譚前前

摘 要 鐵路作為我國(guó)重要的運(yùn)輸方式，承擔(dān)了大多的人員出行與貨物運(yùn)輸?shù)娜蝿?wù)，有效緩解了公路運(yùn)輸?shù)膲毫ΑＳ捎阼F路的建設(shè)成本投入大，且承運(yùn)的人員、貨物數(shù)量多、價(jià)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(cái)產(chǎn)損失。在鐵路工程施工中，路基沉降是基礎(chǔ)問(wèn)題之一，這一問(wèn)題如果沒(méi)有專業(yè)的監(jiān)測(cè)很難被發(fā)現(xiàn);如果在通車后問(wèn)題顯現(xiàn)，又非常難以處理，因此必須在施工過(guò)程中加強(qiáng)對(duì)于路基沉降的控制，加強(qiáng)檢測(cè)，以有效保證鐵路工程的施工質(zhì)量。

關(guān)鍵詞 鐵路工程 路基沉降 壓實(shí)度 邊緣固化

中圖分類號(hào)：U213.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(guò)程中，通常選用松散的土質(zhì)材料作為路基的主要構(gòu)成部分，然后再將其使用專用設(shè)備壓實(shí)，提高土體構(gòu)成顆粒之間的緊密度，達(dá)到土體結(jié)構(gòu)緊實(shí)的效果，從而具備設(shè)計(jì)的火車、動(dòng)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(shí)度不足。路基所使用的材料的密度和硬度不足，或者壓實(shí)的過(guò)程不到位，導(dǎo)致鐵路路基的壓實(shí)度不足，達(dá)不到設(shè)計(jì)的承載能力。而鐵路路基需要承載整個(gè)鐵路以及通車后火車本體的壓力，在長(zhǎng)時(shí)間高度壓力下，就容易出現(xiàn)路基沉降的問(wèn)題。第二，鐵路所在區(qū)域存在軟土基礎(chǔ)。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(shí)如果加上地下水滲透或過(guò)大的外力壓迫就會(huì)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(shí)沒(méi)有嚴(yán)格把控，按照標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行材料選購(gòu)，導(dǎo)致填筑材料的指標(biāo)達(dá)不到要求標(biāo)準(zhǔn)，最終影響路基壓實(shí)的質(zhì)量。第四，地質(zhì)變化。這種情況發(fā)生很少，通常會(huì)在出現(xiàn)自然災(zāi)害如地震等，或者大量化學(xué)物質(zhì)引發(fā)路基材料的腐蝕時(shí)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(jìn)行整體的遷移或者對(duì)路基進(jìn)行重新壓實(shí)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(qiáng)度低，這種情況很容易造成地下水的滲透，進(jìn)而影響地基的穩(wěn)定性，并對(duì)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(huì)造成鐵路軌道的凹凸不平，會(huì)降低列車行駛的舒適感，嚴(yán)重的更會(huì)帶來(lái)很大的安全風(fēng)險(xiǎn)，威脅列車旅客的生命和財(cái)產(chǎn)安全[2]，因此必須采取措施加強(qiáng)對(duì)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(guò)對(duì)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(gè)鐵路工程的基礎(chǔ)，也是鐵路工程整體質(zhì)量的關(guān)鍵。在鐵路工程施工過(guò)程中，需要進(jìn)行各種質(zhì)量參數(shù)的監(jiān)測(cè)工作，而路基的沉降系數(shù)是其中一項(xiàng)需要重點(diǎn)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)。如果不能及時(shí)地監(jiān)測(cè)出鐵路路基沉降問(wèn)題，或者不能夠有效地控制、處理路基沉降問(wèn)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(yán)重的事故[3]。

另外，路基的沉降也給鐵路后期的維護(hù)保養(yǎng)造成了困難。而通過(guò)有效的沉降控制技術(shù)，能夠奠定整項(xiàng)鐵路工程堅(jiān)實(shí)的質(zhì)量基礎(chǔ)，保證后續(xù)施工順利進(jìn)行。

