鐵路工程施工路基沉降控制研究

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1路基沉降分類及控制重點(diǎn)

路基沉降按部位分為地基沉降和路堤本體沉降。控制路基沉降的關(guān)鍵是地基沉降，目前對(duì)軟土、松軟土地基地段主要采用復(fù)合地基處理方式，如旋噴樁、水泥攪拌樁等，提高地基剛度，減少地基沉降。路堤本體沉降主要是因?yàn)槭┕み^程中對(duì)填料把關(guān)不嚴(yán)、壓實(shí)質(zhì)量達(dá)不到設(shè)計(jì)要求造成的。路基與橋梁、隧道、涵洞等結(jié)構(gòu)物以及路塹銜接處，因結(jié)構(gòu)剛度、地基條件不同會(huì)產(chǎn)生不均勻沉降，是極易發(fā)生路基病害的部位。因此地基處理、路堤填筑、過渡段施工質(zhì)量控制是沉降控制的重點(diǎn)。

2路基沉降施工過程控制要點(diǎn)

2.1提高認(rèn)識(shí)，強(qiáng)化培訓(xùn)指導(dǎo)

在傳統(tǒng)鐵路工程施工中，普遍存在重視橋、隧等結(jié)構(gòu)物，輕視路基施工現(xiàn)象，路基質(zhì)量缺陷、質(zhì)量事故頻發(fā)。路基在鐵路工程中，占有很大比重，如吉圖琿客專JHS-IV標(biāo)段，路基占線路全長近50%，工程量大、地基處理方式多、分布廣泛，施工中多點(diǎn)平行作業(yè)，施工進(jìn)度快，質(zhì)量控制難度大，稍有疏忽，輕則需要補(bǔ)強(qiáng)處理，重則造成返工。嚴(yán)重影響工程進(jìn)度，也造成企業(yè)社會(huì)信譽(yù)和經(jīng)濟(jì)效益嚴(yán)重受損。因此，應(yīng)加強(qiáng)技術(shù)培訓(xùn)指導(dǎo)，提高現(xiàn)場管理、施工人員的思想認(rèn)識(shí)，從組織管理上確保路基工程質(zhì)量。

2.2超前謀劃，合理組織施工

在組織路基工程施工時(shí)，應(yīng)綜合考慮鋪軌架梁時(shí)間、土石方調(diào)配、季節(jié)性施工影響、變形觀測等因素，合理劃分施工段落，安排施工順序。優(yōu)先安排橋涵、地基處理施工，雨季施工應(yīng)優(yōu)先安排排水系統(tǒng)施工，過渡段應(yīng)與相鄰路基同步施工，支擋結(jié)構(gòu)和邊坡防護(hù)工程根據(jù)實(shí)際施工需要合理安排施工順序。對(duì)于軟土、松軟土地段路基要注意不同地基處理措施可能產(chǎn)生的差異沉降，并應(yīng)保證必要的預(yù)壓期。路基填筑完成或堆載預(yù)壓后一般要保證不少于6個(gè)月變形觀測和調(diào)整期。

2.3加強(qiáng)試驗(yàn)檢測，嚴(yán)格過程控制

2.3.1地基處理控制。

我國鐵路路基地基處理方式根據(jù)地質(zhì)條件，主要有原地面處理、換填、重垂夯實(shí)、袋裝砂井、CFG樁、攪拌樁、旋噴樁等十余種措施。在進(jìn)行地基處理前，應(yīng)詳細(xì)核查地質(zhì)資料，并進(jìn)行地基處理的各項(xiàng)工藝試驗(yàn)。工藝試驗(yàn)應(yīng)對(duì)單樁承載力或復(fù)合地基承載力進(jìn)行驗(yàn)證，核查或施工中發(fā)現(xiàn)地質(zhì)情況與設(shè)計(jì)不符時(shí)，須及時(shí)反饋設(shè)計(jì)、監(jiān)理等相關(guān)單位，必要時(shí)進(jìn)行變更設(shè)計(jì)，實(shí)行動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)。以旋噴樁為例，施工前應(yīng)進(jìn)行成樁工藝試驗(yàn)，以確定加固粉料摻入量、注漿壓力、注漿量、旋轉(zhuǎn)提升速度等工藝參數(shù)，檢驗(yàn)成樁效果，指導(dǎo)大面積施工。在地基處理施工中，重點(diǎn)對(duì)原材料、工藝參數(shù)加以控制，實(shí)行一臺(tái)機(jī)械設(shè)備配置一個(gè)技術(shù)人員跟班作業(yè)管理。地基處理施工完畢，按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行復(fù)合地基承載力或單樁承載力等指標(biāo)檢測驗(yàn)證，合格后方可進(jìn)行路堤填筑。

2.3.2填料質(zhì)量控制。

鐵路路堤本體自下而上分為基床以下路堤、基床底層、基床表層，各部位填料標(biāo)準(zhǔn)不同，自下而上逐漸提高。路堤填筑前應(yīng)對(duì)設(shè)計(jì)取土場進(jìn)行取樣復(fù)查試驗(yàn)，符合設(shè)計(jì)要求的填料不足或質(zhì)量不完全滿足要要求時(shí)，應(yīng)重新選擇取土場或根據(jù)當(dāng)?shù)刭Y源情況設(shè)置填料生產(chǎn)廠。填料生產(chǎn)廠要根據(jù)需要配備相應(yīng)的篩分、破碎、拌和等設(shè)備。填筑過程中重點(diǎn)控制填料種類、粒徑、級(jí)配，不符合要求的填料嚴(yán)禁填筑到路基中。

