鐵路路基沉降問題及其控制措施

左衛(wèi)鋒

（中鐵一局集團(tuán)建筑安裝工程有限公司，陜西 西安 710054）

某高速鐵路工程A 標(biāo)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(jīng)地質(zhì)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(yīng)控制在6cm 以內(nèi)，但要保證此沉降符合動力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，并能通過對豎曲線的改變來有效彌補(bǔ)。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(shè)計(jì)時速，單位：km/h。當(dāng)過渡段兩點(diǎn)之間的距離為△L 時，其允許沉降差計(jì)算公式為：△s=△L2/4Ra，對于路基與構(gòu)筑物之間的過渡段，應(yīng)滿足以下要求：第一，當(dāng)間距小于20m 時，與構(gòu)筑物相對的實(shí)際沉降差應(yīng)控制3cm 以內(nèi)，且相對沉降差應(yīng)控制在1/500 以內(nèi)。第二，和構(gòu)筑物相連的部位，要避免可能使結(jié)構(gòu)超負(fù)荷的沉降。對此，連接部位沉降差應(yīng)控制在5mm 以內(nèi)。

2 路基沉降控制

2.1 基床以下路堤

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

（2）主控項(xiàng)目。①路堤填料種類、質(zhì)量應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，填筑前應(yīng)對取土場填料進(jìn)行取樣檢驗(yàn)；填筑時應(yīng)對運(yùn)至現(xiàn)場的填料進(jìn)行檢驗(yàn)。當(dāng)填料土質(zhì)發(fā)生變換或更換時應(yīng)重新進(jìn)行檢驗(yàn)。

②路堤分層攤鋪壓實(shí)厚度應(yīng)符合工藝性試驗(yàn)確定的填筑厚度和壓實(shí)工藝參數(shù)要求，并按照《鐵路路基工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》要求，每100m 用尺量檢查3 處。例如根據(jù)某項(xiàng)目部路基試驗(yàn)段工藝性試驗(yàn)成果，最優(yōu)壓實(shí)工藝為：填料虛鋪厚度≤50cm；壓實(shí)機(jī)械為：20t 輪式壓路機(jī)；壓實(shí)順序?yàn)椋红o壓1 遍→弱震2 遍→強(qiáng)震1遍→靜壓1 遍收面1 面；壓實(shí)遍數(shù)：5 遍。

③檢驗(yàn)數(shù)量和檢驗(yàn)方法：環(huán)刀法、核子密度儀法：適用于細(xì)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(diǎn)，每斷面左中右各1 點(diǎn)，左右點(diǎn)距路基邊緣1m 處。

灌砂法、氣囊法：適用于粗粒土和細(xì)粒土路基，檢驗(yàn)數(shù)量和方法同上。

灌水法：適用于粗粒土、細(xì)粒土、碎石類、最大粒徑小于60mm 的塊石類土，檢驗(yàn)數(shù)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(diǎn)，距路基邊緣2米處2 點(diǎn)，不足0.9m 亦檢查2 個斷面4 點(diǎn)。

④驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)：路基每填筑層全寬應(yīng)采用一種填料，壓實(shí)質(zhì)量應(yīng)符合《鐵路路基工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》的要求。

2.2 改良土路堤

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

（2）主控項(xiàng)目：

①外摻水泥、石灰、粉煤灰的品種、規(guī)格、質(zhì)量應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。對同一產(chǎn)地、廠家、品種且連續(xù)進(jìn)場的水泥每500t 做一次水泥強(qiáng)度等級和終凝時間檢驗(yàn)，石灰每4000t 做一次有效鈣、鎂檢驗(yàn)，粉煤灰每4000t做一次燒失量檢驗(yàn)。

②外摻砂、礫石、碎石的種類、質(zhì)量應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，進(jìn)場材料應(yīng)進(jìn)行材料檢驗(yàn)，同一產(chǎn)地、品種、規(guī)格且連續(xù)進(jìn)場的砂、礫石、碎石材料每2000m3為一批，不足2000m3按一批計(jì)。檢驗(yàn)方法：顆粒分析、密度、壓碎值、有機(jī)質(zhì)試驗(yàn)。

③改良土摻合料檢驗(yàn)要求應(yīng)符合要求。

④驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)：改良土路堤壓實(shí)質(zhì)量應(yīng)符合《鐵路路基工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》的要求。且摻水泥、石灰、粉煤灰的改良土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。

2.3 基床底層

（1）填料質(zhì)量檢驗(yàn)?；驳讓优c改良土路基的填料質(zhì)量檢驗(yàn)要求和檢驗(yàn)數(shù)量與基床以下路堤相同，壓實(shí)質(zhì)量應(yīng)符合《鐵路路基工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》的要求。

（2）路基基床填筑壓實(shí)質(zhì)量?；蔡盍蠅簩?shí)質(zhì)量檢驗(yàn)數(shù)量和方法與基床以下路堤相同，壓實(shí)質(zhì)量應(yīng)符合《鐵路路基工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》的要求。其中改良土路基摻水泥、石灰、粉煤灰應(yīng)同時符合無側(cè)限抗壓強(qiáng)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(yīng)鋪設(shè)粒徑過渡層。

