戈壁地區(qū)高速鐵路地基處理與填筑技術(shù)的探索與實(shí)踐：以蘭新二線為例一、引言1.1研究背景與意義隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市化進(jìn)程的加速，交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)成為推動(dòng)區(qū)域發(fā)展的重要支撐。高速鐵路作為現(xiàn)代交通體系的重要組成部分，以其快速、高效、安全等優(yōu)勢(shì)，在我國(guó)的交通網(wǎng)絡(luò)中扮演著愈發(fā)關(guān)鍵的角色。近年來，我國(guó)高速鐵路建設(shè)取得了舉世矚目的成就，“八縱八橫”高鐵網(wǎng)逐漸成型，極大地縮短了城市間的時(shí)空距離，促進(jìn)了區(qū)域經(jīng)濟(jì)的協(xié)同發(fā)展。在國(guó)家西部大開發(fā)戰(zhàn)略和“一帶一路”倡議的推動(dòng)下，戈壁地區(qū)的交通建設(shè)需求日益迫切。戈壁地區(qū)通常具有獨(dú)特的地質(zhì)條件，如土壤顆粒粗大、含水量低、地基承載力不均勻等，同時(shí)還面臨著風(fēng)蝕、沙害等自然災(zāi)害的威脅。這些因素給高速鐵路的地基處理與填筑帶來了極大的挑戰(zhàn)。例如，在蘭新鐵路第二雙線的建設(shè)中，新疆境內(nèi)約有600km穿越戈壁地區(qū)，路基長(zhǎng)度約為線路總長(zhǎng)的75%，沿線復(fù)雜的氣候條件、地理環(huán)境及工程地質(zhì)特性，對(duì)高速鐵路建設(shè)中的防風(fēng)、防沙，地基處理，路基邊坡防護(hù)，路基填筑等提出了更高要求。傳統(tǒng)的地基處理與填筑技術(shù)在戈壁地區(qū)往往難以適用，無法滿足高速鐵路對(duì)路基穩(wěn)定性、沉降控制等方面的嚴(yán)格要求。地基處理與填筑技術(shù)是高速鐵路建設(shè)的核心環(huán)節(jié)之一，直接關(guān)系到鐵路的運(yùn)營(yíng)安全和使用壽命。在戈壁地區(qū)，若地基處理不當(dāng)，可能導(dǎo)致路基沉降過大、不均勻沉降等問題，進(jìn)而影響軌道的平順性，威脅列車運(yùn)行安全；填筑技術(shù)不合理則可能造成路基壓實(shí)度不足，在風(fēng)蝕、雨水沖刷等作用下，路基結(jié)構(gòu)易遭受破壞。因此，開展戈壁地區(qū)高速鐵路地基處理與填筑技術(shù)研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。從技術(shù)層面來看，深入研究戈壁地區(qū)高速鐵路地基處理與填筑技術(shù)，有助于解決現(xiàn)有技術(shù)在該特殊地質(zhì)條件下的局限性，開發(fā)出適用于戈壁地區(qū)的新技術(shù)、新工藝和新材料，完善我國(guó)高速鐵路建設(shè)技術(shù)體系。從經(jīng)濟(jì)層面分析，合理的地基處理與填筑技術(shù)能夠有效降低工程成本，減少因地基問題導(dǎo)致的后期維護(hù)費(fèi)用和運(yùn)營(yíng)損失，提高投資效益。從社會(huì)層面而言，戈壁地區(qū)高速鐵路的建設(shè)將加強(qiáng)區(qū)域間的聯(lián)系與交流，促進(jìn)資源開發(fā)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展，帶動(dòng)沿線地區(qū)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，提高人民生活水平，對(duì)于推動(dòng)區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展、促進(jìn)民族團(tuán)結(jié)和社會(huì)穩(wěn)定具有重要作用。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀隨著全球鐵路建設(shè)的不斷推進(jìn)，針對(duì)特殊地質(zhì)條件下的地基處理與填筑技術(shù)研究日益受到關(guān)注。戈壁地區(qū)由于其獨(dú)特的地質(zhì)、氣候條件，為鐵路建設(shè)帶來了諸多難題，國(guó)內(nèi)外學(xué)者和工程技術(shù)人員圍繞戈壁地區(qū)鐵路地基處理與填筑技術(shù)開展了大量研究。在國(guó)外，美國(guó)、澳大利亞等國(guó)家擁有廣闊的沙漠和戈壁區(qū)域，在鐵路建設(shè)過程中也積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。美國(guó)在西南部沙漠地區(qū)的鐵路建設(shè)中，針對(duì)地基承載力不足的問題，采用了強(qiáng)夯法、灰土擠密樁等地基處理技術(shù)，通過提高地基土的密實(shí)度和強(qiáng)度，來滿足鐵路路基的承載要求。澳大利亞在沙漠鐵路建設(shè)中，注重對(duì)風(fēng)沙危害的防治，采用設(shè)置防風(fēng)沙屏障、種植耐旱植物等措施，減少風(fēng)沙對(duì)鐵路設(shè)施的侵蝕和掩埋。此外，日本在軟土地基處理方面的技術(shù)較為先進(jìn)，其研發(fā)的排水固結(jié)法、深層攪拌法等技術(shù)，在一定程度上也能為戈壁地區(qū)地基處理提供借鑒思路，通過合理調(diào)整技術(shù)參數(shù)，應(yīng)用于戈壁地區(qū)的軟土夾層處理等情況。在國(guó)內(nèi)，隨著西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施，戈壁地區(qū)的鐵路建設(shè)迎來了快速發(fā)展期，相關(guān)的研究也取得了豐碩成果。在地基處理技術(shù)方面，針對(duì)戈壁地區(qū)地基土顆粒粗大、透水性強(qiáng)等特點(diǎn)，學(xué)者們對(duì)強(qiáng)夯法、沖擊碾壓法、CFG樁復(fù)合地基等技術(shù)進(jìn)行了深入研究和工程實(shí)踐。朱紅桃通過現(xiàn)場(chǎng)對(duì)幾種類型的路基地基處理方法試驗(yàn)，對(duì)強(qiáng)夯法和CFG樁復(fù)合地基進(jìn)行了研究，經(jīng)力學(xué)指標(biāo)對(duì)比分析，得出不同處理措施的影響值，篩選出技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的地基處理方案與設(shè)計(jì)參數(shù)。邱成林詳細(xì)介紹了沖擊碾壓、重錘夯實(shí)、強(qiáng)夯以及卵礫石墊層在戈壁地區(qū)的施工技術(shù)，總結(jié)出了一整套適合戈壁大風(fēng)地區(qū)路基地基處理的施工參數(shù)。在填筑技術(shù)方面，楊有海等通過蘭新鐵路第二雙線路基試驗(yàn)段某工點(diǎn)戈壁土現(xiàn)場(chǎng)填筑試驗(yàn)，采用地基系數(shù)、靜態(tài)變形模量、動(dòng)態(tài)變形模量、孔隙率4種參數(shù)對(duì)路基質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，探討了戈壁土的物理特性、含水率、碾壓機(jī)械、壓實(shí)厚度等不同施工參數(shù)對(duì)壓實(shí)效果的影響，提出了合理碾壓組合工藝?？傮w而言，國(guó)內(nèi)外在戈壁地區(qū)鐵路地基處理與填筑技術(shù)方面已經(jīng)取得了一定的研究成果，但由于戈壁地區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜多樣，不同地區(qū)的戈壁土性質(zhì)存在差異，現(xiàn)有的研究成果仍存在一定的局限性，需要進(jìn)一步深入研究和完善，以滿足戈壁地區(qū)高速鐵路建設(shè)的需求。1.3研究方法與創(chuàng)新點(diǎn)為深入探究戈壁地區(qū)高速鐵路地基處理與填筑技術(shù)，本論文綜合運(yùn)用了多種研究方法，從不同角度展開研究，力求全面、系統(tǒng)地揭示該領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)和科學(xué)規(guī)律，具體如下：文獻(xiàn)研究法：廣泛查閱國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)，涵蓋學(xué)術(shù)期刊論文、學(xué)位論文、工程報(bào)告以及相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)等，全面梳理戈壁地區(qū)鐵路地基處理與填筑技術(shù)的研究現(xiàn)狀，了解前人在該領(lǐng)域的研究成果、技術(shù)應(yīng)用情況以及存在的問題，為本文的研究提供堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)和研究思路。通過對(duì)蘭新鐵路第二雙線等相關(guān)工程案例的文獻(xiàn)分析，總結(jié)出戈壁地區(qū)高速鐵路建設(shè)中常見的地基問題和已采用的處理方法，以及填筑技術(shù)的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)法：選取具有代表性的戈壁地區(qū)高速鐵路建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)，開展地基處理和填筑試驗(yàn)。在試驗(yàn)過程中，嚴(yán)格控制試驗(yàn)條件，對(duì)不同的地基處理技術(shù)（如強(qiáng)夯法、CFG樁復(fù)合地基等）和填筑工藝（不同的填筑材料、壓實(shí)參數(shù)等）進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。通過現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，獲取地基土的物理力學(xué)指標(biāo)（如地基承載力、壓縮模量、孔隙比等）、路基的壓實(shí)度、沉降量等數(shù)據(jù)，并進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和記錄。