营业线高速铁路软土路基下沉病害处理研究

赵 腾

（中国铁路广州局集团有限公司 广州南高铁工务段，工程师，广东 广州 511487）

1 引言

既有铁路轨道下沉的影响因素较多，有砟轨道道床的累积下沉、基床和基床以下路基本体的自然下沉等都会引起轨道下沉［1］。路基沉降往往是多种因素共同作用的结果，多种原因可造成软土路基沉降实测值和理论值存在不同程度误差。

地基处理方法不断发展：多种处理方法综合使用形成复合加固技术［2］。桩（帽）、桩网和桩筏复合地基在高铁地基处理中的应用愈加广泛［3］；运营高铁路基变形整治通常有高压旋喷桩加固、花管注浆加固和注浆（胶）抬升等方法［4］；对高铁软土复合路基注浆时，注浆管的平面和深度方向的布置和施工顺序不同，最终效果存在差异［5］。

既有研究对软土路基沉降的原因分析、整治施工关注的较多，但是从设备管理单位的角度对病害处理全过程的控制分析和论述较少。营业线高铁软土路基病害处理时控制不当可能会对路基本体造成扰动影响行车安全，对其进行分析和管控，有助于设备管理单位管控好该类病害处理。

2 全过程控制工作重点分析

2.1 全过程控制工作阶段划分

借鉴全过程管理理念，将类似病害处理控制工作划分为六个阶段：病害监测和分析阶段、整治方案制定和审查阶段、施工准备阶段、工程实施阶段、验收和营业线提速阶段、工后跟踪复查阶段。

2.2 病害监测和分析阶段

（1）研判风险，采取有效的安全行车措施。根据病害的严重程度、发展情况和趋势，结合病害原因分析，综合研判风险等级和对行车安全的影响，可采取加强检查、24h人工看守、视频监控、列入防洪重点地点管理或限速运行等措施。根据《高速铁路路基修理规则》，一般软土路基段路基工后沉降超过限值时，应及时进行整治［6］。如下沉有继续发展趋势，预测在短期内会影响行车安全，应采取限速运行等方式确保安全。

（2）组织工程建设方、施工方、设计方现场联合调查，分析病害产生原因，商讨处置方案。

（3）加强轨道几何尺寸检测和路基变形监测。

2.3 整治方案制定和审查阶段

整治方案通常需要组织建设单位、原设计单位、施工单位和设备管理单位现场勘察后，共同研究确定。该类专项施工方案需组织专家进行评审，并经项目各参与方和铁路部门审核。设备管理单位应重点审查以下方面：

（1）是否按照国家或者行业规范、设计要求、相关会议纪要等要求进行编制施工方案，是否对专家组、项目各参与方和铁路部门提出的意见进行实质性反馈、修订和完善。

（2）设计深度是否符合要求，对既有铁路设备的保护措施是否符合要求，对既有铁路运营维护的影响是否预想充分。

（3）是否遵守高速铁路天窗修等铁路规章制度，对既有高铁行车的影响是否可控，如需限速运行，其限速条件的论证是否充分、限速值是否合理。

（4）是否制定了可行有效的线路几何尺寸或路基变形异常变化、关键施工技术参数异常、雨天施工等专项应急预案。

2.4 施工准备阶段

（1）施工主体应办理好《营业线施工许可证》，落实各项营业线施工制度，办理好限速事宜，按照施工方案做好各项准备工作。

（2）实施路基变形实时监测工作，并测量准确的原始基准数据，同时开展现场视频实时监控工作，设置好硬隔离。

2.5 工程实施阶段

（1）严格执行天窗修制度，施工期间落实限速运行要求，按照施工图设计、施工组织和日作业方案等组织施工。

（2）落实各项安全措施，检查既有铁路设备变化，包括轨道结构、路基本体及其支挡防护和排水设备、接触网立柱、线间和路肩封闭层、防护栅栏、管线管道等；常态化化检查周边环境变化，包括作业地点附近地面和邻近建（构）筑物、广告牌、塔（柱、杆）、地表径流和地下水变化等。

