哈西客站路基段沉降觀測(cè)分析

賈廣生

摘 要：路基工后沉降是影響高速鐵路平順性、穩(wěn)定性的重要因素，高速鐵路對(duì)工后沉降要求極為嚴(yán)格。本文以哈西客站Dk919+149～Dk919+690段路基沉降觀測(cè)為背景，采用拓展雙曲線法、指數(shù)法和三點(diǎn)法對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，結(jié)果表明基底沉降板、路基面沉降板的實(shí)測(cè)沉降量和預(yù)測(cè)沉降量、計(jì)算工后沉降量等均滿足《客運(yùn)專線鐵路無碴軌道鋪設(shè)條件評(píng)估技術(shù)指南》的要求，滿足有砟軌道鋪設(shè)條件。

關(guān)鍵詞：客運(yùn)專線；路基；沉降觀測(cè)；工后沉降

1 引言

為了滿足日益增長(zhǎng)的客貨運(yùn)輸需求，我國(guó)已掀起建設(shè)高速鐵路的浪潮，而高速鐵路對(duì)工后沉降要求極為嚴(yán)格。高平順性、高穩(wěn)定性的路基是確保軌道高平順性的前提條件。嚴(yán)格控制路基工后沉降，控制路基的不均勻沉降，才能保證客運(yùn)專線鐵路軌道高平順性。這就要求路基設(shè)計(jì)和施工必須滿足路基的工后沉降小、不均勻沉降小，在動(dòng)力作用下的變形小、穩(wěn)定性高的特點(diǎn)。本文以新建哈爾濱西客運(yùn)站施工II標(biāo)Dk919+149～Dk919+690 段路基工點(diǎn)為背景，對(duì)該段路基沉降觀測(cè)方案和觀測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析。

2 觀測(cè)概況

2.1 工程概況

哈爾濱西客站是新建鐵路哈大客運(yùn)專線的重要組成部分，建成后將作為哈爾濱市兩個(gè)重要的綜合客運(yùn)交通樞紐中心之一，匯集鐵路、軌道交通、城市公共交通、社會(huì)交通等多種交通方式，實(shí)現(xiàn)多種交通方式的有機(jī)銜接，確保人流、車流的快速集散。Dk919+149～Dk919+690段路基中心填筑高度為7.25m，地基處理方式為沖擊壓實(shí)、CFG樁以及PHC樁。路基本體均采用B組填料，基床底層采用B組填料，基床表層采用級(jí)配碎石填筑。

2.2 測(cè)點(diǎn)布置

根據(jù)《客運(yùn)專線鐵路無碴軌道鋪設(shè)條件評(píng)估技術(shù)指南》及相關(guān)規(guī)定對(duì)哈爾濱西客運(yùn)站Ⅱ標(biāo)Dk919+149～Dk919+690段路基進(jìn)行測(cè)點(diǎn)布置。該工點(diǎn)長(zhǎng)度為541m，共布設(shè)3個(gè)觀測(cè)斷面、基底沉降板布置10塊，路基面沉降板布置10塊，觀測(cè)樁布置6根。

2.3 沉降變形觀測(cè)情況

本段路基工程最早填筑時(shí)間為2010年9月7日，2010年11月22日全部填筑到基床表層第一層，路基基底為級(jí)配碎石褥墊層（沖擊壓實(shí)地段為砂墊層），基床表層40cm全部采用級(jí)配碎石填筑。路基于2010年12月7日開始堆載預(yù)壓，堆載預(yù)壓123天，第一層基床表層填筑完成至2011年4月9日對(duì)該段路基沉降變形觀測(cè)進(jìn)行評(píng)估分析，觀測(cè)期為5～7個(gè)月。

該段路基按設(shè)計(jì)建立沉降變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)，且按照"五固定"原則對(duì)觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行沉降變形觀測(cè)，對(duì)該段的基底沉降板、路基面沉降板以及路肩觀測(cè)樁均按二等水準(zhǔn)要求進(jìn)行觀測(cè)，填筑完成后至沉降變形觀測(cè)評(píng)估分析時(shí)已觀測(cè)4個(gè)月，所提供數(shù)據(jù)均為實(shí)測(cè)，且經(jīng)監(jiān)理單位平行觀測(cè)，觀測(cè)數(shù)據(jù)均合理可靠。