③填料的含水量應(yīng)嚴(yán)格控制在-3%～2%之間。

④攤鋪壓實(shí)宜按四區(qū)段八流程的作業(yè)方式。⑤嚴(yán)禁雨天作業(yè)。

（2）主控項(xiàng)目。

①填筑前對取土場填料和運(yùn)至現(xiàn)場的填料均進(jìn)行檢驗(yàn)，基床表層填料的種類、質(zhì)量應(yīng)符合要求。

②基床表層的分層填筑攤鋪厚度應(yīng)符合工藝性試驗(yàn)確定的填筑厚度和壓實(shí)工藝參數(shù)要求，并且不大于0.3m。

③基床表層的填筑壓實(shí)質(zhì)量及檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合《鐵路路基工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》的要求。

2.5 沉降控制

（1）樁+筏板加固。采用剛性樁對路基進(jìn)行加固，樁徑和樁間距分別為0.4m、1.5m，樁端進(jìn)入持力層的深度應(yīng)達(dá)到1.0m 以上。同時在頂部加設(shè)筏板，采用強(qiáng)度等級為C30 的混凝土，其厚度按0.5m 控制，筏板的下方設(shè)置墊層，厚0.15m。樁與樁間土的共同作業(yè)可以形成復(fù)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(yīng)做好以下質(zhì)量控制工作。

①開工前先進(jìn)行試樁，確認(rèn)樁身實(shí)際強(qiáng)度滿足要求后，從中抽取1%進(jìn)行靜載試驗(yàn)，并抽取30%進(jìn)行無損檢測。

②各類原材料進(jìn)入施工現(xiàn)場前應(yīng)對其品質(zhì)和配合比等進(jìn)行檢測或試驗(yàn)。其中，水泥應(yīng)為抗硫酸鹽水泥；石料，即卵石或碎石，其粒徑應(yīng)在2～4cm 范圍內(nèi)；中粗砂的含泥量不能超過5%；采用II 級或III 級優(yōu)質(zhì)粉煤灰。

③采用長螺旋鉆機(jī)進(jìn)行成孔，鉆進(jìn)應(yīng)勻速進(jìn)行，不得產(chǎn)生螺旋孔，孔深應(yīng)在鉆桿上作出標(biāo)記，以達(dá)到要求的深度，鉆孔垂直度偏差不能超過1%。

④孔深達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，停鉆并對鉆桿進(jìn)行提升，并同時進(jìn)行灌注，實(shí)際泵送量需要和拔管速度保持協(xié)調(diào)，通常拔管速度不超過1.2～1.5m/min，埋鉆高度應(yīng)達(dá)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(yīng)超過樁頂高程一定距離。

⑤樁體應(yīng)保持連續(xù)和密實(shí)，避免缺陷，如夾砂、斷樁和縮徑。

（3）嚴(yán)格把控路基填筑質(zhì)量。

①不得使用大粒徑填料，對天然集料進(jìn)行集中堆放和篩分處理，所用篩網(wǎng)的篩孔尺寸按14cm×14cm 控制，傾斜度為60°。對篩余部分進(jìn)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(jìn)行均勻攪拌，保證運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場的填料是符合要求的。

②在施工中，應(yīng)對土料進(jìn)行嚴(yán)格計(jì)量，保證摻量的準(zhǔn)確性與適宜性。同時，還要安排專人對填料質(zhì)量進(jìn)行控制，使填料的級配達(dá)到規(guī)范要求。

③為切實(shí)保證路基的壓實(shí)效果，應(yīng)根據(jù)填料產(chǎn)地開展工藝試驗(yàn)。通過工藝試驗(yàn)，確定松土厚度與壓實(shí)系數(shù)，將含水量控制在“最優(yōu)含水率的-5%～+3%范圍內(nèi)。

④對填筑厚度和分層壓實(shí)進(jìn)行嚴(yán)格控制，填筑層厚度應(yīng)保持均勻，這是使壓實(shí)質(zhì)量達(dá)到要求的重要過程。填筑施工中，應(yīng)以填筑層的寬度、裝載車容量和虛鋪厚度等為依據(jù)確定堆土間距，在施工現(xiàn)場采用撒石灰線劃分堆土網(wǎng)格，并安排專人對運(yùn)料車進(jìn)行指揮，并在網(wǎng)格中進(jìn)行均勻卸料。將攤鋪平整后，用推土機(jī)按層厚控制樁實(shí)施初平，然后用平地機(jī)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(yīng)控制在28% 以內(nèi)，其級配碎石要和相鄰路段同時進(jìn)行整體施工，具體的分層厚度要按照現(xiàn)有機(jī)械設(shè)備性能確定，通?？刂圃?5～30cm 范圍內(nèi)。要注意的是，和既有構(gòu)筑物臨近的路段進(jìn)行壓實(shí)時，應(yīng)采用小型機(jī)具，將分層厚度控制在10～20cm 范圍內(nèi)。

3 結(jié)語

綜上所述，在本鐵路工程實(shí)際建設(shè)過程中，在設(shè)計(jì)和施工中采用了很多技術(shù)措施，有效解決了鐵路投入使用后路基沉降問題，基本實(shí)現(xiàn)零沉降目標(biāo)，尤其是能消除過渡段產(chǎn)生的不均勻沉降，以及由此造成的路線不平順等實(shí)際問題。截至目前，該線路已運(yùn)行一段時間，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。