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摘 要：随着我国经济建设战略布局全面展开，交通枢纽的建设进入又一个高峰期。高速铁路在修建过程中难免会出现软土地基问题。软土地基因其自身特点在实际工程中易引发沉降变形问题。本文以高速铁路软土路基地段为研究对象，分析了处理高速铁路软土地基以及沉降控制的方法。
关键词：高速铁路;软土路基;地基处理;沉降控制
1 软土路基的沉降机理
1.1 瞬时沉降
瞬时沉降发生在荷载作用的瞬间，是荷载使土体在不排水状态下由剪切变形导致的竖向位移。对于一维变形的土体，瞬时沉降发生快，数值小，土体完全饱和时，瞬时沉降趋近于零。对于二维或三维变形的土体，瞬时沉降发生同样很快，但其占地基总沉降的比例相当大，不容忽视。在瞬时沉降的众多影响因素中，路基的填筑方式和填筑速率对其影响最为显著。由于分次加载时，土体有效应力与变形模量均随固结的发生而增大，因此路基瞬时沉降在分次均匀加载时要比一次瞬时加载小得多。
1.2 固结沉降
固结沉降主要是由土体的体积压缩而导致的，外部荷载引起的超孔隙水压使水从土体中排出，导致土体有效应力增加而引起的沉降。固结沉降时土体中水的流动速率受超孔隙压力、压缩性和渗透性等因素的影响，水流速率随超孔隙水压的消散而降低，当其消散完全时，土体达到有效应力状态。固结沉降也并非只是由于孔隙水的排出，有效应力增大，土体颗粒压密引起的，其还与未完成的侧向位移和土骨架本身的蠕变有关。
1.3 次固结沉降
次固结沉降即蠕变沉降，主要发生在固结的最后阶段。外部荷载作用下土体中超孔隙水压消散完全，土体固结变形完成，土颗粒在荷载作用下蠕变使土体发生持续沉降变形。通常情况下次固结沉降量不大，时间较长。微小的超孔隙水压力也存在于土体次固结过程中，此过程中水流速度与超孔隙水压均非常小，次固结沉降包括孔隙水排出引起的沉降和土体骨架蠕变引起的沉降。事实上，次固结沉降从荷载一加载就开始了，并非只在固结沉降基本完成以后才发生。
2 高速铁路软土路基地基处理方法
2.1 置换法
置换法主要是利用物理力学性质好的岩土材料置换天然地基中的软弱土体，可分为强夯置换法、抛石挤淤法和挖除换填法等。强夯置换法适合处理谷地相软土，处理深度通常不超过8m;抛石挤淤法由于存在质量检查和处理后的不均匀性等问题，目前使用较少;挖除换填法适合处理浅埋层软土，处理深度一般不超过3m。
2.2 复合地基法
目前，刚性桩复合地基和柔性桩复合地基在高速铁路软土路基中应用广泛，二者均需根据现场试验结果与施工水平来确定加固深度，高压旋喷桩加固深度一般不超过30m;深层搅拌桩处理深度一般在15m以内，最大不超过18m。刚性桩复合地基有必要在桩顶设置小型承台，在桩顶以上设0.4～0.6 m厚加筋碎石垫层，形成“桩网结构”，其目的是增强复合地基刚度和整体性，均化基底沉降、调整柔性填土荷载基底应力分布，充分发挥刚性桩竖向承载性能高的特点。
2.3 新型及特殊结构型式地基处理方法
结合高速铁路软土路基的特点，不少新型地基处理方法在原有地基处理方法的基础上涌现出来，如换填法的冲击压实技术，复合地基中的布袋注漿桩、袖筏管注浆技术，排水固结法的增强式真空预压技术，碎石注浆桩等。
3 高速铁路软土路基沉降控制方法
3.1 水泥土挤密桩加固法
通过振动或冲击的方式，将圆形钢管桩打入基床，周边路基土体被挤密，从而土体承载力得以提高。同时将砂、碎石、碎石水泥等强度较高的材料填充进圆形钢管桩拔出后形成的桩孔内，并对其进行夯实，使桩体与路基填土形成复合结构。挤密桩一方面起到了桩体直接承受荷载的作用，同时也提高了桩间土的承载能力。
3.2 土工合成材料加固法
