鐵路工程施工路基沉降控制分析

譚前前

摘 要 鐵路作為我國重要的運輸方式，承擔了大多的人員出行與貨物運輸?shù)娜蝿?，有效緩解了公路運輸?shù)膲毫?。由于鐵路的建設成本投入大，且承運的人員、貨物數(shù)量多、價值高，因此必須保證施工的質(zhì)量，避免較大的人員傷亡與財產(chǎn)損失。在鐵路工程施工中，路基沉降是基礎問題之一，這一問題如果沒有專業(yè)的監(jiān)測很難被發(fā)現(xiàn);如果在通車后問題顯現(xiàn)，又非常難以處理，因此必須在施工過程中加強對于路基沉降的控制，加強檢測，以有效保證鐵路工程的施工質(zhì)量。

關鍵詞 鐵路工程 路基沉降 壓實度 邊緣固化

中圖分類號：U213.1 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0745（2022）07-0052-03

1 鐵路工程施工路基沉降概述

1.1 鐵路工程施工路基沉降分類及原因分析

鐵路路基在施工過程中，通常選用松散的土質(zhì)材料作為路基的主要構成部分，然后再將其使用專用設備壓實，提高土體構成顆粒之間的緊密度，達到土體結構緊實的效果，從而具備設計的火車、動車等的承載力。根據(jù)發(fā)生部位的不同，鐵路路基沉降可以分為路基本體沉降和地基沉降兩種[1]。具體原因主要有以下方面：

第一，壓實度不足。路基所使用的材料的密度和硬度不足，或者壓實的過程不到位，導致鐵路路基的壓實度不足，達不到設計的承載能力。而鐵路路基需要承載整個鐵路以及通車后火車本體的壓力，在長時間高度壓力下，就容易出現(xiàn)路基沉降的問題。第二，鐵路所在區(qū)域存在軟土基礎。如果鐵路的地基存在軟土層，則這部分的土質(zhì)疏松，承載力不夠，此時如果加上地下水滲透或過大的外力壓迫就會出現(xiàn)路基沉降。第三，路基填筑材料質(zhì)量不合格。在選材時沒有嚴格把控，按照標準要求進行材料選購，導致填筑材料的指標達不到要求標準，最終影響路基壓實的質(zhì)量。第四，地質(zhì)變化。這種情況發(fā)生很少，通常會在出現(xiàn)自然災害如地震等，或者大量化學物質(zhì)引發(fā)路基材料的腐蝕時才有可能出現(xiàn)。這種情況的路基沉降最難處理，并且處理的成本也非常高，需要將鐵路進行整體的遷移或者對路基進行重新壓實改善。第五，地下水影響。有些鐵路工程所在地區(qū)的土層含水量很大，并且滲透性差、強度低，這種情況很容易造成地下水的滲透，進而影響地基的穩(wěn)定性，并對鐵路產(chǎn)生很大的不良影響。

鐵路路基的沉降尤其是不均勻沉降，會造成鐵路軌道的凹凸不平，會降低列車行駛的舒適感，嚴重的更會帶來很大的安全風險，威脅列車旅客的生命和財產(chǎn)安全[2]，因此必須采取措施加強對于鐵路路基沉降的控制。

1.2 鐵路工程施工路基沉降控制必要性分析

1.2.1 是提高鐵路施工質(zhì)量的必然要求

通過對鐵路路基沉降的有效控制，能夠提高鐵路工程整體的施工質(zhì)量。鐵路路基是整個鐵路工程的基礎，也是鐵路工程整體質(zhì)量的關鍵。在鐵路工程施工過程中，需要進行各種質(zhì)量參數(shù)的監(jiān)測工作，而路基的沉降系數(shù)是其中一項需要重點監(jiān)測的數(shù)據(jù)。如果不能及時地監(jiān)測出鐵路路基沉降問題，或者不能夠有效地控制、處理路基沉降問題，那么在通車后，受到鐵路本身的重力，以及火車自重、火車承載的貨物、乘客等的重力，鐵路路基將難以承受，并引發(fā)嚴重的事故[3]。

