鐵路路基沉降變形問題的控制方法研究

安生兵

(天津南環鐵路維修有限責任公司，天津 300381)

1 鐵路路基沉降變形問題的原因分析

鐵路路基沉降變形問題的原因可從三個方面進行分析:

1)路堤填料是由散體材料填筑而成的，在路基自重力的作用下，會產生壓密下沉的現象，如果填料和施工的質量存在問題，譬如填料的壓實程度低，強度不足，那么沉降量就會越大，也就容易造成不均勻的變形。

2)列車經過軌道道床時，會將動、靜荷載傳遞到路基上，當荷載積累到一定程度，就會產生路基變形。在一般情況下，當軌道的結構還沒有處于較為良好的幾何行位和承受動力荷載的狀態時，或者沒有進行有效的軌道維修保養、軌道加強工作時，都可能在列車荷載作用下產生沉降變形。

3)軟土地基在壓力的作用下，土中的水和空氣從縫隙中被擠壓出來，外力作用下土顆粒進行了重新排列，新的組合結構為壓密沉降提供了條件。如果路基的高度和地基的條件存在差異性，那么沉降量就會更大。

2 鐵路路基沉降變形的控制方法

2.1 路基填料的標準要求

相關的鐵路路基較為實際的工程施工情況表明，優質路基填料的選用可以減少后期的沉降變形問題，是路基穩定性的基礎保障:

1)基床表層采用級配碎石、砂礫石和瀝青混凝土，將表層和混凝土支撐層的厚度控制在0.7 m左右，級配碎石、砂礫石要根據工程所需確定，而瀝青混凝土所需礦料的質量、級配等在鐵路相關規定中都有具體參考要求。

2)填料的分類是依據土類和細顆粒含量的指標進行劃分，當碎石類作為填料用于基床底層時，為保證級配良好，顆粒應該控制于10 cm之內。如果選用細顆粒土作為填料，則要根據細顆粒土的性質進行填料改良。如果選用硬質的巖石或者抗風化能力較強的軟質巖碎石作為填料時，應該選擇級配優良者，而且填料的顆粒要不大于15 cm。

3)對于強風化巖或者其他土質路塹地段，基床表層的換填材料為級配碎石和砂礫石;可溶巖表層以及以下的不用換填;可溶巖的表層換填厚度0.2 m的混凝土。

由上可見，鐵路路基的填料應該要具備以下三大標準:

1)路基能夠在列車荷載力和自重力的長期作用下保持穩定性;

2)路基本身的壓縮沉降能快速完成;

3)路基要具備一定的彈性。以上的標準都是建立在路基填料的良好質量基礎上。

2.2 路基沉降現場監測

鐵路路基沉降的現場監測范圍是根據不同的地基條件確定的，因為不同的結構部位具有不同的沉降情況，監測一般分為四個階段進行:階段一是在路基填筑的施工期間，對地基土的沉降和路堤坡腳邊樁的位移情況進行監測;階段二是在路基填土施工完畢后，對自然沉落期和擺放期的變形情況進行監測，監測作業持續到沉降評估結束;階段三則是在無渣軌道鋪設施工的監測;階段四是在軌道鋪設完成后，在試運營期間的監測。首先是布置現場的原型觀測點，根據地形和地質條件，結合地基的處理方法，并結合沉降預測方法，對路基考慮重點的監測點。其次是沉降變形的監測技術要求，按照國家二等水準進行水準網的觀測，每次的觀測都要形成閉合檢驗的條件，而外業的測量都要使用同一類型的儀器，沿著同一路線進行觀測，在觀測的時候需按照后、前、前、后的順序進行。再次是觀測元件埋設的說明，包括沉降觀測樁、沉降板等，沉降觀測樁通過測量埋置，深度控制在0.3 m左右，而沉降板由地板、保護套管和金屬測桿組成。鐵路路基施工完成后，測量沉降的要求是需采用沉降擬合曲線法，以三個月為基礎單位觀測相關數據，掌握具有實用價值的變形規律，求出后期沉降量。

2.3 路基填筑施工的控制措施

根據鐵路路基沉降的特點及相關的沉降監測實踐，作出以下的施工工藝標準:

1)路基基底的處理，對軟土地基地段進行加固處理，在加固完畢后，進行質量檢驗，保證地基具備足夠的承載力，方可進入路堤填筑施工階段。

2)路基填筑的過程中，按照事先制定好的質量控制標準進行施工，并且落實好每一填土層的實驗檢測。要控制好填料的質量，除特殊要求之外，否則同段路基要使用同一種填料。

3)對路基綜合排水系統進行完善，以便控制邊坡的穩定，尤其是膨脹土地段，要確保施工期間路基排水系統的通暢，杜絕積水沖刷路基的情況發生。另外，為確保邊坡的質量，還要鋪設土工隔柵進行加固，避免滑坡。

4)為做好過渡段的處理工作，要在過渡段采用級配碎石進行填筑，填筑時間與路基施工同步，保證其強度、剛度和平穩度。

2.4 路基填筑施工完成后沉降變形的控制措施

首先是做好鐵路路基基底的加固處理和檢測，控制工后沉降變形，尤其是軟土地基地段，應該根據設計的要求進行加固，并且在檢驗合格后方可進行路基填筑，如果發現路基基底不能夠滿足承載力的需求，則要結合水泥土擠密樁等進行地基輔助加固。其次是確定好施工工藝，嚴格控制施工，譬如填層過厚，造成路基沉降超標或者不均勻沉降，應該及時分析沉降的原因，采用路基堆載加固的方式固結沉降。最后是控制好預留沉降量，當鐵路的軌面設計標高與鋪軌標高存在一定的偏差，應該根據路基施工經驗采用重型機械進行碾壓，預留沉降量控制在路基高度的0.5%左右。

3 結語

鐵路路基沉降變形是鐵路發展建設事業中不可避免的一種問題，為了對沉降變形的問題進行有效控制:1)要掌握路基填料的標準，提高填料的質量，為鐵路路基沉降變形的施工控制提供基礎條件;2)要對鐵路路基沉降變形進行現場監測，掌握路基沉降變形的各種情況，以便分析路基沉降變形的原因及作為制定控制沉降變形方法的基礎資料;3)對路基施工進行控制，制定通用的控制工藝標準;4)對工后沉降變形進行控制。總之，我們要從設計和施工去實現沉降變形問題的控制，不僅要以理論為基礎，還要在實踐中結合工程實情進行綜合研究，以便促進鐵路建設工程事業不斷的健康發展。

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