土工合成材料是以人工合成的高分子聚合物为原料制成的用于加强或保护土体的材料。土工合成材料主要包括土工织布、土工膜、土工复合材料和土工特种材料等。其作用：一是通过铺设合成材料（土工格栅、土工格室等）使之与土体形成复合体，在列车动荷载和路基轨道系统自重的作用下，土工合成材料与周围土体之间有发生相对位移的趋势，而土工格栅或土工格室会约束土体的侧向位移，相当于把一个侧压力增量施加在路基土体上，从而提高了土体的承载力和强度;二是将合成材料（土工布、橡胶板等）作为不透水层使用，防止雨水下渗引起基床冻胀、翻浆冒泥等病害。在地基加固方面，土工合成材料得到非常广泛的应用，例如在高速铁路路基工程中，加筋土路堤被普遍采用来增强路基强度和承载力。
3.3 灌浆加固法
路基灌浆加固法适用于在高速铁路运营条件下，对路基承载力不足以及沉降变形过大情况下的基床或者路堤本体进行加固处理，以提高路基强度和变形模量，其优点是能增加路基抗渗能力，提高填料的水稳性和减小沉降变形等优点。这种方法在加固处理填土为砂土、粉土的路基中效果相对较好，在填土为黏性土路基中采用此方法应当根据现场试验结果确定其可行性。
4 路基沉降影响因素分析
受人为因素和自然因素的影响，监测高速铁路断面沉降量的计算值和预测值均与实测数据存在一定程度上的差异。软土路基沉降的人为影响因素主要有加载方式与速率、地基处理方法等;自然影响因素主要有地基土的应力历史、压缩性、压缩厚度、渗透性和地下水位变化等。由于实测沉降量是受众多因素共同影响的，因此在分析其中某种因素时，应尽量选取相近的点进行对比。受实际条件的限制，如时间、经费、场地等。
5 结束语
高速铁路软土地基在修建过程中，因其自身特点易引发沉降变形问题。高速铁路施工方可以使用置换法、复合地基法等方法去完成高速铁路地基处理工作，从而强化高速铁路的地基。同时高速铁路施工方可以使用土工合成材料加固法、灌浆加固等方法来控制高速铁路路基的沉降问题，提高高速铁路路基的承载能力。
参考文献
[1]杨有海，苏在朝，夏琼.黄土地区既有高速铁路基床病害整治加固技术研究[J].路基工程，2006，2006（4）：141-142.
[2]翁璧石，罗强，康景文.既有高速铁路病害基床的合理加固深度初探[J].四川建筑，2007，27（1）：75-77.
[3]韩相超，吕远强.内蒙古黄旗海湿地软土路基的沉降规律分析[J].中国地质灾害与防治学报，2013，24（01）：75-78.
关键词：高速铁路;软土路基;地基处理;沉降控制
1 软土路基的沉降机理
1.1 瞬时沉降
瞬时沉降发生在荷载作用的瞬间，是荷载使土体在不排水状态下由剪切变形导致的竖向位移。对于一维变形的土体，瞬时沉降发生快，数值小，土体完全饱和时，瞬时沉降趋近于零。对于二维或三维变形的土体，瞬时沉降发生同样很快，但其占地基总沉降的比例相当大，不容忽视。在瞬时沉降的众多影响因素中，路基的填筑方式和填筑速率对其影响最为显著。由于分次加载时，土体有效应力与变形模量均随固结的发生而增大，因此路基瞬时沉降在分次均匀加载时要比一次瞬时加载小得多。
1.2 固结沉降
固结沉降主要是由土体的体积压缩而导致的，外部荷载引起的超孔隙水压使水从土体中排出，导致土体有效应力增加而引起的沉降。固结沉降时土体中水的流动速率受超孔隙压力、压缩性和渗透性等因素的影响，水流速率随超孔隙水压的消散而降低，当其消散完全时，土体达到有效应力状态。固结沉降也并非只是由于孔隙水的排出，有效应力增大，土体颗粒压密引起的，其还与未完成的侧向位移和土骨架本身的蠕变有关。
1.3 次固结沉降
次固结沉降即蠕变沉降，主要发生在固结的最后阶段。外部荷载作用下土体中超孔隙水压消散完全，土体固结变形完成，土颗粒在荷载作用下蠕变使土体发生持续沉降变形。通常情况下次固结沉降量不大，时间较长。微小的超孔隙水压力也存在于土体次固结过程中，此过程中水流速度与超孔隙水压均非常小，次固结沉降包括孔隙水排出引起的沉降和土体骨架蠕变引起的沉降。事实上，次固结沉降从荷载一加载就开始了，并非只在固结沉降基本完成以后才发生。
2 高速铁路软土路基地基处理方法
2.1 置换法
