客运专线无碴轨道路基工后沉降分析与控制

第３６卷第２７期　２　０　１　０年９月　山　西　建　筑　ＳＨＡＮＸＩ　ＡＲＣＨＩＴＥＣｒＵＲＥ　Ｖ０１．３６　Ｎｏ．２７　Ｓｅｐ．２０１０　・２９３・　文章编号：１００９—６８２５（２０１０）２７—０２９３－０２　客运专线无碴轨道路基工后沉降分析与控制　李尚嗣　摘要：详细介绍了无碴轨道路基的沉降观测技术、沉降的分析与预测技术，并介绍了工后沉降的控制措施，这些技术和　措施为类似工程的应用提供了宝贵的经验。　关键词：无碴轨道，客运专线，沉降分析　中图分类号：Ｕ２１３．２４４　文献标识码：Ａ　０引言　测试，路基面沉降采用在路基表面埋设观测桩测试，路堤和地基　随着我国铁路客运专线和高速铁路的发展，摸索适合我国国　分层沉降采用钻孔埋设沉降磁环测试。松软土地基和湿陷性黄　施工中保护好埋设的　情的无碴轨道铺设施工技术，总结无碴轨道施工和维修的技术标　土地基地段路基观测断面按设计要求设置，　准，已成为我国铁路发展的当务之急ｌ１－３］。无碴轨道技术作为现　观测器件。选择代表性断面采用测斜管进行地基水平位移观测、采用孔压计进行孔隙水压力观测。边桩　我国铁路跨越式发展和建设快速客运通道及城际快速专线的基　坡脚边桩水平位移观测，在沉降量急剧增大的情　础性、保障性技术，在许多发达国家已经得到广泛应用。为了确　及沉降桩在施工期间每天进行一次观测，每天观测２次－３次。路堤经过分层填筑达到预定高程后，　定无碴轨道工程的施工时间必需进行路基沉降观测、分析并采取　况下，必要的控制措施。　在堆放期的前２个月～３个月内，每５　ｄ观测一次，三个月后　７　ｄ－－１５　ｄ观测一次；半年后一个月观测一次，一直观测到轨道承　１　无碴轨道路基沉降观测　无碴轨道路基沉降观测的主要目的是确定无碴轨道工程的　载板施工。轨道承载板施工后每三个月观测一次直至移交。路　坡脚水　施工时间。对所有路堤的地基沉降采用在地基表面埋设沉降板　肩观测桩的观测同步进行。当路堤中心线地面沉降速率、不同击实功每层击数分别为９８击，５０击，３０击。土的ＣＢＲ值随　虑三者的要求，方可达到预期的目的，从根本上保证路堤填筑质　含水量的变化规律如表３所示。　表３不同击实功下ＣＢＲ与含水量关系　Ｋ９＋１６０　Ｋ１６十３００　Ｋ１５＋２００　量。　在该标段，土料持水性能强难以晒干，现场施工条件与湿法　击　含水量／％　（盈Ｒ／％　含水量／％　（丑Ｒ／％　含水量／％　（强Ｒ／％　２．７　４．８　２　９　２．４　４．０　２．１　数　２６．４　２３．７　２１．０　１７．３　１９　６　１６．７　１３．６　１０．７　２０．９　１７．７　１６．７　１３．８　９８　８　０　１２．８　６．２　３．２　５．５　１３．３　１３．５　１３．０　２．３　５０　６．９　８．７　４．０　２．２　６．７　１０．５　９．６　８　ｌ　２　１　更为接近。因此，填筑路基时采用湿法制定的压实度指标符合施　工的实际情况。但由于湿法击实制样耗时较长，而试验条件受到　限制。本次试验采取干湿相结合，即以天然含水量为基准左右各　配若干点。根据本次试验的结果分析，对于桩号Ｋ９＋１６０和Ｋ１６＋　３００的土，含水量大于最佳含水量６％左右时，其压实度和ＣＢＲ值　３０　６．６　８．７　２．５　１．８　８．０　１０．９　５．９　５．０　２　０　２．３　３．５　１．７　均可满足路床对填料的要求，只要控制好施工控制参数，此两种　土料可直接填筑。但Ｋ１５＋２００处土的ＣＢＲ值都小于５％，只有　从试验结果可以看出：　１）每种桩号土在三种击实功作用下的Ｏ３Ｒ最大值所对应的　含水量为１６．７％时，其ＣＢＲ值才能够达到３％以上，且该土在击　含水量几乎在同一个点，差别不太明显。它们大概分别为：２３．５％，　实时成型较困难，建议进行改性处理。　１６．８％，１６．７％，都大大超过了各自的最佳含水量。　由于室内试验与现场实际碾压试验存在一定的差异，室内试　２）桩号Ｋ９＋１６０，Ｋ１６＋３００处土的最大ＣＢＲ值都大于８％；　验的结果可为现场碾压试验提供初步的控制参数，但实际施工控　但桩号Ｋ１５＋２００处土的ＣＢＲ值小于５％。　