鐵路路基沉降變形問題的控制方法研究

安生兵

(天津南環(huán)鐵路維修有限責(zé)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(chǎn)生壓密下沉的現(xiàn)象，如果填料和施工的質(zhì)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(jīng)過軌道道床時，會將動、靜荷載傳遞到路基上，當(dāng)荷載積累到一定程度，就會產(chǎn)生路基變形。在一般情況下，當(dāng)軌道的結(jié)構(gòu)還沒有處于較為良好的幾何行位和承受動力荷載的狀態(tài)時，或者沒有進行有效的軌道維修保養(yǎng)、軌道加強工作時，都可能在列車荷載作用下產(chǎn)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(jié)構(gòu)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(biāo)準要求

相關(guān)的鐵路路基較為實際的工程施工情況表明，優(yōu)質(zhì)路基填料的選用可以減少后期的沉降變形問題，是路基穩(wěn)定性的基礎(chǔ)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(jù)工程所需確定，而瀝青混凝土所需礦料的質(zhì)量、級配等在鐵路相關(guān)規(guī)定中都有具體參考要求。

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

3)對于強風(fēng)化巖或者其他土質(zhì)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(yīng)該要具備以下三大標(biāo)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(wěn)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(biāo)準都是建立在路基填料的良好質(zhì)量基礎(chǔ)上。

2.2 路基沉降現(xiàn)場監(jiān)測

鐵路路基沉降的現(xiàn)場監(jiān)測范圍是根據(jù)不同的地基條件確定的，因為不同的結(jié)構(gòu)部位具有不同的沉降情況，監(jiān)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(jiān)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(jiān)測，監(jiān)測作業(yè)持續(xù)到沉降評估結(jié)束;階段三則是在無渣軌道鋪設(shè)施工的監(jiān)測;階段四是在軌道鋪設(shè)完成后，在試運營期間的監(jiān)測。首先是布置現(xiàn)場的原型觀測點，根據(jù)地形和地質(zhì)條件，結(jié)合地基的處理方法，并結(jié)合沉降預(yù)測方法，對路基考慮重點的監(jiān)測點。其次是沉降變形的監(jiān)測技術(shù)要求，按照國家二等水準進行水準網(wǎng)的觀測，每次的觀測都要形成閉合檢驗的條件，而外業(yè)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(shè)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(chǔ)單位觀測相關(guān)數(shù)據(jù)，掌握具有實用價值的變形規(guī)律，求出后期沉降量。

2.3 路基填筑施工的控制措施

根據(jù)鐵路路基沉降的特點及相關(guān)的沉降監(jiān)測實踐，作出以下的施工工藝標(biāo)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(zhì)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(zhì)量控制標(biāo)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(zhì)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(tǒng)進行完善，以便控制邊坡的穩(wěn)定，尤其是膨脹土地段，要確保施工期間路基排水系統(tǒng)的通暢，杜絕積水沖刷路基的情況發(fā)生。另外，為確保邊坡的質(zhì)量，還要鋪設(shè)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(wěn)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(yīng)該根據(jù)設(shè)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(fā)現(xiàn)路基基底不能夠滿足承載力的需求，則要結(jié)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(biāo)或者不均勻沉降，應(yīng)該及時分析沉降的原因，采用路基堆載加固的方式固結(jié)沉降。最后是控制好預(yù)留沉降量，當(dāng)鐵路的軌面設(shè)計標(biāo)高與鋪軌標(biāo)高存在一定的偏差，應(yīng)該根據(jù)路基施工經(jīng)驗采用重型機械進行碾壓，預(yù)留沉降量控制在路基高度的0.5%左右。

3 結(jié)語

鐵路路基沉降變形是鐵路發(fā)展建設(shè)事業(yè)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(biāo)準，提高填料的質(zhì)量，為鐵路路基沉降變形的施工控制提供基礎(chǔ)條件;2)要對鐵路路基沉降變形進行現(xiàn)場監(jiān)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(chǔ)資料;3)對路基施工進行控制，制定通用的控制工藝標(biāo)準;4)對工后沉降變形進行控制?？傊?，我們要從設(shè)計和施工去實現(xiàn)沉降變形問題的控制，不僅要以理論為基礎(chǔ)，還要在實踐中結(jié)合工程實情進行綜合研究，以便促進鐵路建設(shè)工程事業(yè)不斷的健康發(fā)展。

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