高速鐵路路基工程控制因素及處理措施

摘要：本文對(duì)高速鐵路路基工程工后沉降形成的原因、沉降控制及安全施工措施等作了介紹。

關(guān)鍵詞：工后沉降;沉降控制

1"引言

高速鐵路的特點(diǎn)是高速度、高密度、高舒適度和高安全性，要達(dá)到以上要求，除了先進(jìn)的高速列車(chē)及完善快捷的運(yùn)營(yíng)控制系統(tǒng)外，對(duì)路基工程的要求也更為嚴(yán)格。

2""路基工后沉降

高速鐵路路基要求高強(qiáng)度、大剛度、縱向路基剛度變化應(yīng)均勻并且穩(wěn)定，以確保軌道的高平順性，滿(mǎn)足高速列車(chē)長(zhǎng)期安全、舒適、平順運(yùn)行。如何將路基工程的工后沉降控制在鋪設(shè)無(wú)砟軌道允許的范圍內(nèi)，如何確保路基動(dòng)力平順性與長(zhǎng)期穩(wěn)定性，成為路基設(shè)計(jì)及施工中的核心問(wèn)題。路基工后沉降主要由施工期殘余沉降、二期荷載作用下產(chǎn)生的沉降及列車(chē)動(dòng)載引起的變形三部分組成，施工期殘余沉降及二期荷載作用下引起的沉降主要為路基土及本體壓密沉降，列車(chē)動(dòng)載引起的沉降為瞬時(shí)彈性變形和長(zhǎng)期累積下來(lái)的塑性變形。考慮到無(wú)砟軌道鋪設(shè)完成后路基沉降應(yīng)滿(mǎn)足扣件調(diào)整能力和線(xiàn)路圓順性的要求，工后沉降不宜大于15mm;路基與橋梁、隧道或橫向結(jié)構(gòu)物分界處的差異沉降不應(yīng)大于5mm。

2.1""路基填料及路基本體沉降控制

高速鐵路路基必須具有足夠的強(qiáng)度和剛度，在列車(chē)動(dòng)載作用下，基床表面動(dòng)應(yīng)力不得超過(guò)基床的容許承載力，因此對(duì)路基的填料也有了更高的要求。高速鐵路無(wú)砟軌道路基基床厚度一般為2.7m，其中基床表層厚度為0.4m，采用級(jí)配碎石填料，地基系數(shù)K30≥190MPa/m，壓實(shí)系數(shù)K≥0.97;基床底層厚2.3m，采用A、B填料，地基系數(shù)K30≥130MPa/m，壓實(shí)系數(shù)K≥0.95。基床以下填料優(yōu)先選用A、B組填料和C組碎石、礫石類(lèi)填料，地基系數(shù)K30≥110MPa/m，壓實(shí)系數(shù)K≥0.92。

2.2""路基基礎(chǔ)沉降控制

路基基礎(chǔ)沉降在路基總沉降中占有相當(dāng)大的比重，很大程度上，高速鐵路沉降取決于基礎(chǔ)處理的好壞。

軟土地基：軟弱土層埋深較淺時(shí)，采用了挖除換填。軟弱土層埋深較厚時(shí)，采用CFG樁、水泥攪拌樁、高壓旋噴樁、預(yù)應(yīng)力管樁、小孔徑鉆孔樁、堆載預(yù)壓法、真空預(yù)壓法等地基處理措施。

砂土液化路基：地基為液化土層時(shí)，一般采用水泥攪拌樁、CFG樁、高壓旋噴樁、擠密砂樁或擠密碎石樁等措施進(jìn)行加固處理。

巖溶、采空區(qū)及人為洞穴路基：分析塌陷的形成機(jī)理和巖溶異常形態(tài)對(duì)路基的穩(wěn)定性影響。依據(jù)地面塌陷程度分區(qū)進(jìn)行路基整治，可采用樁板結(jié)構(gòu)跨越、回填、封閉、鉆孔注漿等措施。

2.3""路基沉降觀測(cè)及評(píng)估

鋪設(shè)軌道前，應(yīng)對(duì)路基變形做系統(tǒng)評(píng)估，以保證路基變形符合相關(guān)要求。路基沉降觀測(cè)應(yīng)以路基面沉降和地基沉降觀測(cè)為主，可設(shè)置沉降板、觀測(cè)樁或剖面觀測(cè)裝置等。路基沉降預(yù)測(cè)應(yīng)采用曲線(xiàn)回歸法，曲線(xiàn)回歸的相關(guān)系數(shù)不低于0.92;軌道鋪設(shè)前最終的沉降預(yù)測(cè)應(yīng)符合其預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性的基本要求。

