鐵路工程施工路基沉降控制分析

雷黎霞

（國能黃大鐵路有限責(zé)任公司，山東 東營 257000）

對于鐵路工程而言，在項目開展的階段如果出現(xiàn)路基沉降問題，就會給整體工程項目的開展造成很大的影響。所以在鐵路工程項目施工的環(huán)節(jié)中，針對路基沉降問題要科學(xué)地應(yīng)用相關(guān)的處理方法進(jìn)行處理，如此才能夠?qū)⒊两迪禂?shù)控制在有效的范圍之內(nèi)。

1 鐵路工程路基沉降控制價值體現(xiàn)

1.1 確保鐵路工程的質(zhì)量合格

鐵路工程的質(zhì)量監(jiān)測是多個部門共同進(jìn)行的工作，在具體的監(jiān)測工作中，路基沉降系數(shù)是重要的數(shù)據(jù)之一，也是監(jiān)測工作的重點。這是因為鐵路工程建設(shè)完成運營之后，受到火車持續(xù)行駛的荷載作用，不僅包含火車的自重，還有運行時造成的巨大沖擊力作用。在這種條件之下，因為各個方面作用力作用，極易出現(xiàn)沉降的問題，一旦超出規(guī)定要求，就會導(dǎo)致車輛行駛出現(xiàn)嚴(yán)重的安全事故。從實際情況分析，只要是鐵路項目發(fā)生沉降的問題，都會導(dǎo)致車輛損毀嚴(yán)重，出現(xiàn)經(jīng)濟損失和人員傷亡的事故。此外，鐵路工程項目的路基沉降還會造成后續(xù)無法進(jìn)行維護和管理，工作難度增加。由此可見，控制鐵路工程的沉降系數(shù)極為重要，也是保證鐵路運行效果的關(guān)鍵。

1.2 有效保障了火車的運行安全

鐵路工程施工環(huán)節(jié)需要嚴(yán)格落實路基沉降參數(shù)，將其控制在合理的范圍內(nèi)，以達(dá)到鐵路運行安全性、穩(wěn)定性的標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到車輛行駛安全性標(biāo)準(zhǔn)，降低事故發(fā)生率。

1.3 保障了鐵路項目的效益

鐵路工程路基沉降系數(shù)是關(guān)系到鐵路運行安全和質(zhì)量的關(guān)鍵，只有保證該系數(shù)處于合理范圍內(nèi)，才能確保鐵路項目的效益不會受到損失。鐵路工程項目屬于公益性質(zhì)的，盈利是其次，其建設(shè)周期較長、規(guī)模比較大、專業(yè)性高。如果鐵路工程實施環(huán)節(jié)沒有嚴(yán)格做好路基沉降的控制工作，會造成沉降問題日益嚴(yán)重，鐵路工程的質(zhì)量無法滿足要求，運營之后會發(fā)生嚴(yán)重的損壞問題，需要維修與養(yǎng)護。這種情況下，導(dǎo)致運營成本的升高，還會誘發(fā)一系列的安全事故，帶來巨大的財產(chǎn)損失，也會威脅人們的生命安全，所以其影響后果是巨大的，需要全面落實路基沉降管控工作[1]。

2 影響鐵路路基沉降的主要因素

從實際經(jīng)驗總結(jié)分析發(fā)現(xiàn)，鐵路工程施工路基沉降發(fā)生的首要因素就是土壤松動，地理環(huán)境比較特殊的情況下會導(dǎo)致地下水含量的升高，土壤強度降低；其次，施工單位未嚴(yán)格落實施工方案進(jìn)行排水處理，導(dǎo)致路基受到巨大的沖刷影響；最后，施工工藝不當(dāng)，尤其是碾壓環(huán)節(jié)，沒有做好控制管理控制，還有些細(xì)節(jié)問題沒有有效地處理，再加上施工材料處理不當(dāng)，對工程的質(zhì)量產(chǎn)生很大的影響。這些因素的存在，讓鐵路工程建設(shè)施工存在很多的問題，且隨著運營時間的延長，鐵路穩(wěn)定性下降。因此，需要分析影響鐵路路基沉降的主要因素，具體包含如下幾個方面：

2.1 土質(zhì)結(jié)構(gòu)

