下穿鐵路施工對(duì)既有結(jié)構(gòu)物沉降的問(wèn)題探討

羅少宜

摘要：隨著社會(huì)的進(jìn)程，我國(guó)對(duì)于鐵路方面建設(shè)的腳步也越來(lái)越快。通常來(lái)說(shuō)，下穿鐵路的施工容易使周邊的土層出現(xiàn)擾動(dòng)現(xiàn)象，所以在進(jìn)行鐵路下穿的施工過(guò)程之前，需要對(duì)施工地點(diǎn)進(jìn)行有效的預(yù)測(cè)，控制好因施工產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)物沉降問(wèn)題和土層變形問(wèn)題。文章通過(guò)研究鄭州下穿高速鐵路的某高鐵工程，對(duì)其周邊既有線橋墩沉降問(wèn)題進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：下穿鐵路；鐵路施工；既有結(jié)構(gòu)物；結(jié)構(gòu)物沉降；鐵路建設(shè) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：U231 文章編號(hào)：1009-2374（2017）08-0142-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.08.068

隨著我國(guó)現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，我國(guó)對(duì)于建設(shè)城市市政的道路加大了投入的力度和資金，使得城市化規(guī)模越來(lái)越壯大，市政道路也越來(lái)越繁多，尤其是對(duì)于下穿鐵路的橋梁工程建設(shè)就更加普遍。下穿鐵路工程往往是根據(jù)地面道路的情況、橋梁的情況以及U型槽的情況這三者進(jìn)行分析，再將這三者形式穿越既有高速鐵路，這個(gè)工程中的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)十分的復(fù)雜，施工過(guò)程當(dāng)中很容易發(fā)生地層的變化，對(duì)地面造成影響，使鐵路橋梁受力產(chǎn)生變形，最終發(fā)生既有結(jié)構(gòu)物的沉降現(xiàn)象。因?yàn)槲覈?guó)下穿鐵路大多都是以高速鐵路為主，所以該類型的鐵路中存在的無(wú)砟軌道對(duì)線下工程結(jié)構(gòu)物沉降變形十分的敏感，為了保證列車的順利通行，必須嚴(yán)格地控制其沉降問(wèn)題。

1 某鐵路的基本工程情況

某高鐵工程定位的地理環(huán)境主要以沖積平原為主，該地勢(shì)比較寬闊和平坦，但地區(qū)的地下土層結(jié)構(gòu)卻極其的復(fù)雜，按照時(shí)代和土層成因兩方面進(jìn)行分類，主要存在第四系上更新統(tǒng)和第四系全新統(tǒng)這兩種由沖洪積所形成的砂類土和黏性土。其土層中含有的巖性層理也具有較強(qiáng)的規(guī)律特點(diǎn)，可以分析出這個(gè)地區(qū)中存在著粉質(zhì)的黏土，這種黏土具備著軟塑的性質(zhì)，結(jié)構(gòu)比較松軟，強(qiáng)度較低但是壓縮性很強(qiáng)。某高鐵主要進(jìn)行客運(yùn)，其速度設(shè)定是每小時(shí)350千米，因?yàn)橄麓╄F路施工的區(qū)域還存在著許多其他的鐵路，所以需要在既有高速鐵路的橋墩兩邊20米的范圍內(nèi)進(jìn)行施工。該鐵路全長(zhǎng)大約163米，需要進(jìn)行的工程有四個(gè)部分，第一部分、第二部分和第四部分需要布置66米的空心板塊，務(wù)必和鐵路進(jìn)行相交；而第三部分需要布置同樣66米的空心板，只是2段的20米變成了13米，4段的13米變成了20米，務(wù)必跟鐵路斜交產(chǎn)生20度的夾角。該工程的上部分需要采用空心橋梁的結(jié)構(gòu)，下部分則采用樁柱式的橋臺(tái)結(jié)構(gòu)，橋墩本身采用樁柱進(jìn)行覆蓋，108#與109#兩墩需要對(duì)應(yīng)高鐵的范圍里程距離是K684+422.600～K684+553.400。

2 實(shí)施對(duì)既有結(jié)構(gòu)物沉降的監(jiān)測(cè)