制参数的确定还需要通过现场碾压试验来最终确定。　５路堤填筑标准确定　参考文献：　填方路基既要满足压实度的要求又要满足ＣＢＲ值的规定，　［１］ＪＴＪ　０５１—９３，公路土工试验规程［Ｓ］．　同时要考虑水稳定性的影响。因此，在制定压实标准时要综合考　［２］　中国建筑科学研究院，建筑地基处理技术规范［Ｓ］．　Ｔｏ　ａｓｃｅｒｔａｉｎ　ｔｈｅ　ｓｔａｎｄａｒｄ　ｏｆ　ｔａｍｐｉｎｇ　ｒｏａｄｂｅｄ　ａｓ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ｉｎｄｏｏｒ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ＹＡＮＧ　Ｌｉ．ｗｅｉ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｒａｍｍｅｒ　ｃｏｍｐａｃｔｅｄ　ａｎｄ　ｌｏａｄｉｎｇ　ｒａｔｉｏ　ｔｅｓｔｓ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｒａｍｍｅｒ　ｃｏｍｐａｃｔｅｄ　ｗｏｒｋ　０ｆ　ｔｙｐｉｃａｌ　ｐｏｗｄｅｒｙ　ｃｌａｙ．ｗｅ　ｃａｎ　ｆｉｎｄ　ｔｈｅ　ｍａｘｉｍａｌ　ｄｅｓｉｃｃａｔｅｄ　ｄｅｎｓｉｔｙ，ｔｈｅ　ｂｅｓｔ　ｃａｐａｃｉｔｙ　０ｆ　ｃｏｎｔａｉｍｎｇ　ｗａｔｅｒ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃａｒｒｙｉｇ　ｉｎｎｔｅｎｓｉｔｙ　ｉｎ　ｄｉｆｅｒｅｎｔ　ｂｅａｔ　ｅｎｅｒｇｙＴｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　．ｔｈｅ　ｂｉｇｇｅｒ　ｔｈｅ　ｂｅａｔ　ｅｎｅｒｇｙ　ｉｓ，ｔｈｅ　ｍｏｒｅ　ｄｒｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄｅｎｓｉｔｙ，ｔｈｅ　ｌｅｓｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃａｐａｃｉｔｙ　ｏｆ　ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ　ｗａｔｅｒ　ａｎｄ　ｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｆｄａｒｉｎａｃｅｏｕｓ　ｃｌａｙ　ｈａｖｅ　ｄｉｆｆｅｒ—　ｅｎｔ　ｄｉｖｅｒｓｉｆｉａｔｉｃｏｎ．Ｔｈｅｙ　ｈａｖｅ　ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ｃａｐａｃｉｔｙ　ｏｆ　ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ　ｔｈｅ　ｍｏｓｔ　ｗａｔｅｒ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｔｈｒｅｅ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｃａｒｒｙｉｎｇ　ｃａｐａｃｉｔｙ　ｏｆ　ｂｅａｔ　ｅｎｅｒｇｙ　ａｎｄ　ｔｈｅｙ　ｅｘｃｅｅｄ　ｔｈｅｍｓｄｖｅｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｂｅｓｔ　ｃａｐａｃｉｔｙ　ｏｆ　ｃｏｎｔａｉｎｉｇ　ｗａｔｅｒ．ｎ　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｂｅａｔ　ｅｎｅｒｇｙ，ｃａｒｒｙｉｎｇ　ｃａｐａｃｉｔｙ，ｔｈｅ　ｃａｐａｃｉｔｙ　０ｆ　ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ　ｗａｔｅｒ，ｓｔａｎｄａｒｄ　０ｆ　ｔａｍｐｉｎｇ　ｒｏａｄｂｅｄ　收稿日期：２０１０～０５—２２　作者简介：李尚嗣（１９７３一），男，助理工程师，国家注册监理工程师，国家注册造价工程师，河南信阳平桥粮食储备库，河南信阳４６４０００　．