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摘要：兰新高速铁路的地基处理是利用换填、压实、挤密、胶结等方法对地基进行加固从而加强地基的工程性质。主要表现为提高地基的抗剪强度，降低地基的压缩性，改善地基的压缩性以及改善地基的动力特性。
关键词：软土基础；换填法；冲击碾压法；强夯法；挤实砂石桩；水泥土搅拌法
1．换填法
在兰新高速铁路地基处理施工过程中，当软弱土地基的承载力或形变量无法满足设计要求（如兰新高速铁路线路里程DK647+250—DK649+500段），将基础地面下处理范围内的软弱土层部分或全部挖除，然后分层换填强度较大的砂或其它性能稳定、无侵蚀性的材料，并压实至要求的密度为止，这地基处理方法称为换填法。其还适用低洼地域筑高和堆填筑高等。换填法的加固机理主要是利用人工、机械或其他方法将软弱土层清除，以强度较高的砂、碎石、石渣、矿渣以及其他性能稳定和无侵蚀性的材料分层置换，并夯实（或振实）至要求的密实度。当软土厚度3m时，可全部挖除换填，而当厚度>3m时通常只采取部分挖除换填。换填土并将土压实后，增加了土的抗剪强度和抗冲刷性能，减少其渗透性和压缩性，并减弱了它的液化势。
2．冲击碾压法
冲击碾压是岩石工程压实技术的最新发展，冲击压路机是由牵引车带动非圆形轮滚动，多边形滚轮的大小半径产生位能落差与行驶的动能相结合沿地面对土石料进行静压、搓揉、冲击的连续冲击碾压作业。与一般压路机相比，冲击碾压的效率可提高3—4倍。冲击碾压一般适用于处理碎石土、沙土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、素填土和杂填土的地基处理（如兰新线路DK651+000—DK653+800段湿陷性黄土即采用此技术进行地基处理）。冲击碾压的设备为冲击压路机，是由3—5瓣的凸轮构成的轮式压路机，由配套的重型工业拖车牵引。兰新铁路冲击碾压的冲击压实工艺参数一般为冲击式压路机工作质量15600kg，冲击轮质量2×5680kg；冲击轮形式为三边凸轮、最大瞬间冲击力大于250t、最佳工作速度为10—15km/h、冲击能量为25kJ、压实宽度为2×900mm、牵引车功率不小于225kw、冲击频率60—110次/min、最大爬坡坡度为25°。
3．强夯法
强夯法国际上称之为动力固结法，它是20世纪60年代末、70年代初首先在法国发展起来的。强夯法的加固机理主要是利用强夯机，将大吨位的夯锤起吊到10～40m的高度，让自由落下，对地基土施加强大的冲击能，在地基土中形成冲击波和动应力，使得孔隙水压力增大，同时土颗粒发生错位，土体骨架解体，最终使得土颗粒趋于更密实的状态。强夯法主要适用于加固砂土和碎石土、低饱和度粉土与粘性土、素填土和杂填土等地基。强夯法具有加固效果显著，设备简单，施工方便、节省劳力、节约材以及利于环境等特点。
4．挤实砂石桩
挤实砂石桩是以冲击、水冲或振动的方法强力将砂石等材料挤压入已成孔的软土地基中，形成较大直径的的砂石构成的密实柱体。挤实砂石桩是利用砂石与其桩间的土体构成复合地基，增大地基承载能力，防止砂土振动液化，这种桩同时也可增强软弱黏性土的整体稳定性，如兰新高速铁路DK681+120—DK682+340段地基处理。挤密砂石桩适用于下理松散砂土、粉土、黏土以及填土等地基。同强夯法一样它具有施工简单、加固效果好、节省材料、工程造价低和无污染等特点，因些广泛得应用于铁路路堤、码头、仓库和住宅等工业和民用建筑物的地基处理工程。
5．水泥土搅拌法（CFG桩）
