試論鐵路工程施工路基沉降控制研究

李健威

中鐵九局集團第二工程有限公司 吉林 吉林 132000

鐵路是我國運輸?shù)闹饕绞?，建設鐵路可以促進經(jīng)濟的發(fā)展。在鐵路施工的過程中，最重要的就是工程質量的控制，及時發(fā)現(xiàn)工程中存在的各類問題，并采取有效的解決措施，避免鐵路在使用的過程中出現(xiàn)危險事故。在各類質量問題中，路基沉降是最常見的一個問題，同時在短時間內難以發(fā)現(xiàn)，在通車使用后發(fā)現(xiàn)還難以處置。如果不采取有效的控制措施，會引發(fā)各類路基病害。為了控制路基沉降，要采取有效的控制技術，加強工程質量檢測工作，根據(jù)各項指標要求進行嚴格的檢查和測試，有效控制路基沉降問題，從而保障鐵路質量和行駛安全。

一、 鐵路路基沉降病害概述

（一）病害特征

鐵路路基普遍采用松散的土體材料為主體，然后使用壓實機械將基體壓實，加大土顆粒排列的密實度，使土體結構可以更加緊實，具有較強的承載能力。鐵路路基沉降病害可以分成兩種，分別是本體沉降和地基沉降。本體沉降和地基沉降是按照產生沉降的部位來區(qū)分的。產生路堤本體沉降的主要原因是，路堤填料質量不合格，填筑過程中壓實壓實標準不合格，填筑后路堤坡邊修正及邊坡加固標準，或是在受荷載反復作用下，局部范圍內部填料出現(xiàn)壓縮變形，從而產生累積殘余變形。產生地基沉降的主要原因是，路基會傳遞外部荷載給地基，地基受到荷載的影響會出現(xiàn)應力和變形的情況，進而引發(fā)沉降問題。影響地基沉降的因素有很多，包括填土應力、荷載、填土高度、氣候溫度、歷史等等。在地基沉降方面，因為臨近斷面和結構物過渡段之間會存在一定的差異性，所以會出現(xiàn)差異沉降，進一步引發(fā)不均勻沉降。路基不均勻沉降會造成軌面凹凸，不僅會降低列車行駛的舒適度，還會帶來較大的安全隱患，進而威脅旅客和乘客的安全，許多列車安全事故都是由此引發(fā)的，所以在施工的過程中一定要多加注意。造成此類沉降問題的原因有很多，包括施工不合理、填料不合格、設計不合理、當?shù)丨h(huán)境氣候資料不足等多種原因。

（二）產生機理

如果是路基填方本體產生沉降問題，主要產生機理如下：此類沉降會經(jīng)歷三個階段，分別是彈塑性變形、不均勻變形、蠕變。彈塑性變形就是在填筑擾動土時，受到攤鋪、灑水、分層碾壓的影響，路基填方本體受到壓縮，進而出現(xiàn)彈塑性變形的情況；不均勻變形就是在土體發(fā)生變形時，橫剖面受到填方材料均勻性不足、約束力不足等因素的影響，出現(xiàn)剪切變形的情況；蠕變就是在應力比較穩(wěn)定的階段，應變過程會逐漸增長，時間越長，應變越明顯，在這個過程中也會有彈塑性變形情況的發(fā)生。

如果是地基沉降，則發(fā)展過程可以分為三步，分別是：第一，瞬時沉降。顧名思義，就是發(fā)生十分迅速的沉降，土體中流出的孔隙水進行忽略不計，土體體積也不會發(fā)生變化，在荷載的影響下，土體會出現(xiàn)剪切變形的情況；第二，主固結沉降，其是土體壓縮變形最重要的變形，在時間不斷推移的過程中，孔隙水會逐漸流出來，土顆粒會隨之變得更加緊實，應力增量會從原本的位置轉移到土體骨架上，有效應力隨之變大，隨著時間的推移，地基的沉降問題會越來越嚴重；第三，次固結沉降。該沉降主要是因為土顆粒蠕變，在孔隙水壓力消散的過程中，土顆粒會逐漸承受所有土體上的應力，最后完成排水固結的步驟，地基土中的土粒骨架會持續(xù)受到荷載的作用和影響，進而出現(xiàn)蠕變的情況，最后引發(fā)沉降問題。

二、鐵路工程路基施工沉降治理方法和存在問題

（一）治理方法

現(xiàn)如今，人們對鐵路工程的建設要求在不斷提升，鐵路填土路基的質量也隨之得到提升。但是，防水能力不足、強度不足、固結變形等問題并沒有徹底根除。所以，填土路基沉降變形問題無法完全規(guī)避。如果填土路基部分出現(xiàn)比較明顯的變形問題，甚至變?yōu)槌两挡『r，需要采取有效的整治措施，否則容易引發(fā)安全事故。常見的治理方法包括以下幾種：第一，局部換填加固。這種處理方法就是挖掉基床表層下方較淺范圍內的不合格填料，將這些填料更換為質地堅硬、性能穩(wěn)定的砂或碎石等材料，采用分層填充的方式，并且使用接卸進行分層壓實、夯實、振動處理，增加基床土體的密度，使其滿足質量要求；第二，擠密樁加固。可以采用沖擊的方式，也可以采用振動的方式，在基床中打入圓形鋼管，利用鋼管將周圍土體擠密，從而提升土體承載能力。拔出圓形鋼管樁之后，將砂、碎石、碎石水泥等材料填入到樁孔之中，這些材料的強度較高，能夠與填土形成復合結構，進而增加土體強度。擠密樁不僅具有承載作用，也有助于樁間土承載能力的提升；第三，土工格室加固。該方法以局部換填為基礎，將格柵網(wǎng)設置在換填層中，利用格柵網(wǎng)約束土體，減少橫向變形的情況，使換填土的承載能力有所提升；第四，注漿加固。鉆孔注漿就是在填土路基中注入固結的漿液，可以將路基鉆孔，然后通過鉆孔注入漿液，改善填土力學性能，從而提升路基承載能力。