2.1 監(jiān)測(cè)儀器

在進(jìn)行既有結(jié)構(gòu)物沉降的監(jiān)測(cè)上需要安排好標(biāo)準(zhǔn)的監(jiān)測(cè)儀器，一般根據(jù)規(guī)定，需要采用徠卡DNA03的數(shù)字水準(zhǔn)儀，這樣讀數(shù)就能夠精準(zhǔn)到0.1毫米，并且估讀能夠精確到0.01毫米，準(zhǔn)備好水準(zhǔn)儀之后還需要將標(biāo)準(zhǔn)的條碼和線條這兩種銦鋼標(biāo)尺安排妥當(dāng)。

2.2 確定監(jiān)測(cè)位置

根據(jù)橋梁變形的觀測(cè)需求，需要在每一個(gè)橋墩周圍設(shè)立四個(gè)監(jiān)測(cè)的地點(diǎn)，務(wù)必保證監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確。通過(guò)利用橋墩號(hào)，在前面加上每個(gè)線路的縮寫名稱字母，分別在后面加上相應(yīng)的數(shù)字，代表前后左右四個(gè)方位，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，以某高鐵為例，它的108#橋墩面向左邊的方向就是“SW1081”。

2.3 監(jiān)測(cè)的次數(shù)

蓋梁架梁的施工、樁基的施工和護(hù)管涵的施工是某某高鐵工程的三個(gè)主要階段，從2015年的10月開始施工一直到2016年的6月完工，在這個(gè)時(shí)間段里，橋墩的監(jiān)測(cè)工作必須一直保持，施工的過(guò)程當(dāng)中需要每一周就進(jìn)行一次監(jiān)測(cè)，嚴(yán)格將既有結(jié)構(gòu)物橋墩的沉降幅度控制在標(biāo)準(zhǔn)之中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)因荷載變化引起沉降超值現(xiàn)象時(shí)就要增加監(jiān)測(cè)的次數(shù)。

3 下穿鐵路施工中的既有結(jié)構(gòu)物沉降

3.1 高鐵線下的橋墩沉降

根據(jù)研究某高鐵工程，我們發(fā)現(xiàn)距離第二部分較近的橋梁有沉降問(wèn)題。在下穿高速鐵路的整個(gè)過(guò)程當(dāng)中，對(duì)于108#和109#橋墩的監(jiān)測(cè)，四個(gè)觀測(cè)點(diǎn)都沒(méi)有明顯的沉降，數(shù)據(jù)基本一致。在2015年10月進(jìn)行工程施工的開始到2016年1月這一段時(shí)間的施工過(guò)程中，在進(jìn)行樁基施工的這個(gè)階段，108#和109#墩都沒(méi)有產(chǎn)生明顯的沉降，數(shù)值變化十分小，基本沒(méi)有超過(guò)沉降的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)1毫米的范圍。

在進(jìn)行蓋梁和架梁這一段施工的期間，第二部分的橋梁在108#和109#墩兩者之間。蓋梁從2015年12月中旬施工開始到2015年12月月底施工結(jié)束，這個(gè)期間各個(gè)既有結(jié)構(gòu)物橋墩的各個(gè)墩身監(jiān)測(cè)都沒(méi)有明顯的變化，也就是說(shuō)既有結(jié)構(gòu)物并沒(méi)有產(chǎn)生明顯的沉降現(xiàn)象。但是2016年1月到2016年2月這段時(shí)間對(duì)架梁的施工過(guò)程中，108#和109#墩明顯開始出現(xiàn)沉降的現(xiàn)象，并且沉降的數(shù)值也隨之不斷增加，沉降的速度也在相應(yīng)加快，并且因?yàn)榧苌蠘蛄褐?，橋梁本身的重量分散給了108#和109#墩，所以使得其橋墩負(fù)荷加大，沉降現(xiàn)象更加明顯。但是第二部分的架梁施工對(duì)其他既有結(jié)構(gòu)物并沒(méi)有造成沉降現(xiàn)象。而另外三個(gè)部分的橋梁施工也在2016年3月全部完工，在進(jìn)行護(hù)管涵施工的過(guò)程中，2016年1月到3月這段時(shí)間，108#和109#墩開始出現(xiàn)沉降現(xiàn)象，雖然沉降的數(shù)值在不斷增加，但是速度卻十分緩慢。根據(jù)總結(jié)歸納，整個(gè)施工的過(guò)程中，108#和109#墩這兩個(gè)既有結(jié)構(gòu)物雖然出現(xiàn)了沉降的現(xiàn)象，但是基本處在穩(wěn)定的狀態(tài)，最大的沉降數(shù)值也只有2.81毫米。