另外，路基的沉降也給鐵路后期的維護保養(yǎng)造成了困難。而通過有效的沉降控制技術，能夠奠定整項鐵路工程堅實的質(zhì)量基礎，保證后續(xù)施工順利進行。

1.2.2 列車運行安全的重要保障

如果不能有效地控制鐵路路基的沉降，那么在鐵路通車后，必定會影響列車運行的安全。因為路基的沉降尤其是不均勻沉降會造成鐵路軌道面的不平整、不連續(xù)，而在其上運行的列車必然也不能順暢地運行，甚至不能保證運行的安全，并導致各種嚴重的列車運行事故。而通過先進的施工技術來實現(xiàn)對鐵路路基沉降的有效控制，加強對于鐵路路基施工過程中的質(zhì)量監(jiān)督，能夠保證鐵路路基的施工質(zhì)量，進而保障列車運行過程中的安全。

1.2.3 能夠提高工程效益

通過對鐵路路基沉降的有效控制，能夠提高工程質(zhì)量，保障運行的安全順利，避免事故的發(fā)生，這些都是鐵路運行收益的重要保障。而如果不能實現(xiàn)路基沉降的有效控制，會造成鐵路質(zhì)量的不合格進而需要反復的返工整改，不僅拖延工期，更增加了施工成本;如果不能及時發(fā)現(xiàn)，而是在鐵路通車后問題才暴露出來，那么更會增加維修的困難，同時還需要投入更多的資金與人力進行維護[4]。而一旦發(fā)生事故，那么造成的損失就更大了。通過有效的路基沉降控制，能夠有效避免這些額外的資金和人力耗費，提升鐵路運行的效益。

2 路基沉降控制技術

2.1 淺表處理技術

淺表處理技術主要是通過地表水分的引流、摻雜固體物質(zhì)等，提高路基表面的堅實度，從而提高鐵路路基的承載能力，減少受到外力壓力后引發(fā)的變形、沉降等問題。這種技術的應用成本較低，且施工工序簡便，適用于地表比較脆弱的地區(qū)。淺表處理技術包括表層排水施工技術、石砂墊層排水施工技術等。[5]

表層排水施工技術，通常應用在靠近水源的施工地區(qū)，如沿海地區(qū)，或河流湖泊較多的地區(qū)。這些地區(qū)的地面表層積水較多，土質(zhì)通常較軟。具體施工時，可以首先進行土質(zhì)勘查檢測，確認土質(zhì)當中的含水量;然后通過抽水機等設備對地表水進行抽取，或者采用引流的方式將表層水排出，這是對軟土地基的初步處理手段，后續(xù)還需要結合其他的路基加固技術進行處理。這種方法雖然施工簡便，但是對于應用條件限制較多，在使用之前必須對現(xiàn)場充分調(diào)查，確認是否符合應用的條件后再使用。

石砂墊層排水施工技術，適用于路基比較低，且軟土層中含有堅硬的物質(zhì)、滲水性較差的地區(qū)。技術的應用原理是，在軟土層鋪設一層砂石等物質(zhì)，促進土層結構中的水分排出，然后通過壓實等手段來加強路基的強度。該技術在應用過程中，保證應用效果的重點就是要合理地選擇鋪設的物質(zhì)，同時嚴格控制鋪設的砂石層的厚度，通常情況下要在0.6m到1.1m之間，并且要確定好鋪設的密度，保證排水的效果。

2.2 下層物質(zhì)換填技術

該技術通過將軟土層中容易吸收滲透水分子的物質(zhì)替換為堅硬、抗壓、抗侵蝕的物質(zhì)，達到加固路基的目的。首先，要進行地質(zhì)勘測，了解鐵路施工現(xiàn)場的土壤構成，并確定合適的換填物質(zhì)，如砂石、石灰土等;然后將原有軟土路基開挖并運出，將提前準備好的換填物質(zhì)填入;最后，進行再次檢測，確定路基的密度、抗壓能力等參數(shù)是否符合標準。