（二）存在問題

上述幾種加固方法在鐵路工程中廣泛應用，且具有良好的應用效果。要采用這幾種加固方法進行加固，就要先中斷行車才能施工，會對鐵路運營造成影響。根據(jù)當前高速鐵路運營管理的具體方法，受施工原因影響中斷形成的時間不超過4小時，所以無法采用開挖路基或采用大型器械加固的處理方式，只有注漿加固符合要求，實際可行。在該技術應用的過程中，需要采用科學有效的注漿加固技術，充分考慮高速鐵路填料特性，既要關注材料的滲透性，還要了解材料的結石體強度，避免出現(xiàn)施工期沉降的問題。所以，在注漿加固的過程中，要選擇具有黏度低、結石體強度高、環(huán)保、含水量低等特性的材料，這樣才能確保施工的質量。

三、鐵路路基工程路基沉降的控制措施

（一）做好規(guī)劃，加強組織管理

在鐵路工程施工之前，為了保障施工質量和效率，首先要對施工時間進行合理的規(guī)劃，還要篩選施工材料，掌握季節(jié)性施工帶來的影響，合理規(guī)劃和設計施工路線，并根據(jù)規(guī)劃內容進行全面、詳細的實地考察，掌握施工當?shù)氐牡乩砬闆r，包括地質條件、氣候、溫度情況等等。根據(jù)句實際情況進行具體分析和規(guī)劃，從多個方面著手考慮，保障鐵路工程施工規(guī)劃的科學合理。例如，在云貴高原地帶施工時，要對該地的天氣狀況、氣候因素進行考慮，優(yōu)先進行橋涵的規(guī)劃和設計，先行考慮排水系統(tǒng)的質量，做好路基排水工作，針對不同的施工區(qū)段，要進行不同的土質檢測，預先做好分析和試驗段工作，如果土質比較松軟或者因為下雨而出現(xiàn)泥濘的土質，則需要根據(jù)具體情況采取具有針對性的解決措施，嚴格把控地基的沉降系數(shù)，及時在軟土層中施工也要將沉降系數(shù)控制在合理的范圍之內，這樣才能保障整個工程的質量與列車行駛的安全性。

（二）檢查地質，做好實驗檢測

火車是一種長途交通工具，修建鐵路的范圍較廣，會跨越許多區(qū)域，不同的區(qū)域地理、地質條件各不相同。在實際施工的過程中，為了確保施工質量和安全，施工人員一定要做好施工地的勘察情況，全面掌握當?shù)氐牡刂窏l件、地質水平，獲取準確的地質數(shù)據(jù)、資料等信息，為后續(xù)的施工建設提供有效的數(shù)據(jù)支持。在后續(xù)路基施工建設的過程中，要根據(jù)不同的地質種類采取不同的施工方法和控制措施，只有確保施工方法和施工措施的科學性和可行性，才能提升路基工程的質量、穩(wěn)定性和安全性。所以，要選派專業(yè)的勘測人員，針對不同區(qū)域的土質地基類型進行勘測和調查，采取科學的勘測技術，保障數(shù)據(jù)的真實可靠。如果土質深度和牢固度產生問題，則容易引發(fā)各類問題，無法滿足施工要求，必須要將問題和實際情況反饋給管理單位，然后制定相應的處理方案，重新進行規(guī)劃設計，解決施工中存在的問題。在實際施工的過程中，一定要反復進行預測實驗，確保材料符合當?shù)氐刭|承載能力，保障設計的科學合理。在填筑路基之前，要做好工藝試驗，對壓實機械、填筑材料、施工方法、工藝參數(shù)等進行檢驗和確認，如果出現(xiàn)問題一定要及時修改，確定無誤之后才可以開展后續(xù)施工，只有堅持嚴格謹慎的態(tài)度，才能保障工程施工的質量。

（三）合理設計，施工現(xiàn)場管控

在鐵路路基工程的設計過程中，要根據(jù)當?shù)貙嶋H施工情況來處理路基沉降問題。設計人員應該多與施工人員進行交流和探討，根據(jù)施工人員的反饋信息進行設計方案的優(yōu)化和調整，確保設計內容與當?shù)貙嶋H情況相符，避免實際施工中出現(xiàn)問題。例如，路基建設工程中，其與山體隧道、橋梁、涵洞連接的位置很容出現(xiàn)沉降變形不一致的情況，因為兩處的地質、基底承載能力不同，所以導致此類問題。該問題會增加施工難度，甚至帶來危險隱患，所以需要設計合理的過渡段，根據(jù)具體的地質條件選擇填料，確保沉降系數(shù)符合要求，并做好施工人員的指導工作。根據(jù)施工地的自然環(huán)境和具體施工條件，要合理選擇施工時間，避免雨季施工，關鍵段施工盡可能選在旱季，并做好勘探工作，充分掌握具體的地質情況，確保施工設計的合理性。

結語：

綜上所述，在鐵路工程施工的過程中，路基沉降是比較常見的問題，為了控制此類問題，要采取有效的處理方法。在實際施工的過程中，要做好規(guī)劃、勘探、設計等工作，明確工程中存在的問題隱患，全面確保工程的質量。