铁路施工中路基沉降的控制技术探究

许栋楠

摘 要：为探讨铁路施工中路基沉降的控制技术，采用理论结合实践的方法，立足路基沉降控制的必要性，分析了引起路基沉降的主要原因，并提出CFG桩控制技术在铁路施工路基沉降控制的要点。分析结果表明，路基沉降是铁路施工中比较常见的病害，引起路基沉降的原因比较多，处理难度大，需要结合现场实际情况，选择有針对性的控制技术，才能更好的解决路基沉降问题，保证铁路施工质量，值得施工单位高度重视。

关键词：铁路施工;路基沉降;CFG桩;钻孔

引言：

铁路工程里程比较长，在施工建设中经常会遇到软土地基，承载力比较差，极易发生沉降问题，从而影响铁路施工质量。地基沉降不仅会影响铁路施工质量，而且威胁到后期列车运行的安全性。因此，在具体施工中，必须结合现场实际情况，选择有针对性的控制技术，才能解决路基不均匀沉降问题，为铁路施工营造一个良好对施工条件，更好的保障施工质量。基于此，开展铁路施工中路基沉降的控制技术的探究分析就显得尤为必要。

1、开展路基沉降控制的必要性

铁路施工对路基的稳定性、承载力有很高的要求，如果路基存在沉降问题，就无法保证铁路轨道铺设的平整性，影响列车通行的安全性，而且会增大养护成本，如果情况严重，甚至会引起交通事故，加强路基沉降控制的必须必要性主要体现在以下几个方面：

第一，有利于提升铁路工程施工质量。衡量铁路施工质量的因素比较多，路基沉降控制质量，就是非常重要的指标。因此，在铁路工程施工中，必须详细分析地基的稳定性和承载力，如果强度不足，易发生沉降，就需要选择合理的控制技术，并加强对路基沉降控制技术落实的管理，将所有施工细节落实到实处，才能好的避免发生意外情况，保证施工质量。

第二，有利于降低后期维护成本。路基是铁路施工的基础，加强路基沉降控制，可有效保证路基的质量，降低后期维护成本和难度，以降低铁路工程后期运维成本，促使铁路事业持续健康的发展。

第三，有利于提升铁路施工效益。对铁路工程而言，前提建设投资成本比较高，加强路基沉降控制，可更好的提升经济效益和社会效益。如果路基沉降控制不到位，必然会引起返工问题，增加成本，延长工期，甚至会影响施工单位的市场信誉，不利于长期发展。

2、引起铁路施路基沉降的主要原因

在铁路工程施工中，里程比较长，经常需要穿越很多不同地质条件，难免遇到软土路基，处理不当就会发生地基沉降。软土路基含水量、承载力比较差，一旦受到外界压力的作用，就会发生不均匀沉降。铁路路基需要承受铁路轨道、车辆自重等，如果路基承载力较差，就无法承受铁路自重，影响列车行驶的安全性[1]。列车在行驶过程中，会将压力传递给路基，促使路基的静荷载发生变化，从而迫使路基出现沉降。此种沉降是铁路随着使用时间的增加而逐步累积起来的，铁路路基多由散体材料回填碾压而成，在铁路自重、列车荷载、自然条件、水资源渗透等因素的影响下，就会出现不均匀沉降。沉降量的多少回填材料的材质、回填方法、压实方法等因素有关。

3、铁路施工中路基沉降的控制技术

在铁路施工中经常会遇到路基沉降问题，从而影响铁路工程的总体质量，这就需要采取一系列行之有效的控制技术进行处理，常用的控制技术有：换填法、钻孔灌注桩、强夯法、CFG桩等。其中CFG桩，在路基沉降控制效果、成本、效率、适用性等方面都有显著优势，值得大范围推广应用。

3.1施工前的准备工作

在应用CFG桩控制技术处理路基沉降前，需要相对地质水文条件进行全面勘探，并出具地质报告书。再通过测量放线，确定每根CFG桩的具体位置，设计CFG桩布设图，同时确定出路基沉降现场的水准控制点，为CFG桩的施工营造一个“三通一平”的条件。

平整施工场地，清除CFG桩施工区域内的障碍物，去除地表植被土，换填上普通土到设计标高，普通土回填是要遵循分层回填，分层压实的原则，以保证的密实度。地基沉降处理现场场地高程应高出CFG桩设计桩顶标高至少50cm，压实完成做，对场地质量进行检测，达标后才能开始CFG桩施工。

3.2钻机就位和校正

前期准备工作全部到位之后，结合CFG桩桩位布设情况，逐步引导钻机就位，完成就位后，及时进行校正，可通过钻机塔身前后和左右的垂直标高检查塔身导杆质量，以调整钻机钻孔的位置，保证钻头、钻头、CFG桩中心在同一条铅垂线上，控制CFG桩的垂直度最大偏差不超过1%。

3.3混合料拌和

由于在铁路路基沉降处理中处理的范围比较大，混合料用量大，因此，多选择集中拌和的方法。混合料配合比要通过多次配合试验来确定，以保证每种原材料的添加都符合设计要求。对CFG桩而言，在混合料拌和中，需要保证混合料的拌和时间不小于60s[2]。尤其是加水量和坍落度，需要结合具体的施工方法和CFG桩施工工艺进行确定，在泵送混凝土之前，需要保证混凝土泵料斗中必须准备好充足的熟料，以保证CFG桩施工的连续性。