鐵路工程項目施工建設(shè)環(huán)節(jié)，工程規(guī)模比較大，施工建設(shè)范圍廣，且施工地質(zhì)條件變化比較大，所以容易引發(fā)一系列的地質(zhì)問題，而土質(zhì)結(jié)構(gòu)會對鐵路路基工程的質(zhì)量產(chǎn)生很大的影響，且不同土質(zhì)條件下結(jié)構(gòu)的性能影響較大。比如黃土地區(qū)，濕陷性比較長，路基變形的概率較高，所以路基沉降變形的問題較為嚴(yán)重。

2.2 水分問題

水是路基影響的重要因素，也是無法避免的因素之一。在鐵路路基建設(shè)施工區(qū)域如果存在松散的土層結(jié)構(gòu)，或者土體結(jié)構(gòu)的濕陷性較長，在水分的持續(xù)影響之下會造成其穩(wěn)定性降低。比如，松散土體的施工中，降雨水持續(xù)性沖刷路基結(jié)構(gòu)，下層土體也會發(fā)生變形的問題，進(jìn)而誘發(fā)塌陷等事故，造成嚴(yán)重后果。

2.3 列車載荷

鐵路工程項目建設(shè)施工全部結(jié)束后，在運營階段會受到很大的車輛荷載作用，這是因為車輛通過是動態(tài)化的，且給路基產(chǎn)生的沖擊力是持續(xù)積累的，這樣就會出現(xiàn)鐵路路基沉降的現(xiàn)象。從目前的實際情況分析，鐵路路基沉降控制的主要措施是選擇高質(zhì)量的原材料，然后進(jìn)行必要的壓實處理，并且定期檢查與維護，確保沉降不會超出標(biāo)準(zhǔn)要求，符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

2.4 工程質(zhì)量

鐵路工程的重要質(zhì)量指標(biāo)就是路基沉降系數(shù)，這也是影響工程安全的關(guān)鍵要素。在路基結(jié)構(gòu)的施工中，通常都會因為施工技術(shù)、施工工藝、填料類型與厚度、壓實度等因素的差異，造成路基沉降系數(shù)發(fā)生變化，所以在鐵路工程的路基設(shè)計與施工環(huán)節(jié)，做好各個階段的管控工作，技術(shù)參數(shù)符合要求，以提升工程的質(zhì)量與安全性，完全滿足工程的運行標(biāo)準(zhǔn)[2]。

3 鐵路路基沉降的主要控制措施

3.1 地基沉降加固處理方法

如果鐵路工程路基沉降發(fā)生是因為地基原因所導(dǎo)致的，通常需要應(yīng)用注漿、高壓旋噴或者兩種方式組合的措施進(jìn)行處理，提高地基結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。在路基沉降發(fā)生在過渡段或者填筑質(zhì)量較差所引發(fā)的，通?？梢岳没ü茏{加固的方式以消除沉降的問題。路基達(dá)到基本穩(wěn)定的狀態(tài)之下，結(jié)合實際情況對扣件做出調(diào)整，也可以利用軌道結(jié)構(gòu)注膠提升方式以抵消沉降變形的問題。

1.高壓旋噴樁施工方式是應(yīng)用鉆機將注漿管直接打入到規(guī)定部位上，然后通過高壓設(shè)備將合格的水泥漿液通過噴嘴按照20MPa高壓流噴射到施工的位置上，對于已有的地基結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固施工，制作成為大直徑的水泥土樁體結(jié)構(gòu)，不會給原有結(jié)構(gòu)造成損壞，還能夠減小沉降問題，保持沉降系數(shù)處于合理范圍內(nèi)。

2.花管注漿是應(yīng)用花管打入到地層結(jié)構(gòu)內(nèi)，再應(yīng)用注漿方式進(jìn)行加固處理，漿液通過規(guī)定壓力的注入作用，直接進(jìn)入到地層結(jié)構(gòu)內(nèi)，會逐步地擴散，形成整體的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。在土體內(nèi)部通過鉆孔方式形成樁體結(jié)構(gòu)，且周圍空間分布較多的顆粒物，嵌擠形成整體結(jié)構(gòu)，提高結(jié)構(gòu)的抗滑與抗壓能力，促進(jìn)路基結(jié)構(gòu)強度性能的提升。

3.注漿（膠）抬升法的施工材料是雙組分化學(xué)注漿材料，通過機械方式充分地混合處理，發(fā)生凝膠反應(yīng)，短時間內(nèi)就會形成固結(jié)硬化的結(jié)構(gòu)體，達(dá)到加固的效果。