（3）做好轨道和路基变形监测，及时响应异常情况。实时监测、分析和共享路基变形、轨道几何尺寸变化。出现异常变化，按预案分级预警和响应，及时采取相应控制措施。

2.6 验收和提速阶段

全面检查整治工程、既有铁路设备和周边环境，施工单位整治完成遗留问题后方可撤场。审慎提速，可根据病害处理效果采取逐级提速，减少对运输的影响。

2.7 工后跟踪复查阶段

继续实施路基变形监测至路基变形基本稳定且经历过主汛期考验。与建设单位和施工单位建立长期、有效的沟通协调和联络机制。

3 病害整治实例

3.1 病害概况

某高速铁路K74+912～K75+011路基段存在下沉，上行右侧混凝土挡墙（高2～3.5m，宽0.5～0.6m）墙背与电缆槽间存在离缝，缝深55～65cm，宽2.3～3.5cm，挡墙外立面中部有水平裂纹长约4m，墙体存在外倾迹象（见图1），一个月裂缝宽度增加量为8mm。另外K75+011上行右侧挡墙竖向贯通断裂，水平错台2cm（见图2），一个月墙顶错台增加了6mm，有继续发展趋势。从2018年7月份开始每个月该路基段有砟轨道的平均抬道量达到5mm，至2019年5月累积抬道量已经超过50mm。综上，该处路基存在严重的下沉病害，若病害继续发展，可能导致挡墙倾覆、轨道几何尺寸严重超限影响高铁行车安全。

图1 挡墙垂直通裂外倾

图2 挡墙顶线路方向开裂

3.2 各阶段控制措施执行情况

3.2.1 病害监测和分析阶段控制措施发现该路基段工后沉降已经超过规定限值（15mm）［6］，及时启动整治，列入防洪重点地点管理。组织了原施工、设计、监理等相关单位进行现场联合调查，督促有资质的第三方监测单位开展路基变形监测。加强现场监控，做好应急准备，组建由建设方、施工、设计、监理和各设备管理单位组成的应急小组，督促施工单位在附近准备好应急人员、工机具和大型抢险机械等。分析成因如下：由于桩间土下沉量大于桩帽顶部下沉量，挡墙出现外倾、重心外移，加上列车动荷载，挡墙外倾和素砼挡墙水平裂缝进一步发展。挡墙竖向断裂位于桩帽与筏板两种结构地基加固处理的分界处，经试验类似地段采用桩帽和桩筏结构的加固地基实际沉降差比率可达到41%［3］，两种处理方法的地基沉降差是引起该处素砼挡墙竖向断裂的主要原因。

3.2.2 整治方案制定和审查阶段控制措施组织专家集中会审确定了整治方案，采用对行车干扰较小、应用广泛技术成熟且加固效果较明显的“注浆加固路基本体+重力式挡墙反压加固既有病害挡墙”整治方案，注浆施工和新建挡墙基础开挖施工期间该区段上下行限速80km∕h运行，采用分层注浆［5］，按照奇偶数跳孔注浆［7］，采用可减少施工中对路基本体的扰动，有效控制施工安全风险的“跳挖+快速浇筑基础”施工方法。

3.2.3 施工准备阶段控制措施督促施工单位落实各项施工前准备工作，并进行技术交底，确定第三方监测单位测得原始路基变形数据，视频实时监控已到位。

3.2.4 工程实施阶段控制措施严格按照施工图设计、施工组织等进行施工。量化控制施工过程关键指标，如注浆范围、注浆压力和注浆量等。施工中严密监控轨道和路基变形，结合现场路基设备现状及周边地质水文条件，对施工期间已限速80km∕h的高铁列车，应监控注浆期间日变形速率不超过3mm［8］，施工期间总沉降量在10mm以内［7］，并根据轨道和路基变形发展趋势、地面检查情况动态控制注浆施工。

3.2.5 验收和提速阶段控制措施全面检查了铁路设备和周边环境，并督促施工单位在撤场前将遗留问题整治完毕后，逐级提速直至恢复允许速度。为确保安全，将此段路基继续列入防洪重点地点管理。

3.2.6 工后跟踪复查阶段控制措施一是加强工后检查。二是与建设单位和施工单位建立了长期联络机制。三是密切关注至工后第一个主汛期结束直至病害销号。

3.3 效果分析

通过对该病害处理全过程划分管控阶段，有助于制定详细的工作计划、有序推进病害处理。将各项控制措施应用于实际中，验证了措施的可行性、有效性。整治施工完成并经历一个主汛期后的路基沉降稳定在2mm以内，病害处置取得了预期效果。

4 结束语

本文基于全过程管理理念，将营业线高速铁路软土路基下沉病害管控全过程划分为六个阶段，并分析每个阶段的关键控制措施。通过运用到实例中，解决了病害整治前安全控制、原因分析、整治方案审核和施工过程管控等难题，经检验取得了预期效果。