滬昆高速鐵路路基沉降觀測和預(yù)測方法的分析

李 金 剛

(中鐵三局運輸工程分公司，山西 晉中 030600)

滬昆高速鐵路路基沉降觀測和預(yù)測方法的分析

李 金 剛

(中鐵三局運輸工程分公司，山西 晉中 030600)

主要介紹了滬昆高速鐵路杭長二分部的沉降觀測，應(yīng)用不同的函數(shù)模型擬合和預(yù)測觀測結(jié)果，在與實際觀測結(jié)果對比的基礎(chǔ)上，分析了各種函數(shù)模型的優(yōu)缺點，以提高路基沉降預(yù)測的準確性，為高速鐵路的安全施工和運營提供參考。

高速鐵路，路基，沉降觀測，預(yù)測分析

隨著高鐵的發(fā)展，高鐵的施工也備受人們關(guān)注，下面我將給大家簡單介紹一下施工過程中一重要環(huán)節(jié)——沉降觀測。

1 工程概況

新建鐵路上海至昆明客運專線貫穿我國整個東南地區(qū)6座省會城市及直轄市，線路全長2 264 km，線路東起上海，西至新昆明，途經(jīng)上海、杭州、南昌、長沙、貴陽、昆明等。

路基沉降觀測段為滬昆客專杭長湖南段Ⅱ標段，我分部管段起訖里程DK880+500～DK887+226.3，線路長度6.726 3 km。設(shè)有2座特大橋、2座大橋、3段路基、2座隧道。其中，路基的總長度是468.5 m。主要技術(shù)指標有：運行速度為315 km/h，Ⅰ級雙線鐵路，左右線的間距是5 m；最小曲線的半徑是9 000 m；限制坡度是5‰。

2 現(xiàn)場沉降測量

高速鐵路的沉降測量分為運營沉降測量和施工沉降測量。運營沉降測量主要是通過測量數(shù)據(jù)是否異常預(yù)先發(fā)現(xiàn)可能存在的安全風險，并為解決高速鐵路安全問題提供定量的相關(guān)經(jīng)驗及數(shù)據(jù)信息。施工沉降測量主要是對施工過程中可能存在風險隱患的路基進行沉降測量并采集數(shù)據(jù)加以分析，以了解和控制施工過程中可能出現(xiàn)的工程問題。以下我所講的主要就是施工方面的沉降測量。

2.1 沉降測量的意義和目的

在施工前設(shè)計院通過科學的分析將滬昆高速鐵路劃分為若干個斷面及斷面類型；我管段通過對路基沿線的每個斷面的測點填土過程中至施工完畢后3月～6月進行定期有規(guī)律的沉降測量，掌握路基施工完整過程主體變形和穩(wěn)定性的變化動態(tài)。一方面通過觀測數(shù)據(jù)，分析設(shè)計地基的穩(wěn)定性和預(yù)壓效果，并針對地基的穩(wěn)定性和變形規(guī)律進行探討。另一方面如果發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常，能夠立即準確的發(fā)現(xiàn)路基位置，采取必要的、有針對性的安全措施，防止工程事故的發(fā)生；排除可能發(fā)生的隱患，提高施工安全質(zhì)量。

2.2 沉降測量的內(nèi)容和方法

路基主體沉降測量項目有：1)一般主體觀測分為路基基底沉降觀測和路基面的沉降變形觀測；2)軟土松土地段路堤填筑過程中變形沉降測量等。

1)路基一般主體沉降觀測。我管段路基根據(jù)類型劃分，分為A-1型、A-2型、A-3型、A- 4型，A-1型：觀測樁+單點沉降計；A-2型：觀測樁+單點沉降計+沉降板；A-3型：觀測樁；A- 4型：觀測樁+沉降板。

沉降板是在路堤填筑前，路堤A-2型、A- 4型斷面中間基底地面埋設(shè)1個。沉降板由三部分組成:沉降主板：一塊40 cm×40 cm厚3 mm鋼板，表面除銹并均勻涂刷防銹隔離漆；測桿：直徑為50 mm鋼管，底部與沉降主板焊接牢固并在底部1 m范圍涂刷防銹隔離漆；保護套筒：直徑為100 mm PVC塑料管，總長度始終比測桿要短10 cm。首先應(yīng)將地面整平并鋪設(shè)找平層，可用0.1 m厚的中粗砂，這是為了保證沉降主板的水平度和測桿的垂直度。隨著填土的增高，測桿與套管也相應(yīng)加高以保證頂面高于土體，每節(jié)長度不超過1 m，最終的測桿頂面應(yīng)高于套管上口；在路基主體碾壓過程中，應(yīng)注意保護沉降板周圍的土體，以免土體擠壓測管，最后用人工或小型夯機夯實(見圖1)，注意防止填料進入套筒與測桿之間的空隙，影響觀測準確度。

沉降觀測樁采用φ20 mm原長不小于40 cm鋼筋；底部做成帶彎鉤狀，頂部打磨成圓頂并做好防銹處理。一般路基主體填筑完畢即至基床表層頂面并加載預(yù)壓路堤填筑到基床底層頂面后， A-2型、A- 4型斷面的左右兩側(cè)，A-1型、A-3型左中右三處用鋼釬等工具挖埋置坑，坑深30 cm，直徑15 cm，挖坑時不能擾動坑外范圍的填筑土，防止影響觀測樁的穩(wěn)定性；最后將觀測樁放置坑內(nèi)用砂漿澆筑固定，觀測樁要露出3 cm左右(見圖2)。