2.3 邊緣固化處理技術

邊緣固化技術能夠有效解決路基受到壓力后，土質(zhì)結構向兩邊擠壓進而形成沉降的現(xiàn)象。這種技術配合其他軟土地基加固技術，在軟土路基的邊緣采取有效的加固措施，達到路基整體加固的目的。如，在路基兩側放置大型的石塊、鋼筋、鋼板等進行路基的固定，使路基在承受壓力時能夠得到一定的支撐;或者采用邊框固定的方法，通過對軟土路基一定范圍內(nèi)的體積進行準確的預估，然后定制高強度的擋板等對這一體積范圍內(nèi)的路基進行邊緣固定，提升這一范圍內(nèi)路基的強度和承載能力。

3 路基沉降控制措施

3.1 做好施工前的規(guī)劃

在進行鐵路工程施工前，為了使路基沉降系數(shù)得到有效的控制，就要做好施工之前的準備與規(guī)劃。要對鐵路的行進路線進行合理的規(guī)劃與設計，然后對路線途經(jīng)地區(qū)進行詳細的地質(zhì)勘查、氣候、溫度調(diào)查，選擇恰當?shù)牡鼗幚砑夹g、合理的施工材料與設備、合適的施工時間，避免氣候、溫度等因素對施工帶來的不良影響。比如，在高原地區(qū)進行鐵路施工時，要綜合考慮天氣、溫度等條件對施工帶來的影響，并采取相應的防護措施;針對這一地區(qū)特殊的地質(zhì)條件，進行合理的路線規(guī)劃，注意做好路基的排水工作;在不同的路段進行施工時，要提前做好該地區(qū)的地質(zhì)檢測和分析，對于軟土層或者降雨較多土質(zhì)泥濘的，要具體情況具體分析，有針對性地采取路基加固的措施。

3.2 做好地質(zhì)試驗檢測

火車路線一般較長，一條鐵路線路需要跨越許多不同的區(qū)域，在這些不同的區(qū)域施工會面臨各種不同的地理條件。為了保證鐵路路基沉降的有效控制，要針對不同的路段分別做好地質(zhì)的勘察，并調(diào)取當?shù)氐刭|(zhì)條件數(shù)據(jù)、資料，為鐵路路基施工提供準確的地質(zhì)數(shù)據(jù)支撐。在鐵路路基施工過程中，需要針對不同的地質(zhì)條件進行分析，使用合理的施工處理技術，保證施工技術能夠適應當?shù)氐牡刭|(zhì)條件，才能取得預期的施工效果，進而保證鐵路路基的穩(wěn)固與安全，有效控制沉降系數(shù)。因此，在進行地質(zhì)勘測時要委派專業(yè)的地質(zhì)勘測人員，采用科學合理的勘測手段，對不同路段的地質(zhì)數(shù)據(jù)進行詳細的勘測和搜集，保證最終數(shù)據(jù)的準確性。如果某一規(guī)劃好的路線途經(jīng)路段的地質(zhì)條件非常惡劣，不適宜進行鐵路施工，則必須要將這種情況如實反饋給建設單位，并加以重點提示;建設單位對此應當予以重視，有針對性地制定有效的處理方案，必要時更換路線，避免遇到各種問題，難以進行路基沉降的控制。在進行路基填筑之前，要進行填筑材料的工藝試驗，確認所選用的填筑材料適用于當?shù)氐牡刭|(zhì)條件，能夠取得較好的路基加固效果;對于計劃使用的施工技術、工藝、選用的機械設備、材料等進行反復確認及檢測，發(fā)現(xiàn)不符合要求的要立即改正處理，確保沒有錯誤之后再進行施工。

3.3 加強路基沉降監(jiān)測

在進行鐵路路基施工時，要加強對于路基沉降的監(jiān)測力度，及時發(fā)現(xiàn)施工中的各項隱患及問題，并及時解決，避免問題持續(xù)擴大;也能為技術人員提供各項信息參數(shù)，為技術人員選擇合適的施工工藝和技術提供參考，也為下一步的施工提供數(shù)據(jù)基礎和依據(jù)。