2.3.3填筑過程控制。

路基填筑前，各種填料均應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場填筑工藝試驗(yàn)，試驗(yàn)段位置應(yīng)選擇在斷面及結(jié)構(gòu)形式均具有代表性的地段或部位，以確定不同壓實(shí)機(jī)械、不同填料、不同部位的施工方法和工藝參數(shù)。根據(jù)試驗(yàn)成果，確定最佳機(jī)械設(shè)備組合、壓路機(jī)碾壓行走速度、碾壓方式及碾壓遍數(shù)、填料的含水率控制范圍、松鋪厚度、改良土外摻料摻入比例等工藝參數(shù)，指導(dǎo)大面積施工。路堤填筑前應(yīng)對(duì)地基和原地原處理進(jìn)行驗(yàn)收，合格后方可填筑。路基填筑不宜安排在雨季、低溫條件下施工。基床以下及基床底層路堤填筑應(yīng)按“三階段、四區(qū)段、八流程”施工工藝組織施工。基床表層級(jí)配碎石應(yīng)按“四區(qū)段、六流程”組織施工。填筑層壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)檢測頻率要符合設(shè)計(jì)要求，檢測指標(biāo)主要是壓實(shí)系數(shù)K、地基系數(shù)K30、動(dòng)態(tài)變形模量EVD，檢測合格后方可進(jìn)行下層填筑。

2.3.4過渡段質(zhì)量控制。

過渡段路基填筑應(yīng)與相鄰路基工程同步施工，不能同步填筑時(shí)，應(yīng)在填筑交界設(shè)置臺(tái)階，臺(tái)階坡度宜為1：2，寬度約0.6m。過渡段的橋臺(tái)、涵洞等結(jié)構(gòu)物基坑應(yīng)以混凝土回填或碎石、灰土分層填筑，并用小型振動(dòng)壓實(shí)設(shè)備壓實(shí)。過渡段分層填筑厚度按試驗(yàn)段確定的厚度控制，大型壓路機(jī)碾壓不到或距結(jié)構(gòu)物2m范圍以內(nèi)的的部位應(yīng)用小型振動(dòng)壓實(shí)設(shè)備壓實(shí)，厚度不宜超過15cm。填筑層壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)檢測頻率要符合設(shè)計(jì)要求，檢測指標(biāo)主要是壓實(shí)系數(shù)K、地基系數(shù)K30、動(dòng)態(tài)變形模量EVD，檢測合格后方可進(jìn)行下層填筑。

2.4沉降觀測及沉降評(píng)估

2.4.1一般要求。

路堤開始填筑后，應(yīng)對(duì)路基沉降進(jìn)行系統(tǒng)觀測，沉降觀測資料及時(shí)整理、匯總分析。路基填筑完成或施加預(yù)壓荷載后應(yīng)有不少于6個(gè)月的觀測和調(diào)整期。觀測數(shù)據(jù)不足以評(píng)估或工后沉降評(píng)估不滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，應(yīng)延長觀測期或采取必要的加速或控制沉降措施。為了保證中期填筑過程中的安全，在采用排水固結(jié)加固的軟土地基上填筑路堤時(shí)，應(yīng)控制填筑速率，路堤中心地面沉降速率不大于10mm/晝夜，坡腳水平位移速率不大于5mm/晝夜。觀測精度及觀測頻次應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。變形觀測應(yīng)按設(shè)計(jì)要求布置測點(diǎn)，每個(gè)觀測段落至少有2個(gè)工作基點(diǎn)，形成附合或閉合水準(zhǔn)線路。沉降變形觀測應(yīng)加強(qiáng)觀測標(biāo)志、觀測元件、平面基點(diǎn)和水準(zhǔn)基點(diǎn)的保護(hù)工作，保證沉降觀測數(shù)據(jù)可靠有效。

2.4.2沉降預(yù)測及評(píng)估。

路基沉降預(yù)測采用曲線回歸法。根據(jù)路基填筑完成或堆載預(yù)壓后不少于6個(gè)月的實(shí)際觀測數(shù)據(jù)做多種曲線的回歸分析，確定沉降變形趨勢，曲線回歸的相關(guān)系數(shù)不應(yīng)低于0.92。沉降預(yù)測的可靠性須經(jīng)過驗(yàn)證，間隔3-6個(gè)月的兩次預(yù)測偏差不大于8mm。路基沉降評(píng)估應(yīng)結(jié)合路基各觀測斷面以及相鄰橋、涵、隧的沉降預(yù)測情況進(jìn)行，預(yù)測的路基工后沉降值應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。

3結(jié)束語

路基沉降控制是鐵路工程質(zhì)量控制的重要內(nèi)容，特別是對(duì)高速鐵路運(yùn)行安全至關(guān)重要。只有通過強(qiáng)有力的組織措施、技術(shù)措施并采用先進(jìn)的試驗(yàn)檢測手段，實(shí)行動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)，強(qiáng)化過程控制，才能確保設(shè)計(jì)施工后沉降目標(biāo)實(shí)現(xiàn)，確保鐵路工程質(zhì)量安全目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。

作者：李曉峰 單位：中鐵九局集團(tuán)有限公司