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析不同處理技術(shù)和填筑工藝對(duì)地基和路基性能的影響，為技術(shù)優(yōu)化提供依據(jù)。數(shù)值模擬法：借助專業(yè)的巖土工程數(shù)值模擬軟件，如ANSYS、FLAC3D等，建立戈壁地區(qū)高速鐵路地基與路基的數(shù)值模型。在模型中，充分考慮戈壁土的特殊物理力學(xué)性質(zhì)、地基處理措施以及列車動(dòng)荷載等因素。通過數(shù)值模擬，對(duì)不同工況下地基和路基的應(yīng)力、應(yīng)變分布以及沉降變形規(guī)律進(jìn)行分析，預(yù)測(cè)地基處理和填筑效果，輔助現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果的分析和驗(yàn)證，進(jìn)一步深化對(duì)戈壁地區(qū)高速鐵路地基與路基力學(xué)行為的理解。理論分析法：基于土力學(xué)、地基處理原理、路基工程等相關(guān)學(xué)科的理論知識(shí)，對(duì)戈壁地區(qū)高速鐵路地基處理與填筑技術(shù)中的關(guān)鍵問題進(jìn)行理論分析。從土的壓實(shí)理論出發(fā)，分析戈壁土在不同壓實(shí)工藝下的壓實(shí)機(jī)理；運(yùn)用復(fù)合地基理論，研究CFG樁復(fù)合地基等在戈壁地區(qū)的承載特性和作用機(jī)制。通過理論分析，建立相關(guān)的力學(xué)模型和計(jì)算公式，為技術(shù)的優(yōu)化和工程設(shè)計(jì)提供理論支持。在研究過程中，本論文力求在以下幾個(gè)方面實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新：技術(shù)組合創(chuàng)新：針對(duì)戈壁地區(qū)復(fù)雜的地質(zhì)條件，將多種地基處理技術(shù)和填筑工藝進(jìn)行優(yōu)化組合，形成一套適合戈壁地區(qū)高速鐵路建設(shè)的綜合技術(shù)方案。將強(qiáng)夯法與CFG樁復(fù)合地基相結(jié)合，先通過強(qiáng)夯提高淺層地基土的密實(shí)度，再采用CFG樁加固深層地基，以充分發(fā)揮不同技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，提高地基處理效果。在填筑工藝方面，將戈壁土與新型填筑材料（如固化劑改良后的戈壁土）相結(jié)合，根據(jù)不同的路基部位和工程要求，選擇合適的填筑材料和施工工藝，實(shí)現(xiàn)填筑技術(shù)的創(chuàng)新。監(jiān)測(cè)與控制技術(shù)創(chuàng)新：引入先進(jìn)的監(jiān)測(cè)技術(shù)和設(shè)備，如分布式光纖傳感技術(shù)、北斗衛(wèi)星定位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等，對(duì)戈壁地區(qū)高速鐵路地基處理和填筑過程進(jìn)行實(shí)時(shí)、全面的監(jiān)測(cè)。通過分布式光纖傳感技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)地基和路基內(nèi)部應(yīng)變、溫度等參數(shù)的分布式監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的安全隱患；利用北斗衛(wèi)星定位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠高精度地監(jiān)測(cè)路基的沉降變形，為施工過程中的質(zhì)量控制和調(diào)整提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。同時(shí)，基于監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，建立智能化的施工控制模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)地基處理和填筑施工過程的動(dòng)態(tài)控制和優(yōu)化，提高施工質(zhì)量和效率。材料應(yīng)用創(chuàng)新：探索適用于戈壁地區(qū)高速鐵路建設(shè)的新型材料，如具有抗風(fēng)蝕、耐干旱特性的土工合成材料，以及能夠改善戈壁土工程性質(zhì)的新型固化劑等。研發(fā)一種新型的土工合成材料，其具有良好的抗紫外線、抗老化性能，能夠在戈壁地區(qū)惡劣的氣候條件下長(zhǎng)期穩(wěn)定地發(fā)揮作用，用于路基邊坡防護(hù)和風(fēng)沙防治。通過室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，研究新型材料的性能和作用效果，為戈壁地區(qū)高速鐵路建設(shè)提供更多的材料選擇和技術(shù)支持，推動(dòng)材料科學(xué)在鐵路工程領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展。二、戈壁地區(qū)地質(zhì)與氣候特征分析2.1地形地貌特征以蘭新鐵路第二雙線為例，該線路從柳園站南進(jìn)入新疆，自東向西沿線可分為四大地貌單元區(qū)，各區(qū)域地形地貌差異較大，對(duì)鐵路建設(shè)的影響也各有不同。在天山東脈北山南麓丘陵區(qū)，紅柳河-煙墩段地形呈現(xiàn)波狀起伏的態(tài)勢(shì)，相對(duì)高差在30-100m之間。這里人煙稀少，地表環(huán)境荒蕪，零星覆蓋著粗、細(xì)圓礫土，大部分地段基巖裸露，多呈現(xiàn)出礫漠、巖漠的地貌景觀。這種地形地貌使得地基條件較為復(fù)雜，基巖的分布增加了地基處理的難度，在進(jìn)行地基處理時(shí)，需要考慮基巖的強(qiáng)度、完整性以及與上部土層的結(jié)合情況。同時(shí)，由于地形起伏，鐵路線路的選線和路基的設(shè)計(jì)需要充分考慮地形因素，以確保線路的平順性和穩(wěn)定性。哈密、吐魯番盆地北緣山前沖、洪積平原區(qū)，煙墩-后溝段地形平坦開闊，但地勢(shì)略有起伏，是典型的戈壁荒漠地貌，同樣人煙稀少。而了墩-小草湖段為既有蘭新鐵路著名的百里風(fēng)區(qū)，三個(gè)泉一帶為著名的三十里風(fēng)區(qū)，煙墩一帶為煙墩風(fēng)區(qū)，這些風(fēng)區(qū)風(fēng)蝕地貌發(fā)育，溝梁相間，相對(duì)高差5-30m。地表多為第四系地層覆蓋，在這些風(fēng)區(qū)，強(qiáng)風(fēng)的侵蝕作用對(duì)鐵路設(shè)施的破壞力巨大。風(fēng)蝕可能導(dǎo)致路基邊坡的土體被吹蝕，使路基的穩(wěn)定性受到威脅；風(fēng)沙還可能掩埋鐵路軌道，影響列車的正常運(yùn)行。因此，在該區(qū)域進(jìn)行鐵路建設(shè)，防風(fēng)治沙是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。在柴窩堡-達(dá)坂城間，線路進(jìn)入東天山博格達(dá)山南坡低中山區(qū)，這里地勢(shì)起伏較大，山體坡度較陡，地形條件復(fù)雜。山區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造活動(dòng)頻繁，巖石的風(fēng)化破碎程度較高，容易出現(xiàn)滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害。鐵路建設(shè)需要穿越山脈，隧道和橋梁的建設(shè)工程量大，對(duì)工程技術(shù)和施工安全提出了更高的要求。在隧道施工過程中，需要應(yīng)對(duì)復(fù)雜的地質(zhì)條件，如斷層、破碎帶等，確保隧道的穩(wěn)定和安全；橋梁的建設(shè)則需要考慮地形和地質(zhì)條件，合理設(shè)計(jì)橋梁的結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)。準(zhǔn)格爾盆地南緣山前沖、洪積平原區(qū)，地形相對(duì)較為平坦，但由于長(zhǎng)期的沖、洪積作用，地層結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，土層的分布不均勻，地基承載力存在差異。在該區(qū)域進(jìn)行鐵路建設(shè)，需要對(duì)地基進(jìn)行詳細(xì)的勘察和分析，針對(duì)不同的地基條件采取相應(yīng)的處理措施，以保證路基的穩(wěn)定性和承載能力。2.2地層巖性特征戈壁地區(qū)地層巖性復(fù)雜多樣，不同區(qū)域的地層結(jié)構(gòu)和巖石特性存在顯著差異。以蘭新鐵路第二雙線新疆段為例，沿線地層主要由第四系全新統(tǒng)（Q4）、上更新統(tǒng)（Q3）、中更新統(tǒng)（Q2）以及第三系上新統(tǒng)（N2）、中新統(tǒng)（N1）等地層組成。在天山東脈北山南麓丘陵區(qū)，紅柳河-煙墩段地表零星覆蓋著粗、細(xì)圓礫土，大部分地段基巖裸露?；鶐r主要為花崗巖、砂巖、泥巖等，花崗巖質(zhì)地堅(jiān)硬，強(qiáng)度高，但節(jié)理裂隙發(fā)育程度不同，會(huì)影響其承載能力和穩(wěn)定性；砂巖的顆粒粗細(xì)、膠結(jié)程度以及泥巖的遇水軟化特性等，都對(duì)地基處理和工程建設(shè)有著重要影響。若花崗巖節(jié)理裂隙過于發(fā)育，在地基處理時(shí)可能需要采取灌漿等措施增強(qiáng)其整體性；砂巖膠結(jié)程度差則可能導(dǎo)致地基承載力不足，需要進(jìn)行加固處理；泥巖遇水軟化會(huì)使地基的穩(wěn)定性降低，在施工中要特別注意防水和排水措施。哈密、吐魯番盆地北緣山前沖、洪積平原區(qū)，煙墩-后溝段地表多為第四系地層覆蓋，主要巖性為礫砂、細(xì)圓礫土等。這些地層顆粒粗大，透水性強(qiáng)，在地下水的作用下，容易出現(xiàn)管涌、流砂等問題，影響地基的穩(wěn)定性。同時(shí)，由于顆粒間的孔隙較大，土體的壓縮性也相對(duì)較高，在列車荷載等外力作用下，可能產(chǎn)生較大的沉降變形。