试论铁路工程施工路基沉降控制研究

李健威

中铁九局集团第二工程有限公司 吉林 吉林 132000

铁路是我国运输的主要方式，建设铁路可以促进经济的发展。在铁路施工的过程中，最重要的就是工程质量的控制，及时发现工程中存在的各类问题，并采取有效的解决措施，避免铁路在使用的过程中出现危险事故。在各类质量问题中，路基沉降是最常见的一个问题，同时在短时间内难以发现，在通车使用后发现还难以处置。如果不采取有效的控制措施，会引发各类路基病害。为了控制路基沉降，要采取有效的控制技术，加强工程质量检测工作，根据各项指标要求进行严格的检查和测试，有效控制路基沉降问题，从而保障铁路质量和行驶安全。

一、 铁路路基沉降病害概述

（一）病害特征

铁路路基普遍采用松散的土体材料为主体，然后使用压实机械将基体压实，加大土颗粒排列的密实度，使土体结构可以更加紧实，具有较强的承载能力。铁路路基沉降病害可以分成两种，分别是本体沉降和地基沉降。本体沉降和地基沉降是按照产生沉降的部位来区分的。产生路堤本体沉降的主要原因是，路堤填料质量不合格，填筑过程中压实压实标准不合格，填筑后路堤坡边修正及边坡加固标准，或是在受荷载反复作用下，局部范围内部填料出现压缩变形，从而产生累积残余变形。产生地基沉降的主要原因是，路基会传递外部荷载给地基，地基受到荷载的影响会出现应力和变形的情况，进而引发沉降问题。影响地基沉降的因素有很多，包括填土应力、荷载、填土高度、气候温度、历史等等。在地基沉降方面，因为临近断面和结构物过渡段之间会存在一定的差异性，所以会出现差异沉降，进一步引发不均匀沉降。路基不均匀沉降会造成轨面凹凸，不仅会降低列车行驶的舒适度，还会带来较大的安全隐患，进而威胁旅客和乘客的安全，许多列车安全事故都是由此引发的，所以在施工的过程中一定要多加注意。造成此类沉降问题的原因有很多，包括施工不合理、填料不合格、设计不合理、当地环境气候资料不足等多种原因。

（二）产生机理

如果是路基填方本体产生沉降问题，主要产生机理如下：此类沉降会经历三个阶段，分别是弹塑性变形、不均匀变形、蠕变。弹塑性变形就是在填筑扰动土时，受到摊铺、洒水、分层碾压的影响，路基填方本体受到压缩，进而出现弹塑性变形的情况；不均匀变形就是在土体发生变形时，横剖面受到填方材料均匀性不足、约束力不足等因素的影响，出现剪切变形的情况；蠕变就是在应力比较稳定的阶段，应变过程会逐渐增长，时间越长，应变越明显，在这个过程中也会有弹塑性变形情况的发生。

如果是地基沉降，则发展过程可以分为三步，分别是：第一，瞬时沉降。顾名思义，就是发生十分迅速的沉降，土体中流出的孔隙水进行忽略不计，土体体积也不会发生变化，在荷载的影响下，土体会出现剪切变形的情况；第二，主固结沉降，其是土体压缩变形最重要的变形，在时间不断推移的过程中，孔隙水会逐渐流出来，土颗粒会随之变得更加紧实，应力增量会从原本的位置转移到土体骨架上，有效应力随之变大，随着时间的推移，地基的沉降问题会越来越严重；第三，次固结沉降。该沉降主要是因为土颗粒蠕变，在孔隙水压力消散的过程中，土颗粒会逐渐承受所有土体上的应力，最后完成排水固结的步骤，地基土中的土粒骨架会持续受到荷载的作用和影响，进而出现蠕变的情况，最后引发沉降问题。

二、铁路工程路基施工沉降治理方法和存在问题

（一）治理方法

现如今，人们对铁路工程的建设要求在不断提升，铁路填土路基的质量也随之得到提升。但是，防水能力不足、强度不足、固结变形等问题并没有彻底根除。所以，填土路基沉降变形问题无法完全规避。如果填土路基部分出现比较明显的变形问题，甚至变为沉降病害时，需要采取有效的整治措施，否则容易引发安全事故。常见的治理方法包括以下几种：第一，局部换填加固。这种处理方法就是挖掉基床表层下方较浅范围内的不合格填料，将这些填料更换为质地坚硬、性能稳定的砂或碎石等材料，采用分层填充的方式，并且使用接卸进行分层压实、夯实、振动处理，增加基床土体的密度，使其满足质量要求；第二，挤密桩加固。可以采用冲击的方式，也可以采用振动的方式，在基床中打入圆形钢管，利用钢管将周围土体挤密，从而提升土体承载能力。拔出圆形钢管桩之后，将砂、碎石、碎石水泥等材料填入到桩孔之中，这些材料的强度较高，能够与填土形成复合结构，进而增加土体强度。挤密桩不仅具有承载作用，也有助于桩间土承载能力的提升；第三，土工格室加固。该方法以局部换填为基础，将格栅网设置在换填层中，利用格栅网约束土体，减少横向变形的情况，使换填土的承载能力有所提升；第四，注浆加固。钻孔注浆就是在填土路基中注入固结的浆液，可以将路基钻孔，然后通过钻孔注入浆液，改善填土力学性能，从而提升路基承载能力。

