高鐵橋梁建設工程基礎沉降相關技術研究

趙 銳 佟勝偉

（吉林建筑大學， 吉林 長春 130118）

0 引言

高鐵橋梁墩厚沉降技術的實現，其實是為降低高鐵運行期間的安全，以及為提升乘客的乘坐舒適度，而出臺的硬性規定。工程具體實施期間，假如橋梁墩位產生不均勻的沉降，被影響的則是墩臺的位置，坡度的改變，導致墩臺在產生沉降后出現折角，這個折角不僅會影響高鐵運行的安全性，還會影響高鐵運行的速度。正是由于此，在高鐵的設計規范之中，就嚴格的規定墩臺的沉降深度，即無砟軌道沉降深度為20 毫米，有砟軌道沉降深度為30 毫米，而墩臺附近的差值最好控制在無砟5 毫米，有砟15 毫米。由上述規定來看，當前我國高鐵沉降技術的控制相對嚴格，且沉降控制是高鐵橋梁建設的關鍵部分之一，相關技術人員要十分重視這一技術。

1 工程概況

筆者以京滬高速鐵路為例展開分析。京滬高速鐵路全線長度為1328 千米，其中橋梁占總程的百分之八十六，大約是1100 千米。最開始京滬高速鐵路的時速設定的是340 千米，隧道的長度則為15 千米。京滬高速鐵路所采用的無砟軌道長度大約是1200 千米，而有砟軌道長度為50 千米。筆者全方面進行數據調查的為京滬高鐵中的上海段，此段在最初設計中就為無砟軌道，時速可達340 千米。其中特大橋橋墩位于蘊藻洪，其中橋墩樁徑為1 米，樁長分別為71 米、73 米以及73米。蘊藻洪橋墩的施工采用的鉆孔灌注樁技術，但在架設箱梁時出現墩身的沉降現象，通過專業人員的勘察分析，得知屬于穩定的沉降現象[1]。

2 沉降原因分析

蘊藻洪大橋還在建設中就已經產生了沉降問題，與國家規定的高鐵沉降規范要求不相符合，基于此，在投入具體的使用之前，要根據沉降分析出適合的補救措施。如若不在建設中解決這一問題，那么在運營過程中大大降低橋梁整體的安全性，為高速鐵路列車的運營帶來極大的安全威脅[2]。針對這一問題相關的技術人員就蘊藻洪大橋不均與沉降現象進行調查，發現出現不均勻沉降的主要原因為以下幾點：

第一，在具體施工之前，地質地基的考察工作不夠完善，地質相關資料的收集不夠準確。在施工之前為掌握完整正確的地質信息，那么在施工中所參考的因素會減少，貿然施工就會因為技術與地質不相符合而出現不均勻沉降。第二，鉆孔施工的操作之中，鉆孔的質量未達到規范中的要求，在后期施工中則會出現沉降現象。當然在地質出現異常現象時，為采取及時有效的措施，那么也會帶來沉降的風險。第三，施工方案最初設計階段，就需要常常對地質鉆孔的記錄進行修正，記錄出現偏差的話，沉降則一定初夏。根據墩旁補貼數據記載，樁底標高技術任然未取得進步，依舊是建設在風化土質層之中，這一條件與設計的地質數據出現嚴重的偏差。

3 沉降處理技術的相關方案

蘊藻洪在建設過程中一定進行了詳細的數據資料的記錄，同時筆者在對數據對照分析中還了解沉降情況在穩定后的數值，這個數值大概在60.4 毫米。與橋梁建設標準中的數據相比較而言，兩個數據之間存在差異，嚴格來說是不符合國家標準的。因此，在建設中要收集相關的試驗結果，運用不同的形式對綜合因素進行詳細分析，并對針對沉降采取合理的處理措施。

第一，上補承臺。原承臺順橋前后分別向外側擴展2 米4，只要是在這個數值范圍內都可實施補承臺的操作。上述范圍之內實施的補承臺操作，需要在最初增加3 根樁柱，樁柱的直徑為1 米，將樁柱與承臺的連接要運用連接增補的模式，而增補中要確保直徑間距在20 厘米[3]。承臺上部頂端加高2 米之后，就可以與墩身的直徑進行連接，如此一來便于墩身形成一個完整的承臺。就新增加的高度而言，承臺區中的倒角需要進行切除，在這種模式下能大量的消減混凝土的浪費量。

第二，下補承臺。所謂的下補承臺，其實就是在原承臺的下端增加2 米的高度，促使原承臺順橋的前后數值都增加2 米4，同時在這個范圍內時，前后的樁柱都需要增加3 根，并且直徑為1 米，將植筋進行連接，從而實現補承臺與原承臺的結合。在這之中植筋的間距為20 厘米。順橋承臺的底端運用了6 根40a 的工字鋼，只有這樣才能推動新舊混凝土之間的融合，以此來建立結構更加穩定的橋墩。

4 數據分析

在這個技術分析之中，對沉降處理分析應用的是RailwayBridge EngineerV2.0軟件進行的全方位計算。架梁施工過程中需要嚴格的要求橋墩沉降的最大峰值，以及橋梁建立后沉降的最穩定值。同時計算可以運用以下兩種形式進行：

第一，現場數據的收集分析，橋梁運、架之后出現的沉降峰值，即沉降變化率降低，沉降趨于穩定。參考樁基的位置對承載力進行詳細的分析，同時需要參考的還包括了荷載運輸、架梁工況等，在原有的基礎上附加力基礎要上升百分之十，具體的信息如下表1 所示。

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根據表1 中的信息可以充分看出，渠道車最大值的情況下，樁是最長的，但是樁底都在風化土層之中，承載力相對較小，多以運、架橋工況的荷載運營是最小的[4]。

第二，在下表2 之中，可以明顯的看出運營情況下樁柱增加至6 根，如此計算得出的結果相對而言比較保守，建筑8 根與6 根添加下會組建出樁柱群。而原本的8 根也會分擔其中的力量。

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5 兩個方案的優劣勢深度分析

上述兩種沉降分析來看，下補承臺方案的優化關鍵在于新舊承臺上的連接、整體的融合等等，同時在應用中具備連接完整、受力合理的優勢。但是從另一方面來看，其在施工中與原承臺植筋之間存在不方便的地方。上補承臺在沉降處理中的優勢是施工量小，且施工中對已經建成部分的影響較小，還能方便植筋工作的進行。上補承臺的缺點則是新舊混凝土之間的融合不穩定。以此來看，在京行高鐵上海路段高鐵橋梁建設中，針對沉降現象，需要采用上補承臺的模式，對其進行處理解決。

6 結束語

綜上所述，橋梁沉降的研究其實就是為保證高鐵運行的穩定性與安全性、舒適性，基于此在高鐵橋梁初期就要嚴格的按照高鐵橋梁的進行沉降。本文筆者在分析中選取了一個高鐵路段，在此基礎上分析沉降的原因，以及解決方案。通過這一系列的分析，筆者發現施工之中產生的基礎沉降，可采用下補承臺的方式解決，如若運營中出現基礎沉降，那么就需要采用上補承臺的方式。實施中上補承臺對原施工的動擾小很多，并且能夠切實的保證橋梁的安全性，但是有一點需要確保，那就是新舊混凝土結合植筋的質量，需要達到國家的相關要求。而在下補承臺之中，實施方案需要進行受力機理的清理，承臺的加厚工資槽鋼，整體的效果更加好，但是缺點就是工程質量較大，植筋連接工作也不方便執行。