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地基沉降變形大小則主要由地基土的性質、地基處理方法決定。地基沿縱橫向軟弱土層分布不均(如地層傾斜、土層、土性、密度等)，橫向半填半挖或縱向填挖交界、部分路基落入河塘回填等特殊地段，以及不同處理方式的相接部位等處理不當，都會引起不均勻沉降。另外特殊土地基如濕陷性黃土地基、膨脹土地基、巖溶地基等，由于其組成土的物質成分和次生變化等多種復雜因素，造成其在特定情況下容易發生地基變形，而引起路基不均勻沉降。此外，如地基土體顆粒的不均勻、相鄰地基土的性質差異、地基基礎處理不當、地基土所受的荷載不同及地質勘查資料不準確等因素，也都會引起地基基礎的不均勻沉降。

1路基本體不均勻沉降

路基本體的不均勻沉降是指路基填筑體的不均勻沉降，其影響因素包括內因和外因，內因主要為填料和壓實質量，填料粒徑過大、級配不均，顆粒質軟以及碾壓不密實等都可能造成路基本體的不均勻沉降;外因主要為水文條件，如地下水、地表水的影響，以及外部荷載、地震等外力作用。在路基填筑施工過程中，填料的級配有時難以得到有效的控制。這些填料性質差異大、級配也相差甚遠。一方面，在施工過程中，如果分層碾壓厚度過大，小顆粒填料和軟弱物質很難得到有效壓實，在荷載的長期作用下，會產生填料的局部沉陷，造成路基不均勻沉降變形，甚至可能產生裂紋或縫隙。另一方面，由于填料的性質不一樣，不同性質的填料混填，因不同土類的可壓縮性和抗水性差異，特別是有的填料具有膨脹性，在路基排水系統局部失效后，水的滲入會使路基面局部隆起，造成不均勻沉降。施工過程中壓實質量的控制對路基本體不均勻沉降也有較大影響。路基填料是由各種不同粒徑的單個顆粒組成。在碾壓過程中，填料顆粒重新排列、相互靠緊、小顆粒進入大顆粒間的空隙中。路基填料壓實是使路基各結構層的填料具有足夠的密實度。路基壓實不足，如圖1所示，在行車荷載作用下填料顆粒會重新排列，產生沉降變形;路基的密實度愈小，所產生的沉降變形愈大，因而易產生不均勻沉降。路堤或地基中地下水的動態特征以及地表降雨對路基不均勻沉降影響很大。路堤及其地基中的地下水主要補給來源有3種類型，即地下水縱向補給、降雨實給、地表水側向補給。其動態變化及潛蝕作用影響到土體中的有效應力分布、土體的結構特征和土體強度，從而導致路基的不均勻沉降。

2過渡段不均勻沉降

高速鐵路是由不同特點、性質迥異的線下構筑物如橋涵、隧道、路基等和線路上部的軌道結構組成的。由于路基強度、剛度、變形與橋涵等橫向結構物的差異大，使列車從橋臺上下來時，對路基產生較大沖擊，這種沖擊力易使過渡段路基產生道砟翻漿冒泥、路基下沉變形、線路部件損壞等病害。另外，路基與橋梁、涵洞等橫向結構物過渡段是施工過程的一個薄弱環節;施工時，橋臺涵背附近的部位大型壓路機碾壓不到，小型振動碾壓設備難以使橋臺涵背后的填料達到最佳壓實狀態;受橋臺涵背填土部位狹窄的限制，在靠近橋臺涵背部位進行壓實質量檢測存在困難;從而易導致過渡段產生不均勻沉降。