2.4""路基施工質(zhì)量檢測(cè)

路基施工檢測(cè)技術(shù)是指地基處理和路基填筑工程中各種進(jìn)行質(zhì)量控制的檢查方法，主要包括復(fù)合地基承載力試驗(yàn)、動(dòng)力觸探試驗(yàn)、鉆芯取樣試驗(yàn)、K30試驗(yàn)、核子密度儀試驗(yàn)等。

3""路基排水

大部分鐵路路基病害都和水有很大關(guān)系，因此路基應(yīng)有完整通暢的排水系統(tǒng)，路基排水是指排除對(duì)路基有危害的地面水及地下水。排水設(shè)施布置應(yīng)合理，并與橋梁、隧道、站場(chǎng)等排水設(shè)施銜接配合，具有足夠的過(guò)水能力。

4""路基支擋及防護(hù)

路基支擋及防護(hù)結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，首先必須要查明山體和地基的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件，通過(guò)實(shí)驗(yàn)等手段取得必要的物理力學(xué)參數(shù)。線(xiàn)路通過(guò)陡坡地段，為降低路塹邊坡高度，一般設(shè)支擋工程。坡面危巖落石發(fā)育地段，采用主動(dòng)及被動(dòng)柔性攔石網(wǎng)相結(jié)合的措施，必要時(shí)，采用棚洞通過(guò)。滑坡及巖堆地段路基，在分析其成因及發(fā)展趨勢(shì)，評(píng)價(jià)其穩(wěn)定狀態(tài)及對(duì)路基危害程度的基礎(chǔ)上，根據(jù)滑坡、巖堆的具體情況和引起滑動(dòng)、坍塌的主次因素，進(jìn)行檢算后，采用設(shè)置抗滑樁、預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁、預(yù)應(yīng)力錨索、堆載反壓、清方減載、排水疏干等工程措施進(jìn)行綜合整治。

5""安全施工措施

5.1""周邊環(huán)境對(duì)施工和安全的影響及保證施工和安全的措施

線(xiàn)路途經(jīng)地區(qū)一般都會(huì)存在各種電網(wǎng)及管線(xiàn)，施工前應(yīng)作充分調(diào)查，需要拆遷時(shí)，應(yīng)與當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)部門(mén)結(jié)合解決拆遷事宜，未經(jīng)同意不得私自改移拆遷電網(wǎng)管線(xiàn)等，避免給當(dāng)?shù)厣睢⑸a(chǎn)及本項(xiàng)目安全施工帶來(lái)不必要的麻煩。當(dāng)鐵路工程項(xiàng)目對(duì)公路及其它道路造成影響時(shí)，在鐵路施工過(guò)程必須做一些必要的疏導(dǎo)及防護(hù)措施，必要時(shí)經(jīng)相關(guān)部門(mén)批準(zhǔn)，改移或鋪設(shè)臨時(shí)道路。施工過(guò)程與其它工程項(xiàng)目有沖突或相互干擾時(shí)，應(yīng)協(xié)商解決，確保安全施工。施工過(guò)程不得污染周邊水系、湖泊，不得破壞當(dāng)?shù)刈匀毁Y源及周邊環(huán)境。

5.2""施工安全的重點(diǎn)部位、環(huán)節(jié)、施工工藝和防范安全事故的意見(jiàn)

爆破工程：爆破工程施工必須嚴(yán)格按國(guó)家爆破安全規(guī)程要求進(jìn)行，爆破施工必須取得當(dāng)?shù)毓矙C(jī)關(guān)等相關(guān)部門(mén)許可，爆破所用炸藥、爆破設(shè)備的購(gòu)買(mǎi)渠道及儲(chǔ)存應(yīng)符合國(guó)家相關(guān)法律法規(guī)規(guī)定，爆破施工必須由專(zhuān)業(yè)人員指揮，施工隊(duì)伍必須具備相應(yīng)的資格證書(shū)。爆破時(shí)必須確保人畜、車(chē)輛等處于安全區(qū)域，并對(duì)爆破場(chǎng)地周?chē)敖ㄖ镒霭踩雷o(hù)。在城市、廠(chǎng)礦區(qū)居民聚居地、交通干道、風(fēng)景名勝區(qū)、重要工程設(shè)施、高壓線(xiàn)、地下洞庫(kù)、水、油氣管道、化工管道等附近進(jìn)行爆破施工時(shí)，必須采取相應(yīng)的技術(shù)安全和環(huán)境保護(hù)措施;進(jìn)行拆除（控制）等特殊爆破時(shí)，應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行特種爆破的有關(guān)規(guī)定，路塹開(kāi)挖嚴(yán)禁使用峒室藥包爆破。