置换法主要是利用物理力学性质好的岩土材料置换天然地基中的软弱土体，可分为强夯置换法、抛石挤淤法和挖除换填法等。强夯置换法适合处理谷地相软土，处理深度通常不超过8m;抛石挤淤法由于存在质量检查和处理后的不均匀性等问题，目前使用较少;挖除换填法适合处理浅埋层软土，处理深度一般不超过3m。
2.2 复合地基法
目前，刚性桩复合地基和柔性桩复合地基在高速铁路软土路基中应用广泛，二者均需根据现场试验结果与施工水平来确定加固深度，高压旋喷桩加固深度一般不超过30m;深层搅拌桩处理深度一般在15m以内，最大不超过18m。刚性桩复合地基有必要在桩顶设置小型承台，在桩顶以上设0.4～0.6 m厚加筋碎石垫层，形成“桩网结构”，其目的是增强复合地基刚度和整体性，均化基底沉降、调整柔性填土荷载基底应力分布，充分发挥刚性桩竖向承载性能高的特点。
2.3 新型及特殊结构型式地基处理方法
结合高速铁路软土路基的特点，不少新型地基处理方法在原有地基处理方法的基础上涌现出来，如换填法的冲击压实技术，复合地基中的布袋注漿桩、袖筏管注浆技术，排水固结法的增强式真空预压技术，碎石注浆桩等。
3 高速铁路软土路基沉降控制方法
3.1 水泥土挤密桩加固法
通过振动或冲击的方式，将圆形钢管桩打入基床，周边路基土体被挤密，从而土体承载力得以提高。同时将砂、碎石、碎石水泥等强度较高的材料填充进圆形钢管桩拔出后形成的桩孔内，并对其进行夯实，使桩体与路基填土形成复合结构。挤密桩一方面起到了桩体直接承受荷载的作用，同时也提高了桩间土的承载能力。
3.2 土工合成材料加固法
土工合成材料是以人工合成的高分子聚合物为原料制成的用于加强或保护土体的材料。土工合成材料主要包括土工织布、土工膜、土工复合材料和土工特种材料等。其作用：一是通过铺设合成材料（土工格栅、土工格室等）使之与土体形成复合体，在列车动荷载和路基轨道系统自重的作用下，土工合成材料与周围土体之间有发生相对位移的趋势，而土工格栅或土工格室会约束土体的侧向位移，相当于把一个侧压力增量施加在路基土体上，从而提高了土体的承载力和强度;二是将合成材料（土工布、橡胶板等）作为不透水层使用，防止雨水下渗引起基床冻胀、翻浆冒泥等病害。在地基加固方面，土工合成材料得到非常广泛的应用，例如在高速铁路路基工程中，加筋土路堤被普遍采用来增强路基强度和承载力。
3.3 灌浆加固法
路基灌浆加固法适用于在高速铁路运营条件下，对路基承载力不足以及沉降变形过大情况下的基床或者路堤本体进行加固处理，以提高路基强度和变形模量，其优点是能增加路基抗渗能力，提高填料的水稳性和减小沉降变形等优点。这种方法在加固处理填土为砂土、粉土的路基中效果相对较好，在填土为黏性土路基中采用此方法应当根据现场试验结果确定其可行性。
4 路基沉降影响因素分析
受人为因素和自然因素的影响，监测高速铁路断面沉降量的计算值和预测值均与实测数据存在一定程度上的差异。软土路基沉降的人为影响因素主要有加载方式与速率、地基处理方法等;自然影响因素主要有地基土的应力历史、压缩性、压缩厚度、渗透性和地下水位变化等。由于实测沉降量是受众多因素共同影响的，因此在分析其中某种因素时，应尽量选取相近的点进行对比。受实际条件的限制，如时间、经费、场地等。
5 结束语
高速铁路软土地基在修建过程中，因其自身特点易引发沉降变形问题。高速铁路施工方可以使用置换法、复合地基法等方法去完成高速铁路地基处理工作，从而强化高速铁路的地基。同时高速铁路施工方可以使用土工合成材料加固法、灌浆加固等方法来控制高速铁路路基的沉降问题，提高高速铁路路基的承载能力。
参考文献
[1]杨有海，苏在朝，夏琼.黄土地区既有高速铁路基床病害整治加固技术研究[J].路基工程，2006，2006（4）：141-142.
[2]翁璧石，罗强，康景文.既有高速铁路病害基床的合理加固深度初探[J].四川建筑，2007，27（1）：75-77.
[3]韩相超，吕远强.内蒙古黄旗海湿地软土路基的沉降规律分析[J].中国地质灾害与防治学报，2013，24（01）：75-78.