京滬高速鐵路路橋過渡段沉降變形觀測與分析

龔軍平 李英杰

(中鐵三局集團有限公司，山西太原 030001)

0 引言

由中鐵三局集團承建的京滬高速鐵路五標段跨越安徽、江蘇兩省，正線長度171.2 km，其中路基42.2 km。線路主要通過長江及其支流河谷階地、長江沖積平原區，局部為坳谷區、剝蝕低丘。

本標段正線路基共分76段，具有路基工點分散、過渡段多，線路縱向剛度均勻性要求高，工后沉降控制標準高;基底處理工程量大的特點。全標段有橋臺111個，路橋、路涵、路隧、路堤、路塹過渡段合計411個，76段路基中長度小于300 m的路基有33段。路基工程較為復雜，過渡段控制難度大，地基種類多。

路橋過渡段是最重要的路基問題［1，2］，為全面分析路橋過渡段沉降變形情況，掌握其變形規律，為高速鐵路安全、高速運行提供技術支撐，本文根據全標段范圍路橋過渡段的沉降變形觀測情況，選取了77個有代表性的路橋過渡段進行沉降變形統計評估分析。

1 路橋過渡段結構形式

橋梁與路基過渡段全部采用倒梯形設置，如圖1所示。填料為級配碎石+5%水泥。

圖1 過渡段結構形式

過渡段兩側填料為A，B組填料，與相鄰路基填料一致。基底設60 cm墊層，墊層結構自下而上依次為:15 cm碎石+5 cm砂+土工格柵+5 cm砂+10 cm碎石+5 cm砂+土工格柵+5 cm砂+15 cm碎石。橋臺臺尾及相鄰路基段地基采用換填或CFG樁進行加固。

2 路橋過渡段沉降變形觀測點布置

路橋過渡段沉降監測點布置方式為:橋臺設置4個墩身觀測標，橋臺的臺前和臺尾各2個;過渡段范圍內路基上設置3個觀測斷面，每個斷面設置3個沉降觀測樁，觀測樁布置于左右線中心外側各2 m處，位于路基基床表面;在3個觀測斷面中距橋臺第一或第二斷面設置1個沉降板，沉降板布置于雙線路基中心，位于路堤基底，如圖2所示。

圖2 過渡段路基測點布置橫斷面示意圖（單位：m）

預壓地段，預壓期間因基床表層尚未施工，路基頂面沉降觀測在預壓土方底部(基床底層頂面)布置沉降元件進行，即在基床底層頂面臨時布置沉降板，位移觀測以及基底沉降觀測布置與無預壓段完全一致，預壓土方卸除時臨時沉降板隨之拆除，基床表層施工后，于路基面上設置正式沉降觀測樁。

觀測頻率及時間見表1。

表1 過渡段路基沉降觀測頻次表

3 路橋過渡段沉降變形分析

3.1 觀測數據選取原則

對路橋過渡段橋臺觀測數據選取的原則為:1)橋臺的沉降量為4個觀測標最后觀測值的平均值;2)當4個觀測標中觀測值有負值時，去掉負值，只采用觀測值為正值的進行平均。

對路橋過渡段路基觀測數據選取的原則為:1)路基的沉降量為3個觀測樁最后觀測值的平均值;2)當3個觀測標中觀測值有負值時，去掉負值，只采用觀測值為正值的進行平均。

3.2 橋臺沉降統計分析

77個橋臺沉降數據統計結果見表2。

表2 77個橋臺沉降數據統計表 mm

通過圖3，圖4可以看出橋臺總沉降量主要集中在0 mm～2 mm之間(占77%)，4 mm～6 mm之間的僅占1%。嵌巖樁時橋臺總沉降量在0 mm～2 mm之間占88%，摩擦樁時橋臺總沉降量在0 mm～2 mm之間占69%;橋臺沉降量總體較小，平均值僅為1.5 mm，嵌巖樁的沉降平均值比摩擦樁沉降平均值小22%，由此可見端承樁的加固效果要好于摩擦樁。

