑料排水板埋深：4.5m-13m
（3）塑料排水板设置间距：0.8m-1.2m
（4）路基填筑施工速度：除特殊地段外一般为每周不超过1m
（5）路基施工每层最大厚度：不超过300mm
（6）排水砂垫层厚度：300mm
（7）应铲除的不良表层土厚度：1m
（8）不良表层土替换材料：砂土或细颗粒材料
5. 结论与建议
结合上述工程案例研究及技术要点分析，就海外铁路工程软土路基加固处理的技术要点总结如下：
（1）鉴于海外铁路工程往往对于计算书要求较高，因此详细设计文件应体现足够充分的计算过程论证与必要的技术说明，以便增加文件的完整性和可批复性，最终取得业主技术团队的认可。

（2）铁路工程软土地基处理必须综合考虑现场水文地质条件、投资控制水平、工期要求、设计标准等因素，根据各种软土地基处理方法的特点和适用条件进行综合比选，以确定最佳加固方案。

具体到本案例，工点地层和水位信息对确定具体施工流程十分关键，同时应考虑在复杂地段增加钻孔取样密度。

（3）加固施工必须制定合理的施工工序并严格按照既定工序进行施做，不得随意改变顺序，以保证路基加固后能够达到所要求的沉降控制指标和路基稳定性要求。

同时，鉴于海外铁路工程对施工质量控制要求和缺陷责任要求较高，针对路基施工期间的沉降观测和工后沉降的继续监测是动态采集数据、确保施工质量和控制工后沉降的重要手段，应作为必不可少的工作项加以重视。

参考文献：
[1]蒋波.浅谈软土地基塑料排水板施工技术[J].建材与装饰,2019,(3).
[2]吕云飞.塑料排水板堆载预压法在软土地基处理中的应用[J].河南建材,2019,(5).。