既有鐵路路基沉降變形原因分析及治理方案研究

趙楠

摘 要：在車輛沖擊荷載和復雜環境的長期作用下，路基的沉降變形是不可避免的，嚴重危及路基的穩定性和列車的安全運行。本文根據我國重載鐵路發車密度高、天窗時間點短、維修任務繁重的實際情況，對現有重載鐵路運行地基沉降發生的原因及主要沉降類型進行了說明，并在此基礎上對現有既有鐵路路基沉降變形處理相關的情況及主要工藝進行了說明，提出了地基沉降處理中所存在的主要問題，最后在此基礎上對既有鐵路路基沉降變形防治的主要措施進行了討論，以實現鐵路線下工程結構病害的早維修、快整治，滿足未來鐵路線路快速整治修復的需求。

關鍵詞：路基沉降;沉降變形;治理方案

中圖分類號：U213.1 文獻標識碼：A

0 引言

我國鐵路建設迅速發展，鐵路運輸己成為我國當代社會重要的運輸方式。現鐵路營業里程達3萬公里，覆蓋80%以上的大城市。但是由于我國國土遼闊，地域復雜，這些年鐵路出現了各種各樣的病害，嚴重阻礙了鐵路的進一步發展，其中尤以路基沉降最為普遍。鐵路路基發生沉降后，會引起上部各層結構隨之下沉，尤其對于沉降嚴重的路段，扣件的調整范圍已達極限，仍無法滿足現況軌道標高的要求。鑒于這種情況，在沉降變形地段不得不采取限速措施，嚴重影響了線路的運行品質和營運效率。該種情況下，研究既有鐵路路基沉降變形原因，并采取有效措施加以防止應作為重點進行考慮。

1 既有重載鐵路路基主要沉降變形類型及說明

關于路基沉降病害的形成往往是多種因素共同作用的結果，通過對重載鐵路路基沉降病害地點進行調研分析，并根據在病害中各種因素影響的大小，對病害進行分類，沉降病害按不同的成因及部位可以分為如下5類。

1）結構因素導致沉降;該類病害主要與結構自身的特點相關，受勘察誤差影響，導致設計時對結構自身的沉降措施處理不當而形成工后沉降;另一種為設計、施工的原因導致的路基沉降，設計不當以及施工控制不嚴格導致路基壓縮變形，或者施工控制不嚴格導致路基沉降，例如路基分層碾壓、夯實不到位，組料不合格等。

2）外界自然因素作用的沉降;自然氣候的影響如氣候變化導致路基土體的物理性質的變化或者路基在惡劣自然環境條件下產生沉降。

3）人為活動引起的沉降;鐵路對軌道路基下層的地基變形要求嚴格，對路基變形也比較敏感，路基附近的人類工程活動甚至部分生產生活都有可能造成路基的沉降。例如鐵路線路附近抽水以及大量堆填土對地形的影響，可能導致該段的路基沉降。

4）地下水位引起的區域沉降;鐵路為線性工程，其沿線路縱向抵抗變形的能力較差。當沿線的局部水文地質條件變化時，均有可能導致路基的不均勻沉降變形，輕則影響鐵路的運行速度，重則造成安全事故。

5）過渡段差異沉降;鐵路設計規范要求路基與橋梁、隧道或橫向結構物交界處的工后差異沉降不應超過5 mm，不均勻沉降造成的折角不應大于1/1 000。但過渡段是鐵路工程中最薄弱的環節之一，橋梁、隧道或涵洞與路基工程之間即使發生輕微的沉降差，也會嚴重影響該線路平順性。

2 既有重載鐵路路基沉降變形原因及加固處理主要問題討論

2.1 關于既有重載鐵路路基主要沉降變形原因及說明

關于鐵路路基沉降病害，產生的原因比較復雜，總體而言其主要原因在于特殊的地質條件、氣候條件以及列車振動負載的影響，其中地質條件的影響為內在因素，氣候條件和列車振動負載的影響屬于外在因素，其中對于地質條件的影響是真實存在的，而且由于地質條件是不斷變化的，但是其變化程度比較慢，所以主要還是氣候和列車振動負載影響比較大，在列車負載的影響下，路基會出現很大的塑性變形，路基的填土會出現塑性位移，并且產生路基病害，主要的表現就是產生枕木下面有積水洼地，尤其在雨季基床填土內的水分出現飽和情況，導致其強度出現降低情況，有的可能會影響車輛正常安全的運行。具體來講，主要包括以下幾個原因：其一，惡劣氣候環境的影響，如雨雪天氣、極端低溫、反復凍融循環等。其二，設計及施工處理不當，由于鐵路適應環境復雜，難免有在設計過程中考慮不全面的情況，對結構型式及材料的選擇方面存在欠缺，以及施工過程中由于施工質量難以達到相應要求等原因，導致路基出現沉降病害。其三，列車荷載的作用，列車重載的反復高頻作用，使得一些小病害迅速擴展，加速了微小病害的發展。

2.2 現有既有重載鐵路路基沉降變形加固處理主要問題分析

在普通鐵路路基中，路基病害整治方法有多種多樣，但由于我國鐵路線路長、跨區域大，天窗時間短、維修工作量大，病害整治仍比較困難，主要存在的問題：其一，鐵路維修養護人員對鐵路路基結構的病害還不夠充分了解，在已有的整治技術基礎上，選用何種材料、設備、工藝進行維修，標準尚不能明確和統一。其二，病害整治可能造成原有土體結構的擾動和破壞，使得病害進一步惡化，并且路基加固整治會引起土體擾動，可能破壞原有的土體平衡狀態，引起其他的路基病害。其三，整治質量的檢控在病害整治的整套技術缺乏，目前采用的鉆孔取芯方法存在一定的局限性和不足，并且質量檢控技術的發展很大程度上依賴于檢測技術的進步，其設備和裝置也取決于病害整治的材料和工藝。