1.2.2 列車運(yùn)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(huì)影響列車運(yùn)行的安全。因?yàn)槁坊某两涤绕涫遣痪鶆虺两禃?huì)造成鐵路軌道面的不平整、不連續(xù)，而在其上運(yùn)行的列車必然也不能順暢地運(yùn)行，甚至不能保證運(yùn)行的安全，并導(dǎo)致各種嚴(yán)重的列車運(yùn)行事故。而通過(guò)先進(jìn)的施工技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)鐵路路基沉降的有效控制，加強(qiáng)對(duì)于鐵路路基施工過(guò)程中的質(zhì)量監(jiān)督，能夠保證鐵路路基的施工質(zhì)量，進(jìn)而保障列車運(yùn)行過(guò)程中的安全。

1.2.3 能夠提高工程效益

通過(guò)對(duì)鐵路路基沉降的有效控制，能夠提高工程質(zhì)量，保障運(yùn)行的安全順利，避免事故的發(fā)生，這些都是鐵路運(yùn)行收益的重要保障。而如果不能實(shí)現(xiàn)路基沉降的有效控制，會(huì)造成鐵路質(zhì)量的不合格進(jìn)而需要反復(fù)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(shí)發(fā)現(xiàn)，而是在鐵路通車后問(wèn)題才暴露出來(lái)，那么更會(huì)增加維修的困難，同時(shí)還需要投入更多的資金與人力進(jìn)行維護(hù)[4]。而一旦發(fā)生事故，那么造成的損失就更大了。通過(guò)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(fèi)，提升鐵路運(yùn)行的效益。

2 路基沉降控制技術(shù)

2.1 淺表處理技術(shù)

淺表處理技術(shù)主要是通過(guò)地表水分的引流、摻雜固體物質(zhì)等，提高路基表面的堅(jiān)實(shí)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(wèn)題。這種技術(shù)的應(yīng)用成本較低，且施工工序簡(jiǎn)便，適用于地表比較脆弱的地區(qū)。淺表處理技術(shù)包括表層排水施工技術(shù)、石砂墊層排水施工技術(shù)等。[5]

表層排水施工技術(shù)，通常應(yīng)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(shí)，可以首先進(jìn)行土質(zhì)勘查檢測(cè)，確認(rèn)土質(zhì)當(dāng)中的含水量;然后通過(guò)抽水機(jī)等設(shè)備對(duì)地表水進(jìn)行抽取，或者采用引流的方式將表層水排出，這是對(duì)軟土地基的初步處理手段，后續(xù)還需要結(jié)合其他的路基加固技術(shù)進(jìn)行處理。這種方法雖然施工簡(jiǎn)便，但是對(duì)于應(yīng)用條件限制較多，在使用之前必須對(duì)現(xiàn)場(chǎng)充分調(diào)查，確認(rèn)是否符合應(yīng)用的條件后再使用。

石砂墊層排水施工技術(shù)，適用于路基比較低，且軟土層中含有堅(jiān)硬的物質(zhì)、滲水性較差的地區(qū)。技術(shù)的應(yīng)用原理是，在軟土層鋪設(shè)一層砂石等物質(zhì)，促進(jìn)土層結(jié)構(gòu)中的水分排出，然后通過(guò)壓實(shí)等手段來(lái)加強(qiáng)路基的強(qiáng)度。該技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中，保證應(yīng)用效果的重點(diǎn)就是要合理地選擇鋪設(shè)的物質(zhì)，同時(shí)嚴(yán)格控制鋪設(shè)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(shè)的密度，保證排水的效果。

2.2 下層物質(zhì)換填技術(shù)

該技術(shù)通過(guò)將軟土層中容易吸收滲透水分子的物質(zhì)替換為堅(jiān)硬、抗壓、抗侵蝕的物質(zhì)，達(dá)到加固路基的目的。首先，要進(jìn)行地質(zhì)勘測(cè)，了解鐵路施工現(xiàn)場(chǎng)的土壤構(gòu)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(kāi)挖并運(yùn)出，將提前準(zhǔn)備好的換填物質(zhì)填入;最后，進(jìn)行再次檢測(cè)，確定路基的密度、抗壓能力等參數(shù)是否符合標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 邊緣固化處理技術(shù)

