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客运专线路基工程沉降观测实施技术

2008年第7期

铁 道 建 筑Railway Engineering

 

文章编号:100321995(2008)0720067203

客运专线路基工程沉降观测实施技术

赵俊岭

(中铁七局集团第一工程有限公司,河南洛阳 471001)

摘要:以郑西客运专线DK 29+657~DK 35+000段路基工程施工为例,介绍了客运专线路基沉降观测内

容和一般规定,观测断面和观测点的布置原则,沉降观测的频度和观测精度要求,分析评估方法和判定标准,以及沉降变形监测网的建立及测量技术要求。关键词:客运专线 路基 沉降观测中图分类号:U41611 文献标识码:B

收稿日期:2008203211;修回日期:2008204202

作者简介:赵俊岭(1974—),男,河南南阳人,工程师。

1 工程概况

郑西客运专线DK 29+657~DK 35+000段路基工程地质为湿陷性黄土,主要为第四系全新统冲积砂质、黏质黄土,黄土以Ⅰ~Ⅱ级非自重湿陷性为主,厚215~1310m 。客运专线路基作为变形控制十分严格的土工构筑物,路基填筑时应综合考虑松软土成因类型、地层结构的复杂性、地基沉降估算的精度以及有效控制工后沉降等困难因素,根据沉降观测情况进行综合分析,开展动态控制,及时调整填筑施工工艺参数,使地基处理达到预定的控制要求。同时通过推算地基的最终沉降量作为竣工验交时控制工后沉降量的依据,在运营期间指导轨道参数调整和养护维修,确保列车高速、平顺、安全、舒适地运行。

2 路基沉降观测

211 一般规定

1)观测的目的是通过沉降观测,利用沉降观测资

料分析来预测工后沉降,提出加速路基沉降的措施,确定无砟轨道的铺设时间,评估路基工后沉降控制效果,确保无砟轨道结构的安全。

2)路基上无砟轨道铺设前,对路基变形做系统评估,确认路基的工后沉降和变形满足无砟轨道铺设要求。

3)路基填筑完成或施加预压荷载后要有≥6个月的观测和调整期。观测数据不足以评估或工后沉降评估不能满足设计要求时,要延长观测或采取必要的加速或控制沉降的措施。

4)观测期内,路基沉降实测值超过设计值20%及

以上时,应及时查明原因,必要时进行地质复查,并根据实测结果调整计算参数,对设计预测沉降进行修正或采取沉降控制措施。

5)评估时发现异常现象或对原始记录资料存在疑问,要进行必要的检查。212 观测的内容

1)路基沉降观测以路基面沉降和地基沉降观测为

主。

2)路堑沉降观测部位为基床表层的底面处。3)路堤沉降是由路堤本体和地基组成,为了观测

到路堤的沉降与时间的关系及沉降主要产生的部位,路堤观测的内容为:基床底层顶面的路基总沉降和地基面处地基部分总沉降。

4)对于地基条件复杂和填土高度大的路堤,还包括如下内容:路堤中部的沉降观测;地基处理范围的下限处地基深部的沉降观测。213 观测断面和观测点的布置原则21311 观测断面的布置原则

1)沉降观测断面的间距一般应≤50m 。地形、地

质条件变化较大地段应适当加密,以≤25m 布设一个断面。

2)对地形横向坡度大或地层横向厚度变化的路基工点布设应≥1个横向观测断面。

3)一个沉降观测单元(连续路基沉降观测区段为一单元)应≥2个观测断面。21312 观测点布置原则

1)在较松软土路堤两侧坡脚外2m 处设圆木观测

桩,在路基两侧路肩设置钢筋混凝土观测桩,在路基横

断面中心设置组合沉降板。

2)路堤观测断面上在线路中心线处布设一组沉降

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板,沉降板分别埋设在基床底层顶面和地基面处。对于路堤高度较大的,在距基床底层顶面下315m 处埋设一个沉降板,选择有代表性的位置在地基处理下部012m 处埋设一个沉降板。路肩两侧布设变形观测桩。路堤观测断面见图1。

3)有预压土路堑地段,每个路堑断面在线路中心

设沉降板一组,两侧路肩各设观测桩1个。无预压土路堑地段,每个路堑断面在两侧路肩各设观测桩1个。路堑观测断面见图2

图1 

路堤沉降观测断面观测标志布置示意图 

图2 路堑沉降观测断面观测标志布置示意图 

214 沉降观测的频度

沉降观测分为四阶段进行,每个阶段的沉降观测

的频次应根据沉降的发生与发展规律及沉降大小确定,一般应按照如下观测频度进行:

第一阶段:路基填筑施工期间的观测。主要观测路基填土施工期间地基与堤身的沉降变形以及路堤坡脚边桩位移与沉降。本阶段沉降观测应与施工配合,每填筑一层应观测一次,同时应保证3d 观测1次。

第二阶段:路基填筑施工完成且预压土方施加后,自然沉落期的沉降观测。该阶段应对路基基床底层顶面的沉降及路基基底沉降进行系统的观测,直到工后沉降评估可满足铺设无砟轨道的要求为止。本阶段的沉降观测频度为:第1~第15d 每3d 一次,第16~第90d 每7d 一次,第90~第180d 每15d 一次。

