鐵路路基沉降問題及其控制措施

左衛鋒

（中鐵一局集團建筑安裝工程有限公司，陜西 西安 710054）

某高速鐵路工程A 標段總長約116.5km，采用CRTSII 型板式無砟軌道。線路上共有6 段路基，總長為16.3km，約占線路總長的14%。經地質勘察，路基表層以雜填土和素土為主，下部為松土。

1 路基沉降

特殊條件下，洼狀沉降量應控制在6cm 以內，但要保證此沉降符合動力學標準，并能通過對豎曲線的改變來有效彌補。可表示為：Ra ≥0.4×Ve2，其中，Ra表示豎曲線的半徑，單位：m；Ve 表示設計時速，單位：km/h。當過渡段兩點之間的距離為△L 時，其允許沉降差計算公式為：△s=△L2/4Ra，對于路基與構筑物之間的過渡段，應滿足以下要求：第一，當間距小于20m 時，與構筑物相對的實際沉降差應控制3cm 以內，且相對沉降差應控制在1/500 以內。第二，和構筑物相連的部位，要避免可能使結構超負荷的沉降。對此，連接部位沉降差應控制在5mm 以內。

2 路基沉降控制

2.1 基床以下路堤

（1） 檢 測 依 據。 路 基 檢 測 過 程 中， 應 將TB10102-2010《 鐵 路 工 程 土 工 試 驗 規 程》 和TB10414-2003《鐵路路基工程施工質量驗收標準》作為檢測方法和驗收依據。

（2）主控項目。①路堤填料種類、質量應符合設計要求，填筑前應對取土場填料進行取樣檢驗；填筑時應對運至現場的填料進行檢驗。當填料土質發生變換或更換時應重新進行檢驗。

②路堤分層攤鋪壓實厚度應符合工藝性試驗確定的填筑厚度和壓實工藝參數要求，并按照《鐵路路基工程施工質量驗收標準》要求，每100m 用尺量檢查3 處。例如根據某項目部路基試驗段工藝性試驗成果，最優壓實工藝為：填料虛鋪厚度≤50cm；壓實機械為：20t 輪式壓路機；壓實順序為：靜壓1 遍→弱震2 遍→強震1遍→靜壓1 遍收面1 面；壓實遍數：5 遍。

③檢驗數量和檢驗方法：環刀法、核子密度儀法：適用于細粒土和砂類土中的黏砂土和粉砂土路基，每層沿縱向每100m 等間距檢查2 個斷面6 點，每斷面左中右各1 點，左右點距路基邊緣1m 處。

灌砂法、氣囊法：適用于粗粒土和細粒土路基，檢驗數量和方法同上。

灌水法：適用于粗粒土、細粒土、碎石類、最大粒徑小于60mm 的塊石類土，檢驗數量和方法同上。

K30 平板荷載儀：適用于各種土類，每填高0.9m，縱向每100m 檢查2 個斷面4 點，距路基邊緣2米處2 點，不足0.9m 亦檢查2 個斷面4 點。

④驗收標準：路基每填筑層全寬應采用一種填料，壓實質量應符合《鐵路路基工程施工質量驗收標準》的要求。

2.2 改良土路堤

（1） 檢 測 依 據。 路 基 檢 測 過 程 中， 應 將TB10102-2010《 鐵 路 工 程 土 工 試 驗 規 程》 和TB10414-2003《鐵路路基工程施工質量驗收標準》作為檢測方法和驗收依據。

（2）主控項目：

①外摻水泥、石灰、粉煤灰的品種、規格、質量應符合設計要求。對同一產地、廠家、品種且連續進場的水泥每500t 做一次水泥強度等級和終凝時間檢驗，石灰每4000t 做一次有效鈣、鎂檢驗，粉煤灰每4000t做一次燒失量檢驗。

②外摻砂、礫石、碎石的種類、質量應符合設計要求，進場材料應進行材料檢驗，同一產地、品種、規格且連續進場的砂、礫石、碎石材料每2000m3為一批，不足2000m3按一批計。檢驗方法：顆粒分析、密度、壓碎值、有機質試驗。

③改良土摻合料檢驗要求應符合要求。

④驗收標準：改良土路堤壓實質量應符合《鐵路路基工程施工質量驗收標準》的要求。且摻水泥、石灰、粉煤灰的改良土的無側限抗壓強度應符合設計要求。

2.3 基床底層

（1）填料質量檢驗。基床底層與改良土路基的填料質量檢驗要求和檢驗數量與基床以下路堤相同，壓實質量應符合《鐵路路基工程施工質量驗收標準》的要求。

（2）路基基床填筑壓實質量。基床填料壓實質量檢驗數量和方法與基床以下路堤相同，壓實質量應符合《鐵路路基工程施工質量驗收標準》的要求。其中改良土路基摻水泥、石灰、粉煤灰應同時符合無側限抗壓強度的要求。