3不均勻沉降的解決措施

高速鐵路路基不均勻沉降控制，是保證列車高速、安全、平穩運行的關鍵環節。只有從地質勘察、設計、施工和檢測等方面進行嚴格把關，才能有效控制路基的不均勻沉降。

3．1地質勘察

地質勘察是路基工程的基礎工作，其勘探質量、精度直接影響到地基處理方案、路基結構形式選用、施工工藝選擇和施工質量控制，對路基的變形及穩定具有重要的影響。路基不均勻沉降主要來源于地基的不均勻沉降，地基的不均勻沉降與地基條件、地基處理方案以及路堤填高和路基斷面形式有密切的關系。因此，詳細準確的地質勘察是控制高速鐵路路基不均勻沉降的前提。國內外經驗教訓表明，高速鐵路路基工程必須通過地質調繪和足夠的勘察、試驗工作，查明基底、路塹邊坡、支擋結構等基礎的巖土結構及其物理力學性質，查明不良地質情況，在取得可靠的地質資料基礎上開展設計。國內大量的鐵路路基病害產生的原因也多為路基工程勘察不足，對不良地質情況沒有查明，設計和施工中路基填料來源和性質差別大，再加上路基施工管理、質量控制措施不嚴等因素造成。因此必須提高路基工程前期地質勘察工作的質量，準確查明地質條件和填料工程性質，為設計施工提供評價地基和路基結構物變形狀態的必要地質資料，才能從根本上控制高速鐵路路基不均勻沉降。

3．2路基的設計

高速鐵路路基與普通鐵路路基相比，基床及過渡段結構在行車條件下所承受的動力作用和變形更為復雜。因此，在地質勘察資料完備的前提下，應重點加強設計管理、提高路基設計質量，以減少通車運營后的路基病害，防止或控制不均勻沉降的產生。對于高速鐵路路基的設計應嚴格遵守《高速鐵路設計規范(試行)》(TB10621)中相關規定，路基主體工程按土工結構物設計，設計年限100年［3］24。其地基處理、路堤填筑、邊坡支擋防護以及排水設施必須滿足少維修或免維修、耐久性結構設計的要求，嚴格控制邊坡高度，避免設置高路堤、深路塹和特殊巖土的路基。同時對于軟土地基、山前坡地和橫向半挖半填路段、穿越和部分落入河塘等特殊路段，應根據實際地質、地形、地貌情況進行特別設計，針對各類地基情況采取適當的地基處理措施。地基處理時應以減少地基工后沉降，最大限度地消除不均勻沉降，追求不均勻沉降量為零的目標。同時應滿足下述要求:(1)地基處理后的剛度滿足設計要求且均勻;(2)地基坡腳處的剪切應力最小;(3)地基受力、沉降變形均勻。此外，路基與橋涵等橫向結構物過渡段、地層變化較大處和不同地基處理措施連接處，是路基不均勻沉降容易產生的部位，故在地基處理和路堤結構設計中應按規范要求采取逐漸過渡的方法，減少不均勻沉降，以滿足軌道平順性要求。只有從設計上滿足地基基礎、路基結構的剛度、沉降變形的均勻性，才能從理論上實現對高速鐵路路基不均勻沉降的控制。