3 評(píng)估分析概況

3.1 評(píng)估依據(jù)

評(píng)估依據(jù)主要有：《客運(yùn)專線鐵路無碴軌道鋪設(shè)條件評(píng)估技術(shù)指南》（鐵建設(shè)[2006]158號(hào)），《高速鐵路工程測(cè)量規(guī)范》（TB10601～2009/J962～2009），《國(guó)家一、二等水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范》（GB12897-2006），《建筑沉降變形測(cè)量規(guī)程》（JGJ/T8～2007），《鐵路客運(yùn)專線竣工驗(yàn)收暫行辦法》（鐵建設(shè)[2007]183號(hào)），《客運(yùn)專線無碴軌道鐵路施工技術(shù)指南》（TZ216～2007），《客運(yùn)專線無碴軌道鐵路設(shè)計(jì)指南》（鐵建設(shè)函[2005]754號(hào)），哈爾濱西客運(yùn)站鐵路工程設(shè)計(jì)文件、圖紙，鐵道部有關(guān)規(guī)定。

3.2 評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)

哈西客站路基段沉降觀測(cè)評(píng)估控制指標(biāo)與判定標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

鑒于各指標(biāo)對(duì)評(píng)估影響不同，在實(shí)際評(píng)估分析中應(yīng)區(qū)別對(duì)待，對(duì)于核心指標(biāo)，要求嚴(yán)格滿足，任何一個(gè)指標(biāo)不滿足要求，不能通過評(píng)估；對(duì)于基本指標(biāo)，要求整體滿足，個(gè)別指標(biāo)超限不大時(shí)，可以基本通過評(píng)估；對(duì)于一般指標(biāo)，要求基本滿足。

4 觀測(cè)數(shù)據(jù)分析及結(jié)果

4.1 分析方法

沉降變形評(píng)估分析的具體做法是：對(duì)實(shí)測(cè)變形沉降數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，然后外推工后沉降，最后通過比較工后沉降與控制標(biāo)準(zhǔn)，判定是否滿足鋪設(shè)軌道的條件。對(duì)哈爾濱西客站的觀測(cè)數(shù)據(jù)，采用拓展雙曲線法、指數(shù)法和三點(diǎn)法編程進(jìn)行曲線擬合，分析推算出最終沉降量和工后沉降，合理確定軌道的鋪設(shè)時(shí)間。

4.1.1 拓展雙曲線法是通過在常規(guī)雙曲線法基礎(chǔ)上引入荷載系數(shù)拓展而成的，它假定荷載增量、加載速率變化不大的情況下，沉降變形的增量與荷載增量成正比。該方法與傳統(tǒng)方法的最大差別在于其將填筑期間觀測(cè)數(shù)據(jù)納入分析時(shí)間段以內(nèi)，可以計(jì)算在任意荷載下產(chǎn)生的沉降。

4.1.2 三點(diǎn)法要求實(shí)測(cè)曲線基本處于收斂階段方可進(jìn)行，對(duì)數(shù)據(jù)段選取的依賴性小，對(duì)異常數(shù)據(jù)的敏感性強(qiáng)。

4.1.3 指數(shù)曲線法簡(jiǎn)單實(shí)用，但前提是假定荷載是一次施加或者突然施加的，不能適應(yīng)沉降量小的特點(diǎn)。

4.2 沉降觀測(cè)結(jié)果

至評(píng)估之日，共開展了5～25次觀測(cè)，基本滿足《客運(yùn)專線鐵路無碴軌道鋪設(shè)條件評(píng)估技術(shù)指南》對(duì)觀測(cè)頻次的要求。依據(jù)沉降板和觀測(cè)樁的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行分析預(yù)測(cè)，典型樁號(hào)的沉降分析結(jié)果見表2，典型斷面最終沉降和工后沉降計(jì)算結(jié)果見表3。