3.2 鐵路路基設(shè)計期間控制

以地基土壤的特性為基礎(chǔ)，展開加固設(shè)計與分析，設(shè)置必要的排水設(shè)施，確保積水能夠及時排出，不會對路基產(chǎn)生任何影響。路基排水應(yīng)該和橋涵、隧道、車道等設(shè)置聯(lián)合應(yīng)用，保證應(yīng)用的效果滿足要求。同時還要設(shè)置多種攔截、排水設(shè)施，以確保不會有水流對路基產(chǎn)生沖刷的作用，提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與安全性，達(dá)到鐵路工程的運行要求[3]。

3.3 鐵路路基建設(shè)期間控制

路基工程是隱蔽工程的形式，建設(shè)在地下空間中，施工結(jié)束后即埋設(shè)完成。只要是路基發(fā)生質(zhì)量問題，會導(dǎo)致維修難度升高，且會對鐵路列車的運行安全性造成負(fù)面影響。因此，在鐵路工程建設(shè)階段，施工單位嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)計方案和工藝標(biāo)準(zhǔn)要求，做好各個環(huán)節(jié)的全面管理和控制，從根本上控制路基變形尺寸，以保證鐵路工程路基的質(zhì)量合格。

3.3.1 加強地基處理和路基填筑控制

鐵路工程施工路基的地基處理與路基填筑環(huán)節(jié)，執(zhí)行設(shè)計方案是基本的要求，各個工序和環(huán)節(jié)都要處于可控范圍內(nèi)，上一道工序施工后，質(zhì)量檢查合格才能繼續(xù)開展施工，且要逐步地完善施工工藝，保證工程的質(zhì)量合格。此外，在路基填筑結(jié)束后，及時碾壓施工，確保結(jié)構(gòu)的強度性能合格，滿足運行要求。

3.3.2 做好路基填筑過程的沉降觀測和評估

1.路基沉降觀測和評估。（1）路基填筑施工環(huán)節(jié)，做好沉降、側(cè)向位移的控制，實現(xiàn)全面監(jiān)測和管控。路基上表面的軌道鋪設(shè)前，評估路基變形的情況，保證達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)要求。（2）路基填筑作業(yè)后，要做好沉降參數(shù)的監(jiān)測，匯總分析各項數(shù)據(jù)信息。填筑工作結(jié)束后，預(yù)壓荷載超過6 個月，隨時觀測各項技術(shù)參數(shù)，對技術(shù)做出調(diào)整和分析。如果由于觀測數(shù)據(jù)無法滿足評估要求，應(yīng)該延長監(jiān)測時間。（3）路基結(jié)構(gòu)的沉降現(xiàn)象要滿足如下的要求：有砟軌道，車輛行駛250km/h時，一般路段沉降不足10cm，橋臺臺尾過渡的位置沉降不足5cm，且沉降速度控制在3cm/年以內(nèi)；無砟軌道，在施工結(jié)束后，扣件調(diào)整性能以及線路圓順度符合要求，且沉降量在15cm 以內(nèi)。同時還應(yīng)該控制路基結(jié)構(gòu)和橋梁、隧道以及橫向結(jié)構(gòu)物的交界部位上的沉降尺寸，全部限定在5mm 以內(nèi)，確保不會超出這一標(biāo)準(zhǔn)的要求。（4）變形監(jiān)測需要設(shè)置相應(yīng)的監(jiān)測點位置，每個結(jié)構(gòu)的觀測點數(shù)量需要達(dá)到2 個以上，形成完善的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)體系。（5）沉降水準(zhǔn)監(jiān)測時，其重復(fù)的精度要控制在±1mm 范圍內(nèi)。沉降觀測的頻率滿足技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，根據(jù)環(huán)境做出調(diào)整，如果存在異常反應(yīng)，需要增加監(jiān)測的頻率和次數(shù)，以掌握沉降變化的情況[4]。

