试析如何以灰土桩、钢筋混凝土桩加固高铁路基

　　摘要：近些年，随着我国经济的飞速发展，国内道路工程的数量、种类日益增多。其中，由于高铁项目的设计时速较大，从而对于路基的施工、使用，在强度、密实度、平整度等多个方面有着一定的要求。然而，在气候温度、地下水位、环境条件等诸多因素的影响下，高铁路基极易出现各种质量病害，倘若没能及时采取有效措施加以预防，将直接危害到到路基、轨道上的行车安全。本文就如何以灰土桩、钢筋混凝土桩加固路基作简要的分析、探讨。
　　关键词：路基加固；整治技术；灰土桩；钢筋混凝土桩
　　长期以来，在我国多数道路工程的施工建设、长期使用中，均会不同程度地受到软土地基、湿陷性黄土等各种不良地基、质量病害的干扰，这些问题的存在将直接造成路基结构的含水量过高、抗剪强度降低、密实度不足、压缩性小等问题，而路基承载力的降低将直接引起路面塌陷、沉降、断裂，以至于道路系统的整体性不足、安全性降低，最终引发各类交通事故。对此，由于高铁项目对于路基质量的要求较高，对于病害的预防虽然有着多种技术与方法，但应根据不同地质情况加以选择。其中，通过有效结合灰土桩技术、钢筋混凝土技术，以综合治理的方法进行具体施工有着更为显著的处理、加固效果。以下，本文针对灰土桩、钢筋混凝土桩对路基进行加固的机理进行分析，同时提出具体的设计、施工方法。
　　一．灰土桩、钢筋混凝土桩整治地基病害的机理
　　（一）挤密效果：
　　以灰土桩、钢筋混凝土桩混合搭配的方法进行高铁路基的加固，主要是通过桩体、钢管的下放成孔，向作业面以内的路基土体施加压力，起到挤压、排土的作用，根据路基土质、地下水位、上覆压力的不同，实际的挤密效果也存在一定的差异。一般情况下，打桩挤密的实际效果与施工路基的渗透性大小成正比。
　　（二）化学作用：
　　在进行高铁路基的病害治理时，钢筋混凝土桩的使用，主要是发挥其力学作用，加固、挤密路基土体，而灰土桩的布置，不仅能够起到挤密、置换作用，同时还能形成一定的化学反应，其主要是由于灰土桩是按照一定的比例，通过混合使用土料、石灰料，以均匀搅拌的方式制作而成的，土与石灰的结合能够产生凝硬、离子交换等化学反应，从而直接加大了路基整体的强度。
　　（三）置换效果：
　　在采用钢筋混凝土桩、灰土桩对高铁路基进行加固时，相较于不同桩体之间路基土体，灰土桩的变形模量较大，而由于路基的原有土体与灰土桩之间产生了共同作用，以至于已具备一定刚度的灰土桩所承受的应力加大，使得路基结构下方较深的土体应力减小，以此转移、消除导致持力层出现压缩变形的不利因素。值得注意的是，从受力荷载的角度出发，灰土桩的平面布置虽然只占有载荷板20%的面积，但却承担了路基结构整体荷载的50%。相较之下，即使桩间土的面积达到了80%，却也只能承担总荷载的50%。
　　二．钢筋混凝土桩、灰土桩的处理方式与方法
　　对于高铁路基的加固，在进行灰土桩、钢筋混凝土桩的施工时，应综合考虑路基土体的性质、不良土体的厚度等实际情况，结合施工机械、设备的功率、规模、型号，先行确定开设桩孔、沉桩施工的深度，一般在6m以上，再合理选择、配制桩体的材料。其中，对于灰土桩的生产制作，通常采用过筛土与消石灰，两种材料的体积配合比设定在2：8较为合适，倘若作业面以内的路基土体较软弱，也可将配合比调整为3：7进行施工。需要注意的是，对于制作灰土桩的用料，严禁消石灰中含有过多水分、未熟化的生石灰块。对于桩径的选择，主要是通过先行确定路基土体的原始密实度、打桩机械的性能加以判断，国内公路、铁路项目的施工较常使用30cm至60cm的桩径。一般情况下，桩径的大小与现场布桩的数量成正比，小桩径的应用需要进行大量的回填、打桩作业，而大桩径的施工对于成孔机械的性能要求较高、桩间土的挤密效果较差、振动幅度较大。对于各灰土桩、钢筋混凝土桩的间隔距离，应通过施工现场的实验值加以确定，倘若没有试验资料，也可将土的干重度作为挤密土的控制指标。在无特殊要求及干扰的前提下，可将桩间距设定在1.2m到1.8m之间，倘若施工桩的设计间距过为密集，则难以充分发挥桩体在路基土体中的侧向挤密作用、竖向承载力作用，而过大的桩间距无法提高路基土体的承载力、对桩间土的挤密效果较差。对于施工场地内的布桩，可采用三角形、正方形、梅花形等多种方式。
　　三．灰土桩、钢筋混凝土桩的施工
　　（一）正式施工前的试桩：
　　在综合使用灰土桩、钢筋混凝土桩进行高铁路基的加固处理时，必须事先编制具体、详细的施工方案，待通过审查、批复后方可进行施工。开工前，应根据项目的设计图纸，选取特定点位进行试桩，倘若作业范围以内的路基土质相同，可只选取一个点位试桩。一般情况下，试桩的面积应设定在200m2以上，待清除基底表面上的草皮、腐质土、砂石等杂质后进行碾压，同时在场地内布置好临时的排水、截水设施，再允许施工机械、设备进场。对于试桩标高、位置等标准的控制，应利用全站仪进行测量、放线，根据项目的设计布置多个水准点。为避免间隔成桩的过程中出现漏桩，对于作业面中的各个桩位，项目的技术人员应利用白灰加以标注、编号。
　　（二）灰土桩、钢筋混凝土的施工工艺：
　　对于灰土桩、钢筋混凝土的综合使用与施工，主要是以由外向内的顺序进行沉桩，而单排桩的具体施工则需要从两端同步向内进行。在作业范围以内，边缘区域、最后一排的布桩主要采用钢筋混凝土桩，目的在于限制、约束施工基底的土体向外挤出，并进一步加强侧向约束，以此提高路基整体的稳定性。对于中间区域的布桩，一般选择复合挤密桩，桩体用料的重量比为5：2：3，具体包括粘土、粉煤碳、白灰以及5%左右的水泥。复合挤密桩的设置，主要是利用了生石灰材料的膨胀特性、吸水能力以及粘土、石灰间的离子交换与化学反应，使路基土体受到挤压、降低含水量，以此提高路基的稳定性、强度、整体性。施工时震冲器应安设在路基边坡上，预先要整平边坡，安设走行滑道，机械安放稳固后方可进行作业。打桩施工时要密切注意土体侧向位移造成的影响。石灰桩打成后，土中的孔隙水就发生变化，桩中央部位温度可达300到400℃甚至更高，吸水达到最终平衡状态的时间大约需1到4周左右。另外打石灰桩时，周围地基受到扰动，强度暂时下降，因此一般将施工后3到4周时的强度值作为管理的目标值较为妥当。
　　结束语：
　　综上所述，通过合理分配、科学布置、综合使用灰土桩与钢筋混凝土桩进行高铁路基的加固，不仅能够显著提升路基土体的强度、密度以及稳定性，同时还能有效降低路基土层中的含水量，并在长时间的使用过程中延续良好的整治效果。
　　参考文献：
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