邊緣固化技術(shù)能夠有效解決路基受到壓力后，土質(zhì)結(jié)構(gòu)向兩邊擠壓進(jìn)而形成沉降的現(xiàn)象。這種技術(shù)配合其他軟土地基加固技術(shù)，在軟土路基的邊緣采取有效的加固措施，達(dá)到路基整體加固的目的。如，在路基兩側(cè)放置大型的石塊、鋼筋、鋼板等進(jìn)行路基的固定，使路基在承受壓力時(shí)能夠得到一定的支撐;或者采用邊框固定的方法，通過(guò)對(duì)軟土路基一定范圍內(nèi)的體積進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)估，然后定制高強(qiáng)度的擋板等對(duì)這一體積范圍內(nèi)的路基進(jìn)行邊緣固定，提升這一范圍內(nèi)路基的強(qiáng)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(jìn)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(zhǔn)備與規(guī)劃。要對(duì)鐵路的行進(jìn)路線進(jìn)行合理的規(guī)劃與設(shè)計(jì)，然后對(duì)路線途經(jīng)地區(qū)進(jìn)行詳細(xì)的地質(zhì)勘查、氣候、溫度調(diào)查，選擇恰當(dāng)?shù)牡鼗幚砑夹g(shù)、合理的施工材料與設(shè)備、合適的施工時(shí)間，避免氣候、溫度等因素對(duì)施工帶來(lái)的不良影響。比如，在高原地區(qū)進(jìn)行鐵路施工時(shí)，要綜合考慮天氣、溫度等條件對(duì)施工帶來(lái)的影響，并采取相應(yīng)的防護(hù)措施;針對(duì)這一地區(qū)特殊的地質(zhì)條件，進(jìn)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(jìn)行施工時(shí)，要提前做好該地區(qū)的地質(zhì)檢測(cè)和分析，對(duì)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(duì)性地采取路基加固的措施。

3.2 做好地質(zhì)試驗(yàn)檢測(cè)

火車路線一般較長(zhǎng)，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(huì)面臨各種不同的地理?xiàng)l件。為了保證鐵路路基沉降的有效控制，要針對(duì)不同的路段分別做好地質(zhì)的勘察，并調(diào)取當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件數(shù)據(jù)、資料，為鐵路路基施工提供準(zhǔn)確的地質(zhì)數(shù)據(jù)支撐。在鐵路路基施工過(guò)程中，需要針對(duì)不同的地質(zhì)條件進(jìn)行分析，使用合理的施工處理技術(shù)，保證施工技術(shù)能夠適應(yīng)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件，才能取得預(yù)期的施工效果，進(jìn)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(jìn)行地質(zhì)勘測(cè)時(shí)要委派專業(yè)的地質(zhì)勘測(cè)人員，采用科學(xué)合理的勘測(cè)手段，對(duì)不同路段的地質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)的勘測(cè)和搜集，保證最終數(shù)據(jù)的準(zhǔn)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(jìn)行鐵路施工，則必須要將這種情況如實(shí)反饋給建設(shè)單位，并加以重點(diǎn)提示;建設(shè)單位對(duì)此應(yīng)當(dāng)予以重視，有針對(duì)性地制定有效的處理方案，必要時(shí)更換路線，避免遇到各種問(wèn)題，難以進(jìn)行路基沉降的控制。在進(jìn)行路基填筑之前，要進(jìn)行填筑材料的工藝試驗(yàn)，確認(rèn)所選用的填筑材料適用于當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件，能夠取得較好的路基加固效果;對(duì)于計(jì)劃使用的施工技術(shù)、工藝、選用的機(jī)械設(shè)備、材料等進(jìn)行反復(fù)確認(rèn)及檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)不符合要求的要立即改正處理，確保沒(méi)有錯(cuò)誤之后再進(jìn)行施工。

3.3 加強(qiáng)路基沉降監(jiān)測(cè)

在進(jìn)行鐵路路基施工時(shí)，要加強(qiáng)對(duì)于路基沉降的監(jiān)測(cè)力度，及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工中的各項(xiàng)隱患及問(wèn)題，并及時(shí)解決，避免問(wèn)題持續(xù)擴(kuò)大;也能為技術(shù)人員提供各項(xiàng)信息參數(shù)，為技術(shù)人員選擇合適的施工工藝和技術(shù)提供參考，也為下一步的施工提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和依據(jù)。

