呂霄華

（黑龍江中鐵建設(shè)監(jiān)理有限責(zé)任公司，黑龍江 哈爾濱 150006）

目前客運(yùn)專線基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)速度目標(biāo)值一般為350km/h，并且采用無碴軌道結(jié)構(gòu)，為了滿足列車高速運(yùn)行對(duì)軌道高穩(wěn)定性、高平順性和安全性的要求，路基工程要求以控制工后沉降和解決列車高速運(yùn)行所帶來的空氣動(dòng)力學(xué)效應(yīng)的影響。在部分路基地段為了加快地基土沉降變形，減少路基運(yùn)營后的工后沉降，采用堆載預(yù)壓的方法對(duì)路基進(jìn)行處理。

1 工法特點(diǎn)

1.1 堆載預(yù)壓法是目前高速鐵路工程中行之有效、廣為使用的方法。預(yù)壓荷載可根據(jù)工程的類型、材料來源、施工場地及經(jīng)費(fèi)開支等條件，選擇預(yù)壓材料。

1.2 對(duì)于路堤等工程，可以利用填筑體本身作為預(yù)壓材料。

1.3 在進(jìn)行堆載預(yù)壓工程中對(duì)路基進(jìn)行沉降觀測，路基沉降速率必須控制在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。

2 適用范圍

該法適用在持續(xù)荷載下，對(duì)于土體體積會(huì)發(fā)生很大的壓縮、抗剪強(qiáng)度也會(huì)逐漸增長而且又有足夠時(shí)間進(jìn)行固結(jié)壓縮的軟土地基以及適用于處理淤泥質(zhì)土、淤泥和充填土等飽和黏性土地基。

3 施工工藝

3.1 基本原理

預(yù)壓法即是在建（構(gòu)）筑物建造之前，在建（構(gòu)）筑物場地進(jìn)行加載預(yù)壓，使地基的固結(jié)沉降基本完成和提高地基土強(qiáng)度的方法。在施加荷載時(shí)，由于軟土中的土顆粒骨架和孔隙水應(yīng)力共同承擔(dān)來自上部所附加的由靜載產(chǎn)生的垂直應(yīng)力。隨著應(yīng)力的增加孔隙水沿三個(gè)方向移動(dòng)，一個(gè)是沿著垂直向上的排水通道（如塑料排水板或砂井）排出，另外兩個(gè)方向是排向加載區(qū)的兩側(cè)?？紫端畱?yīng)力隨著時(shí)間的推移逐漸減少，而土顆粒骨架承擔(dān)的應(yīng)力越來越大，隨著應(yīng)力的增大，土顆粒間隙也被壓緊，間隙縮小即產(chǎn)生沉降，直至間隙完全消失，土粒完全密實(shí)，從而軟基得到了加固，在持續(xù)荷載下，對(duì)于土體體積會(huì)發(fā)生很大的壓縮、抗剪強(qiáng)度也會(huì)逐漸增長承載能力也就得到了大幅度提高。其原理如圖1所示。

圖1 堆載預(yù)壓原理圖

3.2 施工工藝

堆載預(yù)壓施工工藝流程見圖2。

3.3 施工要點(diǎn)

圖2 堆載預(yù)壓施工工藝流程圖

某工程路段設(shè)計(jì)堆載預(yù)壓高度為2.0m。路堤填完成后堆載預(yù)壓設(shè)計(jì)時(shí)間以9個(gè)月。路基填筑施工至基床表層底面后，鋪設(shè)土工布，按設(shè)計(jì)堆土高度，分級(jí)堆載預(yù)壓土方，每級(jí)堆載完成經(jīng)監(jiān)測達(dá)到沉降穩(wěn)定，繼續(xù)加下一級(jí)堆載，預(yù)壓期限達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定期限且工后沉降經(jīng)分析評(píng)估滿足控制指標(biāo)要求后，經(jīng)批準(zhǔn)清除預(yù)壓土及土工布，將基床底層表面整理干凈，并采用重型機(jī)械追密碾壓后再填筑基床表層。

備土：根據(jù)設(shè)計(jì)堆載預(yù)壓地段長度和堆載高度，確定堆載取土場。

鋪土工布：基床底層頂面清掃干凈，鋪土工布。

分級(jí)堆載：堆載高度按照30cm一層進(jìn)行施工，分級(jí)加荷的堆載高度偏差不應(yīng)大于本級(jí)荷載折算堆載高度的±5%，且最終堆載高度不應(yīng)小于設(shè)計(jì)總荷載的折算高度。

分級(jí)沉降觀測：每級(jí)加載后，觀測沉降，控制沉降速率。每級(jí)沉降穩(wěn)定后，加下一級(jí)荷載。直至預(yù)壓期滿足設(shè)計(jì)期限，且沉降趨于穩(wěn)定。

沉降分析評(píng)估：將觀測資料匯總，進(jìn)行分析評(píng)估，確認(rèn)工后沉降滿足設(shè)計(jì)要求。

卸載：沉降觀測和沉降分析評(píng)估資料滿足設(shè)計(jì)要求后，由建設(shè)單位組織設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工單位共同研究確定卸載時(shí)間。

4 堆載預(yù)壓主控項(xiàng)目

4.1 堆載預(yù)壓填筑過程中同步進(jìn)行地基沉降與土的側(cè)向位移觀測。堆載預(yù)壓土的填筑速率符合設(shè)計(jì)要求，保證路堤安全、穩(wěn)定。

檢驗(yàn)數(shù)量：施工單位全工點(diǎn)檢驗(yàn)。監(jiān)理單位按施工單位抽樣的20%見證檢驗(yàn)。

檢測方法：觀察、測量

4.2 堆載預(yù)壓的加壓量和加壓時(shí)間滿足設(shè)計(jì)要求。

檢驗(yàn)數(shù)量：施工單位按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行檢驗(yàn)。監(jiān)理單位全部見證檢驗(yàn)。