2.4 基床表層

（1）施工要求：

①填料的顆粒粒徑不得大于150mm。

②表層填料與底層填料的顆粒級配不滿足D15 ＜

4d 85 時，應鋪設粒徑過渡層。

③填料的含水量應嚴格控制在-3%～2%之間。

④攤鋪壓實宜按四區段八流程的作業方式。⑤嚴禁雨天作業。

（2）主控項目。

①填筑前對取土場填料和運至現場的填料均進行檢驗，基床表層填料的種類、質量應符合要求。

②基床表層的分層填筑攤鋪厚度應符合工藝性試驗確定的填筑厚度和壓實工藝參數要求，并且不大于0.3m。

③基床表層的填筑壓實質量及檢驗標準應符合《鐵路路基工程施工質量驗收標準》的要求。

2.5 沉降控制

（1）樁+筏板加固。采用剛性樁對路基進行加固，樁徑和樁間距分別為0.4m、1.5m，樁端進入持力層的深度應達到1.0m 以上。同時在頂部加設筏板，采用強度等級為C30 的混凝土，其厚度按0.5m 控制，筏板的下方設置墊層，厚0.15m。樁與樁間土的共同作業可以形成復合地基，由筏板將荷載傳遞至樁，以此減小沉降變形，保證沉降控制的有效性。

（2）1 在樁基施工過程中，應做好以下質量控制工作。

①開工前先進行試樁，確認樁身實際強度滿足要求后，從中抽取1%進行靜載試驗，并抽取30%進行無損檢測。

②各類原材料進入施工現場前應對其品質和配合比等進行檢測或試驗。其中，水泥應為抗硫酸鹽水泥；石料，即卵石或碎石，其粒徑應在2～4cm 范圍內；中粗砂的含泥量不能超過5%；采用II 級或III 級優質粉煤灰。

③采用長螺旋鉆機進行成孔，鉆進應勻速進行，不得產生螺旋孔，孔深應在鉆桿上作出標記，以達到要求的深度，鉆孔垂直度偏差不能超過1%。

④孔深達到設計要求后，停鉆并對鉆桿進行提升，并同時進行灌注，實際泵送量需要和拔管速度保持協調，通常拔管速度不超過1.2～1.5m/min，埋鉆高度應達到1.0m 以上，保證管中混合料充足，避免停泵待料。在灌注過程中，應超過樁頂高程一定距離。

⑤樁體應保持連續和密實，避免缺陷，如夾砂、斷樁和縮徑。

（3）嚴格把控路基填筑質量。

①不得使用大粒徑填料，對天然集料進行集中堆放和篩分處理，所用篩網的篩孔尺寸按14cm×14cm 控制，傾斜度為60°。對篩余部分進行破碎處理，與滿足要求的填料相混合。在填料裝車過程中，對填料進行均勻攪拌，保證運輸到現場的填料是符合要求的。

②在施工中，應對土料進行嚴格計量，保證摻量的準確性與適宜性。同時，還要安排專人對填料質量進行控制，使填料的級配達到規范要求。

③為切實保證路基的壓實效果，應根據填料產地開展工藝試驗。通過工藝試驗，確定松土厚度與壓實系數，將含水量控制在“最優含水率的-5%～+3%范圍內。

④對填筑厚度和分層壓實進行嚴格控制，填筑層厚度應保持均勻，這是使壓實質量達到要求的重要過程。填筑施工中，應以填筑層的寬度、裝載車容量和虛鋪厚度等為依據確定堆土間距，在施工現場采用撒石灰線劃分堆土網格，并安排專人對運料車進行指揮，并在網格中進行均勻卸料。將攤鋪平整后，用推土機按層厚控制樁實施初平，然后用平地機精平，再由人工終平。

⑤過渡段填筑施工，填筑材料一般為級配碎石，不僅級配要符合篩分曲線，而且還要增加一定量的水泥。過渡段填料孔隙率應控制在28% 以內，其級配碎石要和相鄰路段同時進行整體施工，具體的分層厚度要按照現有機械設備性能確定，通常控制在15～30cm 范圍內。要注意的是，和既有構筑物臨近的路段進行壓實時，應采用小型機具，將分層厚度控制在10～20cm 范圍內。

3 結語

綜上所述，在本鐵路工程實際建設過程中，在設計和施工中采用了很多技術措施，有效解決了鐵路投入使用后路基沉降問題，基本實現零沉降目標，尤其是能消除過渡段產生的不均勻沉降，以及由此造成的路線不平順等實際問題。截至目前，該線路已運行一段時間，各項技術指標均能達到設計要求。