了墩-小草湖段作為著名的百里風(fēng)區(qū)，地層巖性除了上述特點(diǎn)外，還受到強(qiáng)風(fēng)的長(zhǎng)期侵蝕作用。風(fēng)蝕使得地表土層顆粒逐漸細(xì)化，部分細(xì)顆粒被吹走，導(dǎo)致地層結(jié)構(gòu)變得松散，進(jìn)一步降低了地基的承載能力。在該區(qū)域進(jìn)行鐵路建設(shè)，需要對(duì)地基進(jìn)行特殊處理，如采用土工合成材料進(jìn)行加筋，增強(qiáng)地基的穩(wěn)定性。在柴窩堡-達(dá)坂城間的東天山博格達(dá)山南坡低中山區(qū)，地層巖性更為復(fù)雜，主要有片麻巖、大理巖、砂巖、頁(yè)巖等。片麻巖具有明顯的片理構(gòu)造，其力學(xué)性質(zhì)在不同方向上存在差異，給工程施工和地基處理帶來一定困難；大理巖質(zhì)地較軟，在地下水和風(fēng)化作用下，容易被溶蝕，形成溶洞、溶溝等巖溶地貌，對(duì)鐵路路基的穩(wěn)定性構(gòu)成威脅；砂巖和頁(yè)巖的互層結(jié)構(gòu)，由于頁(yè)巖的隔水性能和砂巖的透水性能差異，容易在層間形成水壓力，導(dǎo)致巖體滑動(dòng)。因此，在該區(qū)域進(jìn)行鐵路建設(shè)，需要詳細(xì)勘察地層巖性，針對(duì)不同的巖石特性采取相應(yīng)的工程措施，如對(duì)巖溶地區(qū)進(jìn)行注漿填充，對(duì)可能滑動(dòng)的巖體進(jìn)行錨固等。準(zhǔn)格爾盆地南緣山前沖、洪積平原區(qū)，地層主要為第四系沖、洪積物，巖性包括粉質(zhì)黏土、粉土、細(xì)砂、圓礫土等，且土層分布不均勻。粉質(zhì)黏土和粉土在干燥狀態(tài)下具有一定的強(qiáng)度，但遇水后其強(qiáng)度會(huì)顯著降低，容易產(chǎn)生濕陷變形；細(xì)砂和圓礫土的顆粒級(jí)配和密實(shí)度對(duì)地基承載力有重要影響。在該區(qū)域進(jìn)行鐵路建設(shè)，需要根據(jù)不同的巖性和土層分布情況，合理選擇地基處理方法，如對(duì)濕陷性粉質(zhì)黏土采用灰土擠密樁等地基處理技術(shù)，以消除濕陷性，提高地基承載力。2.3氣候特征戈壁地區(qū)主要為溫帶大陸性氣候，這種氣候類型下，冬季嚴(yán)寒，最低氣溫可達(dá)-30℃甚至更低，極端的低溫會(huì)使土壤中的水分凍結(jié)，導(dǎo)致土體體積膨脹，產(chǎn)生凍脹現(xiàn)象。當(dāng)春季氣溫回升，凍土融化，土體又會(huì)發(fā)生沉降，這種凍融循環(huán)作用會(huì)對(duì)鐵路路基結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重破壞，使路基表面出現(xiàn)裂縫、塌陷等病害。例如在蘭新鐵路第二雙線部分戈壁地段，冬季的低溫使得路基中的水分結(jié)冰，春季融化后，路基的密實(shí)度下降，局部出現(xiàn)了不均勻沉降，影響了軌道的平順性。春季干冷且多大風(fēng)天氣，風(fēng)速常常可達(dá)10-20m/s，在一些著名的風(fēng)區(qū)，如蘭新鐵路第二雙線的百里風(fēng)區(qū)、三十里風(fēng)區(qū)，最大風(fēng)速甚至可達(dá)60m/s。強(qiáng)勁的風(fēng)力會(huì)對(duì)鐵路設(shè)施產(chǎn)生強(qiáng)大的風(fēng)荷載，可能吹翻列車、破壞鐵路沿線的建筑物和設(shè)備，如蘭新鐵路就有大風(fēng)吹翻棚車甚至客車的記錄。大風(fēng)還會(huì)攜帶大量的沙塵，對(duì)鐵路路基和軌道進(jìn)行磨蝕，降低路基和軌道的使用壽命，同時(shí)風(fēng)沙堆積可能掩埋鐵路，影響列車的正常運(yùn)行。夏季溫暖，但晝夜溫差極大，日溫差可達(dá)15-20℃。白天在太陽(yáng)輻射下，地表溫度迅速升高，鐵路軌道和路基結(jié)構(gòu)受熱膨脹；夜晚溫度急劇下降，結(jié)構(gòu)又收縮。頻繁的熱脹冷縮作用會(huì)使軌道扣件松動(dòng)、鋼軌產(chǎn)生裂紋，路基材料的性能也會(huì)受到影響，導(dǎo)致路基的穩(wěn)定性下降。此外，戈壁地區(qū)氣候干燥，年降水量稀少，一般在200mm以下，有些地區(qū)甚至不足50mm。干燥的氣候使得土壤含水量極低，土體顆粒間的黏聚力減小，在風(fēng)力和列車荷載作用下，容易產(chǎn)生揚(yáng)塵和水土流失，進(jìn)一步破壞路基的穩(wěn)定性。同時(shí)，由于缺乏降水的沖刷作用，土壤中的鹽分容易積累，可能導(dǎo)致土壤鹽漬化，對(duì)鐵路工程材料產(chǎn)生腐蝕作用，影響工程的耐久性。三、戈壁地區(qū)高速鐵路地基處理技術(shù)3.1沖擊碾壓技術(shù)3.1.1原理與適用范圍沖擊碾壓技術(shù)是巖土工程壓實(shí)技術(shù)的重要進(jìn)展，其工作原理基于非圓形輪的獨(dú)特設(shè)計(jì)。以常見的三邊形或五邊形沖擊輪為例，當(dāng)牽引車拖動(dòng)沖擊輪滾動(dòng)時(shí)，沖擊輪的重心高度隨其滾動(dòng)軌跡上下交替變化。在這個(gè)過程中，沖擊輪的勢(shì)能和動(dòng)能相互轉(zhuǎn)化，產(chǎn)生強(qiáng)大的低頻大振幅沖擊力。當(dāng)沖擊輪的重心從最高點(diǎn)向前轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，勢(shì)能開始轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，蓄能器緩沖液壓缸伸張，蓄能器中的壓力能也釋放并轉(zhuǎn)化為沖擊輪的動(dòng)能。此時(shí)，壓實(shí)輪的運(yùn)動(dòng)速度快于機(jī)身，且除了向前的線速度外，還有一個(gè)向下的線速度，當(dāng)沖擊輪的另一條曲線低點(diǎn)接觸地面時(shí)，向下的線速度和動(dòng)能達(dá)到最大，進(jìn)而對(duì)地面產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊夯實(shí)作用。這種沖擊力通過多邊弧形輪連續(xù)均勻地傳遞到地面，使土體內(nèi)部顆粒重新排列、密實(shí)，從而達(dá)到壓實(shí)地基的目的。沖擊碾壓技術(shù)具有廣泛的適用范圍，特別適用于處理碎石土、砂土、低飽和的粉土與粘性土、濕陷性黃土、素填土和雜填土等地基。在戈壁地區(qū)，其主要適用于以下情況：一是對(duì)戈壁土進(jìn)行填前碾壓，通過沖擊碾壓改善原地面戈壁土的物理性能和壓實(shí)度，提高地基的承載能力；二是用于填方達(dá)到標(biāo)高后的追密壓實(shí)，增強(qiáng)路基的密實(shí)度和穩(wěn)定性；三是在土石混填路堤分層夯實(shí)中，沖擊碾壓能夠有效使石塊棱角局部破碎，促進(jìn)碎石體積減小，使碎小材料更好地填充縫隙，提高路堤的整體性和強(qiáng)度。此外，由于沖擊碾壓對(duì)填料含水量要求較寬，在上下兩個(gè)方向可放寬3%-5%，這對(duì)于戈壁地區(qū)干燥、含水量低的土壤條件具有很大的優(yōu)勢(shì)，基本上回填天然戈壁土刮平后就可進(jìn)行碾壓，大大減少了施工用水，降低了施工成本。3.1.2施工工藝與參數(shù)在新疆戈壁地區(qū)高鐵項(xiàng)目中，沖擊碾壓技術(shù)的施工工藝有著嚴(yán)格的流程和要求。施工前，首先要進(jìn)行場(chǎng)地清理，人工配合機(jī)械清除地表范圍內(nèi)的植被、浮土等，清除地表厚度一般為30cm，確保清后地面縱、橫坡度不陡于1:5。這一步驟的目的是為沖擊碾壓創(chuàng)造良好的工作條件，避免雜物影響沖擊效果和設(shè)備運(yùn)行安全。接著，對(duì)地基土各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，確保其滿足設(shè)計(jì)要求，然后按照試驗(yàn)確定的施工工藝和方法進(jìn)行施工。在沖擊碾壓過程中，要嚴(yán)格控制各項(xiàng)施工參數(shù)。沖擊壓路機(jī)的行駛速度是關(guān)鍵參數(shù)之一，一般要求行駛速度為12-15km/h。這個(gè)速度范圍能夠保證沖擊輪產(chǎn)生合適的沖擊力和沖擊頻率，使地基土得到充分的壓實(shí)。如果速度過低，沖擊力不足，無法達(dá)到預(yù)期的壓實(shí)效果；速度過高則可能導(dǎo)致沖擊輪跳動(dòng)過大，影響壓實(shí)的均勻性。沖擊碾壓的遍數(shù)也需要精確控制，最終沖擊碾壓遍數(shù)通常為20遍。在施工過程中，通過測(cè)量地基沖擊碾壓前后的沉降量和表層壓實(shí)度來判斷施工效果。一般要求沖擊碾壓最后5遍的沉降量不得大于1cm，以確保地基的壓實(shí)程度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。同時(shí)，壓實(shí)系數(shù)要≥0.92，地基系數(shù)K30≥110（Mpa/m），重型動(dòng)力觸探N63.5＞10cm/10擊，這些指標(biāo)綜合反映了地基土的密實(shí)度和承載能力。沖擊碾壓工作面的長(zhǎng)度和寬度也有一定的要求。工作面長(zhǎng)度以200米為宜，這樣的長(zhǎng)度既能保證沖擊壓路機(jī)有足夠的加速和行駛空間，又便于施工組織和管理。相鄰兩段沖擊碾壓搭接長(zhǎng)度不小于15m，以確保整個(gè)施工區(qū)域都能得到均勻的壓實(shí)，避免出現(xiàn)漏壓或壓實(shí)不足的情況。沖擊碾壓寬度不宜小于6.0m，自行式?jīng)_擊壓路機(jī)單塊最小沖壓施工面積不小于1000m2，牽引式?jīng)_擊壓路機(jī)單塊最小沖壓施工面積不小于1500m2。當(dāng)工作面較窄時(shí)，需設(shè)置轉(zhuǎn)彎車道，沖壓最短直線距離不宜少于100m。這些參數(shù)的設(shè)置都是為了保證沖擊碾壓的施工質(zhì)量和效率，使地基能夠得到全面、有效的壓實(shí)。在戈壁地區(qū)，由于土質(zhì)含水率極低，且日照時(shí)間長(zhǎng)、蒸發(fā)速度快，為保證碾壓質(zhì)量，施工前需灑水燜濕。最優(yōu)含水率最低控制在W0pt-5%≤W，灑水后2小時(shí)即可進(jìn)行碾壓施工（施工平均氣溫為25℃時(shí)）。