2.觀測裝置的設(shè)置及保護。（1）邊樁埋設(shè)深度需要控制在1.4m 以上，如果施工位置存在凍脹反應(yīng)，則深度在凍結(jié)深度以下不少于0.5m 即為合格，樁頂要露出地表約10cm 即可。樁體埋設(shè)完成之后，周邊填充達(dá)到密實度的標(biāo)準(zhǔn)，且上部應(yīng)用厚度為50cm 的混凝土澆筑固定處理，保證結(jié)構(gòu)達(dá)到穩(wěn)定、牢固的要求。邊樁需要根據(jù)二等水準(zhǔn)進(jìn)行檢測，標(biāo)高與高程符合要求。（2）觀測基樁嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)計方案，并且隨時根據(jù)需要做出復(fù)核與調(diào)整處理，以確保各個樁體結(jié)構(gòu)達(dá)到牢固與穩(wěn)定性的要求。（3）觀測樁需要在表面碎石結(jié)構(gòu)施工完畢之后進(jìn)行埋設(shè)施工，并且周邊需要填充水泥砂漿材料以達(dá)到固定性的效果。（4）沉降板在埋設(shè)工作結(jié)束后，應(yīng)該通過全站儀進(jìn)行數(shù)據(jù)定位，埋設(shè)部位上使用砂石找平處理，埋設(shè)后，經(jīng)過檢測符合質(zhì)量要求才能投入使用。（5）剖面沉降管一般需要應(yīng)用開槽埋設(shè)的方式進(jìn)行施工，在內(nèi)部需要埋設(shè)沉降管，填充后達(dá)到平齊的標(biāo)準(zhǔn)，并且進(jìn)行碾壓施工。剖面沉降管在上層材料進(jìn)行填充與碾壓施工結(jié)束后，連續(xù)進(jìn)行數(shù)日的觀測，獲取數(shù)據(jù)信息。（6）沉降變形觀測點要做好防護處理，保證在整個觀測周期內(nèi)不會發(fā)生損壞的問題，且要保證數(shù)據(jù)達(dá)到精度的要求。

3.4 鐵路路基運營期間控制

要想提高鐵路工程路基的安全性、穩(wěn)定性，提高運營的質(zhì)量，運營管理部門就要嚴(yán)格落實路基變形監(jiān)測、病害分析等工作，制定切實可行的維護方案，滿足工程的運行要求。

3.4.1 加強路基和排水設(shè)施養(yǎng)護維修

相關(guān)人員要隨時進(jìn)行排水設(shè)施檢查，保證其排水效果滿足要求，并且對于排水溝、天溝、截水溝等部位的排水結(jié)構(gòu)進(jìn)行清淤處理，根據(jù)需要進(jìn)行養(yǎng)護管理，確保排水性能滿足要求；基層表面防水結(jié)構(gòu)的性能良好。路基面和軌道板底座達(dá)到清潔度的要求，電纜槽與蓋板完整性好，排水性能合格。路基表面的各種設(shè)備，接觸網(wǎng)立柱、接地設(shè)備等完好無損且運行正常，不會有質(zhì)量問題。

3.4.2 路基變形處加強沉降監(jiān)測

在鐵路項目的運行環(huán)節(jié)，需要嚴(yán)格落實路基與橋臺、橫向結(jié)構(gòu)物過渡段等容易發(fā)生變形位置進(jìn)行監(jiān)測，隨時獲取沉降數(shù)據(jù)信息，建立沉降數(shù)據(jù)庫，以便分析了解鐵路工程運行情況。同時根據(jù)監(jiān)測的結(jié)論，對于容易發(fā)生沉降病害位置積極采用合理的預(yù)防措施，降低病害問題的發(fā)生率，確保鐵路工程運行安全。

3.4.3 超標(biāo)路段的加固處理

在鐵路工程項目施工的階段中，針對路基沉降的控制需要按照具體的實際情況進(jìn)行處理。一般看來針對超標(biāo)路段的加固處理方法可以采用高壓旋噴技術(shù)或者是軌道注漿方式進(jìn)行病害處理，并且在項目開展的階段中需要及時地做好路基坑洼積水以及相關(guān)表土松散的處理控制，如此才能夠提高整體工程項目的質(zhì)量。另外，針對黃土地基產(chǎn)生的暗穴以及暗溝問題，要采用灌漿方法以及灌砂方法，還有開挖回填等方法進(jìn)行處理[5]。

4 結(jié)語

鐵路是經(jīng)濟與社會發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施，也是民生工程，對于人們的生活有著重要的影響。而鐵路工程建設(shè)和運用中，路基沉降是重要的危害之一，也是人們關(guān)注的重點。從這個角度出發(fā)，鐵路工程施工中，應(yīng)嚴(yán)格做好質(zhì)量管理和控制，加強路基沉降監(jiān)測工作，隨時了解沉降數(shù)據(jù)信息，并且總結(jié)出切實可行的應(yīng)對措施，確保路基沉降處于合理的范圍內(nèi)，不會超出規(guī)定要求，完全達(dá)到鐵路運行的標(biāo)準(zhǔn)，促進(jìn)我國鐵路領(lǐng)域發(fā)展，為社會發(fā)展做出貢獻(xiàn)。