２９４．　嵩莘　背　山　西建　筑　平位移速率异常或超过限值时，立即停止填筑，待观测值恢复到　４）严格路堤本体填筑工艺。填筑严格按照试验性施工确定　限值以内再进行填筑。以二等几何水准测量高程，观测精度不低　的施工参数、施工工艺施工。采用水平分层法填筑，每层保证层　于１　ｍｉｔｔ。在填土过程中，观测边桩水平位移和高程变化，分析土　面平整，便于各点压实均匀一致。严格按照试验性施工确定的厚　体的侧向位移值及其发展趋势，判断地基的稳定性。通过测量路　度摊铺，及时检测含水量，严格控制填料的含水量使其合适。采　肩观测桩的高程变化，确定路基面的沉降量。每次观测沉降后根　用平地机进行平整，重型振动压实机械碾压，重点控制好碾压，确　据观测结果整理绘制“填土高度一时间一沉降量”关系曲线图。　保达到压实要求。路堤压实达标后，对不设置路基承载板地段再　认真做好沉降板、位移桩、基桩的埋设与保护。二等水准测量仪　采用冲击碾密压实，以消除大部分填筑体的工后沉降。　器采用精密水准仪，配用铟瓦水准尺。水准尺进行标尺零点不等　５）ＪＪｌ￣强质量检测及沉降观测、预测。加强路基的试验检测和　差、１　ｍ长度和１　ｄｍ长度等项目的检验，装有圆水准器，不符合要　观测工作，确保检测结果、观测资料正确、可靠、及时，并及时进行　求不能使用。每期观测做到四个固定：固定观测人员；固定仪器　整理、分析、总结，利用实测沉降曲线和电算程序更好地预测、分　及水准尺；固定后视尺读数；固定测站及转点。观测时携带尺垫，　析工后沉降量，以便及时对施工参数和工艺进行调整，更好地控　严禁用砖石或不设尺垫作为转点。成果整理时，首先检查手簿中　制施工，合理设置预留沉落量，控制好工后沉降。　的数据和计算是否正确，观测限差是否符合要求，文字说明是否　６）加强路基综合防排水，确保不渗不冲。黄土地区施工特别　齐全。计算两期观测的沉降量和累计沉降量，为了清楚地表示时　注重路基防排水工作。地基两侧设防渗灰土层，设置范围自排水　间、填土高度和沉降量之间的关系，及时绘制沉降点的时间一填　沟至坡脚内不小于１　ｍ。基床底层采用改良土填筑防水。排水沟　土高度一沉降量的关系曲线。　下设灰土垫层，严格保证排水工程质量，做到无局部积水，无渗　２无碴轨道路基沉降分析与预测　漏，无冲刷等现象。施工期间，在两侧或一侧（超高段）设临时阻　在施工过程中利用电算程序及时进行沉降分析与预测，步骤　水、拦水、排水设施，以防雨水冲毁边坡，并防止地表水下渗。确　如下：　保临时排水设施和永久排水设施随时排水顺畅、不积水，能及时　１）选定工作断面，采取原状土样。２）在搜集分析现有可以参　排走地表水；水沟两侧地面进行处理，确保不积水。　考的沉降计算方法的基础上，提出用以作为比较分析的方法，编　７）合理安排施工，确保轨道板施工前的堆放沉降期。加大地　制利用这些方法进行沉降分析的电算程序。３）根据各方法沉降　基处理与路基填筑设备投入，合理安排，开工后突击地基处理，尽　分析的需要，选择有代表性的土样进行侧限压缩试验、固结试验　早完成，以便路基填筑大面积展开。路基填筑快速施工，尽早完　和部分三轴试验。４）整理分析试验测得的压缩曲线及有关各种　成。进行不同沉降时间的路基沉降研究，确保无碴轨道道床施工　参数，在综合分析对比的基础上确定分析计算所用的曲线和参　前的沉降期满足沉降实际观测分析的沉降要求和电算分析、预测　数，然后利用这些参数进行沉降计算（沉降量及沉降过程）。５）将　的沉降要求，确保站线路基填完后轨道承载板施工前的路堤堆放　计算的结果与实测的结果进行对比分析，必要时对参数作适当调　沉降期不小于６个月，并尽量延长路基自然沉降期。　整，最后得出相应的结论。６）预测湿陷、行车荷载、涵洞及沟谷地　４结语　形对路堤沉降的影响。　郑西客运专线对于缓解陇海铁路郑州一西安段的压力，实现　３控制工后沉降的措施　客货分线运输，形成大能力快速度的客运通道具有重大意义。