水泥土搅拌法是利用水泥（或石灰）等材料作为固化剂，通过搅拌机械厂，就地将软土和固化剂（浆液或分体）强制搅拌，使得软土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的水泥加固土，从而提高地基土的强度，并且增大其变形模量。水泥搅拌法加固由两部分组成，一部分水泥水解和水化生成各种水化物，继续强化形成水泥石骨架，另一部分水化物与周围的黏性颗粒土发生离子交换形成较大的团粒结构，随后发生硬凝反应和碳酸化反应，使得水泥土的强度增大。利用水泥搅拌法时，搅拌的越充分，土块粉碎越细，则水泥在土中的分布越均匀，水泥土的结构离散性越小，从而水泥土的强度越高。兰新高速铁路DK654+180—DK654+340段地基即使用了此种处理方法，此种软基处理方法代价较高，故不适宜大面积使用。
结语：
随着国民技术的不断增强，地基处理技术发展也十分迅速，老方法得到改进，新方法不断涌现，在软土地基处理方面，公路与铁路建设中都有很多成功的实例，也不乏失败的教训。针对这些工程中应用的经验与教训，我个人认为，在软土地基处理中应当遵循以下几条原则组织设计与施工，才能更好地达到预期的效果：
1．认真进行地质调查，根据地质情况进行合适的设计与变更设计，达到预期的加固效果，避免返工处理的现象。
2．在工程施工时，要充分了解各种形式的软土地基加固机理，以便针对加固机理进行有重点的质量控制，该放宽的技术指标可适当调整，以降低成本。例如砂桩与砂井的加固机理就不同，砂桩对软土的加固作用主要是挤密作用（特别是在粘性土中），因此砂桩的数量与直径应有充分的保证，对其平面分布的均匀性可以适当放宽标准，砂井的加固机理偏重于排水固结，因此在早期砂井加固基础上，又改进形成了袋装砂井的技术，以保证砂井的均匀程度与连续性。同属深层密实法加固的粉喷桩与旋喷桩，粉喷桩更倾向于喷粉与软弱土形成复合地基，而旋喷桩则偏重于喷体的桩作用，因此在旋喷桩设计时就充分验证其作为桩基础的力学效果。
3．加强基础学科的研究，给软土地基处理技术更有力的支持。目前国际上软土加固技术已得到较大的发展，但其理论基础还存在着不准确性与不确定性。例如，强夯法在多处工程施工中的应用并且实测效果证明其加固效果可用，但其加固机理在土力学中还没有完全从理论方面得到证明，或部分还存在着模糊的概念；在挡护设计中经验公式的利用较多，其参数取值的不确定性还大量存在；作为土力学最基本理论的朗金定理与库伦定理中不确定的因素也较多。所有的这些都说明要想加快软土基础技术的开发与应用，必须加强其基础科学的研究。
4．在实际处理软土地基时，往往不是采用一种形式的处理，多采用多种处理方式相结合，取其加固效果综合作用，能够起到事半功倍的效果。例如在株六复线六盘水段非渗水土中的路堤多数采用在路基面上铺设60～80cm厚的中粗砂垫层，而垫层内则铺设幅宽4m的土工膜，高填地段铺土工格栅加强路基强度；而在路堑地段则采用土工膜加固路基面，土钉墙加固边坡，目前该线已通车近两年，没有发生因软土地基加固不良而出现的问题。在渝怀铁路鱼嘴车站高填路基，最大填土高度27m，填方总量51×105m3，软基处理面积近60000m2，在软基处理中，采用碎石桩、塑料排水板、中粗砂垫层与侧向约束桩联合进行软土地基的处理，目前路基填筑已近完成，没有发生沉降量超限及侧向挤出等不良现象。
另外，软基处理改良是现在岩土行业的热点之一，地基要满足建筑物的稳定性、强度要求，强夯、机密、预压改变土的密度、性能，我们应该找到一个经济合理、安全度高、风险性小的方法，需要继续进行深入研究，以探索新的软土地基处理的方法。当然在考虑安全经济同时还要考虑环境和可持续发展的问题，过去以排水为主的，比如软土地基常采用的袋装砂井法和塑料排水办法都以排水为主，现在为了环保我们尽量以堵水为主，不如采用砂桩、碎石桩等，应该尽量实现环境和生态平衡不受破坏。
参考文献：
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