铁路施工中路基沉降的控制技术探究

中铁十一局集团第三工程有限公司 湖北 黄石 4350000

正文：

引言

近年来，我国社会经济快速发展，为交通事业的发展奠定了坚实基础，通过建设铁路可大幅度提升不同地区信息交流的效率，促进社会持续发展。在具体施工中，路基沉降控制是重中之重，得到了施工单位的广泛重视。为切实提升铁路施工质量，就必须严格控制路基沉降。此外，还要完善路基沉降管理体系，合理应用先进的控制技术，来进一步提升路基的强度、刚度、稳定性，从而确保列车安全、平稳通行。

1、工程概述

某铁路工程全长645km，设计要求时速为250km，正线全部采用CRTSⅡ型板式无砟轨道结构，其中XCZQ-5标站位的起讫里程为DK461+930～DK512+428，全长50.602km，路基长度为21.34km，路基开挖石方大约为612.84万m3，采用AB填料进行填方使用量为160.8m3，路基段主要页岩地质。软土地基处理为3652.6延长米，通过CFG桩进行处理。为准确获知路基沉降变现情况，设置了两个专业的路基沉降变形观测组，用全站仪、精密水准仪、测斜仪等专业的监测仪器和设备进行全面监测。

2、铁路施工中路基沉降机理

大量工程实例和研究表明，导致铁路路基发生沉降的机理体现在以下几个方面：

第一，在列车的荷载作用下路基面发生不均匀变形，并且此种变形在列车通行过程中始终存在，需要通过提升路基面材料的质量、提升压实标准等方法来进行合理控制。在压实标准和填料材质相同的情况下，此种沉降变形量大多在5mm之内。

第二，在路堤自重影响下发生密实沉降，此时，填料材质、高度不同，沉降变形的具体数值也不不尽相同，此种沉降变形量为路基填筑高度的0.1%～0.50%之间，填筑完成1～2年之后才逐步趋于稳定。

第三，支承路基的地基发生压密沉降，路基高度和地基地质特性不同，其沉降也不相同，属于路基的主要变形部分，需要较长的时间才能趋于稳定性。

3、开展路基沉降控制技术研究的重要性

3.1 有利于提升铁路工程的总体质量

铁路工程对一个国家社会经济的稳步发展有重要意义，同时也是衡量一个国家综合硬实力的主要标准，因此，对铁路工程施工质量有很高的要求。一旦发生路基沉降，不但会增加维护的难度，而且会造成巨大的经济损失。通过采用科学合理的沉降控制技术，可大幅度提升铁路路基的承载力、强度、硬度等指标。从而提升确保铁路工程施工质量，延长使用寿命。

3.2 有利于提升列车行驶的安全性

大量工程实例表明，合理应用路基沉降控制技术，既能提升路基的牢固性和稳定性，也能提升列车行驶的安全性。近年来，我国科学技术不断发展，路基沉降控制愈发先进，沉降得到了有效控制，稳定性大幅度提升。稳定性是影响列车行驶安全的主要因素，因此，必须采用科学合理的控制措施才能合理控制路基沉降，避免发生列车行驶安全事故[1]。

3.3 有利于体提升整体施工效益

合理控制铁路路基沉降，既能提升施工质量，还能促进施工效益稳步提升。铁路工程普遍具有工程量大、周期长、投资大等特性，任何一个环节控制不当，都会造成无法估量的损失。而通过合理应用路基沉降控制技术，可在缩短施工时间的基础上，减少返工产生成本，从而提升经济效益。

4、铁路施工中路基沉降的控制技术

4.1 做好沉降观测

路基沉降控制具有很强的综合性和系统性，合理做好沉降观测，可准确获知路基沉降变形的发展趋势。具体做法为：根据路基施工实际情况，设置相应的水准监测点，定期对观测桩进行测量，并对测量到的数据进行分析，就可以得到路基沉降的数值，再进行系统评估，就可以获知路基沉降时间和沉降的收敛效果。并以评估效果为依据，验证前期设计的准确性，进行合理调整，从而实现路基沉降的合理控制。沉降观测是路基沉降控制的第一步，也是最为重要的环节，因此对观测人员的专业素质有很高的要求，需要前期做好培训和考核工作，并制定完善的操作制度和规划，以确保沉降观测结果的准确性。本工程沉降变形测量等级和精度要求如表1所示：

表1 铁路路基变形测量等级和精度要求表

在本工程沉降监测中，共进行了3～6个月观测，并对观测到的数据进行双曲线拟合，实测结果和理论估算值比较接近，表明铁路工程路基沉降控制良好，可满足列车行驶安全性的要求。

4.2 做好沉降预测和评估

在路基自重和列车行驶荷载的作用下，地基沉降会发生不同程度的变化，按照土质固结原理，可对沉降变化的数值进行合理估算，并对沉降观测数值进行逐一记录，根据检测数值，就能得到路基和路基沉降趋势相符的变形规律[2]。再进行曲线回归分析，就可以的得到路基沉降所需的实际时间以及堆载预压效果等参数。就可以对路基沉降预测的真实性精细验证评估。确保沉降偏差低于6mm，从而实现对铁路路基沉降的合理控制，为后期施工提供真实有效的数据支持和理论指导。