抽檢方法：水平儀、經(jīng)緯儀測量，尺量，實(shí)測預(yù)壓土的密度并計(jì)算各抽檢段的預(yù)壓荷載。

5 總結(jié)

5.1 質(zhì)量控制

路基的寬度控制。由于路基在堆載靜壓下，排水固結(jié)后，路基沉降數(shù)值較大，因此路基的填筑寬度應(yīng)能保證在路基沉降后的斷面尺寸達(dá)到設(shè)計(jì)要求。其填筑寬度B應(yīng)按照下述公式計(jì)算：

B=x+h.a+0.5

其中：B-填筑寬度，m；x-路基設(shè)計(jì)寬度，m；h-沉降值，m；a-邊坡坡率。

路基預(yù)壓寬度示意圖見圖3。

圖3 路基預(yù)壓寬度示意圖

5.2 堆載預(yù)壓的速率控制

上載時(shí)應(yīng)掌握分步進(jìn)行的原則，不能盲目進(jìn)行，否則將可能導(dǎo)致破壞，填土上載過快能使路段整體滑動(dòng)。一般情況下，每天加載壓實(shí)厚度不超過30cm，并對(duì)路基沉降及側(cè)向位移進(jìn)行觀測，必須保證路基中心位置沉降不大于10mm，側(cè)向位移不大于5mm。如果沉降量或位移有一項(xiàng)數(shù)值超出，應(yīng)立即停止加載，待路基穩(wěn)定后才能繼續(xù)施工。特別是當(dāng)加載到臨界荷載時(shí)，填土應(yīng)應(yīng)特別小心，密切注視沉降量和側(cè)向位移的變化值。

5.3 堆載預(yù)壓結(jié)束時(shí)地基固結(jié)度的計(jì)算及處理方法

S=SE+SC+USCB

式中

SC-在工作荷載作用下原天然地基固結(jié)沉降量，可采用分層總和法計(jì)算；SE-預(yù)壓荷載卸荷時(shí)地基回彈量，數(shù)量較小；SCB-在預(yù)壓荷載作用下原天然地基固結(jié)沉降量，可采用分層總和法計(jì)算；U-預(yù)壓荷載卸荷時(shí)地基達(dá)到的平均固結(jié)度。

若工后沉降不能滿足要求，可通過延長堆載時(shí)間以增加平均固結(jié)度或增大預(yù)壓荷載，均可達(dá)到減小工后沉降的目的。

5.4 沉降觀測的控制

5.4.1 測點(diǎn)的布設(shè)：根據(jù)軟基處理長度及地質(zhì)情況，布設(shè)一定數(shù)量的沉降觀測點(diǎn)，測點(diǎn)應(yīng)能代表一段路基整個(gè)地質(zhì)及沉降情況。在地質(zhì)情況變化的地段要加設(shè)觀測點(diǎn)。當(dāng)路基基底或下臥壓縮層為平坡時(shí)，路堤主監(jiān)測點(diǎn)設(shè)置在線路中心；當(dāng)?shù)乇頇M坡或下臥土層橫坡大于20%時(shí)，在填方較高側(cè)或壓縮層較厚側(cè)增加監(jiān)測點(diǎn)。路基底沉降與路堤本體沉降的監(jiān)測點(diǎn)，一般布置于路基基底和基床底層頂面。軟土及松軟土路基填筑時(shí)，沿線路縱向每隔30～50m在距坡腳外2m處設(shè)置位移邊樁，以控制填土速率

5.4.2 沉降觀測：在觀測過程中應(yīng)嚴(yán)格保護(hù)好沉降桿，防止撞壞或其他干擾；觀測應(yīng)由專人負(fù)責(zé)，觀測外業(yè)結(jié)果要長期保存，并認(rèn)真記錄，如實(shí)反映，最后匯總，為分析總結(jié)之用。

5.5 安全控制措施

建立健全安全生產(chǎn)規(guī)章制度，嚴(yán)格按照安全操作規(guī)程進(jìn)行施工，施工時(shí)安排專人統(tǒng)一指揮，統(tǒng)一調(diào)度。對(duì)于汽車司機(jī)、壓路機(jī)、挖掘機(jī)等司機(jī)進(jìn)行崗前培訓(xùn)，樹立他們的安全意識(shí)，加強(qiáng)安全教育。堆載預(yù)壓填土加載施工過程中，應(yīng)密切注意路基的沉降和側(cè)向位移的變化量，以防止路基滑動(dòng)，確保路基施工安全。

6 結(jié)束語

堆載預(yù)壓施工工法近幾年在高速鐵路的施工中應(yīng)用越來越廣泛，在施工過程中必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)和既定的方案組織，嚴(yán)格遵守相關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行施工。實(shí)踐證明，它能有效減小工后沉降，確保高質(zhì)、安全的完成高速鐵路的施工。

[1]TB 10402--2007，鐵路建設(shè)工程監(jiān)理規(guī)范[S].

[2]鐵建設(shè)[2007]176號(hào)，鐵路建設(shè)工程監(jiān)理管理暫行規(guī)定[S].

[3]陳鐘頤，周景星，王洪瑾.土力學(xué)[M].北京:清華大學(xué)出版社,1994

[4]陳希哲.土力學(xué)地基基礎(chǔ)[M].北京:清華大學(xué)出版社,1997.

[5]楊位光.地基及基礎(chǔ)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1998.

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[7]何華武.創(chuàng)新的中國高速鐵路技術(shù)[J].北京：鐵道建筑技術(shù)，2007（6）.