淺析路基工后沉降控制

秦建偉

【摘要】路基的工后沉降，是指軌道工程鋪設后在路基荷載和列車荷載作用下，路基發(fā)生的剩余沉降，即最終形成的總沉降量與路基竣工鋪軌開始時的沉降量之差。

客運專線路基沉降控制的主要目的是控制路基的工后沉降，以確保高速列車的行車安全，盡量滿足旅客對舒適度的要求，并減少日常維修工作。

1.路基工后沉降組成分析

路基沉降按其組成成分劃分，包括路基填筑部分沉降和地基沉降兩部分。

路基填筑部分沉降屬壓密沉降，是由填料自重及線路上部結構和機車車輛的運行引起的，與填料種類、壓實密度、預壓荷載及預壓時間有關，分3個時間段完成：第一階段是路基施工階段的下沉，不影響工后沉降；第二階段是路基施工完成，線路上部結構和機車車輛重量未加載階段的下沉；第三階段是線路上部結構施工完成后的下沉。后兩部分的沉降量影響工后沉降。

2.工后沉降控制的重要性與特點

（1）工后沉降控制是影響線路不平順性的重要因素。

工后沉降大小決定了高速鐵路線的平順性，理解線路平順性的重要性，就理解了工后沉降控制重要性。以軌道連續(xù)高低不平順波長40m、幅值5mm為例，時速300km時，將產(chǎn)生頻率2Hz、半幅有效值0.13g的持續(xù)振動加速度，超過5小時，人體血壓、脈搏等生理現(xiàn)象會不正常，對駕駛?cè)藛T的工作能力也有影響；對于普速的列車則可以忽略。也就是說工后沉降控制不好，線路不平順，行車舒適性和安全性就無法保證，列車高速行駛就是空談。因此，在高速鐵路設計和施工中工后沉降控制作為一個首要問題來對待是適當?shù)摹?/p>

（2）工后沉降控制是一個有時間性、過程性的問題。

首先，工后沉降起算時點非常重要。在秦沈客運專線修建之初，有人認為起算點是在整個工程完工后，也有認為應在鋪軌完成后。隨著認識的深入，才確定工后沉降起算點應在鋪軌開始時起算。從對工后沉降控制本身目標的實現(xiàn)來說，這更加合理。應認識到的是，在其他方面相同的情況下，起算時間點越往前推越嚴格；其實并非起算點一定要在鋪軌前，但如果起算點推后，一方面控制的標準應相應改變，而且如果在鋪軌后再確認不滿足工后沉降，則有關補救措施就難以實施·

其次，有一個終止時間點的問題。由于每項工程都有壽命期，比如說高速鐵路的壽命期為100年，免維修期更短。盡管為保證工后沉降控制的實現(xiàn)，宜取更嚴格的標準，但是提高標準涉及成本大小乃至目標的實現(xiàn)性，故考慮該問題具有實際意義。

3.控制工后沉降的主要途徑

3.1 加強技術培訓及明確控制標準

（1）由于承包商對工后沉降控制缺乏經(jīng)驗，可聘請專家現(xiàn)場指導。加強技術培訓，大力培訓沉 降觀測人員、整理分析人員、計算預測人員，從控制方案、預測分析、觀測操作上采取主動預控措施。

（2）制定路基工后沉降控制標準。工后沉降及沉降差控制標準一般采用四項指標：工后沉降、不均勻沉降、錯臺、折角。

3.2 重視地質(zhì)核查

（1）加強地質(zhì)核查，使采取的技術措施達到沉降預測與實際相符。

（2）在選定土的物理力學指標時，必須注意其地理環(huán)境、地貌單元、微地貌、沉積年代及成因類型等條件影響所產(chǎn)生的差異性，同時掌握這些自然條件與土性質(zhì)之間的規(guī)律。

（3）土分布評價、濕陷性評價、現(xiàn)場浸水試驗以及微觀電鏡分析是了解土的重要手段。

4.工后沉降的控制步驟

4.1 施工前的控制措施

（1） 制定控制標準。

制定控制標準是進行工后沉降控制的基礎，在施工前應根據(jù)設計規(guī)范要求的沉降值以及具體可能采用的施工工藝制定好沉降控制標準。

（2）加強地質(zhì)普查。

在施工前根據(jù)設計文件，除對設計進行加固外（粉噴、碎石、CFG、壓填片石、換填普通土等 ）軟土地段地質(zhì)情況進行核查外，還應對其它地段進行地質(zhì)調(diào)查，并要求所有路基基底均應進行貫入試驗 ，當試驗值不能滿足基底要求時 ，應及時與設計部門聯(lián)系，采取相應的基底加固措施 ，以確保路基基底承載力滿足設計要求。

4.2 施工過程中的控制措施

（1） 制定施工工藝標準。

（2）加強路基基底處理。

（3）做好路基綜合排水。

（4）確保路基邊坡穩(wěn)定，控制邊坡填筑質(zhì)量。

（5） 做好橋涵、堤塹過渡段的處理。

4.3 加強路基沉降分析與預測

（1）沉降問題包括填方路堤本身的沉降、黃土地基的壓縮變形以及黃土地基的濕陷變形，各類變形均包括沉降量與沉降過程兩個方面。地基壓縮變形和濕陷變形有較成熟的計算方法（主固結沉降采用分層總和法）對路堤本身沉降變形現(xiàn)行公路、鐵路規(guī)范均沒有規(guī)定可參照水利土壩設計規(guī)范采用分層總和法計算。

（2）工后沉降量的延續(xù)時間考慮在實測曲線擬合的基礎上外延預估 ，與計算值對比分析。實測曲線的擬合常用三點法和雙曲線法。為了分析沉降過程，按維固結理論計算得到瞬時加載的沉降—時間曲線，按加載過程采用實際填筑高度—時間關系進行修正，由修正后的曲線預估工后沉降及其完成所需的時間。

（3）沉降分析、預測采用半經(jīng)驗半理論模式，根據(jù)實測資料不斷調(diào)整計算參數(shù)、模型，使預測與實測盡量吻合，確保實際工后沉降滿足要求。

（4）積極開展地質(zhì)核查、沉降預測等專題研究，以科研成果指導沉降分析、預測。

4.4 做好路基沉降觀測

（1）路基沉降觀測的主要目的是確定無砟軌道工程的施工時間及工后沉降量，確保工后沉降量滿足要求。

（2）地基沉降觀測采用在地基表面埋設沉降板加接桿測試，路基沉降采用在路基表面埋設沉降板、觀測樁測試 ，路堤和地基深層沉降采用鉆孔埋設沉降磁環(huán)分層測試。

（3）沉降觀測以二等幾何水準測量高程，觀測精度不低于1mm。采用精密水準儀、銦化水準尺。觀測做到四個固定：固定觀測人員；固定儀器及水準尺；固定后視尺讀數(shù)；固定測站及轉(zhuǎn)點。

（4）每次觀測完畢，及時繪制沉降點的時間—填土高度—沉降量的關系曲線。

結語

客運專線建設具有其自身的特殊性，如線路長、地質(zhì)情況變化大、工期長，路基沉降過程實際上就是多級填筑過程中多方面因素共同作用的結果。本文針對工后路基的沉降展開敘述介紹了高速鐵路路基沉降控制標準，工后路基沉降的原因，工后路基沉降控制步驟及路基監(jiān)測等。路基大都采用了不同形式的地基處理方法以滿足客運專線對道路的平順性要求，如地基沖擊壓實、CFG樁法復合地基等。

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