強(qiáng)夯工程：施工機(jī)械宜采用帶自動(dòng)脫鉤裝置的履帶式起重機(jī)或其它專(zhuān)門(mén)設(shè)備，采用履帶式起重機(jī)時(shí)，在臂桿端部設(shè)置輔助門(mén)架，或采用其它一些安全措施，防止落錘時(shí)機(jī)具傾倒，必要時(shí)在臂桿端部一定長(zhǎng)度范圍捆綁一些廢舊輪胎以提高起吊設(shè)備減震緩沖作用。施工前應(yīng)查明場(chǎng)地范圍內(nèi)地下構(gòu)筑物和各種地下管線(xiàn)的位置及標(biāo)高等，并采取必要的保護(hù)措施，以免因施工而造成損壞。當(dāng)強(qiáng)夯施工產(chǎn)生的振動(dòng)會(huì)對(duì)臨近建筑物或設(shè)備產(chǎn)生有害影響時(shí)，應(yīng)設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，并采取挖隔振溝等隔振或防振措施。

樁基礎(chǔ)：樁基首先測(cè)量放樣，整地表，清除障礙物，施工前應(yīng)進(jìn)行成樁試驗(yàn)，確定施工工藝和施工參數(shù)，試樁數(shù)量應(yīng)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

5.3""改善安全作業(yè)環(huán)境和安全施工的措施

所有參與項(xiàng)目的施工人員必須接受崗前安全教育，熟練相應(yīng)的職業(yè)技能，熟知基本的施工安全常識(shí)，培養(yǎng)并具備安全施工的意識(shí)。施工場(chǎng)地與其他區(qū)域應(yīng)采用柵欄或鐵絲網(wǎng)等隔離開(kāi)，施工場(chǎng)地應(yīng)配備相應(yīng)的安全防護(hù)、消防及臨時(shí)救助設(shè)施，人員根據(jù)各自的崗位佩戴相應(yīng)的安全防護(hù)用品，保證人員安全。施工場(chǎng)地及周邊坑穴、施工電網(wǎng)等危險(xiǎn)場(chǎng)所應(yīng)設(shè)警示標(biāo)志并配套相應(yīng)的照明設(shè)備。施工過(guò)程，不得任意排放生活污水、生產(chǎn)廢水，生活、生產(chǎn)垃圾等應(yīng)集中堆放，及時(shí)清理，防止污染環(huán)境。

5.4""重大危險(xiǎn)源、重大事故隱患的評(píng)估、整改和監(jiān)控的措施

定期對(duì)施工設(shè)備、人員操作規(guī)程、施工工序做事故隱患評(píng)估，不滿(mǎn)足要求時(shí)，應(yīng)及時(shí)停產(chǎn)整頓，施工過(guò)程必須建立相關(guān)的防災(zāi)及監(jiān)控系統(tǒng)，杜絕重大危險(xiǎn)源、重大事故隱患的存在。

6""結(jié)束語(yǔ)

從目前已經(jīng)建成的鄭西、沈哈、京滬、滬杭等高速鐵路工程來(lái)看，施工方法、技術(shù)裝備及檢測(cè)手段均能夠達(dá)到高速鐵路路基工程的要求。高速鐵路路基工程應(yīng)本著一次處理、不留后患的原則，并注重吸收國(guó)內(nèi)外高速鐵路先進(jìn)技術(shù)、先進(jìn)工藝、新材料、新設(shè)備，在具備以上條件的情況下，一定會(huì)建好每一條高速鐵路。

參考文獻(xiàn)：

[1]鐵道部第一勘察設(shè)計(jì)院.鐵路工程設(shè)計(jì)技術(shù)手冊(cè)：路基[S].北京：人民鐵道出版社，1992.

[2]鐵道部2009年發(fā)布的國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范（試行）》試行版.