首先，加強對路基垂直方向、側向的監(jiān)測，掌握施工過程中的各項數(shù)據(jù)信息和情況，為施工的順利進行提供參考依據(jù)。其次，要把握好路基沉降監(jiān)測的頻率，每天至少要進行一次觀測，如果路基沉降率較前變化很大，則要增加監(jiān)測的次數(shù)，至少進行2次以上的路基結構監(jiān)測。對于監(jiān)測獲取的數(shù)據(jù)，結合觀測時間、回填的高度等，制定路基沉降曲線圖，精確地把握路基沉降率，控制地基的穩(wěn)定，對于發(fā)現(xiàn)的沉降異常及時采取措施進行解決，避免隱患擴大增加處理的難度。最后，根據(jù)繪制的路基沉降數(shù)據(jù)曲線圖進行趨勢分析，確認是否存在沉降異常情況，提前采取預防和糾正措施，將鐵路路基的沉降率控制在合理的范圍之內(nèi)。

3.4 嚴格控制路基施工質(zhì)量

3.4.1 加強施工前期的地基施工質(zhì)量控制

在進行鐵路路基的施工前，需要對路基進行全面的勘測、考核與分析，同時進行局部的實驗，進行各種施工技術的承載力測試。具體的施工過程中，需要根據(jù)地質(zhì)條件，先進行初步的地基處理，如表層排水技術等，然后再配合其他的加固措施進行進一步的處理。通過這些技術的整合應用，可實現(xiàn)鐵路路基的穩(wěn)定性、承載力的提高。在進行施工作業(yè)過程中，必須做好對地質(zhì)條件的實時監(jiān)測，了解路基的變化情況，及時發(fā)現(xiàn)問題并解決問題;對于地質(zhì)條件發(fā)生太大的變化導致當前的設計方案不再適用時，必須及時對施工方案進行調(diào)整。施工前期的地基處理工作就是要對地基的各項參數(shù)、條件進行優(yōu)化，使其更加符合鐵路施工的條件，要加強對于地基承載力的監(jiān)測，在滿足相關標準要求的前提下方可進行下一步的施工。

3.4.2 加強路基填料的質(zhì)量控制

鐵路路基填筑過程中，要根據(jù)不同的地質(zhì)分層以及不同的路段，使用不同的填筑材料。確定好填筑材料的品種后，要進行材料的選購，在選購時必須要保證填料質(zhì)量指標符合標準要求，要細化到填料的品種規(guī)格、粒徑大小、級配等每一項元素的指標在標準數(shù)值范圍內(nèi)，這樣才能保證填筑的效果。

3.4.3加強填筑過程的質(zhì)量控制

在開始填筑作業(yè)之前，可以劃定一塊典型的地域范圍進行填料配比實驗，通過各種組合搭配實驗，最終確定效果最好的填料品種及配合比例，并確定相配套的壓實設備、適用的地質(zhì)條件、具體的施工方案等，確定好后就可以進行路基的填筑作業(yè)了。在填筑的過程中，必須要提前掌握好該地區(qū)的天氣、穩(wěn)定等的變化情況，避免天氣突變對填筑過程造成的不良影響。

3.4.4 加強對過度路段的路基質(zhì)量控制

鐵路施工作業(yè)中，過度路段的路基質(zhì)量控制非常關鍵。在進行過度路段的路基填筑之前要做好填筑的準備工作，根據(jù)現(xiàn)場實際條件制定合理的填筑方案、所使用的填筑用料、填筑厚度等的。填筑的過程中，填筑材料一般采用碎石或者混凝土，并且要進行分層填筑，然后使用壓實機進行路基的壓實。一般情況下，過度路段的路基施工要與周邊的路基施工同時進行;如果確實條件不允許無法同時開展的，應當設置臺階，起到交接作用。

4 結語

鐵路路基的沉降控制對于鐵路工程的整體質(zhì)量有著重要的影響，影響著鐵路是否能夠順利安全地運行，因此在進行鐵路路基施工時，必須嚴格地將路基沉降率控制在合理的范圍之內(nèi)。具體來說，就是要根據(jù)施工現(xiàn)場的實際地質(zhì)條件、氣候條件等，選擇最適用的地基沉降控制技術;并且在技術應用過程中要采取各種地基沉降控制措施，控制地基施工的質(zhì)量。

參考文獻：

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