新型沉降板在高鐵施工中的應(yīng)用研究

江鋒，袁桃，付婷婷

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新型沉降板在高鐵施工中的應(yīng)用研究

江鋒，袁桃，付婷婷

（四川管理職業(yè)學(xué)院，四川 成都 610072）

高速鐵路路基用工后沉降對(duì)路基沉降變形進(jìn)行嚴(yán)格控制，老式沉降板是最常用的手段，但其存在影響填土施工和在使用中容易被破壞并難以恢復(fù)的缺點(diǎn)，新型沉降板的設(shè)計(jì)理論上改掉了這些缺點(diǎn)，但是缺少在具體工程中的應(yīng)用研究。本文結(jié)合工程試驗(yàn)，收集在實(shí)際工程施工使用中遇到的各種問(wèn)題，驗(yàn)證新型沉降板應(yīng)用效果，積累施工工藝經(jīng)驗(yàn)，促使其在高鐵施工中的推廣。

高速鐵路路基沉降；新型沉降板；工藝經(jīng)驗(yàn)；老式沉降板

1 引言

高速鐵路在世界發(fā)達(dá)國(guó)家崛起，鐵路發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)嶄新的階段。根據(jù)我國(guó)鐵路建設(shè)的實(shí)際情況，高速鐵路在施工上有很多新的工藝、新的材料、新的施工方法。鐵路路基在高速鐵路施工上具有施工快速、成本比橋隧構(gòu)造低等優(yōu)點(diǎn)，為了控制橋隧比，路基是一個(gè)很好的選擇。但是，如何給軌道結(jié)構(gòu)提供一個(gè)堅(jiān)固、耐久、穩(wěn)定的路基是一個(gè)重要問(wèn)題。高速鐵路要達(dá)到高速、舒適、安全地運(yùn)輸人或者貨物，必須保證軌道幾何形位滿足要求。其線下的路基主要是由土等材料填筑組成的土工結(jié)構(gòu)物，容易發(fā)生沉降等問(wèn)題，影響軌道平順和穩(wěn)定。若是普通的有砟軌道，強(qiáng)度是路基質(zhì)量的主要標(biāo)準(zhǔn)。一旦發(fā)生沉降問(wèn)題，可以利用道床厚度進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整范圍較大。但是，高速鐵路多采用無(wú)砟軌道，無(wú)砟軌道由混凝土底座、CA砂漿和軌枕板等組成，對(duì)于路基的沉降，只能通過(guò)扣件的調(diào)整量進(jìn)行調(diào)整，一個(gè)扣件的調(diào)整量扣除施工誤差影響，留給路基允許的工后沉降只有15 mm，所以高速鐵路對(duì)路基工后沉降要求非常嚴(yán)格。為了控制沉降，沉降觀測(cè)儀器中沉降板得到了大量應(yīng)用。

沉降板作為最常用的手段，具有造價(jià)低、易于測(cè)試、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。但是在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，存在以下兩方面問(wèn)題：①沉降板由于測(cè)桿露出填筑土表面，影響填土施工，壓路機(jī)由于怕?lián)p壞測(cè)桿，不能有效碾壓測(cè)桿附近土體，只能選擇小型夯機(jī)進(jìn)行碾壓，影響了填土質(zhì)量和效率。②沉降板一旦損壞后，補(bǔ)救困難，無(wú)法繼續(xù)使用，難以形成連續(xù)的測(cè)量數(shù)據(jù)?，F(xiàn)場(chǎng)為了保護(hù)沉降點(diǎn)，想了很多辦法。例如用鋼筋籠進(jìn)行保護(hù)或者旗桿進(jìn)行保護(hù)。但是，由于路基施工現(xiàn)場(chǎng)多為無(wú)圍墻施工，管理難度大，鋼筋籠或者旗桿容易丟失或者損壞，增加了管理成本，同時(shí)也不能有效地解決沉降板在使用過(guò)程中的問(wèn)題。針對(duì)老式沉降板的缺點(diǎn)，新設(shè)計(jì)的多功能路基沉降測(cè)定板、組合式沉降板等進(jìn)行了改進(jìn)，但是均存在一些問(wèn)題。馮懷平等專(zhuān)家研發(fā)了新型沉降板，并在京石客運(yùn)專(zhuān)線路基填筑工程中進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，取得了一定的效果。

