高速铁路路基沉降监测与控制研究

引言：

高速铁路的快速发展在推动区域经济一体化和优化交通运输结构中发挥了重要作用，已成为我国基础设施现代化的重要标志。随着高速铁路线路数量与运营里程的迅速增长，如何保障列车以高速度运行的同时确保行车安全与乘车舒适性成为关键技术问题。高速列车运行速度通常在 250km/h 以上，轨道系统的变形控制要求远高于普通铁路，其中路基的沉降控制尤为关键。路基不仅承受列车荷载的直接传递，还在长期运营中经受地基沉降、施工扰动、环境变化等多种因素影响。一旦出现不均匀沉降，将对轨道结构产生附加应力，影响列车运行轨迹，严重时甚至可能引发脱轨事故。因此，开展高速铁路路基沉降的监测与控制研究，具有重要的现实意义与工程价值。当前，高速铁路建设已广泛采用无砟轨道结构，对基础沉降控制提出了更为严苛的要求，要求沉降控制在毫米级范围，并具有良好的长期稳定性。

一、高速铁路路基沉降的成因及其发展特征分析

高速铁路路基沉降的形成机制复杂，受多种因素交互作用影响，其本质是土体在荷载与时间作用下发生压缩、剪切、塑性流动等物理变化，进而表现为整体或局部的竖向位移。沉降可分为即期沉降和长期沉降，即期沉降主要发生于施工期，由于压实度不均、施工扰动及地基应力重分布等引起；长期沉降则多与软弱地基的固结压缩、地下水位变化、季节性冻融循环及列车荷载的反复作用有关。从沉降表现形式来看，可分为均匀沉降与不均匀沉降，后者对结构影响更为显著，常导致轨道变形、接头错位、桥台跳车等问题。从地质角度看，软土地基、湿陷性黄土、膨胀土等均是高沉降风险区域，需要特别关注其沉降速率与稳定性。

二、高速铁路路基沉降监测技术及评估方法研究

为了实现对高速铁路路基沉降全过程的有效监控，需构建多维度、高精度的监测系统，并建立科学合理的评估方法。传统监测手段如水准测量、光电测距等仍具有一定应用价值，尤其在大面积长距离线路段落上，具备良好的精度与适应性。但随着科技发展，现代监测技术逐步发展为以光纤传感、GNSS 高精度定位、InSAR 遥感、数字图像识别与 BIM 平台集成为基础的多源融合监测系统。光纤光栅技术可实现毫米级的沉降变化识别，且具备长期埋设稳定性好、抗干扰能力强等特点；GNSS 技术通过多点布设与基准点对比，可实时监控线路关键部位的高程变化；InSAR 遥感技术则适合对大范围区域地表沉降进行周期性检测，在高风险区域具有预警价值。数字图像处理技术借助无人机与高分辨率相机，可以快速捕捉地表变形信息，用于辅助分析。

三、影响路基沉降的主要工程因素与控制机制探讨

在高速铁路的路基沉降控制实践中，工程因素占据决定性作用，主要包括地基土类型与处理方式、路基填料选择与压实控制、排水系统设计、轨道结构形式及施工组织管理。地基土体的物理力学性质决定了其抗压变形能力，软黏土、松散填土、砂质土等都存在不同程度的沉降风险。为此，需因地制宜选择地基加固措施，如换填、夯实、预压、真空预压、CFG 桩处理、地基注浆等。填料方面，高速铁路对填料级配、压实度、水稳性等要求极高，要求使用粒径分布合理、压缩性低、含水率可控的天然砂砾土、石屑等材料。压实度控制方面，需实施分层碾压、压实检测、现场抽检等措施，确保压实质量满足规范标准。此外，良好的排水系统是控制沉降积水软化的重要保障，应设计纵横向排水通畅、涵洞及边沟布设合理，避免路基长期积水导致次生沉降。

四、高速铁路运营期沉降监测与应急响应策略

高速铁路在运营过程中仍存在不可忽视的沉降风险，特别是初期沉降阶段与外部环境突变期间，必须建立完整的监测响应体系。首先，运营期应继续保留关键路段的沉降监测系统，并提升其智能化程度，实现远程、自动、实时数据采集与分析。通过建立轨道结构与列车运行状态联动分析平台，及时捕捉轨道不平顺、车辆异响、加速度变化等异常信号，以判断是否为路基沉降所致。对于沉降超限区域，应启动应急调查机制，迅速开展现场检测与结构评估，并依据沉降量、变化趋势及列车运行影响程度，采取相应处置措施，包括轨道精调、局部加固、沉降抑制施工、封锁通行等。

五、典型工程实践与综合技术集成应用

结合某沿海高速铁路工程项目，该线路穿越软土、冲积层及高水位区域，沉降控制难度大。在施工阶段，项目采用预压 + 真空联合固结处理地基，通过长时间预载释放固结应力，控制后期沉降速率。填料选用经实验验证的级配碎石，配合高强度碾压设备实现分层压实，每层压实度不低于 95% 。监测系统方面，布设GNSS 点、光纤沉降传感器及无线传输系统，形成覆盖全线的监测网络。运营初期沉降监控表明，大部分路段沉降速率控制在 0.1mm/d 以内，远低于规范警戒值。通过构建 BIM+GIS 平台，实现监测数据与施工图纸、地质模型、结构信息联动分析，提高了异常沉降识别与响应速度。该项目实践表明，系统集成设计理念、差异化控制策略与现代信息化技术融合，是实现高标准沉降控制的有效路径。

结论：

高速铁路路基沉降问题是影响其运行安全与结构耐久性的关键因素之一，必须通过全过程、多手段的综合治理予以有效控制。本文系统分析了沉降形成机制、监测技术手段、控制工程措施及运营响应策略，并结合典型工程总结了综合控制路径。研究表明，精准监测、科学评估、差异化设计与信息化管理的有机结合，是实现高速铁路路基沉降稳定控制的核心所在。未来，需进一步提升监测系统的智能化水平，优化沉降预测模型，推动多技术融合创新，为我国高速铁路安全、高效、可持续发展提供坚强保障。

参考文献：

[1] 赵洪勇 , 刘建坤 , 崔江余 . 高速铁路路基沉降监测方法的认识与评价 [J].路基工程 ,2001,(06):15-17.

[2] 丁荣昌 . 高速铁路桥梁架设方法与设备配置分析 [J]. 铁道工程学报 ,2001,(04):128-131.

[3] 卜庆颢 , 高文峰 . 秦沈线软土路基沉降监测的质量控制 [J]. 铁路航测 ,2002,(04):23-25.DOI:10.19630/j.cnki.tdkc.2002.04.009.