3 加強既有重載鐵路路基沉降變形控制的主要方法及分析

3.1 加強路基有關設施和排水設施的養護維修

為了確保路基結構安全穩定，保持重載鐵路良好的運營狀態，運營維護部門必須加強路基變形監測、準確分析路基病害，制定合理規范的路基養護維修方案。對于此，可按照以下幾個方面進行考慮分析：經常保持線間排水設備的良好狀態，及時對排水溝、天溝、截水溝等排水設施進行清淤及養護維修，保證排水暢通;保持路基面防水層的完好。保持路基面及軌道板底座之間的清潔，保持電纜槽及蓋板完整，保證電纜槽排水管暢通。對于路基上的有關設備，接觸網立柱、聲屏障立柱、接地設備等，應保持其完好狀態，保證其與路基之間良好的接觸關系。

3.2 在既有路基變形處加強沉降監測

依據我國現有鐵路的狀況，作業人員在進行鐵路路基檢測作業的過程中，需要規避對于鐵路正常運行狀況的干擾，并加強對于各類先進技術以及檢測工藝的運用，確保獲得信息的準確、可靠以及快速。如在運營期間，路基與橋臺、橫向結構物過渡段是產生路基變形的多發地段，宜重點加強此處的沉降監測，建立并周期性分析過渡段沉降監測數據庫。同時結合軌道檢測情況，對突發的軌道不平順尤其是線路高低病害，加強分析病害處所的路基變形問題，屬于路基變形病害立即進行沉降監測并納入沉降監測數據庫。如在一些關鍵區域，應按設計要求進行地基沉降、側向位移等動態觀測。而按照相關規范及標準，應結合觀測的指標對路基變形進行系統評估，確保路基變形符合鐵路運行的要求，具體相關觀測要求及標準如下表1、表2所示：

3.3 及時對路基沉降發展超標處進行加固處理

通過監測對路基沉降發展超標的地段，根據病害實際情況，因“病”制宜地采取注漿、高壓旋噴或無柞軌道注漿（膠）抬升的加固方法處理病害。同時，做好對可能產生黃土陷穴的地段做好預防工作，對已查明的黃土暗穴迅速予以整治。預防工作主要是做好排水，路基坑洼積水及表土松散、裂縫等處，應填平夯實并采用防滲措施。對己發現的暗穴、暗溝，采用灌砂、灌漿、開挖回填等措施進行處理。而同時，路基排水也是主要的措施之一，尤其是線路的橫向排水。路基排水設施要與橋涵、隧道、車站等排水設備銜接配合，有足夠的過水能力;要與水土保持及農田水利的綜合利用相結合;城市地區還應與地方排灌、排污系統密切結合;要拉通至橋涵下水溝。對路基有危害的地面水，通過設置線間溝和集水井、側溝及排水溝，將水攔截引排至路基范圍以外，防止水流沖刷浸入路基。

3.4 加強鐵路維護保養工作的監督及管理

針對鐵路的特殊性，對鐵路線路進行養護維修，必須堅持時效性的原則，改變傳統的那種病害發生了才采取措施的舊思想，對線路病害認真分析并采取相應的解決措施。根據不同的季節，按照線路路段的不同，創新管理理念，采用科學合理的維修和養護技術，改善線路的維修養護工作。同時，從提高線路維修人員的積極性出發，工務部門可以設置不同的激勵制度，確保維修任務高效的完成。在日常的工作中，堅持“干一處保一處成一處”，并可通過設置標語等形式端正工作人員的工作態度，避免出現人力、物力和財力的浪費。此外，線路管理部門還需要加強對新技術的引進，同時還要加強對維修人員的培訓工作，不斷提升他們的維修工藝水平，鼓勵他們積極創新維修方法，增加鐵路線路維修養護水平。

3.5 完善考核制度

建立考核制度的目的既是為了增加工作人員的積極性，也是為了管理工作的順利進行。為了順利地進行維修工作，可以按照人員情況和設備數量，進行分組。每個小組設置相同的任務量，并保證任務完成的時間和質量，如有工作懈怠的人員，一經發現，嚴肅處理。同時還可以采用將工作責任落實到個人的方式，讓每位維修人員肩負起相應的職責，從而引導他們按時、按質的完成維修養護任務。現場作業要積極推行“全項目作業法”和標準化有效結合。標準化作業要求任何維修養護作業，不論作業量大小，都要認真按照《鐵路線路修理規則》來完成，嚴格遵守作業紀律，杜絕人身傷亡，在進行鐵路線路維修養護工作時，不可以隨意簡化作業程序，防止工作不到位或者返工的現象出現，進而延長線路病害發生的周期，提升維修養護工作的有效性。

4 結束語

綜上所述，我國鐵路開通運營數年后，發現路基沉降病害危害行車安全，而對于路基沉降的病害整治還缺乏相對成熟工藝技術，在此背景下本文開展了路基沉降病害整治及其質量檢控技術的研究，對現有鐵路運行地基沉降發生的原因及主要沉降類型進行了說明，并在此基礎上對現有既有重載鐵路路基沉降變形處理相關的情況及主要工藝進行了說明，提出了地基沉降處理中所存在的主要問題，最后在此基礎上對既有重載鐵路路基沉降變形防治的主要措施進行了討論，以實現鐵路線下工程結構病害的早維修、快整治，以保證重載鐵路行車安全。

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