灑水的目的是增加土壤顆粒之間的潤(rùn)滑作用，使土壤在沖擊碾壓過程中更容易密實(shí)，提高壓實(shí)效果。同時(shí)，為了防止水分迅速蒸發(fā)，選擇在灑水后2小時(shí)進(jìn)行碾壓，這個(gè)時(shí)間間隔既能保證土壤充分吸收水分，又能避免水分過度蒸發(fā)導(dǎo)致碾壓效果不佳。3.1.3工程案例分析以蘭新鐵路第二雙線新疆段某強(qiáng)風(fēng)戈壁地區(qū)的地基處理工程為例，該地段位于三十里風(fēng)區(qū)，地質(zhì)條件復(fù)雜，土質(zhì)主要為戈壁土（圓礫土、卵石土為主），部分地段分布有膨脹巖、鹽漬土、巖鹽、石膏巖等。因長(zhǎng)期風(fēng)蝕、干旱，原地面承載力無法滿足設(shè)計(jì)要求，采用沖擊碾壓法進(jìn)行地基處理。在施工過程中，嚴(yán)格按照上述施工工藝和參數(shù)進(jìn)行操作。施工前對(duì)地表進(jìn)行了30cm的清理，確保場(chǎng)地平整。沖擊壓路機(jī)行駛速度控制在12-15km/h，沖擊碾壓遍數(shù)為20遍。通過測(cè)量地基沖擊碾壓前后的沉降量，發(fā)現(xiàn)隨著碾壓遍數(shù)的增加，沉降量逐漸減小，在最后5遍時(shí)，沉降量均小于1cm，滿足設(shè)計(jì)要求。同時(shí)，對(duì)壓實(shí)系數(shù)、地基系數(shù)K30以及重型動(dòng)力觸探等指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果顯示壓實(shí)系數(shù)達(dá)到了0.93，大于設(shè)計(jì)要求的0.92；地基系數(shù)K30達(dá)到了115Mpa/m，滿足K30≥110（Mpa/m）的要求；重型動(dòng)力觸探N63.5＞10cm/10擊，各項(xiàng)指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過沖擊碾壓處理后，地基的承載能力得到了顯著提高，能夠滿足高速鐵路路基的承載要求。從長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來看，路基的沉降量得到了有效控制，在列車運(yùn)行過程中，路基的穩(wěn)定性良好，未出現(xiàn)明顯的變形和沉降問題。這表明沖擊碾壓技術(shù)在該工程中取得了良好的應(yīng)用效果，成功解決了戈壁地區(qū)地基承載力不足和沉降控制的難題。通過這個(gè)工程案例可以看出，沖擊碾壓技術(shù)在戈壁地區(qū)高速鐵路地基處理中具有可行性和有效性，能夠?yàn)轭愃乒こ烫峁┲匾膮⒖己徒梃b。3.2重錘夯實(shí)技術(shù)3.2.1原理與適用范圍重錘夯實(shí)技術(shù)是一種傳統(tǒng)且有效的地基處理方法，其原理基于利用起重機(jī)械將重錘（通常重量大于2t）提升至一定高度（一般大于4m），然后使其自由下落，借助重錘下落時(shí)產(chǎn)生的強(qiáng)大沖擊能來夯實(shí)地基淺層土體。在重錘反復(fù)夯擊的作用下，地基表層土體顆粒被重新排列、擠密，孔隙減小，從而形成一層較為均勻的硬殼層。這層硬殼層的強(qiáng)度較高，能夠有效提高地基表層土體的承載能力，減少地基的沉降量，增強(qiáng)地基的穩(wěn)定性。該技術(shù)具有特定的適用范圍，主要適用于處理地下水位以上、稍濕的黏性土、砂土、飽和度不大于60的濕陷性黃土、雜填土以及分層填土地基等。在戈壁地區(qū)，當(dāng)遇到地基表層存在長(zhǎng)年風(fēng)蝕、松散的土層，且土層厚度在1.5-3.0m之間，其下為相對(duì)穩(wěn)定的泥巖層等類似地質(zhì)條件時(shí)，重錘夯實(shí)技術(shù)是一種較為合適的選擇。通過重錘的夯擊作用，可以有效改善表層松散土層的物理力學(xué)性質(zhì)，使其滿足高速鐵路地基對(duì)強(qiáng)度和穩(wěn)定性的要求。然而，對(duì)于地下水位較高的地基，由于水的存在會(huì)影響重錘夯實(shí)的效果，降低土體的壓實(shí)度，因此該技術(shù)并不適用。同時(shí)，對(duì)于深厚軟土地基，重錘夯實(shí)的影響深度有限，無法從根本上解決軟土的強(qiáng)度和變形問題，也不建議采用。3.2.2施工工藝與參數(shù)以酒泉至額濟(jì)納旗鐵路（酒泉至東風(fēng)段）為例，該段DK47+260～DK48+370位于肅州區(qū)三墩鎮(zhèn)夾邊溝林場(chǎng)，處于中溫帶干旱大陸性氣候區(qū)，地形起伏較大，地面橫坡坡度為10-20°，線路經(jīng)過地段為丘陵地形，溝壑眾多，地表無植被生長(zhǎng)，地質(zhì)主要為細(xì)角礫土、圓礫土、泥巖、石膏巖、粉砂巖等，土壤最大凍結(jié)深度1.77m，無地下水，且路基基底為鹽漬土。針對(duì)該地段地基表層長(zhǎng)年風(fēng)蝕、松散，土層厚度為1.5-3.0m，其下為泥巖層的地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征，采用了重錘夯實(shí)法進(jìn)行地基處理。在施工工藝方面，首先是施工準(zhǔn)備階段。依據(jù)設(shè)計(jì)高程及預(yù)先估計(jì)夯后可能產(chǎn)生的平均地面變形量，準(zhǔn)確確定夯前地面高程。對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行全面平整，清除表層土，對(duì)表面松散土層進(jìn)行碾壓，修筑好機(jī)械設(shè)備進(jìn)出道路。同時(shí)，查明重錘夯實(shí)場(chǎng)地范圍內(nèi)地下構(gòu)造物和管線的位置及標(biāo)高，采取必要的防護(hù)措施，防止因重錘夯實(shí)造成損壞。重錘夯實(shí)法的主要機(jī)械設(shè)備為起重機(jī)械和夯錘。起重機(jī)械可選用履帶式起重機(jī)、打樁機(jī)、龍門架或桅桿式起重機(jī)等。若采用鋼絲繩懸吊錘，起重機(jī)的起重能力一般應(yīng)大于錘重的3倍；若采用脫鉤夯錘，起重機(jī)的起重能力應(yīng)大于夯錘重的1.5倍。夯錘通常由鋼底板和底部充填廢鋼鐵的C20以上混凝土澆鑄的圓臺(tái)構(gòu)成，一般重2-3t。當(dāng)錘重Q(kN)與錘底面積A(m2)或錘底直徑D2(m)滿足Q/A≥2-7或Q/D≥18時(shí)，能獲得較好的夯實(shí)效果。在起吊能力許可的情況下，盡量增大錘的重量，因?yàn)樵谙嗤穆渚嗪湾N底靜壓力作用下，夯錘重量越大，錘底面積越大，相應(yīng)的夯實(shí)影響深度也就越大，加固效果越好。施工前需通過試夯確定施工參數(shù)。一般試夯6-10遍，正式施工時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況調(diào)整夯擊遍數(shù)。選取4-9個(gè)夯點(diǎn)，對(duì)比夯前夯后的測(cè)試數(shù)據(jù)，以此確定各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)。當(dāng)夯擊到最后兩遍時(shí)，平均夯沉量不超過5mm，夯實(shí)面以下3米深度范圍內(nèi)動(dòng)力觸探為N63.5＞10擊/10cm，夯實(shí)面的壓實(shí)系數(shù)和地基系數(shù)應(yīng)滿足壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。在該工程中，當(dāng)夯錘重3.2T，落距為4.5m時(shí)，夯打6遍后，最后兩遍的平均夯沉量為0.4cm，達(dá)到規(guī)范和設(shè)計(jì)要求的停夯標(biāo)準(zhǔn)，正式夯打時(shí)確定夯打8遍。在實(shí)際夯擊過程中，地基土的含水量應(yīng)控制在最優(yōu)含水量范圍以內(nèi)。夯擊工作按起重機(jī)的位置分段(或片)進(jìn)行，每段(片)范圍以起重機(jī)臂作用半徑為準(zhǔn)。夯擊時(shí)每完成一段(片)，再轉(zhuǎn)入下一段(片)。大面積夯實(shí)時(shí)，按一夯挨一夯順序進(jìn)行，即第一遍按一夯挨一夯進(jìn)行，在一次循環(huán)中同一夯位應(yīng)連夯兩下，下一循環(huán)的夯位，應(yīng)與前一循環(huán)錯(cuò)開1／2錘底直徑的搭接，如此反復(fù)進(jìn)行。在夯打最后一循環(huán)時(shí)，可采用一夯壓半夯的打法。在獨(dú)立柱基夯打時(shí)，可采用先周邊后中間或先外后里的跳打法。3.2.3工程案例分析以酒泉至額濟(jì)納旗鐵路（酒泉至東風(fēng)段）的地基處理工程為例，該段采用重錘夯實(shí)技術(shù)處理地基后，取得了顯著的效果。從地基承載能力方面來看，處理前地基表層松散，承載能力較低，無法滿足鐵路路基的要求。經(jīng)過重錘夯實(shí)處理后，通過現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)力觸探試驗(yàn)檢測(cè)，夯實(shí)面以下3米深度范圍內(nèi)動(dòng)力觸探指標(biāo)N63.5＞10擊/10cm，表明地基土的密實(shí)度和強(qiáng)度得到了有效提高，能夠滿足鐵路路基對(duì)承載能力的要求。在沉降控制方面，處理前由于地基土的松散和不均勻性，預(yù)計(jì)在鐵路運(yùn)營(yíng)過程中會(huì)產(chǎn)生較大的沉降。重錘夯實(shí)處理后，通過對(duì)夯后地面高程的監(jiān)測(cè)和分析，發(fā)現(xiàn)地基的沉降量得到了有效控制。在后續(xù)的鐵路運(yùn)營(yíng)過程中，長(zhǎng)期的沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)顯示，路基的沉降量始終處于允許范圍內(nèi)，保證了鐵路軌道的平順性和列車運(yùn)行的安全性。從工程成本和工期角度分析，重錘夯實(shí)技術(shù)相對(duì)一些復(fù)雜的地基處理技術(shù)，如CFG樁復(fù)合地基等，設(shè)備和施工工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，成本較低。在該工程中，采用重錘夯實(shí)技術(shù)，減少了大型機(jī)械設(shè)備的投入和施工材料的使用，降低了工程成本。