哈西客站路基段沉降觀測分析

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，高速鐵路對工后沉降要求極為嚴格。本文以哈西客站Dk919+149～Dk919+690段路基沉降觀測為背景，采用拓展雙曲線法、指數(shù)法和三點法對實測數(shù)據(jù)進行分析，結(jié)果表明基底沉降板、路基面沉降板的實測沉降量和預(yù)測沉降量、計算工后沉降量等均滿足《客運專線鐵路無碴軌道鋪設(shè)條件評估技術(shù)指南》的要求，滿足有砟軌道鋪設(shè)條件。

關(guān)鍵詞：客運專線；路基；沉降觀測；工后沉降

1 引言

為了滿足日益增長的客貨運輸需求，我國已掀起建設(shè)高速鐵路的浪潮，而高速鐵路對工后沉降要求極為嚴格。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，才能保證客運專線鐵路軌道高平順性。這就要求路基設(shè)計和施工必須滿足路基的工后沉降小、不均勻沉降小，在動力作用下的變形小、穩(wěn)定性高的特點。本文以新建哈爾濱西客運站施工II標Dk919+149～Dk919+690 段路基工點為背景，對該段路基沉降觀測方案和觀測結(jié)果進行分析。

2 觀測概況

2.1 工程概況

哈爾濱西客站是新建鐵路哈大客運專線的重要組成部分，建成后將作為哈爾濱市兩個重要的綜合客運交通樞紐中心之一，匯集鐵路、軌道交通、城市公共交通、社會交通等多種交通方式，實現(xiàn)多種交通方式的有機銜接，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、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，基床表層采用級配碎石填筑。

2.2 測點布置

根據(jù)《客運專線鐵路無碴軌道鋪設(shè)條件評估技術(shù)指南》及相關(guān)規(guī)定對哈爾濱西客運站Ⅱ標Dk919+149～Dk919+690段路基進行測點布置。該工點長度為541m，共布設(shè)3個觀測斷面、基底沉降板布置10塊，路基面沉降板布置10塊，觀測樁布置6根。

2.3 沉降變形觀測情況

本段路基工程最早填筑時間為2010年9月7日，2010年11月22日全部填筑到基床表層第一層，路基基底為級配碎石褥墊層（沖擊壓實地段為砂墊層），基床表層40cm全部采用級配碎石填筑。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日對該段路基沉降變形觀測進行評估分析，觀測期為5～7個月。

該段路基按設(shè)計建立沉降變形監(jiān)測網(wǎng)，且按照"五固定"原則對觀測點進行沉降變形觀測，對該段的基底沉降板、路基面沉降板以及路肩觀測樁均按二等水準要求進行觀測，填筑完成后至沉降變形觀測評估分析時已觀測4個月，所提供數(shù)據(jù)均為實測，且經(jīng)監(jiān)理單位平行觀測，觀測數(shù)據(jù)均合理可靠。

3 評估分析概況

3.1 評估依據(jù)

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

3.2 評估標準

哈西客站路基段沉降觀測評估控制指標與判定標準如表1所示。

鑒于各指標對評估影響不同，在實際評估分析中應(yīng)區(qū)別對待，對于核心指標，要求嚴格滿足，任何一個指標不滿足要求，不能通過評估；對于基本指標，要求整體滿足，個別指標超限不大時，可以基本通過評估；對于一般指標，要求基本滿足。

4 觀測數(shù)據(jù)分析及結(jié)果

4.1 分析方法

沉降變形評估分析的具體做法是：對實測變形沉降數(shù)據(jù)進行回歸分析，然后外推工后沉降，最后通過比較工后沉降與控制標準，判定是否滿足鋪設(shè)軌道的條件。對哈爾濱西客站的觀測數(shù)據(jù)，采用拓展雙曲線法、指數(shù)法和三點法編程進行曲線擬合，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數(shù)據(jù)納入分析時間段以內(nèi)，可以計算在任意荷載下產(chǎn)生的沉降。

4.1.2 三點法要求實測曲線基本處于收斂階段方可進行，對數(shù)據(jù)段選取的依賴性小，對異常數(shù)據(jù)的敏感性強。

4.1.3 指數(shù)曲線法簡單實用，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。

4.2 沉降觀測結(jié)果

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

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

4.3 結(jié)果分析

4.3.1 本段路基全長541m，填挖高度為7.25m，采用CFG 樁及PHC樁進行地基處理，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，沉降變形觀測期近4個月，由于預(yù)測曲線滿足第一類沉降曲線，沉降趨勢已基本穩(wěn)定，路基沉降觀測期放寬至4個月，滿足《客運專線鐵路無碴軌道鋪設(shè)條件評估技術(shù)指南》對觀測期的要求。

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

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

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

4.3.5 路基填筑完成后，預(yù)測時的最終沉降量與預(yù)測的最終沉降量（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《客運專線鐵路無碴軌道鋪設(shè)條件評估技術(shù)指南》對沉降預(yù)測時間的要求。

4.3.6 觀測數(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)測值為25.13～36.30mm，路基面沉降板最終沉降預(yù)測值為0.94～1.71mm，觀測樁最終沉降預(yù)測值為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《客運專線鐵路無碴軌道鋪設(shè)條件評估技術(shù)指南》對工后沉降的要求。

5 結(jié)束語

通過對路基沉降觀測數(shù)據(jù)進行分析，結(jié)果表明基底沉降板實測沉降量、路基面沉降板實測沉降量、根據(jù)實測數(shù)據(jù)進行的沉降預(yù)測、計算工后沉降量等均滿足《客運專線鐵路無碴軌道鋪設(shè)條件評估技術(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

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