第三阶段:预压土方卸载、铺设基床表层(级配碎石层)、无砟轨道铺设期间及正式运营前的观测。本阶段的沉降观测频度为:前15d 每3d 一次,第15d 后每7d 一次。

第四阶段:试运营期间的观测(对于运营期需进行沉降观测的路基)。本阶段的沉降观测主要进行路基面观测桩的观测,一般每月1次,必要时进行路基本体

沉降及地基土沉降的观测。

实际工作进行时,观测时间的间隔还要看地基的沉降值和沉降速率,两次连续观测的沉降差值>4mm 时要加密观测频次。当出现沉降突变、地下水变化及降雨等外部环境变化时要增加观测频次。215 观测精度要求

沉降水准的测量精度为±1mm ,读数取位至011mm 。

216 分析评估方法和判定标准21611 观测资料整理

1)采用统一的客运专线路基沉降观测记录表,做

好观测数据的记录与整理。

2)根据观测资料及时完成有关图表的绘制,主要包括:每个观测点的荷载—时间—沉降曲线。沉降与时间关系曲线见图3。每个观测点的

∑S n

—∑S n

+

S n +1曲线。S n

为时间段每n 天的沉降值,∑S n

为时间

段每n 天的累计沉降值。

3)对沉降观测资料及时分析,尤其是在预压期,要对路基沉降的发展趋势进行分析,分析意见及时上报业主和监理,以便在必要时采取补救措施。

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图3 沉降(S)与时间(t)关系曲线 

21612 路基沉降分析评估所需资料

①路基沉降观测资料。②路基段的线路设计纵断面图、工程地质纵横断面图、设计图纸和说明书、沉降计算报告(包括不同阶段的设计沉降值与时间的关系曲线)等相关设计资料。③施工过程、施工核查以及填料、级配、地基和压实检验情况等施工资料。④施工质量控制过程和抽检情况等监理资料。

21613 路基沉降评估分析方法

1)路基沉降预测采用曲线回归法。常采用双曲线法、固结度对数配合法(三点法)、抛物线法、指数曲线法、修正指数曲线法、沉降速率法、星野法、泊松曲线法等曲线拟合方法推算工后沉降。

2)路基沉降预测曲线回归法应满足两个要求:①根据路基填筑完成或堆载预压后应≥3个月的实际观测数据做回归分析,确定沉降变形的趋势,曲线回归的相关系数应≥0192;②沉降预测的可靠性应经过验证,间隔应≥3个月的两次预测最终沉降的差值应≤8mm。

3)路基填筑完成或堆载预压后,最终的沉降预测时间应满足下列条件:S(t)ΠS(t→∞)≥75%,式中的S(t)为预测时的沉降观测值;S(t→∞)为预测的最终沉降值。

4)设计沉降计算总沉降量与通过实测资料预测的总沉降量之差值原则上应≤10mm。

5)路基填筑完成或施加预压荷载后应有≥6个月的观测和调整期,持续沉降观测≥6个月的时间,根据这6个月以上的监测数据,绘制“时间—沉降量”曲线,按实测沉降数据分析并推算总沉降量和工后沉降值,初步确定无砟轨道铺设时间。观测数据不足以评估或工后沉降评估不能满足设计要求时,应继续观测或采取必要的加速或控制沉降的措施。

6)在3个月后进行第一次预测,根据3个月的监测数据,绘制“时间—沉降量”曲线,按实测沉降数据初步预测6月的沉降量及剩余沉降量,以决定运架梁的时间。

7)当推算的工后沉降值满足评估标准时,才能铺设无砟轨道。当沉降分析结果表明无砟轨道不能在计划的工期铺设时,则要研究确定是延长路基摆放时间,还是采取调整预压土高度、调整预压土卸荷时间、增加地基加固等工程措施。

21614 评估标准

1)根据实测沉降观测资料推算的路基工后沉降量不超过扣件允许的沉降调高量15mm。

2)沉降比较均匀的路基,推算最大工后沉降量应≤30mm,并且调整轨面高程后圆顺的竖曲线半径应≥014V2

sj

(V

sj为设计最高速度

(kmΠh))。

3)路桥或路隧交界处的差异沉降应≤5mm,过渡段沉降造成的路基与桥梁或隧道的折角应≤1Π1000。3 结语

客运专线铁路,由于采用无砟轨道技术,路基在无砟轨道铺设完成后的工后沉降应满足扣件调整和线路竖曲线圆顺的要求。受扣件允许变形调整量和线形的要求,对路基和基础工程的不均匀沉降、最终沉降量要求极为严格,因而采取精密的沉降观测技术以取得相应沉降数据,验证设计参数,并预测总沉降量就显得极为重要。同时也为运营期间指导轨道参数调整、养护维修,提供基础数据,以确保列车高速、平顺、安全舒适地运行。

参考文献

[1]中华人民共和国铁道部.TZ212—2005 铁道客运专线路基施工技术指南[S].北京:中国铁道出版社,2005.

[2]梁钟琪.土力学及路基[M].北京:中国铁道出版社,1993.

[3]中华人民共和国铁道部.G B12897—91 国家一、二等水准测量规范[S].北京:中国标准出版社,1991.

(责任审编 白敏华)

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