同時(shí)，施工工期也相對(duì)較短，提高了工程建設(shè)的效率，為項(xiàng)目的順利推進(jìn)提供了保障。通過該工程案例可以看出，重錘夯實(shí)技術(shù)在處理戈壁地區(qū)類似地質(zhì)條件的地基時(shí)，具有良好的適用性和有效性。能夠有效提高地基的承載能力，控制沉降量，同時(shí)在成本和工期方面具有一定的優(yōu)勢(shì)，為戈壁地區(qū)高速鐵路地基處理提供了一種可行的技術(shù)方案。3.3強(qiáng)夯技術(shù)3.3.1原理與適用范圍強(qiáng)夯技術(shù)是一種動(dòng)力固結(jié)法，其基本原理是將重錘（一般為10-40t）提升至一定高度（通常為6-40m）后自由落下，利用強(qiáng)大的沖擊能（一般為500-10000kN?m）對(duì)地基土體進(jìn)行強(qiáng)力夯擊。在夯擊瞬間，地基土受到巨大的沖擊力作用，土體中的孔隙水壓力迅速升高，土顆粒間的結(jié)構(gòu)被破壞，土體發(fā)生瞬間的壓縮變形。隨著夯擊次數(shù)的增加，土體中的孔隙水逐漸排出，土顆粒重新排列，孔隙體積減小，土體逐漸密實(shí)，從而提高地基的承載力，降低地基的壓縮性，增強(qiáng)地基的穩(wěn)定性。強(qiáng)夯技術(shù)適用于處理碎石土、砂土、低飽和度的粉土與黏性土、濕陷性黃土、素填土和雜填土等地基。在戈壁地區(qū)，強(qiáng)夯技術(shù)尤其適用于處理地基表層存在較厚的松散砂土層、戈壁礫石土層以及填土地基等情況。對(duì)于淺層地基土的加固效果顯著，能夠有效改善地基土的物理力學(xué)性質(zhì)，提高地基的承載能力和穩(wěn)定性。然而，對(duì)于飽和軟黏土等含水量較高、滲透性較差的地基土，強(qiáng)夯效果可能不理想，因?yàn)樵趶?qiáng)夯過程中，孔隙水難以迅速排出，容易導(dǎo)致土體產(chǎn)生側(cè)向擠出和隆起等現(xiàn)象。3.3.2施工工藝與參數(shù)以新疆戈壁地區(qū)高速鐵路某標(biāo)段為例，該標(biāo)段部分路段地基為戈壁礫石土，采用強(qiáng)夯技術(shù)進(jìn)行處理。在施工工藝方面，首先進(jìn)行場(chǎng)地平整，清除地表障礙物和松散土層，確保場(chǎng)地具備強(qiáng)夯施工條件。然后，根據(jù)設(shè)計(jì)要求在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量放線，確定強(qiáng)夯點(diǎn)的位置和夯擊范圍。在強(qiáng)夯施工過程中，采用履帶式起重機(jī)作為提升設(shè)備，配備自動(dòng)脫鉤裝置，以保證重錘能夠順利提升和自由下落。施工參數(shù)的確定是強(qiáng)夯施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。該工程中，選用的夯錘重量為20t，錘底面積為4m2，落距為15m，夯擊能達(dá)到3000kN?m。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試夯結(jié)果，確定主夯點(diǎn)的夯擊遍數(shù)為3遍，副夯點(diǎn)的夯擊遍數(shù)為2遍，滿夯遍數(shù)為1遍。夯擊時(shí)，各夯點(diǎn)的夯擊間隔時(shí)間根據(jù)孔隙水壓力消散情況確定，一般為3-7天。在該地區(qū)，由于地基土滲透性較好，孔隙水壓力消散較快，夯擊間隔時(shí)間控制在3天左右。夯點(diǎn)的布置形式也會(huì)影響強(qiáng)夯效果。在該工程中，主夯點(diǎn)采用正方形布置，間距為4m；副夯點(diǎn)布置在主夯點(diǎn)之間，形成梅花形布置。這種布置方式能夠使地基土在各個(gè)方向上都得到均勻的加固。在滿夯階段，采用低能量滿夯，錘印搭接不小于1/4錘底面積，以確保表層地基土的密實(shí)度。在強(qiáng)夯施工過程中，還需要對(duì)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制。使用水準(zhǔn)儀監(jiān)測(cè)夯沉量，確保每遍夯擊的夯沉量符合設(shè)計(jì)要求；通過孔隙水壓力計(jì)監(jiān)測(cè)孔隙水壓力的變化，合理控制夯擊間隔時(shí)間。同時(shí)，對(duì)起重機(jī)的提升高度、落錘位置等進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)控，保證強(qiáng)夯施工的安全和質(zhì)量。3.3.3工程案例分析以新疆戈壁地區(qū)高速鐵路某段地基處理工程為例，該段地基主要為戈壁礫石土，厚度較大，且地基承載力較低，無法滿足高速鐵路路基的承載要求。采用強(qiáng)夯技術(shù)進(jìn)行地基處理，經(jīng)過詳細(xì)的地質(zhì)勘察和試夯，確定了合理的施工參數(shù)。強(qiáng)夯處理后，通過現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)檢測(cè)地基承載力。試驗(yàn)結(jié)果表明，處理前地基承載力特征值為120kPa，強(qiáng)夯處理后地基承載力特征值提高到了300kPa，滿足了高速鐵路路基對(duì)地基承載力的要求。對(duì)地基土的壓縮模量進(jìn)行檢測(cè)，處理前壓縮模量為8MPa，處理后提高到了15MPa，地基土的壓縮性顯著降低。從地基沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)來看，強(qiáng)夯處理前，在設(shè)計(jì)荷載作用下，地基的預(yù)估沉降量較大，可能影響鐵路軌道的平順性和穩(wěn)定性。強(qiáng)夯處理后，經(jīng)過長(zhǎng)期的沉降觀測(cè)，地基的沉降量得到了有效控制，在列車運(yùn)營(yíng)過程中，路基的沉降量始終處于允許范圍內(nèi)，保證了鐵路的安全運(yùn)營(yíng)。通過該工程案例可以看出，強(qiáng)夯技術(shù)在處理戈壁地區(qū)高速鐵路地基時(shí)，能夠顯著提高地基的承載能力，降低地基的壓縮性，有效控制地基沉降，是一種行之有效的地基處理方法。在實(shí)際工程應(yīng)用中，需要根據(jù)具體的地質(zhì)條件和工程要求，合理確定施工參數(shù)，嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，以確保強(qiáng)夯技術(shù)的應(yīng)用效果。3.4卵礫石墊層技術(shù)3.4.1原理與適用范圍卵礫石墊層技術(shù)是在地基表面鋪設(shè)一層具有一定厚度和級(jí)配的卵礫石材料，通過卵礫石的顆粒骨架作用和排水性能，來改善地基的工程性能。卵礫石具有較大的顆粒粒徑和良好的透水性，在地基中形成排水通道，能夠加速地基土中孔隙水的排出，縮短排水固結(jié)時(shí)間，提高地基土的強(qiáng)度。卵礫石墊層還可以起到擴(kuò)散應(yīng)力的作用，將上部荷載均勻地傳遞到地基土中，減小地基土的應(yīng)力集中，從而提高地基的承載能力和穩(wěn)定性。該技術(shù)適用于處理軟弱地基、濕陷性黃土地基以及地下水位較高的地基等情況。在戈壁地區(qū)，當(dāng)遇到地基土含水量較高、存在軟弱夾層或地基承載力不足等問題時(shí)，卵礫石墊層技術(shù)是一種有效的處理方法。對(duì)于戈壁地區(qū)地下水位較高，地基土處于飽和狀態(tài)，強(qiáng)度較低的情況，鋪設(shè)卵礫石墊層可以加速排水固結(jié)，提高地基土的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。卵礫石墊層還可以用于防止地基土的凍脹和翻漿，保護(hù)地基不受季節(jié)性氣候變化的影響。3.4.2施工工藝與參數(shù)以新疆戈壁地區(qū)高速鐵路某路段為例，該路段地基存在軟弱夾層，采用卵礫石墊層技術(shù)進(jìn)行處理。在施工工藝方面，首先進(jìn)行場(chǎng)地平整，清除地表的雜物和松散土層，確保場(chǎng)地的平整度和清潔度。然后，按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行測(cè)量放線，確定卵礫石墊層的鋪設(shè)范圍和厚度。卵礫石材料的選擇至關(guān)重要，要求卵礫石的粒徑級(jí)配良好，其中粒徑大于20mm的顆粒含量應(yīng)不小于50%，且卵礫石的含泥量不得超過5%。在鋪設(shè)過程中，采用分層鋪設(shè)的方法，每層鋪設(shè)厚度一般控制在30-50cm。鋪設(shè)時(shí)，使用裝載機(jī)或推土機(jī)將卵礫石均勻地?cái)備佋诘鼗?，然后用振?dòng)壓路機(jī)進(jìn)行碾壓。碾壓時(shí)，先靜壓1-2遍，再振動(dòng)碾壓4-6遍，碾壓速度控制在2-4km/h，以確保卵礫石墊層的壓實(shí)度。在該工程中，卵礫石墊層的設(shè)計(jì)厚度為1.5m，分三層鋪設(shè)，每層厚度為50cm。通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定，當(dāng)振動(dòng)壓路機(jī)的激振力為30-50kN，碾壓遍數(shù)為6遍時(shí)，卵礫石墊層的壓實(shí)度能夠達(dá)到95%以上，滿足設(shè)計(jì)要求。同時(shí)，在卵礫石墊層鋪設(shè)完成后，還需進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，包括壓實(shí)度檢測(cè)、地基承載力檢測(cè)等，確保卵礫石墊層的施工質(zhì)量。3.4.3工程案例分析以新疆戈壁地區(qū)高速鐵路某段路基工程為例，該段路基原地基土為粉質(zhì)黏土，含水量較高，地基承載力較低，無法滿足高速鐵路路基的要求。采用卵礫石墊層技術(shù)進(jìn)行地基處理，在地基表面鋪設(shè)了一層1.2m厚的卵礫石墊層。卵礫石墊層施工完成后，通過現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)檢測(cè)地基承載力。試驗(yàn)結(jié)果表明，處理前地基承載力特征值為80kPa，鋪設(shè)卵礫石墊層后，地基承載力特征值提高到了180kPa，滿足了高速鐵路路基對(duì)地基承載力的要求。