4.3 做好路基水平位移监测

在铁路施工中路基沉降控制时，既要对路基沉降的实际数值进行全面观测，也要对路基水平位移情况进行合理监测。根据水平位移数据，可实现路基位移变形的全面测量，从而得到真实的位移数据，进而确定路基的稳定情况，根据监测实际数值，制定有针对性的调整方案，从根本上确保铁路路基的承载力和稳定性满足设计要求。

在铁路路基沉降控制中影响因素非常多，需要从多个方面同时入手，才能提升控制效果，确保施工质量。应当合理提升沉降控制技术的利用效率，从地质条件勘探、技术应用工艺、气候条件等方面入手，全面提升沉降控制效果，确保铁路路基施工质量[3]。

4.4 软土地基沉降控制技术

4.4.1 路基加固

就案例工程而言，大多数路基为页岩地质，通过合理处理以后就能满足承载力的要求。但也存在软土地基，稳定性比较差，含水量较高，需要进行合理处理才能满足设计要求。根据地质勘探报告中的规定，采用CFG桩来对软土地基进行加固处理，加固原理是：利用CFG桩和桩头、桩间土之间的密切配合，形成承载力和稳定性更好的复合地基，从而达到控制路基不均匀沉降的目的。具体做法如下：

第一步，在CFG施工前要先对场地进行整平处理，清除种植土和垃圾土，对CFG桩顶部的土质进行换填处理。

第二步，钻机进场就位，控制CFG桩的垂直度偏差在1%以下，桩位偏差小于3cm。在施工时，横向从铁路线路中心向两侧不断推进，纵向由结构物顺着铁路线路方向进行纵向推进。钻孔时先关闭钻头阀门，将钻杆向下移动接触到地面以后，再启动钻机，先缓慢钻进，并对钻孔的垂直度和相关施工参数进行调整，确认达到设计标准后提升钻进速度[4]。

在钻孔时如果发生钻杆晃动严重或者难以钻进时，要适当减缓钻进速度，避免发生卡钻或者掉钻问题，钻到CFG桩设计标标高以后，在钻机上塔身上做好标记，为控制CFG桩施工长度提供依据。并对桩孔进行检验，确认达到设计标准后，即可进行泵送混合料，当钻杆芯管中灌满混合料以后拔出注浆管。提拔速度要尽量均匀，避免影响成桩效果，控制在1.2～1.5m/min，成桩要连续进行，确保混合料固结的一致性。注浆完成以后，用水泥盖覆盖桩头进行养护。为便于后期施工，CFG桩的实际高程要高出设计桩顶标高0.5m左右，桩位偏差控制在3cm以下，并且桩径和强度都要高于设计值，提升铁路路基的承载力。

第三步，CFG桩成桩8天以后，对成桩的完整性进行低应变力检测，检测数量不能低于中桩数量的2%，检测质量达到设计要求后，在桩顶浇筑C15混凝土进一步扩大桩头。待桩头达到设计强度后对桩头质量、承载力、稳定性等进行质量检验，检验质量合格以后再进行桩顶垫层施工。

4.4.2 合理控制处理质量

在案例工程软土地基处理中，采用了片石和砾石加工混合加工而成的AB填料，压碎指标低于5%，并用反击破碎机做破碎处理，并根据软土地基特性做好筛分处理，筛孔规格不能超过7cmX7cm，倾斜度控制在60°左右[5]，筛析法颗粒分析实验组份要满足表2中的内容：

表2 AB填料筛析法颗粒分析实验组份表

筛选余下的填料，要进行破碎处理，然后和筛选合格的填料进行混合搅拌，针对超过规定粒径3倍以上的填料，需要进行人工挑拣，避免软土地基处理时发生集料窝现象。此外，在施工中还要切实做好外加剂填入量，并派遣专业人员进行填料质量管理，确保填料的各项标准符合设计要求。

4.4.3 填筑质量控制

填筑在软土地基沉降控制的重中之重，其施工质量直接决定了路基处理的效果，因此，必须从根本上确保填筑质量，具体而言可以从以下几个方面同时入手：

第一，做好工艺性试验。就案例工程而言，在软土地基处理前，进行了工艺性试验，试验结果表明，路基填土的松铺厚度需要控制在28～30cm之间才能满足承载力和硬度的需求。因此，采用25t振动压路机进行碾压，先进行静压收光，确保压实质量，如果发现压实密实不足，则要进行二次碾压[6]。如果在碾压过程中，发生由于含水量过大而无法压实的问题，可掺入少量水泥来降低含水量后再进行碾压。针对扶壁、墙背等压路机难以到达的位置，则要采用人工夯实法进行夯实，且夯实变数不能低于3次。

第二，分层压实。当填筑厚度比较大时，为确保填筑效果，则要采用分层压实的方法，每层厚度控制在30cm左右，按照上述方法进行分层填筑。

第三，路基检测。当路基填筑完成后，还要对路基的弹性变形、刚度等进行合理控制，确保路基的承载力满足设计要求。

结束语

综上所述，本文结合工程实例，分析了铁路施工中路基沉降的控制技术，分析结果表明，路基沉降关系到铁路工程的总体施工质量和列车行驶的安全性，需要施工单位高度重视。切实做好路基沉降控制，通过沉降观测、观测预测评估、施工检测、合理应用地基加固技术等，可有效控制地基不均匀沉降，从而提升铁路工程施工的质量，延迟使用寿命。符合目前我国铁路工程事业发展相关标准和规范的要求值得大力提高应用。