铁路路基施工技术的应用

铁路路基施工技术的应用

李超

中铁上海工程局集团第四工程有限公司

摘要：铁路路基工程智能建造属于“智能建造”板块的重要组成部分，随着大数据、BIM、人工智能、北斗定位等新一代信息技术与机械化深度融合，路基工程勘察设计、工程施工、建设管理等方面信息化全面普及，重点环节的智能化转型逐步展开，相关技术发展将引领我国铁路路基工程建设迈上更高台阶。

关键词：铁路路基；施工技术；应用

前言

铁路路基的稳定性直接关系到铁路的安全。施工过程中发生安全事故是不可避免的，但铁路建设单位能够在可控范围内尽量减少。相关的法规要求对路基施工技术、路堑施工技术和施工各个阶段的防护技术等进行合理有效地管理和提高能极大地保证铁路的安全性。此外采用多种不同的施工工艺对路基进行加固对技术人员的能力提出了更高的要求。同时，施工材料安全性能也不容忽视，避免粗加工，保证铁路工程路基施工高效完成，提高铁路质量，及时完成铁路施工，改善铁路工程的发展质量，这对于实现可持续发展有很大益处。

1铁路工程路基施工概述

1.1铁路工程概况

近年来，我国铁路工程在国家相关政策的帮扶下有了很大的发展，我们容易看到铁路工程的数目增多，其质量有所改善。但我们应该更加客观地看待问题，与许多发达国家相比，我们与其仍存在很大的技术差距。因此中国铁路项目的现代化进程仍然有很长的路要走。

1.2铁路工程路基施工概况

目前，值得肯定的是与发达国家相比，我国路基施工在技术层面及高素质人才培养等方面虽然仍然存在一定的差距，但随着我国在这方面的努力，其差距正在逐步缩小。然而，当前路基工程面临的问题也在增多，其原因在于铁路工程的快速发展和铁路工程建设速度的快速增长，相关技术人员往往容易重视速度忽视质量，这就造成出现一些粗加工现象，这对于工程的顺利进行造成了不利的影响。

2铁路路基工程的主要特点

2.1岩土结构

一般路基结构是具有连续介质的岩土结构，对承载力和拉力有一定的要求和标准。其构造纹理破碎、多孔和不均匀，适用范围广且适应地形复杂。此外，由于岩土类型不同，易受气候变化、水位波动和地质灾害等外部因素的影响。

2.2环境因素

鉴于铁路工作环境复杂，铁路路基在自然环境中经受大自然的洗礼。但不可否认的是我国高速铁路建设的发展也使得影响路基施工的自然因素逐渐趋于多样化，如地质构造、水文条件、地震区和多年冻土区等。鉴于此，在路基施工中，对当地的自然环境进行科学的考察和分析及跟随着季节和环境变化，及时对施工过程和施工技艺进行调整、推进对铁路工程的工作至关重要。

2.3荷载要求

满足铁路路基的荷载要求，有利于路基稳固性能的改善。路基铺设在轨道上与列车运行时其荷载标椎是不同的，而这很容易影响路基的实用性能。因此，在施工过程中，路基的施工试验应在科学的检测环境下进行，以减少一系列路基失稳等施工质量问题的发生。

3关键技术

3.1路基工程智能勘察

智能勘察是利用遥感、倾斜摄影、激光点云、GPS、室内定位、工程物探等现代信息获取技术，以及遥感判释、图像识别等信息提取技术，结合大数据、物联网、云技术等信息传输与管理技术，实现工程勘察全过程的智能化、协同化、平台化。地震扁铲侧胀试验可以获取土体的动剪切模量和剪切波速等动力参数，结合声波、核磁共振等的岩土参数随钻获取技术基于地层应力波进行岩土力学特性分析，稳态、瞬态、无源面波法的应用可以揭示岩性变化，这些新技术、新方法大大扩展了获取土体物理力学参数的能力，为实现基于岩土动力特征的路基结构参数化设计与施工智能控制提供了基础。同时，载波相位动态实时差分技术、智能航测技术、三维激光放样机器人等技术与装备大幅提高了路基工程野外作业效率和勘察精度。而空天地一体化勘察是对多种现代化勘察技术和信息化技术的综合运用，基于工程区域地质特征、勘察阶段特点及路基工程设计所需地质参数等，组合合适的技术手段，实现从面到点、从定性到定量逐步深入，并基于数据融合处理平台实现从外业采集、内业处理、成果提交到资料归档全过程的数据分析与共享，提高勘察作业效率。