對(duì)地基土的壓縮模量進(jìn)行檢測(cè)，處理前壓縮模量為5MPa，處理后提高到了10MPa，地基土的壓縮性顯著降低。從路基沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)來看，處理前，在設(shè)計(jì)荷載作用下，路基的預(yù)估沉降量較大，可能影響鐵路軌道的平順性和穩(wěn)定性。鋪設(shè)卵礫石墊層后，經(jīng)過長(zhǎng)期的沉降觀測(cè)，路基的沉降量得到了有效控制，在列車運(yùn)營(yíng)過程中，路基的沉降量始終處于允許范圍內(nèi)，保證了鐵路的安全運(yùn)營(yíng)。通過該工程案例可以看出，卵礫石墊層技術(shù)在處理戈壁地區(qū)高速鐵路地基時(shí)，能夠顯著提高地基的承載能力，降低地基的壓縮性，有效控制路基沉降，是一種行之有效的地基處理方法。在實(shí)際工程應(yīng)用中，需要根據(jù)具體的地質(zhì)條件和工程要求，合理選擇卵礫石材料和施工參數(shù)，嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，以確保卵礫石墊層技術(shù)的應(yīng)用效果。四、戈壁地區(qū)高速鐵路路基填筑技術(shù)4.1填料選擇與特性4.1.1戈壁土填料的特點(diǎn)戈壁土作為戈壁地區(qū)高速鐵路路基填筑的主要材料，具有一系列獨(dú)特的特點(diǎn)。戈壁土顆粒粒徑較大，多屬于粗粒土范疇，這使得其在力學(xué)性能和工程特性上與細(xì)粒土存在顯著差異。戈壁土的顆粒形狀不規(guī)則，表面粗糙，顆粒間的摩擦力較大，這有利于提高路基的抗剪強(qiáng)度和穩(wěn)定性。由于顆粒粒徑較大，戈壁土的透水性良好，在降水或地下水作用下，水分能夠迅速排出，減少了路基積水的可能性，降低了因水浸泡導(dǎo)致的路基病害風(fēng)險(xiǎn)。戈壁土的礦物成分較為復(fù)雜，主要包含石英、長(zhǎng)石、云母等礦物顆粒，這些礦物的物理化學(xué)性質(zhì)對(duì)戈壁土的工程性質(zhì)有著重要影響。石英和長(zhǎng)石等礦物硬度較高，能夠提供一定的強(qiáng)度支撐；而云母等礦物的存在可能會(huì)降低顆粒間的黏聚力，影響戈壁土的整體穩(wěn)定性。戈壁土中還可能含有一些鹽分，如硫酸鹽、氯化物等，這些鹽分在一定條件下可能會(huì)對(duì)路基材料產(chǎn)生腐蝕作用，影響路基的耐久性。在新疆部分戈壁地區(qū)，土壤中含有較高的硫酸鹽，在干濕循環(huán)和溫度變化的作用下，硫酸鹽結(jié)晶膨脹，導(dǎo)致路基材料出現(xiàn)裂縫和剝落現(xiàn)象，降低了路基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。此外，戈壁土的含水量通常較低，這是由于戈壁地區(qū)氣候干旱，降水稀少，蒸發(fā)量大所致。低含水量使得戈壁土在壓實(shí)過程中，顆粒間的潤(rùn)滑作用較弱，壓實(shí)難度相對(duì)較大。但從另一個(gè)角度來看，低含水量也減少了因水分遷移導(dǎo)致的路基變形問題，提高了路基的穩(wěn)定性。4.1.2級(jí)配特征與壓實(shí)性能戈壁土填料的級(jí)配特征對(duì)其壓實(shí)性能有著重要影響。通過對(duì)新疆戈壁地區(qū)某鐵路路基試驗(yàn)段各工點(diǎn)填料的顆粒分析試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，該地區(qū)填料主要為不均勻級(jí)配不連續(xù)土，大部分屬于B組填料。填料的級(jí)配曲線相對(duì)較為平緩，表明各種粒徑的顆粒都有分布，但分布不均勻。在粒徑1-2mm范圍內(nèi)，含量相對(duì)偏少，這是造成填料級(jí)配不良的因素之一。填料中粗顆粒含量及細(xì)粒含量對(duì)最大干密度的影響顯著，且存在著良好的線性關(guān)系。隨著粗料含量P5的增大，填料的干密度增大，當(dāng)粗料含量在70%左右時(shí)達(dá)最大。這是因?yàn)樵诖至陷^少時(shí)，戈壁土中細(xì)料較多，壓實(shí)過程中粗料被積壓懸浮在細(xì)料中間，壓實(shí)效果較差；而隨著粗料顆粒增多，粗粒成為實(shí)體骨架，細(xì)料填充在粗料之間的空隙內(nèi)，整體壓實(shí)效果變好。若粗料顆粒含量繼續(xù)增高，細(xì)料顆粒會(huì)越來越少，無法填補(bǔ)粗料顆粒之間的空隙，最大干密度反而會(huì)降低。各工點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)K30檢測(cè)結(jié)果分析表明，當(dāng)填料的級(jí)配處在泰勒理想級(jí)配范圍內(nèi)，填料中粗顆粒含量在60%-70%左右時(shí)，壓實(shí)效果良好。在實(shí)際工程中，應(yīng)根據(jù)戈壁土的級(jí)配特征，合理控制粗、細(xì)顆粒含量，以提高路基的壓實(shí)質(zhì)量。對(duì)于級(jí)配不良的戈壁土，可通過篩選、摻配等方式進(jìn)行改良，使其級(jí)配符合要求。4.1.3改良措施針對(duì)不良級(jí)配的戈壁土，可采取多種改良措施來提高其工程性能，滿足高速鐵路路基填筑的要求。對(duì)于粗顆粒含量過高、細(xì)顆粒含量不足的戈壁土，可通過摻入適量的細(xì)粒土（如粉質(zhì)黏土、粉土等）來改善其級(jí)配。摻入細(xì)粒土后，細(xì)粒土能夠填充粗顆粒之間的空隙，增加顆粒間的黏聚力，提高戈壁土的壓實(shí)性能和穩(wěn)定性。在蘭新鐵路第二雙線的某試驗(yàn)段，通過在粗顆粒含量較高的戈壁土中摻入10%-15%的粉質(zhì)黏土，經(jīng)過擊實(shí)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)試驗(yàn)檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)改良后的戈壁土壓實(shí)度顯著提高，各項(xiàng)指標(biāo)滿足路基填筑要求。對(duì)于細(xì)顆粒含量過高、粗顆粒含量不足的戈壁土，可采用篩選的方法，去除部分細(xì)顆粒，同時(shí)摻入適量的粗顆粒（如碎石、礫石等）。篩選后的戈壁土級(jí)配得到優(yōu)化，粗顆粒能夠形成穩(wěn)定的骨架結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)路基的承載能力和抗變形能力。在實(shí)際操作中，可根據(jù)戈壁土的具體情況，選擇合適的篩網(wǎng)尺寸進(jìn)行篩選，確保改良后的戈壁土級(jí)配符合設(shè)計(jì)要求。還可以使用化學(xué)改良劑來改善戈壁土的性能。常見的化學(xué)改良劑有水泥、石灰等。水泥與戈壁土混合后，在水化作用下會(huì)生成水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣等凝膠物質(zhì)，這些物質(zhì)能夠填充土顆粒之間的空隙，增強(qiáng)顆粒間的膠結(jié)作用，提高戈壁土的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。石灰與戈壁土中的活性成分發(fā)生反應(yīng)，能夠降低土的塑性指數(shù)，提高土的抗剪強(qiáng)度和水穩(wěn)定性。在某戈壁地區(qū)高速鐵路路基工程中，采用在戈壁土中摻入3%-5%水泥的改良措施，經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)檢測(cè)，改良后的戈壁土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度提高了50%以上，滿足了路基填筑的強(qiáng)度要求。在使用化學(xué)改良劑時(shí)，需要嚴(yán)格控制改良劑的摻量，通過試驗(yàn)確定最佳摻量，以確保改良效果和工程質(zhì)量。4.2填筑施工工藝4.2.1基底處理在戈壁地區(qū)進(jìn)行高速鐵路路基填筑施工時(shí)，基底處理是確保路基穩(wěn)定性和承載能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)?；滋幚淼氖滓笫菍?duì)基底進(jìn)行全面的清理和平整，以保證后續(xù)施工的順利進(jìn)行。需人工配合機(jī)械清除地表范圍內(nèi)的植被、浮土、雜物等，清除深度一般為30cm，確保清后地面縱、橫坡度不陡于1:5。在蘭新鐵路第二雙線新疆段的建設(shè)中，某施工段落位于戈壁荒漠地帶，地表覆蓋著大量的風(fēng)沙土和低矮植被，施工人員首先采用推土機(jī)和裝載機(jī)清除植被和浮土，然后使用平地機(jī)對(duì)地面進(jìn)行平整，為后續(xù)的地基處理和填筑施工創(chuàng)造了良好的條件。對(duì)于不同的地質(zhì)條件，基底處理方法也有所不同。當(dāng)?shù)鼗翞檐浲粱蛩缮⑼翆訒r(shí)，可采用沖擊碾壓、重錘夯實(shí)、強(qiáng)夯等方法進(jìn)行加固處理。在新疆戈壁地區(qū)某高速鐵路項(xiàng)目中，部分路段地基為松散的戈壁礫石土，采用沖擊碾壓法進(jìn)行處理，通過沖擊壓路機(jī)的強(qiáng)力沖擊，使地基土顆粒重新排列、密實(shí)，提高了地基的承載能力。若地基土存在軟弱夾層或含水量較高的情況，可采用換填法，將軟弱土層或含水量過高的土層挖除，換填為強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好的材料，如卵礫石、灰土等。卵礫石墊層技術(shù)，通過鋪設(shè)卵礫石墊層，加速了地基土中孔隙水的排出，提高了地基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。當(dāng)?shù)鼗幱诘叵滤惠^高的區(qū)域時(shí)，還需要采取有效的排水措施，降低地下水位，防止地下水對(duì)路基的侵蝕和軟化作用?？梢栽O(shè)置排水盲溝、井點(diǎn)降水等設(shè)施，將地下水引至合適的位置排出。在某戈壁地區(qū)高速鐵路工程中，由于地下水位較高，施工人員在路基兩側(cè)設(shè)置了排水盲溝，盲溝內(nèi)填充透水性良好的碎石和土工織物，有效地降低了地下水位，保證了路基的干燥和穩(wěn)定。4.2.2分層填筑與壓實(shí)分層填筑與壓實(shí)是高速鐵路路基填筑施工的核心工藝，直接影響路基的質(zhì)量和穩(wěn)定性。