營業線高速鐵路軟土路基下沉病害處理研究

趙 騰

（中國鐵路廣州局集團有限公司 廣州南高鐵工務段，工程師，廣東 廣州 511487）

1 引言

既有鐵路軌道下沉的影響因素較多，有砟軌道道床的累積下沉、基床和基床以下路基本體的自然下沉等都會引起軌道下沉［1］。路基沉降往往是多種因素共同作用的結果，多種原因可造成軟土路基沉降實測值和理論值存在不同程度誤差。

地基處理方法不斷發展：多種處理方法綜合使用形成復合加固技術［2］。樁（帽）、樁網和樁筏復合地基在高鐵地基處理中的應用愈加廣泛［3］；運營高鐵路基變形整治通常有高壓旋噴樁加固、花管注漿加固和注漿（膠）抬升等方法［4］；對高鐵軟土復合路基注漿時，注漿管的平面和深度方向的布置和施工順序不同，最終效果存在差異［5］。

既有研究對軟土路基沉降的原因分析、整治施工關注的較多，但是從設備管理單位的角度對病害處理全過程的控制分析和論述較少。營業線高鐵軟土路基病害處理時控制不當可能會對路基本體造成擾動影響行車安全，對其進行分析和管控，有助于設備管理單位管控好該類病害處理。

2 全過程控制工作重點分析

2.1 全過程控制工作階段劃分

借鑒全過程管理理念，將類似病害處理控制工作劃分為六個階段：病害監測和分析階段、整治方案制定和審查階段、施工準備階段、工程實施階段、驗收和營業線提速階段、工后跟蹤復查階段。

2.2 病害監測和分析階段

（1）研判風險，采取有效的安全行車措施。根據病害的嚴重程度、發展情況和趨勢，結合病害原因分析，綜合研判風險等級和對行車安全的影響，可采取加強檢查、24h人工看守、視頻監控、列入防洪重點地點管理或限速運行等措施。根據《高速鐵路路基修理規則》，一般軟土路基段路基工后沉降超過限值時，應及時進行整治［6］。如下沉有繼續發展趨勢，預測在短期內會影響行車安全，應采取限速運行等方式確保安全。

（2）組織工程建設方、施工方、設計方現場聯合調查，分析病害產生原因，商討處置方案。

（3）加強軌道幾何尺寸檢測和路基變形監測。

2.3 整治方案制定和審查階段

整治方案通常需要組織建設單位、原設計單位、施工單位和設備管理單位現場勘察后，共同研究確定。該類專項施工方案需組織專家進行評審，并經項目各參與方和鐵路部門審核。設備管理單位應重點審查以下方面：

（1）是否按照國家或者行業規范、設計要求、相關會議紀要等要求進行編制施工方案，是否對專家組、項目各參與方和鐵路部門提出的意見進行實質性反饋、修訂和完善。

（2）設計深度是否符合要求，對既有鐵路設備的保護措施是否符合要求，對既有鐵路運營維護的影響是否預想充分。

（3）是否遵守高速鐵路天窗修等鐵路規章制度，對既有高鐵行車的影響是否可控，如需限速運行，其限速條件的論證是否充分、限速值是否合理。

（4）是否制定了可行有效的線路幾何尺寸或路基變形異常變化、關鍵施工技術參數異常、雨天施工等專項應急預案。

2.4 施工準備階段

（1）施工主體應辦理好《營業線施工許可證》，落實各項營業線施工制度，辦理好限速事宜，按照施工方案做好各項準備工作。

（2）實施路基變形實時監測工作，并測量準確的原始基準數據，同時開展現場視頻實時監控工作，設置好硬隔離。

2.5 工程實施階段

（1）嚴格執行天窗修制度，施工期間落實限速運行要求，按照施工圖設計、施工組織和日作業方案等組織施工。

（2）落實各項安全措施，檢查既有鐵路設備變化，包括軌道結構、路基本體及其支擋防護和排水設備、接觸網立柱、線間和路肩封閉層、防護柵欄、管線管道等；常態化化檢查周邊環境變化，包括作業地點附近地面和鄰近建（構）筑物、廣告牌、塔（柱、桿）、地表徑流和地下水變化等。