單點沉降計是一種埋入式電感調(diào)頻類智能型位移傳感器，由錨頭、錨板、電測位移傳感器、測桿及金屬軟管和塑料波紋管等組成。在路基地基處理完畢后路基填筑之前，專業(yè)勘探隊用鉆機鉆孔至承載力符合要求的硬質(zhì)穩(wěn)定層，最好為基巖，孔口應(yīng)平整密實。將單點沉降計組合并下放到鉆孔內(nèi)，然后將測線用塑料波紋管套牢并順至填筑范圍之外(見圖3)。

2)軟土松土地段路堤填筑過程中變形沉降測量。

施工過程中還應(yīng)沿線路縱向間距為20 m～50 m，在兩側(cè)坡腳外約2.0 m～10 m處設(shè)位移觀測樁。

2.3 沉降測量的要求和控制標準

滬昆高速鐵路的測量的精度為二級水準測量標準，變形觀測嚴格按照以下標準控制：路基中心沉降板沉降量不得超過10 mm/d且坡腳處水平位移不得超過5 mm/d，如果沉降量或水平位移量超過以上控制值，應(yīng)該停止填土施工并加強觀測頻率，防止發(fā)生事故；待沉降穩(wěn)定后再繼續(xù)施工，如仍處于不穩(wěn)定狀態(tài)，應(yīng)及時上報并準備處理方案。

填筑期間和填筑完成后應(yīng)對路基地基和本體沉降變形進行連續(xù)沉降測量，需要科學有規(guī)律的頻率測定。路基測量頻率：路堤在填筑期間，每天至少一次，如果暫時停工，停工期間前2天每天至少觀測一次，以后可以每3天觀測一次。路基主體填筑完成后，前15天內(nèi)每3天觀測一次，15 d之后至沉降穩(wěn)定期間每7天測一次，穩(wěn)定期以后每個月觀測一次。保證荷載穩(wěn)定條件下觀測不少于6個月，并且數(shù)據(jù)穩(wěn)定后至少3個月后方可進行評估。根據(jù)沉降測量結(jié)果，分析評價地基的殘余沉降，確定鋪軌時間，評估工作合格完成并由第三方有權(quán)威的評估單位對路基出一份完整的合格評估報告，方可進行無砟軌道的施工。

至此，施工沉降測量基本告一段落。

3 結(jié)語

1)在現(xiàn)在不成熟的高鐵路基施工中，路基穩(wěn)定性是高鐵安全的決定性因素，所以要加大對高鐵路基的沉降測量力度，而且要在過程中詳細準確記錄異常地段是如何進行加固處理，并從中吸取施工經(jīng)驗，為以后的工程提供珍貴可靠的資料，并為施工以后的施工方案提供有力的依據(jù)。

2)在進行沉降觀測過程中要詳細記錄實際沉降測量的過程數(shù)據(jù)和方案，可以供以后高速鐵路施工借鑒參考。

3)在確定無碴軌道施工時，可以以對數(shù)曲線法模型預(yù)測沉降和確定后續(xù)鋪軌時間。

4)由于施工工期因素導致整體進度和總觀測周期相對過短只能保證一般情況下使用短期的安全保障，從長期和運營的角度來看，路基仍然沒有真正達到完全理想的整體穩(wěn)定階段，所以無砟軌道施工及運營之后的后續(xù)沉降觀測的工作仍要繼續(xù)并認真整理相關(guān)數(shù)據(jù)，這對評價路基穩(wěn)定性，避免路基沉降帶來的危害非常重要。

[1] 鐵建設(shè)[2006]158號，客運專線鐵路無砟軌道鋪設(shè)條件評估技術(shù)指南[S].

[2] 鐵建設(shè)[2006]189號，客運專線鐵路無砟軌道測量技術(shù)暫行規(guī)定[S].

[3] GB 12897—2006,國家一、二等水準測量規(guī)范[S].

[4] JGJ/T 8—2007,建筑沉降變形測量規(guī)程[S].

[5] 鐵建設(shè)[2007]183號，鐵路客運專線竣工驗收暫行辦法[S].

[6] TZ 216—2007，客運專線無砟軌道鐵路施工技術(shù)指南[S].

[7] GB 50026—93，工程測量規(guī)范[S].

[8] TB 10054—97，全球定位系統(tǒng)(GPS)鐵路測量規(guī)程[S].

[9] 鐵建設(shè)函[2005]754號，客運專線無砟軌道鐵路設(shè)計指南[S].

[10] 滬昆高速鐵路工程設(shè)計文件[Z].

Analysis on subgrade settlement observation and predictive analysis of Hu-Kun high-speed railway

Li Jingang

(ChinaRailway3rdBureauTransportationEngineeringBranchCompany,Jinzhong030600,China)

The paper mainly introduces Hang-Chang 2nd branch settlement observation of Hu-Kun high-speed railway, and applies different multiquadric function fit model and predictive observation result. On the basis of comparing to actual observation results, it analyzes merits and defects of multiquadric function fit models in order to improve the subgrade settlement predicting accuracy. As a result, it has provided some guidance for high-speed railway construction and operation safety.

high-speed railway, subgrade, settlement observation, predictive analysis

2014-11-21

李金剛(1987- )，男，助理工程師

1009-6825(2015)04-0148-02

U416.1

A