在填筑過程中，應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行分層填筑，每層填筑厚度應(yīng)根據(jù)填料的性質(zhì)、壓實(shí)機(jī)械的性能等因素合理確定。對(duì)于戈壁土填料，一般基床底層填筑厚度控制在30-40cm，基床以下路堤填筑厚度控制在40-50cm。在蘭新鐵路第二雙線的某試驗(yàn)段，采用戈壁土作為填料，通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定基床底層填筑厚度為35cm，在該厚度下，經(jīng)過壓實(shí)后各項(xiàng)指標(biāo)均能滿足設(shè)計(jì)要求。在每層填筑前，需對(duì)填料的含水量進(jìn)行檢測(cè)和調(diào)整，使其控制在最優(yōu)含水量范圍內(nèi)。戈壁地區(qū)氣候干燥，戈壁土含水量通常較低，在填筑前需進(jìn)行灑水燜濕，以保證壓實(shí)效果。一般來說，灑水后2小時(shí)即可進(jìn)行碾壓施工（施工平均氣溫為25℃時(shí)）。在某戈壁地區(qū)高速鐵路路基填筑施工中，通過對(duì)戈壁土填料進(jìn)行灑水燜濕，使其含水量達(dá)到最優(yōu)含水量范圍，然后進(jìn)行碾壓，壓實(shí)度明顯提高，滿足了設(shè)計(jì)要求。填筑時(shí)，采用水平分層填筑的方法，從路基的最低處開始，逐層向上填筑。在填筑過程中，使用裝載機(jī)或推土機(jī)將填料均勻地?cái)備佋诼坊希缓笥闷降貦C(jī)進(jìn)行整平，確保填筑層的平整度。填筑過程中，要注意避免填料的離析現(xiàn)象，保證填料的均勻性。在某高速鐵路路基填筑施工中，由于裝載機(jī)卸料時(shí)操作不當(dāng)，導(dǎo)致填料出現(xiàn)離析，粗顆粒集中在一側(cè)，細(xì)顆粒集中在另一側(cè)，經(jīng)過檢測(cè)，壓實(shí)度不滿足要求，后經(jīng)重新拌和、攤鋪，才達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。壓實(shí)是分層填筑施工中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，應(yīng)根據(jù)填料的性質(zhì)和填筑厚度選擇合適的壓實(shí)機(jī)械和壓實(shí)工藝。常用的壓實(shí)機(jī)械有振動(dòng)壓路機(jī)、輪胎壓路機(jī)等。對(duì)于戈壁土填料，一般采用振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行壓實(shí)，先靜壓1-2遍，再振動(dòng)碾壓4-6遍，碾壓速度控制在2-4km/h。在壓實(shí)過程中，要遵循先輕后重、先慢后快、先邊緣后中間的原則，確保路基壓實(shí)均勻。在某戈壁地區(qū)高速鐵路路基壓實(shí)施工中，按照上述壓實(shí)工藝進(jìn)行操作，通過檢測(cè)，壓實(shí)系數(shù)、地基系數(shù)K30等指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。4.2.3過渡段填筑過渡段填筑是高速鐵路路基填筑中的重要環(huán)節(jié)，其施工質(zhì)量直接影響列車運(yùn)行的平穩(wěn)性和舒適性。過渡段主要包括橋臺(tái)與路堤之間、涵洞與路堤之間、路堤與路塹之間等部位的過渡段。在過渡段填筑前，應(yīng)對(duì)橋臺(tái)、涵洞等結(jié)構(gòu)物的基礎(chǔ)進(jìn)行檢查，確保其符合設(shè)計(jì)要求。在某高速鐵路橋臺(tái)過渡段填筑前，對(duì)橋臺(tái)基礎(chǔ)進(jìn)行了沉降觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)橋臺(tái)基礎(chǔ)沉降量在允許范圍內(nèi)，才進(jìn)行過渡段填筑施工。過渡段填筑應(yīng)采用級(jí)配碎石、級(jí)配砂礫石等優(yōu)質(zhì)填料，以保證過渡段的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。在蘭新鐵路第二雙線的某過渡段填筑中，采用級(jí)配碎石作為填料，級(jí)配碎石的顆粒級(jí)配良好，其中粒徑大于20mm的顆粒含量不小于50%，含泥量不超過5%，滿足了過渡段填筑的要求。填筑時(shí)，應(yīng)與相鄰路堤及錐體按一整體同時(shí)施工，并將過渡段與連接路堤向碾壓面按大致相同的水平分層高度同步填筑并均勻壓實(shí)。在某高速鐵路涵洞過渡段填筑施工中，將過渡段與相鄰路堤同時(shí)填筑，每層填筑厚度控制在30cm，采用小型振動(dòng)壓實(shí)設(shè)備進(jìn)行壓實(shí)，確保了過渡段與路堤的整體性和壓實(shí)度。在過渡段填筑過程中，要特別注意壓實(shí)質(zhì)量的控制。對(duì)于橋臺(tái)后2m范圍外采用大型壓路機(jī)碾壓，大型壓路機(jī)壓不到的部位及在臺(tái)后2m范圍內(nèi)采用小型振動(dòng)壓實(shí)設(shè)備進(jìn)行壓實(shí)。橫向結(jié)構(gòu)物兩側(cè)的過渡段填筑必須對(duì)稱進(jìn)行，并與相鄰路堤同步施工。在某高速鐵路橋臺(tái)過渡段填筑時(shí)，臺(tái)后2m范圍內(nèi)采用小型手扶式振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行壓實(shí)，確保了壓實(shí)質(zhì)量；橫向結(jié)構(gòu)物兩側(cè)的過渡段填筑嚴(yán)格對(duì)稱進(jìn)行，避免了因填筑不均勻?qū)е碌慕Y(jié)構(gòu)物變形。同時(shí)，要對(duì)過渡段的壓實(shí)度、地基系數(shù)K30、動(dòng)態(tài)變形模量Evd等指標(biāo)進(jìn)行嚴(yán)格檢測(cè)，確保各項(xiàng)指標(biāo)符合設(shè)計(jì)要求。4.3質(zhì)量控制與檢測(cè)4.3.1質(zhì)量控制指標(biāo)在戈壁地區(qū)高速鐵路路基填筑中，質(zhì)量控制指標(biāo)是確保路基工程質(zhì)量的關(guān)鍵要素，涵蓋了多個(gè)重要方面。壓實(shí)度是衡量路基壓實(shí)質(zhì)量的核心指標(biāo)之一，它反映了路基土體的密實(shí)程度。對(duì)于基床以下路堤，壓實(shí)系數(shù)K要求≥0.92，這意味著通過壓實(shí)作業(yè)，使路基土體的實(shí)際干密度達(dá)到或超過最大干密度的92%，以保證路基具有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，能夠承受列車荷載和自身重力的作用，防止因壓實(shí)不足導(dǎo)致路基出現(xiàn)沉降、變形等問題。在蘭新鐵路第二雙線的某試驗(yàn)段，通過嚴(yán)格控制壓實(shí)度，采用合適的壓實(shí)機(jī)械和工藝，使基床以下路堤的壓實(shí)系數(shù)達(dá)到了0.93，滿足了設(shè)計(jì)要求，有效保障了路基的質(zhì)量。地基系數(shù)K30也是一個(gè)重要的質(zhì)量控制指標(biāo)，它表征了地基土在單位面積上所能承受的壓力與變形的關(guān)系。對(duì)于基床以下路堤，地基系數(shù)K30要求≥110（Mpa/m），對(duì)于基床底層，K30要求≥130（細(xì)）150（粗）。較高的地基系數(shù)意味著地基土具有較強(qiáng)的承載能力和較小的變形特性，能夠?yàn)槁坊峁﹫?jiān)實(shí)的支撐，減少路基在列車荷載作用下的沉降變形。在某高速鐵路路基填筑工程中，通過對(duì)地基土進(jìn)行加固處理和嚴(yán)格的壓實(shí)控制，使基床底層的地基系數(shù)K30達(dá)到了155Mpa/m，滿足了設(shè)計(jì)要求，確保了路基的穩(wěn)定性和承載能力。動(dòng)態(tài)變形模量Evd用于評(píng)估路基在動(dòng)荷載作用下的變形特性，它反映了路基抵抗變形的能力。對(duì)于基床底層，Evd要求≥40，對(duì)于過渡段，Evd要求≥50。在列車高速運(yùn)行過程中，路基會(huì)受到頻繁的動(dòng)荷載作用，較高的動(dòng)態(tài)變形模量能夠保證路基在動(dòng)荷載作用下保持良好的工作性能，減少路基的疲勞損傷和變形，確保列車運(yùn)行的平穩(wěn)性和安全性。在某高速鐵路過渡段填筑中，通過優(yōu)化填筑材料和壓實(shí)工藝，使動(dòng)態(tài)變形模量Evd達(dá)到了55，滿足了設(shè)計(jì)要求，有效提高了過渡段的質(zhì)量和性能?？紫堵适侵嘎坊馏w中孔隙體積與總體積的比值，它對(duì)路基的滲透性和穩(wěn)定性有重要影響。對(duì)于戈壁土填料，合理控制孔隙率能夠保證路基的排水性能，防止水分在路基內(nèi)積聚，同時(shí)也能提高路基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。在實(shí)際工程中，通過控制填筑材料的級(jí)配和壓實(shí)工藝，使路基的孔隙率滿足設(shè)計(jì)要求，一般要求孔隙率控制在合理范圍內(nèi)，如18%-25%，具體數(shù)值根據(jù)工程實(shí)際情況確定。4.3.2檢測(cè)方法與頻率為了確保戈壁地區(qū)高速鐵路路基填筑的質(zhì)量，需要采用科學(xué)合理的檢測(cè)方法和嚴(yán)格的檢測(cè)頻率。灌砂法是檢測(cè)壓實(shí)度的常用方法之一，其原理是利用標(biāo)準(zhǔn)砂的密度來測(cè)定試坑內(nèi)土的密度，進(jìn)而計(jì)算出壓實(shí)度。在檢測(cè)時(shí)，先在路基上挖一個(gè)試坑，將試坑內(nèi)的土取出并稱量其質(zhì)量，然后用標(biāo)準(zhǔn)砂填充試坑，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)砂的密度和填充試坑所用標(biāo)準(zhǔn)砂的質(zhì)量，計(jì)算出試坑內(nèi)土的體積，從而得出土的密度，再與室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)得到的最大干密度相比，得到壓實(shí)度。