既有铁路路基沉降变形原因分析及治理方案研究

既有铁路路基沉降变形原因分析及治理方案研究

王桂茵

福建船政交通职业学院 福建省福州市 350000

摘要：随着经济和交通行业的快速发展，铁路工程路基施工是基础性环节，对于铁路工程整体质量起着不可或缺的作用，要加强铁路工程路基施工过程的质量管理与控制，把握铁路工程路基施工各个关键点，实现对施工全过程的质量管控，延长铁路路基结构的安全耐久性，降低铁路工程路基施工成本，促进铁路工程施工企业的持续稳定发展。

关键词：铁路；路基工程；沉降控制

引言

随着社会的进步与经济发展，在高速铁路实际施工作业的时候，需要做好路基沉降作业。根据沉降观测到的相应数据信息预测路基沉降量。再经过相应的预测实现路基工程项目的相关要求，进而明确无砟轨道的实际铺设时间。针对路基沉降预测经常使用的方法会关联多个领域，其工作困难程度加大。

1关于铁路路基工程的沉降变形

在铁路工程建设过程中，路基沉降变形非常普遍且严重。据相关资料显示，沉降严重时累计可达数十厘米，严重影响了铁路的正常运行。而保证高速铁路的安全、平稳、高速运行的前提条件就是轨面平顺，轨面平顺的前提条件是支撑轨面的路基、桥梁、隧道的变形被严格控制在允许范围内。因此，控制路基沉降变形是铁路工程建设领域的一项非常重要的工作，不同等级的铁路的沉降变形限值标准不同，无砟轨道高速铁路的沉降变形控制要求尤其严格。在高速铁路无砟轨道建设发展以前，我国一直采用有砟轨道，有砟轨道工程路基沉降变形控制限值标准较低，目标容易实现。有砟轨道路基沉降变形超过限值时，可以补充道砟，以保持轨道几何尺寸，较好地应对了铁路路基工程沉降变形的问题。无砟轨道高速铁路的建设，对路基工程沉降变形控制指标较有砟轨道提高了10倍，应严格按照“一般地段工后沉降要求小于或等于15mm，沉降比较均匀，允许工后沉降量为30mm，并且调整轨面高程后的竖曲线半径符合Rsh≥0.4Vsj2，（Vsj为设计速度）桥台台尾过渡段工后沉降≤5mm，或者折角≤1‰,工后沉降速率要求为零”这一标准进行控制，难度较大。

2铁路路基沉降变形控制的主要技术措施

2.1路基变形监测控制

对于铁路工程路基施工过程中出现的路基变形问题，要采用水准测量法进行质量控制，可以采用电子水准仪进行水准测量，预先埋设观测点，沿铁路纵向设置间隔5m的观测标，将优级反射片埋设于道床板侧的中间，使反射片的正面对着线路法线方向，实现随时观测。并采用全站仪相对固定设站法，间隔1h观测1次沉降变化，异常状态下要紧急停止注浆，并对相应路基段进行监测和及时反馈，生成注浆监测报告。并对若干个监控观测桩进行观测，获悉注浆过程中的路基变形情况，进行各断面变形监测分析，通过动态监测可知路基整治后轨道的动检车峰值情况，上、下行线高低峰值变化不大，较为平稳；沉降所在单元TQI值在1.97~3.15，表明路基整治之后的轨道线路较为平顺。从静态监测来看，通过对不同断面的静态水准观测可知，上、下行线沉降量变化较小，最大沉降量＜3mm。综上可知，对于路基施工存在的沉降变形现象，可以采用注浆加固的处理措施，有效提升基底土的强度和刚度，减少路基沉降及基床表面的应力。

2.2不同的地质情况采取不同的地质加固措施

铁路地基的处理方法中，比较传统的有换填法、排水固结法、挤密桩法、强夯法、粉喷桩法等，这些方法的选择依据主要为：1）表层软土、松软土、软黏土厚度不大于2.0m的地段原则上采用挖除换填措施；2）厚层黏性土、粉土和松软土地基,特别是分布有较厚的硬壳或硬层夹软弱层的地基，主要采取CFG桩复合地基加固；3）含较多碎石黏性土和砂性土、填土、碎石土的地基,采取钻孔灌注桩加固；4）对于正常固结的淤泥、淤泥质土和软黏土以及地基承载力标准值小于120kPa的黏性土和粉性土地层,采用搅拌桩复合地基加固。