圖3 橋臺沉降量統計分布圖

圖4 不同樁基類型橋臺沉降量統計分布圖

對京滬全線橋梁沉降開展的大面積統計發現，絕大部分墩身沉降量小于10 mm，此時觀測精度與被監測體(墩身)沉降同為毫米級，觀測誤差對沉降值的影響相對明顯，墩身沉降觀測曲線呈現出“小量級，大波動”的特點。現行規范《評估指南》的評判標準對此種情況難以適應。

統計分析了路橋過渡段范圍內的前10個沉降最大值，墩身架梁以后沉降波動幅值在0.2 mm～1.86 mm之間。沉降波動幅度在3.0 mm之內。

3.3 過渡段路堤地基沉降統計分析

表3 過渡段路堤地基沉降統計數據表 mm

通過圖5，圖6可以看出地基總沉降量主要集中在0 mm～4 mm之間(占70%)，10 mm以上的僅占7%。地基處理方式為CFG樁加固時地基總沉降量在0 mm～4 mm之間占50%，地基處理方式為換填時地基總沉降量在0 mm～4 mm之間占90%;地基總沉降量總體較小，平均值為3.89 mm，地基處理方式為CFG樁加固時地基沉降平均值比地基處理方式為換填時地基沉降平均值大89.5%。可見換填的地基處理方式比CFG樁加固措施地基沉降小，這與CFG樁加固區軟弱地層較厚，CFG樁穿越軟弱地層但樁底未置于堅硬巖石上，屬于摩擦樁有關。

3.4 過渡段路基面沉降沿縱向變化分析

表4為路橋過渡段縱向沉降統計表。將過渡段路基面上3個測試斷面距離橋臺的距離與各斷面對應的沉降量平均值、95%～99%上置信區間沉降值、最大值作圖7～圖9。由圖可以看出，路橋過渡段的沉降沿縱向從橋臺至路基(距橋臺背15 m范圍內)呈逐漸增大趨勢，路橋過渡段路基面縱坡的變化值為0.03‰～0.44‰，小于路橋過渡段對折角1‰的要求。

4 結語

圖5 地基沉降量統計分布圖

圖6 不同地基處理方式的地基沉降量統計分布圖

表4 過渡段沉降沿縱向變化分析

圖7 過渡段沉降平均值沿縱向分布

圖8 過渡段95%～99%上置信區間沉降值沿縱向分布

圖9 過渡段最大沉降值沿縱向分布

通過對五標段路橋過渡段橋臺及路基沉降變形數據統計分析，可以看出橋臺的總體沉降及路基面沉降都較小，滿足規范中的設計控制值要求，路橋過渡段的沉降變形處于穩定收斂狀態。可以得出以下基本結論:

1)路橋過渡段的沉降沿縱向從橋臺至路基的沉降量逐漸增大，路基面縱坡的變化值為0.03‰～0.44‰，小于路橋過渡段對折角1‰的要求。2)路橋過渡段橋臺、路基面、路堤地基前10個沉降最大值的沉降時間曲線。荷載施加基本完成，沉降曲線趨于收斂，沉降趨于穩定。3)橋臺的高度和橋臺樁基礎的深度對橋臺沉降影響不大。4)過渡段地基的沉降隨路堤高度的增加以及地基加固深度的增大而呈增大趨勢，但增幅不明顯。

［1］ 劉 偉.鐵路路橋過渡段沉降規律及變形控制研究［D］.北京:北京交通大學，2006.

［2］ J 971-2009，高速鐵路設計規范(試行)［S］.

［3］ 鐵建設(2006)158號，客運專線鐵路無碴軌道鋪設條件評估技術指南［S］.

［4］ 滕素珍，馮敬海.數理統計學［M］.大連:大連理工大學出版社，2005.