本文旨在在新型沉降板（馮懷平）的研究基礎(chǔ)上，驗(yàn)證新型沉降板的應(yīng)用效果，對(duì)施工工藝經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，并對(duì)新型沉降板的設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。

2 驗(yàn)證過(guò)程

2.1 新型沉降板制作

新型沉降板制作流程為以下5個(gè)方面：①底板采用50 cm×50 cm，厚度為1 cm的鋼板。②測(cè)桿直徑為40 mm帶絲扣的鋼管底部焊接在鋼板上。③套管測(cè)桿用直徑為75 mm的PVC管進(jìn)行保護(hù)。④保護(hù)罩頂板采用50 cm閉合泡沫塑料加5 mm鋼板。⑤保護(hù)罩下半部分采用直徑20 cm高度25 cm金屬套管。如圖1、圖2所示。

圖1 新型沉降板底板圖

圖2 新型沉降板保護(hù)罩圖

2.2 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)可分為以下7個(gè)步驟：①將新型沉降板運(yùn)至路基試驗(yàn)段，在填筑好的路基填筑層，挖出大于50 cm×50 cm深度為30 cm的坑，布設(shè)沉降板底板用細(xì)砂進(jìn)行找平，測(cè)桿垂直無(wú)偏斜。用水準(zhǔn)儀進(jìn)行第一次抄平，后視控制點(diǎn)A記錄讀數(shù)1，前視測(cè)桿頂標(biāo)高記錄讀數(shù)2.②給新型沉降板蓋上保護(hù)罩，利用推土機(jī)和人工配合回填周?chē)馏w，并初平，回填土厚度按設(shè)計(jì)要求，控制在40 cm。③壓路機(jī)進(jìn)行第一遍靜壓，碾壓速度5 km/h，來(lái)回碾壓5遍。④打開(kāi)保護(hù)罩，用水準(zhǔn)儀進(jìn)行第二次抄平，后視控制點(diǎn)A記錄讀數(shù)3，前視測(cè)桿頂標(biāo)高讀數(shù)4。⑤蓋上保護(hù)罩，壓路機(jī)進(jìn)行第一次動(dòng)壓，碾壓速度5 km/h，碾壓3遍，再2遍靜壓。⑥打開(kāi)保護(hù)罩，用水準(zhǔn)儀進(jìn)行第三次抄平，后視控制點(diǎn)A記錄讀數(shù)5，前視測(cè)桿頂標(biāo)高讀數(shù)6.⑦結(jié)束試驗(yàn)，取出新型沉降板。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)

新型沉降板應(yīng)用研究 水準(zhǔn)測(cè)量第一次編號(hào)讀數(shù)/m測(cè)桿高程/m沉降/mm 后視（A）11.536483.349/ 前視測(cè)桿21.387 水準(zhǔn)測(cè)量第二次編號(hào)讀數(shù)/m測(cè)桿高程/m沉降/mm 后視（A）31.434483.3445 前視測(cè)桿41.290 水準(zhǔn)測(cè)量第三次編號(hào)讀數(shù)/m測(cè)桿高程/m沉降/mm 后視（A）51.459483.3431 前視測(cè)桿61.316 A點(diǎn)高程（已知點(diǎn)高程假設(shè)）483.200

3 應(yīng)用試驗(yàn)結(jié)果分析

3.1 新型沉降板優(yōu)點(diǎn)