灌砂法檢測(cè)結(jié)果較為準(zhǔn)確，但操作過程較為繁瑣，檢測(cè)時(shí)間較長(zhǎng)。在某高速鐵路路基填筑工程中，每填一層土，按照規(guī)定的檢測(cè)頻率，采用灌砂法對(duì)壓實(shí)度進(jìn)行檢測(cè)，確保壓實(shí)度滿足設(shè)計(jì)要求。地基系數(shù)K30檢測(cè)采用平板荷載試驗(yàn)，通過在路基表面放置剛性承載板，逐級(jí)施加荷載，測(cè)量承載板下地基土的沉降量，根據(jù)荷載與沉降量的關(guān)系，計(jì)算出地基系數(shù)K30。在試驗(yàn)過程中，要嚴(yán)格按照規(guī)范要求進(jìn)行操作，確保試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。平板荷載試驗(yàn)?zāi)軌蛑庇^地反映地基土的承載能力和變形特性，但試驗(yàn)設(shè)備較為龐大，試驗(yàn)成本較高。在某高速鐵路基床底層填筑完成后，按照每填高約90cm檢測(cè)4點(diǎn)的頻率，采用平板荷載試驗(yàn)對(duì)地基系數(shù)K30進(jìn)行檢測(cè)，以確?；驳讓拥馁|(zhì)量符合要求。動(dòng)態(tài)變形模量Evd檢測(cè)采用動(dòng)態(tài)平板荷載試驗(yàn)，利用落錘沖擊施加一定大小和作用時(shí)間的荷載，通過測(cè)量承載板的下沉量，計(jì)算出動(dòng)載變形模量Evd。該檢測(cè)方法操作相對(duì)簡(jiǎn)便，能夠快速得到檢測(cè)結(jié)果，適用于現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)。在某高速鐵路過渡段填筑過程中，每填高約30cm檢測(cè)3點(diǎn)，采用動(dòng)態(tài)平板荷載試驗(yàn)對(duì)動(dòng)態(tài)變形模量Evd進(jìn)行檢測(cè)，及時(shí)掌握過渡段的壓實(shí)質(zhì)量和變形特性。在檢測(cè)頻率方面，對(duì)于壓實(shí)度，基床以下路堤每層檢測(cè)6點(diǎn)，基床底層每層檢測(cè)6點(diǎn)，邊線1m處左右各2點(diǎn)，中間2點(diǎn)；對(duì)于地基系數(shù)K30，基床以下路堤每填高約90cm檢測(cè)4點(diǎn)，基床底層每填高約90cm檢測(cè)4點(diǎn)，邊線2m各1點(diǎn)，中間2點(diǎn)；對(duì)于動(dòng)態(tài)變形模量Evd，基床底層每填高約90cm檢測(cè)4點(diǎn)，過渡段每填高約30cm檢測(cè)3點(diǎn)。這些檢測(cè)頻率的設(shè)置，能夠全面、及時(shí)地掌握路基填筑的質(zhì)量情況，確保路基工程質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求。4.3.3常見問題與處理措施在戈壁地區(qū)高速鐵路路基填筑過程中，常常會(huì)遇到一些問題，需要及時(shí)采取有效的處理措施，以確保路基的質(zhì)量和穩(wěn)定性。當(dāng)出現(xiàn)壓實(shí)度不足的問題時(shí)，可能是由于壓實(shí)機(jī)械選擇不當(dāng)、壓實(shí)遍數(shù)不夠、填料含水量不合適等原因?qū)е碌?。?duì)于壓實(shí)機(jī)械選擇不當(dāng)?shù)那闆r，應(yīng)根據(jù)填料的性質(zhì)和填筑厚度，合理選擇壓實(shí)機(jī)械，如對(duì)于戈壁土填料，一般采用振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行壓實(shí)效果較好。若壓實(shí)遍數(shù)不夠，應(yīng)增加壓實(shí)遍數(shù)，按照先靜壓、后振動(dòng)碾壓的順序，確保每一層土都得到充分壓實(shí)。若填料含水量不合適，當(dāng)含水量過低時(shí)，應(yīng)在填筑前進(jìn)行灑水燜濕，使含水量達(dá)到最優(yōu)含水量范圍；當(dāng)含水量過高時(shí)，可采用晾曬或摻入干土等方法降低含水量。在某高速鐵路路基填筑中，由于填料含水量過低，導(dǎo)致壓實(shí)度不足，通過灑水燜濕后重新壓實(shí)，壓實(shí)度達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。如果遇到路基沉降過大的問題，可能是地基處理不當(dāng)、填筑材料不合格、填筑工藝不規(guī)范等原因造成的。對(duì)于地基處理不當(dāng)?shù)那闆r，應(yīng)重新對(duì)地基進(jìn)行勘察和分析，根據(jù)地基的實(shí)際情況，采取相應(yīng)的加固措施，如采用強(qiáng)夯、沖擊碾壓等方法對(duì)地基進(jìn)行再次加固。若填筑材料不合格，應(yīng)及時(shí)更換合格的填筑材料，確保填筑材料的質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求。若填筑工藝不規(guī)范，應(yīng)嚴(yán)格按照填筑工藝要求進(jìn)行施工，控制好分層填筑厚度、壓實(shí)順序等。在某高速鐵路路基施工中，由于地基處理不徹底，導(dǎo)致路基沉降過大，通過對(duì)地基進(jìn)行強(qiáng)夯加固處理后，路基沉降得到了有效控制。當(dāng)發(fā)現(xiàn)填料級(jí)配不良時(shí)，可采取篩選、摻配等措施進(jìn)行改良。對(duì)于粗顆粒含量過高、細(xì)顆粒含量不足的戈壁土，可摻入適量的細(xì)粒土（如粉質(zhì)黏土、粉土等）來改善其級(jí)配，使細(xì)粒土填充粗顆粒之間的空隙，提高填料的壓實(shí)性能和穩(wěn)定性。對(duì)于細(xì)顆粒含量過高、粗顆粒含量不足的戈壁土，可采用篩選的方法，去除部分細(xì)顆粒，同時(shí)摻入適量的粗顆粒（如碎石、礫石等），以優(yōu)化級(jí)配。在某高速鐵路路基填筑中，通過對(duì)級(jí)配不良的戈壁土進(jìn)行摻配改良，使其級(jí)配符合設(shè)計(jì)要求，提高了路基的填筑質(zhì)量。五、結(jié)論與展望5.1研究成果總結(jié)本研究針對(duì)戈壁地區(qū)高速鐵路地基處理與填筑技術(shù)展開深入探討，取得了一系列具有重要理論和實(shí)踐價(jià)值的成果。在戈壁地區(qū)地質(zhì)與氣候特征分析方面，明確了戈壁地區(qū)復(fù)雜多樣的地形地貌、地層巖性以及獨(dú)特的氣候特征。地形上涵蓋了天山東脈北山南麓丘陵區(qū)、哈密和吐魯番盆地北緣山前沖洪積平原區(qū)、東天山博格達(dá)山南坡低中山區(qū)、準(zhǔn)格爾盆地南緣山前沖洪積平原區(qū)等不同地貌單元，各區(qū)域地形起伏、地表覆蓋物和相對(duì)高差各異。地層巖性復(fù)雜，包括花崗巖、砂巖、泥巖、礫砂、細(xì)圓礫土、片麻巖、大理巖、頁(yè)巖等多種巖石和土層，其物理力學(xué)性質(zhì)和工程特性差異顯著。氣候上屬于溫帶大陸性氣候，冬季嚴(yán)寒、春季大風(fēng)、夏季晝夜溫差大且氣候干燥，這些特征對(duì)高速鐵路地基處理與填筑技術(shù)提出了特殊要求，為后續(xù)技術(shù)研究提供了重要的地質(zhì)和氣候背景依據(jù)。地基處理技術(shù)研究中，系統(tǒng)分析了沖擊碾壓、重錘夯實(shí)、強(qiáng)夯以及卵礫石墊層等技術(shù)。沖擊碾壓技術(shù)利用非圓形輪的勢(shì)能與動(dòng)能轉(zhuǎn)化產(chǎn)生強(qiáng)大沖擊力，適用于多種地基土，在戈壁地區(qū)可用于填前碾壓、填方追密壓實(shí)和土石混填路堤分層夯實(shí)等，通過在新疆戈壁地區(qū)高鐵項(xiàng)目中的應(yīng)用，確定了行駛速度12-15km/h、沖擊碾壓遍數(shù)20遍等關(guān)鍵施工參數(shù)，有效提高了地基承載能力和穩(wěn)定性。重錘夯實(shí)技術(shù)通過重錘自由下落夯實(shí)地基淺層土體，適用于地下水位以上的多種地基土，在酒泉至額濟(jì)納旗鐵路（酒泉至東風(fēng)段）的應(yīng)用中，針對(duì)戈壁地區(qū)地表松散土層，確定了錘重、落距、夯擊遍數(shù)等施工參數(shù)，成功解決了地基表層松散問題，提高了地基承載能力。強(qiáng)夯技術(shù)利用強(qiáng)大沖擊能使地基土體密實(shí)，適用于處理多種地基土，在新疆戈壁地區(qū)高速鐵路某標(biāo)段的應(yīng)用中，通過合理確定夯錘重量、落距、夯擊遍數(shù)和夯點(diǎn)布置形式等參數(shù)，顯著提高了地基承載力，降低了地基壓縮性。卵礫石墊層技術(shù)利用卵礫石的排水和擴(kuò)散應(yīng)力作用改善地基性能，適用于處理軟弱地基、濕陷性黃土地基等，在新疆戈壁地區(qū)高速鐵路某路段的應(yīng)用中，通過合理選擇卵礫石材料和控制鋪設(shè)厚度、壓實(shí)工藝等參數(shù)，有效提高了地基承載能力，控制了地基沉降。路基填筑技術(shù)研究中，深入剖析了戈壁土填料的特點(diǎn)、級(jí)配特征與壓實(shí)性能以及改良措施。戈壁土顆粒粒徑大、透水性好、礦物成分復(fù)雜且含水量低，其級(jí)配特征對(duì)壓實(shí)性能影響顯著，粗顆粒含量在60%-70%左右時(shí)壓實(shí)效果良好。針對(duì)不良級(jí)配的戈壁土，可采用摻入細(xì)粒土、篩選粗顆?；蚴褂没瘜W(xué)改良劑（如水泥、石灰）等措施進(jìn)行改良。填筑施工工藝方面，基底處理根據(jù)不同地質(zhì)條件采用沖擊碾壓、重錘夯實(shí)、強(qiáng)夯、換填或排水等方法；分層填筑時(shí)嚴(yán)格控制每層填筑厚度，根據(jù)填料性質(zhì)和壓實(shí)機(jī)械性能合理確定，一般基床底層填筑厚度控制在30-40cm，基床以下路堤填筑厚度控制在40-50cm，并確保填料含水量在最優(yōu)范圍內(nèi)，采用水平分層填筑方法，遵循先輕后重、先慢后快、先邊緣后中間的壓實(shí)原則。過渡段填筑采用級(jí)配碎石等優(yōu)質(zhì)填料，與相鄰路堤同步施工，嚴(yán)格控制壓實(shí)質(zhì)量，確保過渡段的強(qiáng)度和穩(wěn)定