2.3机械抬升结合注浆填充方案

对于无法通过调整扣件以恢复轨道结构的沉降变形，本项目主要采取机械抬升结合注浆填充的整治方案。该技术方案主要是在支撑层两侧下部安放顶升设备，将支撑侧、CA砂浆层以及轨道板以计算所得的抬升量进行整体抬升，再在支撑层底部的空隙中注入注浆材料，从而使得轨道标高得以修复，路基基床表层的高程得以保持。在采用顶升设备进行抬升时，轨道结构的高程采用液力压差传感器进行测量，以使得上部轨道结构的抬升得到精确的控制，保障轨道高程符合规定要求。同时在被抬升的支撑层底部的空隙中注入速凝材料，以较短的时间恢复通车。

2.4人工神经网络法

人工神经网络法主要是对自然或者是人们大脑的神经网络特征进行模拟，其属于非线性动力系统，拥有分布与并行处理信息内容的实际储备运算水平与能力，需要提升抗干扰水平以及联想能力。此种手段在对非线性问题进行实际处理的时候，具备非常明显的优势作用。在岩土工程项目实际施工作业过程当中，经常使用沉降预测神经网络建模手段，其主要包含两个方面，一方面主要是将多样性影响因素和沉降之间的关系使用神经网络展现出来，根据外界的多种影响因素进行沉降，也就是BP网络。另一方面，不需要对沉降多个方面的影响因素进行考虑，主要是在现阶段沉降的基础上，与传统的沉降历史数值之间形成相应的神经网络模型，也就是Elman模型。

2.5遗传算法

遗传算法属于新型计算手段与方法，其具备随机以及高度并行特征。其和常规性的合理优化手段进行对比分析，不能够直接与模型参数之间打交道，需要处理对参数进行代表的相应编码。在实际操作活动当中，遗传算法在具体操作的时候需要对解群进行全面合理的控制，不只是让其限制在某个点上，这样一方面提升了实际搜索的质量与成效，另一方面防止进入到局部极值现象当中。在实际求解的时候，不需要对目标函数的相应微分进行计算。因此，对制约条件以及目标函数的要求并不明显以及不可靠，在对非线性问题进行实际处理的时候，和过去的方法进行对比分析具备非常显著的优势性。

2.6地基处理

地基处理的质量应符合设计和TB10751—2018《高速铁路路基工程施工质量验收标准》的规定，对搅拌桩、CFG、桩螺桩桩、管桩等地基形式，在施工前应进行成桩工艺性试验，确定各项施工工艺参数，进行单桩或复合地基承载力试验，确认设计参数，设计人员和监理应参加工艺性试验，并确认试验结果，施工单位按确定的工艺参数编制作业指导书，按确定的参数组织施工。地基处理所使用的砂、碎石、混凝土应按规定检验试验，成桩后按规定比例进行成桩质量（用低应当检测桩身完整性）检测。

结语

随着时代进步与社会快速发展，在我国各个大城市当中都已经建成了相应的高速铁路，这使我国高速铁路建设事业已经迈入了不断发展的时期。要想与高速列车的实际运转情况相满足，在合理控制路基沉降的时候要严格遵守相应原则，要不断转变过去的高速铁路设计思路，一方面保障路基工程项目的实际强度，另一方面使用多样性的沉降预测手段对路基变形情况进行科学合理的控制。

参考文献:

［1］刘列平．高速铁路路基沉降预测方法研究［J］．地矿测绘，2019，35(02):1-3．

［2］黄明．浅谈高速铁路几种路基沉降预测分析方法［J］．江西建材，2018(05):57-60．

［3］赵慧敏，祈中强．有关高速铁路路基沉降控制问题的研究［J］．科技信息，2019(35):88-89．