從數(shù)據(jù)分析，第一次靜壓后，進(jìn)行的水準(zhǔn)測(cè)量顯示測(cè)桿產(chǎn)生了5 mm的沉降，主要原因?yàn)樾滦统两蛋宓撞夸摪逑碌纳昂筒黄秸鼗a(chǎn)生的沉降（由于本次試驗(yàn)限制），屬于正常現(xiàn)象，沉降觀測(cè)的測(cè)桿起始數(shù)據(jù)以第二次的測(cè)量計(jì)算出的測(cè)桿高程483.344 m為準(zhǔn)。經(jīng)過(guò)壓路機(jī)動(dòng)壓和靜壓，沉降板產(chǎn)生了1 mm的沉降，由于使用的是四等水準(zhǔn)測(cè)量，1 mm 的沉降滿足要求，并且從外觀上觀察，新型沉降板測(cè)桿完好，無(wú)任何受擠壓變形痕跡。說(shuō)明新型沉降板設(shè)計(jì)合理、材料選擇適當(dāng)。保護(hù)罩很好地保護(hù)了測(cè)桿，利用測(cè)桿觀測(cè)路基沉降穩(wěn)定可靠。

從碾壓過(guò)程分析，碾壓機(jī)械可以暢通無(wú)阻地在測(cè)點(diǎn)位置來(lái)回碾壓，未因?yàn)槌两涤^測(cè)點(diǎn)受任何的影響，提高了工作效率，改掉了老式沉降板由于測(cè)桿突出路基表面影響填土施工的缺點(diǎn)，滿足設(shè)計(jì)要求。

3.2 新型沉降板缺點(diǎn)

新型沉降板缺點(diǎn)有以下3方面：①在打開(kāi)保護(hù)罩的過(guò)程中，由于保護(hù)罩上填土容易回填過(guò)厚，會(huì)出現(xiàn)碾壓完畢后，憑肉眼找不到測(cè)點(diǎn)位置的情況。②在打開(kāi)保護(hù)罩的過(guò)程中，由于保護(hù)罩金屬套管和緊密土體的摩擦，打開(kāi)保護(hù)罩的過(guò)程比較困難，雖然設(shè)計(jì)有拉環(huán)，但是也很難拉動(dòng)保護(hù)罩。③在放置好保護(hù)罩后，利用機(jī)械回填土的過(guò)程中，防護(hù)罩由于受力不均，可能出現(xiàn)偏斜甚至傾覆。

3.3 新型沉降板應(yīng)用施工經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

新型沉降板在應(yīng)用過(guò)程中，要嚴(yán)格控制保護(hù)罩表面填土厚度，若遇到填土厚度過(guò)厚，碾壓后容易找不到測(cè)點(diǎn)位置，這時(shí)用金屬探測(cè)器或者全站儀查找較為方便。新型沉降板雖然設(shè)置有拉環(huán)，但是在打開(kāi)過(guò)程中，容易遇到很難打開(kāi)的情況，可以用長(zhǎng)鋼筋等工具利用杠桿原理撬開(kāi)。新型沉降板放置保護(hù)罩后，機(jī)械回填土的同時(shí)需要人工配合施工將保護(hù)罩四周土均勻回填，防止保護(hù)罩由于四周受力不均而發(fā)生傾覆或者過(guò)大偏斜。

3.4 新型沉降板的設(shè)計(jì)創(chuàng)新

在拉環(huán)位置可以增加一條顏色艷麗的絲帶作為標(biāo)記物，回填土?xí)r，工人配合回填，將絲帶露出填土表面，經(jīng)過(guò)碾壓等施工工藝后，通過(guò)絲帶，直接快速準(zhǔn)確地找到新型沉降板的位置，簡(jiǎn)化觀測(cè)步驟，節(jié)約觀測(cè)時(shí)間。

4 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)應(yīng)用研究，新型沉降板是一種簡(jiǎn)易、可靠的技術(shù)，有效地改掉了老式沉降板的缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)合理。

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2095－6835（2019）01－0160－02

U213.2+1

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.01.160

〔編輯：辛霞〕