3.2路基工程智能施工

路基智能施工机械融合北斗定位、多源信息传感、智能控制等先进技术实现各项关键施工参数的自动监测，结合对地层变化、填料性质、岩土动力特性等方面的分析优化施工参数，实时反馈并引导/控制机械作业。在地基处理施工中，实现了对CFG桩、螺杆桩、旋喷桩、搅拌桩等常见桩型施工关键参数的自动化监测，探索了基于钻探动力变化的地层判识，以此指导施工、验证并优化设计方案。在路基填筑施工中，基于路径跟踪算法和机械智能控制，实现压路机无人驾驶作业，并根据压实质量连续检测结果自动规划补压路径；基于自感知和自动控制技术，精准控制推土机、平地机的铲刀姿态进行摊铺平整作业，自动引导挖掘机进行边坡整形作业，形成了路基工程智能填筑成套技术与装备。在路基封闭层施工中，研制了集成“导向定位、自主走行、滑模摊铺、振捣成型、坡度控制”等功能的混凝土封闭层施工装备，建立了“全过程温度监控、3D智能摊铺、无人压路机智能压实”的沥青混凝土封闭层成套施工技术。在附属结构施工中，发展了滑模施工成套技术，通过特制定型挖斗和滑模设备，实现排水沟快速开挖成型、混凝土振捣与一次性浇筑成型。

3.3路基填筑质量连续检测

路基填筑质量对高铁长期运营安全至关重要，目前我国铁路路基压实质量主要采用压实系数K、动态变形模量Evd和地基系数K30进行控制，这种点抽样检验方法无法全面掌握路基压实质量，导致欠压、过压现象。压实振动连续检测技术于2011年发布铁路标准，经过近年来的持续研究，已经发展出包括时域频域指标、力学类指标、压实能量指标3种主要类型。其中，压实能量指标（CEV）基于振动压路机-粗粒土填料动力耦合分析揭示压实过程能量传递机理、反馈压实程度，经实践证明对于高铁粗粒土填料具有良好的适用性，为基于机-土动力耦合分析的路基压实质量高精度检测与智能化施工提供了新途径。除了压实振动连续检测外，路基压实质量连续检测还涵盖了对含水率、填料级配等方面的自动化连续检测，目标是综合分析含水率、填料级配、压路机作业参数及岩土动力学特性，采用智能算法对路基压实状态进行评估，提高路基质量自动化检测精度，为压实作业参数智能调控提供支撑。

3.4路基变形自动监测与评估

建设期间铁路工程沉降变形往往通过设置沉降板开展人工观测进行评估，以确定轨道工程施工时机，存在数据精度差、频率低、易影响施工等问题。随着自动化监测与物联网技术的发展，铁路路基变形全自动监测系统在前端数据采集装备的可靠性、以及后端数据形象化展示及科学分析决策等服务上，都已经具备了进行长期监测的服务能力。通过设置沉降自动监测设备，实现了高密度、长时间、不间断的路基变形监测与管理，具有实时在线、安全可靠、经济适用的特点。

结束语

铁路工程施工技术对路基的高要求，使得施工人员在施工过程中充分发挥施工技术的作用，积极运用路基防护技术和路堑技术，稳定路基，改善铁路的稳定安全性能。同时应考虑到在施工中、后期，应重点按规定进行基坑开挖和填筑，并应用路堤技术加固铁路路基，确保铁路路基加固，能承受一定重力，提高其预应力和承载力，保证铁路质量合格，进而实现提高铁路工程路基施工质量验收水平，达成工程顺利完工的目的，同时也能提高我国铁路运输的效率。

参考文献：

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