但　１）聘请专家指导，加强技术培训。聘请路基沉降预测与控制　工程地质条件以及所采用的无碴轨道技术决定了无碴轨道路基　实践经验丰富的国内专家、德国专家作专题顾问，现场进行指导，　工后沉降分析与控制成了该工程的重点和难点问题。本文详细　加强现场观测人员、整理分析人员、计算预测人员的培训，购买或　介绍了无碴轨道路基的沉降观测技术，沉降的分析与预测技术，　科研开发专用电算软件，从控制方案、预测分析、观测操作上采取　并介绍了工后沉降的控制措施，这些技术和措施将为类似工程的　主动预控制措施。　应用提供宝贵的借鉴。　２）采用桩板结构路基，严格控制正线路基沉降。正线路堤采　参考文献：　用桩板结构，共同承载，处理湿陷性黄土，减小路基沉降及不均匀　［１］夏武一．无碴轨道的工后沉降探讨［Ｊ］．铁路勘查，２００８，２４　沉降。　（３）：３９—４０．　３）强化地基处理措施，确保处理效果。施工前，进一步核实　［２］续海龙．京津城际无碴轨道施工关键技术的研究［Ｊ］．山西　地质，必要时补充钻探，彻底查清地质情况。领会地基处理设计　建筑，２００８，３４（１５）：２６２—２６３．　意图，严格按设计及规范要求进行处理。注重试验性施工，获取　［３］艾晓东．无碴轨道基础变形控制的关键施工技术［Ｊ］．石家　施工参数。清除表层后进行冲击碾压，消除黄土地基上部湿陷　庄铁道学院学报，２００６，１９（２）：１３２．１３５．　性。及时做好临时排水措施和永久防排水设施，确保防排水工程　『４］尤昌龙．无碴轨道工后沉降变形观测、评估的集成理念［Ｊ］．　质量。加强地基处理效果的检测与验收。　铁道工程学报，２００７（３）：２５—２８．　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ　ａｆｔｅｒ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ｂａｌｌａｓｔｌｅｓｓ　ｔｒａｃｋ　ｒｏａｄｂｅｄ　ｏｆ　ｐａｓｓｅｎｇｅｒ　ｓｐｅｃｉａｌ　ｌｉｎｅ　‘ＬＩ　Ｓｈａｎｇ－ｓｉ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ　ｏｂｓｅｒｖｉｎｇ，ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｎ　ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｔｃｅｈｎｏｌｏｇｙ　０ｆ　ｐｒｅｄｉｃｔｉｇｎ　０ｆ　ｂａｌｌａｓｔｌｅｓｓ　ｔｒａｃｋ　ｒｏａｄｂｅｄ　ｗｅｒｅ　ｉｎ—　ｔＩＤｄｕｃｅｄ　ｉｎ　ｄｅｔａｎ，ｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ　ａｎｄ　ｔａｃｔｉｃｓ　ｗｅｒｅ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ｆｏｒ　ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　ａｆｔｅｒ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ａｌｌ　ｏｆ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｓｅ　ａｎｄ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ｐｒｏｖｉｄｅｄ　ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ　ｆｏｒ　ｓｉｍｉｌａｒ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｂａｌｌａｓｔｌｅｓｓ　ｔｒａｃｋ，ｐａｓｓｅｎｇｅｒ　ｓｐｅｃｉａｌ　ｌｉｎｅ，ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ　ａｎａｌｙｓｉｓ