首先，加強(qiáng)對(duì)路基垂直方向、側(cè)向的監(jiān)測(cè)，掌握施工過(guò)程中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息和情況，為施工的順利進(jìn)行提供參考依據(jù)。其次，要把握好路基沉降監(jiān)測(cè)的頻率，每天至少要進(jìn)行一次觀測(cè)，如果路基沉降率較前變化很大，則要增加監(jiān)測(cè)的次數(shù)，至少進(jìn)行2次以上的路基結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)。對(duì)于監(jiān)測(cè)獲取的數(shù)據(jù)，結(jié)合觀測(cè)時(shí)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(duì)于發(fā)現(xiàn)的沉降異常及時(shí)采取措施進(jìn)行解決，避免隱患擴(kuò)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(jìn)行趨勢(shì)分析，確認(rèn)是否存在沉降異常情況，提前采取預(yù)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(yán)格控制路基施工質(zhì)量

3.4.1 加強(qiáng)施工前期的地基施工質(zhì)量控制

在進(jìn)行鐵路路基的施工前，需要對(duì)路基進(jìn)行全面的勘測(cè)、考核與分析，同時(shí)進(jìn)行局部的實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行各種施工技術(shù)的承載力測(cè)試。具體的施工過(guò)程中，需要根據(jù)地質(zhì)條件，先進(jìn)行初步的地基處理，如表層排水技術(shù)等，然后再配合其他的加固措施進(jìn)行進(jìn)一步的處理。通過(guò)這些技術(shù)的整合應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)鐵路路基的穩(wěn)定性、承載力的提高。在進(jìn)行施工作業(yè)過(guò)程中，必須做好對(duì)地質(zhì)條件的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，了解路基的變化情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并解決問(wèn)題;對(duì)于地質(zhì)條件發(fā)生太大的變化導(dǎo)致當(dāng)前的設(shè)計(jì)方案不再適用時(shí)，必須及時(shí)對(duì)施工方案進(jìn)行調(diào)整。施工前期的地基處理工作就是要對(duì)地基的各項(xiàng)參數(shù)、條件進(jìn)行優(yōu)化，使其更加符合鐵路施工的條件，要加強(qiáng)對(duì)于地基承載力的監(jiān)測(cè)，在滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求的前提下方可進(jìn)行下一步的施工。

3.4.2 加強(qiáng)路基填料的質(zhì)量控制

鐵路路基填筑過(guò)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(jìn)行材料的選購(gòu)，在選購(gòu)時(shí)必須要保證填料質(zhì)量指標(biāo)符合標(biāo)準(zhǔn)要求，要細(xì)化到填料的品種規(guī)格、粒徑大小、級(jí)配等每一項(xiàng)元素的指標(biāo)在標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值范圍內(nèi)，這樣才能保證填筑的效果。

3.4.3加強(qiáng)填筑過(guò)程的質(zhì)量控制

在開(kāi)始填筑作業(yè)之前，可以劃定一塊典型的地域范圍進(jìn)行填料配比實(shí)驗(yàn)，通過(guò)各種組合搭配實(shí)驗(yàn)，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(shí)設(shè)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(jìn)行路基的填筑作業(yè)了。在填筑的過(guò)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(duì)填筑過(guò)程造成的不良影響。

3.4.4 加強(qiáng)對(duì)過(guò)度路段的路基質(zhì)量控制

鐵路施工作業(yè)中，過(guò)度路段的路基質(zhì)量控制非常關(guān)鍵。在進(jìn)行過(guò)度路段的路基填筑之前要做好填筑的準(zhǔn)備工作，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)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(guò)程中，填筑材料一般采用碎石或者混凝土，并且要進(jìn)行分層填筑，然后使用壓實(shí)機(jī)進(jìn)行路基的壓實(shí)。一般情況下，過(guò)度路段的路基施工要與周邊的路基施工同時(shí)進(jìn)行;如果確實(shí)條件不允許無(wú)法同時(shí)開(kāi)展的，應(yīng)當(dāng)設(shè)置臺(tái)階，起到交接作用。

4 結(jié)語(yǔ)

鐵路路基的沉降控制對(duì)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(yùn)行，因此在進(jìn)行鐵路路基施工時(shí)，必須嚴(yán)格地將路基沉降率控制在合理的范圍之內(nèi)。具體來(lái)說(shuō)，就是要根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)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(shù);并且在技術(shù)應(yīng)用過(guò)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。

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