3．3填料的控制

路基填料對路基的平順與穩定起著重要作用。一方面路基填料最大粒徑的限制對保證路基工程質量有著重要作用，另一方面，填料的粒徑級配對碾壓后所能達到的密實度有明顯影響。就填料顆粒粒徑而言，顆粒粒徑太大，易碾壓不均勻，導致路基出現不均勻沉降、水囊和不穩定的滑動面等病害。顆粒粒徑過小，路基的水穩性差，遇水易產生病害。路基填筑的理想填料是最大粒徑不大于60mm、75mm，且水穩性強、級配良好的填料。國內外的實踐經驗表明，理想填料在填筑均勻，并在最佳含水量條件下充分壓實，形成的路基具有較高的強度和水穩性。根據線路等級和路基填筑的部位，國內外對路基填料的選用都有具體要求。德國要求路基填料的最大粒徑不大于63mm;日本要求路基填料的最大粒徑不大于75mm。我國《高速鐵路設計規范(試行)》(TB10621－2009)規定，基床底層填料的最大粒徑應控制在60mm以內，基床以下應控制在75mm以內［3］24。因此，高速鐵路路基施工過程中應嚴格遵守填料粒徑的要求，避免因粒徑過大對路基施工質量帶來隱患。在填料級配方面，根據秦沈客運專線、武廣、京滬等高速鐵路路基施工經驗，我國鐵路對填料的劃分較粗，尤其是粗顆粒填料，在實際施工填筑中存在填料組別合格，但由于級配不良，直接碾壓不能達到所規定的壓實控制標準等問題。在勘察設計階段，往往對于填料材質較為重視，而對于填料的粒徑級配則重視不夠。《鐵路路基設計規范》(TB10001)和《鐵路工程巖土分類標準》(TB10077)對于填料的粒徑級配的劃分，是根據填料的粒徑級配曲線，確定不均勻系數Cu(Cu=d60/d10)和曲率系數Cc(Cc=d230/(d10d60))進行劃分的。當Cu不小于5，Cc等于1～3時，屬于級配良好;當Cu小于5，Cc不在1～3之間時，填料的粒徑級配范圍窄或級配曲線不連續，屬于級配不良［4］。現場試驗表明，不是所有符合Cu不小于5、Cc等于1～3的填料，壓實后都能滿足壓實標準要求。基床表層級配碎石及過渡段級配碎石的不均勻系數Cu，一般不低于20;粗粒土中的礫石類土和砂類土，不均勻系數Cu大于12時基本可以滿足基床以下路堤的壓實標準要求，不均勻系數Cu大于20時基本可以滿足基床底層的壓實標準要求。對于填料級配的連續性，一般采用曲率系數Cc來判斷，與不均勻系數Cu指標相對應的曲率系數Cc應在0．5～4為宜，即當曲率系數Cc在0．5～4時可認為該填料的粒徑級配連續［5］。因此，高速鐵路路基填筑前，應對路基填料的粒徑級配提出要求或完善現行路基填料分類體系。

3．4路基壓實質量控制

路基壓實質量對于路基的強度、承載能力及穩定性有重要作用。壓實質量好的路基可以充分發揮路基填料的強度，在使用過程中可以減少路基在列車荷載作用下產生的變形，增加路基土體的不透水性及強度穩定性，不易產生不均勻沉降等問題;反之，壓實質量不好的路基易產生局部沉陷、縱向開裂，甚至產生結構破壞。對于路基的壓實質量，通常采用檢測路基土體的物理及力學指標來評判，即控制路基土體的物理及力學指標。《高速鐵路設計規范(試行)》(TB10621－2009)中的路基壓實標準，物理指標都采用壓實系數K控制(基床表層、基床底層及基床以下路堤的壓實系數K分別不低于0．97、0．95及0．92)［3］33。為了使壓實系數K準確客觀，真實反映路基壓實質量，路基填筑的填料類型及級配必須與室內試驗確定最大干密度的填料類型及級配相同。對于均勻性較差的路基填料，應根據實際情況增補最大干密度試驗，求得相應的最大干密度值，以控制和檢驗路基填筑質量。

4結論與建議

綜上所述，高速鐵路路基不均勻沉降控制的措施應考慮以下幾方面:(1)提高地質勘察的準確性。高速鐵路路基工程必須通過地質調繪和足夠的勘察、試驗工作，查明基底、路塹邊坡、支擋結構等基礎的巖土結構及其物理力學性質，查明不良地質情況，在取得可靠的地質資料基礎上開展設計。(2)提高路基設計質量。在地質勘察的基礎上合理選用地基處理方案、路基結構形式，以控制軌道剛度的逐漸變化，并最大限度地減少路基與橋隧的沉降差，對控制路基的變形、穩定具有重要的影響，從理論上有效控制路基的不均勻沉降。(3)做好路基防排水工作。構建完善的路基防排水體系，保持路基經常處于干燥、穩定和堅固狀態，對保證路基工程動力特性和承載特性的長期穩定，降低路基不均勻沉降有非常重要的作用。(4)采用良好的路基填筑填料同時控制填料級配。基床以下路堤、基床底層填料的最大粒徑應分別小于75mm和60mm。路基填筑前，應對路基填料的粒徑級配提出要求或完善路基現行填料分類體系。(5)保證路基壓實質量。為確保路基穩定，減少壓密沉降、增加耐久性和水穩性，除選用良好填料以外，還應使填料充分壓實;各填土層的物理力學指標應滿足相關要求。

作者：楊永強單位：中鐵第五勘察設計院集團有限公司