3.4钻孔施工

钻孔也是CFG桩施工的主要工序，钻孔孔径、深度、倾斜度等都必须满足施工要求。CFG桩具体的施工顺序为：横向要从铁路线路两侧开始逐步向中心推进。在正式钻孔前，需要详细检查芯管顶部的气眼是否通畅，以及混凝土软管的连接是否紧密，是否存在扭曲问题。如果存在堵塞、渗漏、扭曲等必须及时处理。正式钻孔中，要先关闭钻头阀门，向下移动钻杆到钻头接触地面为止，然后启动电动机，开始钻进时，要先进行低转速，低压力钻进，钻入土层深度达到30～50cm时，在逐步加快钻进速度，直到达到设计钻速为止，此种逐步提升钻速的方法，既能减轻钻杆的摆动幅度，也可以避免发生塌孔问题，发现偏差之后还能及时纠正。如果在钻孔时，发现难以钻进问题，要适当降低钻速，缓慢推进，否则容易CFG桩孔偏斜、位移等问题。如果情况严重，甚至会破坏钻杆和钻具。当钻进达到设计深度之后，在动力头底面停留位置相应的钻机塔身位置要做醒目标记，作为CFG桩钻孔孔深控制的依据。但动力头地面达到标记位置后，CFG桩的长度满足设计要求，在具体钻孔施工中，还要严格控制施工工作面的标高差异，以保证施工质量。

3.5灌注和拔管

CFG桩钻孔达到设计要求之后，及时进行检验，保证钻孔的深度、孔径、倾斜度等都达到设计要求之后，及时进行泵送。钻杆芯充满混凝土之后，及时进行拔管操作，切不可先提管，后泵送混合料。在CFG桩成桩操作中，拔管提升的速度要控制在2m/min～3m/min之间，整个灌注过程要连续进行，避免混合料供应不足发生停机待料问题，形成接缝，影响CFG桩成桩质量，降低路基沉降控制质量。在整个灌注过程中，要由专业人员负责对灌注施工过程的参数进行详细记录，保证灌注量不能小于设计混合料量，控制CFG桩超灌量控制在不小于50cm。在CFG桩施工中，混合料的坍落度普遍比较大，经常出现“下座”情况，这就需要及时进行补浆操作[3]。当CFG桩灌注完成之后，桩顶需要采取湿黏土进行封顶，并进行合理保护，严禁任何车辆进入到路基沉降处理部位，以免发生断桩操作问题。

3.6试验跟踪和移机

在CFG桩施工中，为验证CFG桩施工质量，需要抽样做混合料试块，每台机械每天都需要制作三块试件，并进行标准养护，测定抗压强度。当上一根CFG桩施工完成之后，及时进行钻机移动，进行下一根CFG桩施工。在具体施工中，CFG桩的钻出土量比较大，经常会覆盖临近的CFG桩。甚至经常发生钻机支撑脚压在临近CFG桩上的问题，影响影响CFG桩成桩质量。为解决这一问题，需要根据轴线或者周围CFG桩的具体位置进行复核，严格按照测量放线确定的桩位进行施工。

3.7桩头处理

当CFG桩成桩时间达到7天后，要及时凿除桩头，为提升施工效率，清土工作可选择小型机械联合人工的方法进行开挖和清运，以免破坏CFG桩，引起断桩问题。机械开挖到设计标准约20cm时，进行人工清除和找平。清槽结束之后进行人工截桩，具体而言，可采取3根钢钎，相互之间的距离控制在12cm左右，沿着CFG桩的径向，楔入到CFG桩中，直到上部桩头全部断开。断开后的桩头，要用小型钢钎修正平齐[4]。针对桩头处理出现的裂缝、断裂问题，需要先凿毛后，露出干净的原混凝土层，再涂刷一层素水泥浆液，再用比原混凝土高一级的混凝土进行填补和振捣，填补完成之后还要进行检测，检测结果达标后，再进行桩帽和垫层施工，完成铁路路基沉降处理工作。

结束语：

综上所述，在铁路路基施工中，难免会遇到一些软土地基或者高回填地基，此种地基抗压强度比较差，容易发生不均匀沉降，影响铁路施工的总体质量。这就需要施工单位结合路基沉降的成因，选择合适的处理技术，并加强质量控制，才能降低路基沉降对铁路施工造成的不利影响。适用于铁路路基沉降控制的技术比较多，而CFG桩控制技术，在施工效率、施工质量、控制效果等方面有显著优势，值得大范围推广应用。

參考文献：

[1]陈康.特大桥上跨峰福铁路施工期间路基沉降监测分析[J].铁道运营技术，2020，26（4）：3.

[2]张庆.高速铁路路基施工质量控制与沉降预防对策[J].科技资讯，2019， 17（19）：2.

[3]本立平.高速铁路路基沉降注浆加固施工技术研究[J].冶金丛刊，2019， 4（1）：26-27.

[4]陈际明.改进GM（1，1）模型在铁路路基沉降预测中的应用[J].工业安全与环保，2019，45（1）：4.