（3）做好軌道和路基變形監測，及時響應異常情況。實時監測、分析和共享路基變形、軌道幾何尺寸變化。出現異常變化，按預案分級預警和響應，及時采取相應控制措施。

2.6 驗收和提速階段

全面檢查整治工程、既有鐵路設備和周邊環境，施工單位整治完成遺留問題后方可撤場。審慎提速，可根據病害處理效果采取逐級提速，減少對運輸的影響。

2.7 工后跟蹤復查階段

繼續實施路基變形監測至路基變形基本穩定且經歷過主汛期考驗。與建設單位和施工單位建立長期、有效的溝通協調和聯絡機制。

3 病害整治實例

3.1 病害概況

某高速鐵路K74+912～K75+011路基段存在下沉，上行右側混凝土擋墻（高2～3.5m，寬0.5～0.6m）墻背與電纜槽間存在離縫，縫深55～65cm，寬2.3～3.5cm，擋墻外立面中部有水平裂紋長約4m，墻體存在外傾跡象（見圖1），一個月裂縫寬度增加量為8mm。另外K75+011上行右側擋墻豎向貫通斷裂，水平錯臺2cm（見圖2），一個月墻頂錯臺增加了6mm，有繼續發展趨勢。從2018年7月份開始每個月該路基段有砟軌道的平均抬道量達到5mm，至2019年5月累積抬道量已經超過50mm。綜上，該處路基存在嚴重的下沉病害，若病害繼續發展，可能導致擋墻傾覆、軌道幾何尺寸嚴重超限影響高鐵行車安全。

圖1 擋墻垂直通裂外傾

圖2 擋墻頂線路方向開裂

3.2 各階段控制措施執行情況

3.2.1 病害監測和分析階段控制措施發現該路基段工后沉降已經超過規定限值（15mm）［6］，及時啟動整治，列入防洪重點地點管理。組織了原施工、設計、監理等相關單位進行現場聯合調查，督促有資質的第三方監測單位開展路基變形監測。加強現場監控，做好應急準備，組建由建設方、施工、設計、監理和各設備管理單位組成的應急小組，督促施工單位在附近準備好應急人員、工機具和大型搶險機械等。分析成因如下：由于樁間土下沉量大于樁帽頂部下沉量，擋墻出現外傾、重心外移，加上列車動荷載，擋墻外傾和素砼擋墻水平裂縫進一步發展。擋墻豎向斷裂位于樁帽與筏板兩種結構地基加固處理的分界處，經試驗類似地段采用樁帽和樁筏結構的加固地基實際沉降差比率可達到41%［3］，兩種處理方法的地基沉降差是引起該處素砼擋墻豎向斷裂的主要原因。

3.2.2 整治方案制定和審查階段控制措施組織專家集中會審確定了整治方案，采用對行車干擾較小、應用廣泛技術成熟且加固效果較明顯的“注漿加固路基本體+重力式擋墻反壓加固既有病害擋墻”整治方案，注漿施工和新建擋墻基礎開挖施工期間該區段上下行限速80km∕h運行，采用分層注漿［5］，按照奇偶數跳孔注漿［7］，采用可減少施工中對路基本體的擾動，有效控制施工安全風險的“跳挖+快速澆筑基礎”施工方法。

3.2.3 施工準備階段控制措施督促施工單位落實各項施工前準備工作，并進行技術交底，確定第三方監測單位測得原始路基變形數據，視頻實時監控已到位。

3.2.4 工程實施階段控制措施嚴格按照施工圖設計、施工組織等進行施工。量化控制施工過程關鍵指標，如注漿范圍、注漿壓力和注漿量等。施工中嚴密監控軌道和路基變形，結合現場路基設備現狀及周邊地質水文條件，對施工期間已限速80km∕h的高鐵列車，應監控注漿期間日變形速率不超過3mm［8］，施工期間總沉降量在10mm以內［7］，并根據軌道和路基變形發展趨勢、地面檢查情況動態控制注漿施工。

3.2.5 驗收和提速階段控制措施全面檢查了鐵路設備和周邊環境，并督促施工單位在撤場前將遺留問題整治完畢后，逐級提速直至恢復允許速度。為確保安全，將此段路基繼續列入防洪重點地點管理。

3.2.6 工后跟蹤復查階段控制措施一是加強工后檢查。二是與建設單位和施工單位建立了長期聯絡機制。三是密切關注至工后第一個主汛期結束直至病害銷號。

3.3 效果分析

通過對該病害處理全過程劃分管控階段，有助于制定詳細的工作計劃、有序推進病害處理。將各項控制措施應用于實際中，驗證了措施的可行性、有效性。整治施工完成并經歷一個主汛期后的路基沉降穩定在2mm以內，病害處置取得了預期效果。

4 結束語

本文基于全過程管理理念，將營業線高速鐵路軟土路基下沉病害管控全過程劃分為六個階段，并分析每個階段的關鍵控制措施。通過運用到實例中，解決了病害整治前安全控制、原因分析、整治方案審核和施工過程管控等難題，經檢驗取得了預期效果。