3.2 線上軌道沉降

在進(jìn)行下穿鐵路的施工過(guò)程當(dāng)中，首先我們需要對(duì)無(wú)砟軌道的GRTS線段進(jìn)行檢查，檢查的主要內(nèi)容包括CA的砂漿層、線路兩邊軌道的側(cè)面、支撐層、底座板、左右股鋼軌的頭部、腰部以及底部、彈條和螺旋道以及絕緣軌距塊等。在針對(duì)某高鐵的這方面檢查時(shí)，發(fā)現(xiàn)這些狀態(tài)都是屬于正常，并無(wú)任何反?，F(xiàn)象。

當(dāng)下穿鐵路針對(duì)線上軌道施工完畢之后，我們可以發(fā)現(xiàn)線上軌道的基本水平和扭曲的偏差基本是保持一致的，也就是說(shuō)在進(jìn)行基坑開挖之前，線上軌道并沒(méi)有出現(xiàn)沉降的問(wèn)題，變化十分??；在基坑開挖之后，施工的進(jìn)行當(dāng)中，很明顯對(duì)于附近的土層產(chǎn)生了一定程度的擾動(dòng)，這使得線上軌道出現(xiàn)了一定的沉降現(xiàn)象，但是沉降的數(shù)值和速度都沒(méi)有超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的范圍；高速鐵路的整個(gè)質(zhì)量指標(biāo)都和施工之前的質(zhì)量指標(biāo)沒(méi)有太大的區(qū)別，這就很好地表現(xiàn)出整個(gè)施工的過(guò)程中，既有結(jié)構(gòu)物的沉降問(wèn)題并不大，符合國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 橋墩沉降對(duì)線路幾何尺寸沉降

根據(jù)2016年6月對(duì)于109#墩沉降監(jiān)測(cè)中得出的結(jié)果，我們可以發(fā)現(xiàn)橋墩的反應(yīng)沉降值是2.81毫米，超出了該設(shè)計(jì)中的沉降1毫米的標(biāo)準(zhǔn)。與此同時(shí)我們把點(diǎn)里程的線路動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行相互對(duì)比，發(fā)現(xiàn)只有單項(xiàng)的軌道發(fā)生了偏差，其數(shù)值是0.89毫米，超出管理數(shù)值0.8；在進(jìn)行動(dòng)態(tài)的不平順管理研究之后，發(fā)現(xiàn)各方面的數(shù)據(jù)都沒(méi)有超過(guò)正常的軌道動(dòng)態(tài)標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量。

通過(guò)對(duì)下穿鐵路施工區(qū)域這段時(shí)間里既有結(jié)構(gòu)物的沉降監(jiān)測(cè)中，我們能夠發(fā)現(xiàn)該工程雖然在垂直的方向出現(xiàn)了沉降現(xiàn)象，超過(guò)了標(biāo)準(zhǔn)范圍，但是其他方面如線路軌道的水平方向、軌道之間的距離以及扭曲的不平順都沒(méi)有明顯的沉降問(wèn)題，這也有效地確保了列車通行的

安全。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，我們首先可以發(fā)現(xiàn)在下穿鐵路施工的過(guò)程中，蓋梁和架梁這兩個(gè)施工階段都會(huì)產(chǎn)生既有結(jié)構(gòu)物的沉降現(xiàn)象，并且沉降的速度十分快速；其次在建設(shè)某某高鐵的過(guò)程中109#橋墩產(chǎn)生的沉降數(shù)量是最大的，超過(guò)了均值管理中的單項(xiàng)指標(biāo)；最后通過(guò)對(duì)線下橋墩以及線上軌道的幾何尺寸進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)雖然下穿鐵路產(chǎn)生了橋墩的沉降，但是對(duì)橋梁上方的列車通行軌道并沒(méi)有影響，整個(gè)鐵路列車都能夠進(jìn)行安全地運(yùn)行。

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（責(zé)任編輯：小 燕）