注：（1）工后沉降計(jì)算中，假定預(yù)鋪軌時(shí)間為2011年4月11日；（2）表中S（t）為預(yù)測(cè)時(shí)觀測(cè)沉降量，S（∞）為不考慮結(jié)構(gòu)層荷載條件下預(yù)測(cè)的最終沉降量。

4.3 結(jié)果分析

4.3.1 本段路基全長(zhǎng)541m，填挖高度為7.25m，采用CFG 樁及PHC樁進(jìn)行地基處理，填筑完成于2010年12月7日，主體工程施工完成至2011年3月25日，沉降變形觀測(cè)期近4個(gè)月，由于預(yù)測(cè)曲線滿足第一類沉降曲線，沉降趨勢(shì)已基本穩(wěn)定，路基沉降觀測(cè)期放寬至4個(gè)月，滿足《客運(yùn)專線鐵路無碴軌道鋪設(shè)條件評(píng)估技術(shù)指南》對(duì)觀測(cè)期的要求。

4.3.2 基底沉降板的當(dāng)前觀測(cè)沉降量為23.30～30.10mm，路基面沉降板的當(dāng)前觀測(cè)沉降量為0.87～1.06mm，觀測(cè)樁的沉降量為3.26～3.31mm，后期沉降均已趨于穩(wěn)定。

4.3.3 路面觀測(cè)樁反映的沉降變化趨勢(shì)與路基面沉降板反映的路基沉降變化趨勢(shì)基本一致，表明路基本體豎向沉降變形很小。

4.3.4 各觀測(cè)斷面曲線回歸相關(guān)系數(shù)在0.96～1.00之間，均大于0.92，滿足《客運(yùn)專線鐵路無碴軌道鋪設(shè)條件評(píng)估技術(shù)指南》對(duì)相關(guān)系數(shù)的要求。

4.3.5 路基填筑完成后，預(yù)測(cè)時(shí)的最終沉降量與預(yù)測(cè)的最終沉降量（不包含結(jié)構(gòu)層引起的沉降量）之比S（t）/S（t=∞）在0.81～0.99之間，滿足《客運(yùn)專線鐵路無碴軌道鋪設(shè)條件評(píng)估技術(shù)指南》對(duì)沉降預(yù)測(cè)時(shí)間的要求。

4.3.6 觀測(cè)數(shù)據(jù)具有較好的規(guī)律性，考慮軌道結(jié)構(gòu)層引起的沉降量后，基底沉降板最終沉降預(yù)測(cè)值為25.13～36.30mm，路基面沉降板最終沉降預(yù)測(cè)值為0.94～1.71mm，觀測(cè)樁最終沉降預(yù)測(cè)值為3.93～4.09mm。

4.3.7 考慮軌道結(jié)構(gòu)層引起的沉降量后，計(jì)算工后沉降量為0.18～8.13mm，小于有砟軌道工后沉降容許值50mm和無砟軌道工后沉降容許值15mm，滿足《客運(yùn)專線鐵路無碴軌道鋪設(shè)條件評(píng)估技術(shù)指南》對(duì)工后沉降的要求。

5 結(jié)束語

通過對(duì)路基沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，結(jié)果表明基底沉降板實(shí)測(cè)沉降量、路基面沉降板實(shí)測(cè)沉降量、根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行的沉降預(yù)測(cè)、計(jì)算工后沉降量等均滿足《客運(yùn)專線鐵路無碴軌道鋪設(shè)條件評(píng)估技術(shù)指南》的要求，后期沉降變形趨于穩(wěn)定，滿足有砟軌道鋪設(shè)條件。

參考文獻(xiàn)

[1]鐵建設(shè)[2006]158號(hào).客運(yùn)專線鐵路無碴軌道鋪設(shè)條件評(píng)估技術(shù)指南.

[2]TB10601～2009/J962～2009.高速鐵路工程測(cè)量規(guī)范

[3]姜領(lǐng)發(fā)，陳善雄.鐵路客運(yùn)專線路基工后沉降預(yù)測(cè)方法研究.鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2010（02），19-22.