（二）存在问题

上述几种加固方法在铁路工程中广泛应用，且具有良好的应用效果。要采用这几种加固方法进行加固，就要先中断行车才能施工，会对铁路运营造成影响。根据当前高速铁路运营管理的具体方法，受施工原因影响中断形成的时间不超过4小时，所以无法采用开挖路基或采用大型器械加固的处理方式，只有注浆加固符合要求，实际可行。在该技术应用的过程中，需要采用科学有效的注浆加固技术，充分考虑高速铁路填料特性，既要关注材料的渗透性，还要了解材料的结石体强度，避免出现施工期沉降的问题。所以，在注浆加固的过程中，要选择具有黏度低、结石体强度高、环保、含水量低等特性的材料，这样才能确保施工的质量。

三、铁路路基工程路基沉降的控制措施

（一）做好规划，加强组织管理

在铁路工程施工之前，为了保障施工质量和效率，首先要对施工时间进行合理的规划，还要筛选施工材料，掌握季节性施工带来的影响，合理规划和设计施工路线，并根据规划内容进行全面、详细的实地考察，掌握施工当地的地理情况，包括地质条件、气候、温度情况等等。根据句实际情况进行具体分析和规划，从多个方面着手考虑，保障铁路工程施工规划的科学合理。例如，在云贵高原地带施工时，要对该地的天气状况、气候因素进行考虑，优先进行桥涵的规划和设计，先行考虑排水系统的质量，做好路基排水工作，针对不同的施工区段，要进行不同的土质检测，预先做好分析和试验段工作，如果土质比较松软或者因为下雨而出现泥泞的土质，则需要根据具体情况采取具有针对性的解决措施，严格把控地基的沉降系数，及时在软土层中施工也要将沉降系数控制在合理的范围之内，这样才能保障整个工程的质量与列车行驶的安全性。

（二）检查地质，做好实验检测

火车是一种长途交通工具，修建铁路的范围较广，会跨越许多区域，不同的区域地理、地质条件各不相同。在实际施工的过程中，为了确保施工质量和安全，施工人员一定要做好施工地的勘察情况，全面掌握当地的地址条件、地质水平，获取准确的地质数据、资料等信息，为后续的施工建设提供有效的数据支持。在后续路基施工建设的过程中，要根据不同的地质种类采取不同的施工方法和控制措施，只有确保施工方法和施工措施的科学性和可行性，才能提升路基工程的质量、稳定性和安全性。所以，要选派专业的勘测人员，针对不同区域的土质地基类型进行勘测和调查，采取科学的勘测技术，保障数据的真实可靠。如果土质深度和牢固度产生问题，则容易引发各类问题，无法满足施工要求，必须要将问题和实际情况反馈给管理单位，然后制定相应的处理方案，重新进行规划设计，解决施工中存在的问题。在实际施工的过程中，一定要反复进行预测实验，确保材料符合当地地质承载能力，保障设计的科学合理。在填筑路基之前，要做好工艺试验，对压实机械、填筑材料、施工方法、工艺参数等进行检验和确认，如果出现问题一定要及时修改，确定无误之后才可以开展后续施工，只有坚持严格谨慎的态度，才能保障工程施工的质量。

（三）合理设计，施工现场管控

在铁路路基工程的设计过程中，要根据当地实际施工情况来处理路基沉降问题。设计人员应该多与施工人员进行交流和探讨，根据施工人员的反馈信息进行设计方案的优化和调整，确保设计内容与当地实际情况相符，避免实际施工中出现问题。例如，路基建设工程中，其与山体隧道、桥梁、涵洞连接的位置很容出现沉降变形不一致的情况，因为两处的地质、基底承载能力不同，所以导致此类问题。该问题会增加施工难度，甚至带来危险隐患，所以需要设计合理的过渡段，根据具体的地质条件选择填料，确保沉降系数符合要求，并做好施工人员的指导工作。根据施工地的自然环境和具体施工条件，要合理选择施工时间，避免雨季施工，关键段施工尽可能选在旱季，并做好勘探工作，充分掌握具体的地质情况，确保施工设计的合理性。

结语：

综上所述，在铁路工程施工的过程中，路基沉降是比较常见的问题，为了控制此类问题，要采取有效的处理方法。在实际施工的过程中，要做好规划、勘探、设计等工作，明确工程中存在的问题隐患，全面确保工程的质量。