京滬高速鐵路濟南西站復合地基施工期的沉降分析

李 懿，王連俊，張光宗

(北京交通大學土木建筑工程學院，北京 100044)

隨著我國鐵路建設的快速發展，多條高速鐵路和客運專線在我國東南沿海經濟發達地區興建。我國東南沿海地區分布著廣泛的軟土地基，其強度低、變形大，固結時間長。高速鐵路對于地基的沉降和軌道的平順性都有很高的要求。對軟土地基進行適當處理并準確掌握地基的沉降規律，己成為影響工程質量，工期和造價的關鍵因素。因此，在軟土地基修建高速鐵路和客運專線時，對軟土地基進行沉降觀測，對于保證鐵路正常施工和運營具有重要的意義。

1 工程概況

京滬高速鐵路濟南西站是京滬高速鐵路5個始發終到站點之一，是京滬高速鐵路的重要組成部分，濟南西站位于正線里程 DIK417+453.54～DIK421+053.36，距市中心僅8.5 km，有15個站臺、17條線路，正線雙線位于站場的中部。

濟南西站位于黃河以南沖積平原，表面覆蓋第四系全新統人工堆積層，處于中朝準地臺的次級構造單元魯西斷塊上，斷裂構造對鐵路建設沒有明顯影響。沿線的不良地質及特殊土包括巖溶、素填土、新黃土。針對不同路段的地基要采取分層夯實，加強排水及碾壓等措施。

為減少工后沉降，滿足高速鐵路工后沉降小于15 mm的要求，濟南西站深厚松軟土地基采用CFG樁和管樁基礎加固處理和路基預壓的措施。

2 地基處理方案及沉降板布設

2.1 地基處理方案

濟南西站站場正線路基采用無砟軌道，其余采用有砟軌道設計。路基類型包括深厚松軟土地基路堤、浸水路堤和擋土墻等。路堤均采用A、B組填料;正線路基在基床表層填筑3.5 m厚的預壓土，以減少軌面工后沉降。預壓期為12個月，之后卸載預壓土。

試驗斷面(DIK418+298.9)是正線進入站場前的橫斷面，寬100 m，路基從西至東設置4排樁長為25 m的CFG樁;14排樁長為35 m的PHC樁;11排樁長為25 m的CFG樁。樁的橫斷面分布如圖1所示。

圖1 樁的橫斷面分布

試驗斷面正線路基基底設置0.5 m厚的C30鋼筋混凝土板，板下設置0.15 m厚碎石墊層，墊層下采用樁長為35 m，樁徑為0.4 m的PHC樁，成正方形布置，間距2 m，如圖2所示。輔線路基基底下設置0.6 m厚碎石墊層，中間鋪設2層高強度土工格柵。墊層下采用樁長為25 m，樁徑為0.5 m的CFG樁。CFG樁要設置樁帽，直徑1.1 m，厚度0.4 m，沿線路方向間距1.5 m，橫向間距1.6 m，如圖3所示。

圖2 管樁頂面

2.2 埋設沉降板

沉降板的組成包括鋼筋混凝土底板、φ40 mm的鍍鋅鐵管及φ75 mm的保護套管(PVC管)。鋼筋混凝土底板尺寸為50 cm×50 cm，厚度為3 cm。

在變形區以外布設基準樁，埋深不小于3 m，樁周50 cm采用現澆混凝土固定;樁頂埋設半圓形測頭并刻十字線。

埋設沉降板時，先墊一定厚度的細砂找平，確保測桿與地面垂直。沉降板埋在褥墊層頂部以下10 cm處，采用中粗砂回填密實，之后套上第一節保護套管，保護套管略低于測桿，上面加蓋封住管口，并在周圍填筑填料，穩定套管。填土時沉降板周邊要用人工攤平及小型機具碾壓，確保元器件不受損壞。要求內、外管均垂直水平面，保持直立不傾斜，內外管間隙要均勻。沉降板的埋設如圖4所示。

圖4 路基沉降板埋設布置

測量沉降板的測桿，桿頂高程讀數作為初始讀數。測桿長隨路基填土升高而逐段接高，每次接長高度以0.5 m為宜。測量接長前后測桿高程變化，確定接高值。金屬測桿用內接頭連接，PVC保護套管用外接頭連接。

3 復合地基沉降分析

在DIK418+298.9試驗斷面，分別在復合地基東側第二排25 m CFG樁的樁帽上，35 m PHC樁的筏板東側邊沿，35 m PHC樁的筏板西側邊沿和復合地基西側第三排25 m CFG樁的樁帽上布置4個沉降板，記為:AS1，AS2，AS3 和 AS4。

試驗斷面的填筑期為2008年12月27日到2009年3月28日，填筑高度為8 m，其中設計填筑高度4.5 m，預壓土填筑高度為3.5 m。2010年3月21日將預壓土卸載，預壓期1年。測得預壓土高度-沉降-時間曲線如圖5所示。各沉降板不同時間的沉降值如表1所示。

圖5 試驗斷面預壓土高度-沉降-時間曲線

表1 沉降板不同時間的沉降值 mm

從圖5和表1可以看出，從2008年12月27日開始填筑路堤到2009年3月23日達到設計高度4.5 m，隨路堤填筑高度的增加，復合地基不同位置的沉降量都增大，沉降速率大致相同。從2009年3月23日至2009年3月28日，完成3.5 m的預壓土填筑，復合地基AS2和AS3處的沉降量急劇增大，遠大于AS1和AS4的沉降量。這主要是因為預壓土只在站場中部35 m PHC樁上加載，所以沉降量較大。AS1和AS4位置只加載4.5 m路堤填土，最大沉降量為16 mm左右。AS2和AS3處加載4.5 m路堤填土和3.5 m預壓土，最大沉降量為66 mm左右。2010年3月21日卸載預壓土后，有回彈的現象，AS2最為明顯，回彈量為13 mm。

4 結論

(1)在試驗斷面DIK418+298.9填筑3.5 m高的預壓土，預壓土引起的沉降量約為50 mm。

(2)在填筑過程中，復合地基沉降量隨預壓土填筑高度的增加而增大;在預壓過程中，復合地基沉降量先急劇增大，后趨于穩定。

(3)試驗斷面DIK418+298.9從2009年3月28日開始預壓，到2009年6月初沉降開始趨于穩定，卸載預壓土后，復合地基會有回彈現象，回彈值約為10 mm。

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