李 懿，王連俊，張光宗

(北京交通大學(xué)土木建筑工程學(xué)院，北京 100044)

隨著我國(guó)鐵路建設(shè)的快速發(fā)展，多條高速鐵路和客運(yùn)專(zhuān)線在我國(guó)東南沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)興建。我國(guó)東南沿海地區(qū)分布著廣泛的軟土地基，其強(qiáng)度低、變形大，固結(jié)時(shí)間長(zhǎng)。高速鐵路對(duì)于地基的沉降和軌道的平順性都有很高的要求。對(duì)軟土地基進(jìn)行適當(dāng)處理并準(zhǔn)確掌握地基的沉降規(guī)律，己成為影響工程質(zhì)量，工期和造價(jià)的關(guān)鍵因素。因此，在軟土地基修建高速鐵路和客運(yùn)專(zhuān)線時(shí)，對(duì)軟土地基進(jìn)行沉降觀測(cè)，對(duì)于保證鐵路正常施工和運(yùn)營(yíng)具有重要的意義。

1 工程概況

京滬高速鐵路濟(jì)南西站是京滬高速鐵路5個(gè)始發(fā)終到站點(diǎn)之一，是京滬高速鐵路的重要組成部分，濟(jì)南西站位于正線里程 DIK417+453.54～DIK421+053.36，距市中心僅8.5 km，有15個(gè)站臺(tái)、17條線路，正線雙線位于站場(chǎng)的中部。

濟(jì)南西站位于黃河以南沖積平原，表面覆蓋第四系全新統(tǒng)人工堆積層，處于中朝準(zhǔn)地臺(tái)的次級(jí)構(gòu)造單元魯西斷塊上，斷裂構(gòu)造對(duì)鐵路建設(shè)沒(méi)有明顯影響。沿線的不良地質(zhì)及特殊土包括巖溶、素填土、新黃土。針對(duì)不同路段的地基要采取分層夯實(shí)，加強(qiáng)排水及碾壓等措施。

為減少工后沉降，滿(mǎn)足高速鐵路工后沉降小于15 mm的要求，濟(jì)南西站深厚松軟土地基采用CFG樁和管樁基礎(chǔ)加固處理和路基預(yù)壓的措施。

2 地基處理方案及沉降板布設(shè)

2.1 地基處理方案

濟(jì)南西站站場(chǎng)正線路基采用無(wú)砟軌道，其余采用有砟軌道設(shè)計(jì)。路基類(lèi)型包括深厚松軟土地基路堤、浸水路堤和擋土墻等。路堤均采用A、B組填料;正線路基在基床表層填筑3.5 m厚的預(yù)壓土，以減少軌面工后沉降。預(yù)壓期為12個(gè)月，之后卸載預(yù)壓土。

試驗(yàn)斷面(DIK418+298.9)是正線進(jìn)入站場(chǎng)前的橫斷面，寬100 m，路基從西至東設(shè)置4排樁長(zhǎng)為25 m的CFG樁;14排樁長(zhǎng)為35 m的PHC樁;11排樁長(zhǎng)為25 m的CFG樁。樁的橫斷面分布如圖1所示。

圖1 樁的橫斷面分布

試驗(yàn)斷面正線路基基底設(shè)置0.5 m厚的C30鋼筋混凝土板，板下設(shè)置0.15 m厚碎石墊層，墊層下采用樁長(zhǎng)為35 m，樁徑為0.4 m的PHC樁，成正方形布置，間距2 m，如圖2所示。輔線路基基底下設(shè)置0.6 m厚碎石墊層，中間鋪設(shè)2層高強(qiáng)度土工格柵。墊層下采用樁長(zhǎng)為25 m，樁徑為0.5 m的CFG樁。CFG樁要設(shè)置樁帽，直徑1.1 m，厚度0.4 m，沿線路方向間距1.5 m，橫向間距1.6 m，如圖3所示。

圖2 管樁頂面

2.2 埋設(shè)沉降板

沉降板的組成包括鋼筋混凝土底板、φ40 mm的鍍鋅鐵管及φ75 mm的保護(hù)套管(PVC管)。鋼筋混凝土底板尺寸為50 cm×50 cm，厚度為3 cm。

在變形區(qū)以外布設(shè)基準(zhǔn)樁，埋深不小于3 m，樁周50 cm采用現(xiàn)澆混凝土固定;樁頂埋設(shè)半圓形測(cè)頭并刻十字線。

埋設(shè)沉降板時(shí)，先墊一定厚度的細(xì)砂找平，確保測(cè)桿與地面垂直。沉降板埋在褥墊層頂部以下10 cm處，采用中粗砂回填密實(shí)，之后套上第一節(jié)保護(hù)套管，保護(hù)套管略低于測(cè)桿，上面加蓋封住管口，并在周?chē)钪盍?，穩(wěn)定套管。填土?xí)r沉降板周邊要用人工攤平及小型機(jī)具碾壓，確保元器件不受損壞。要求內(nèi)、外管均垂直水平面，保持直立不傾斜，內(nèi)外管間隙要均勻。沉降板的埋設(shè)如圖4所示。

圖4 路基沉降板埋設(shè)布置

測(cè)量沉降板的測(cè)桿，桿頂高程讀數(shù)作為初始讀數(shù)。測(cè)桿長(zhǎng)隨路基填土升高而逐段接高，每次接長(zhǎng)高度以0.5 m為宜。測(cè)量接長(zhǎng)前后測(cè)桿高程變化，確定接高值。金屬測(cè)桿用內(nèi)接頭連接，PVC保護(hù)套管用外接頭連接。

3 復(fù)合地基沉降分析

在DIK418+298.9試驗(yàn)斷面，分別在復(fù)合地基東側(cè)第二排25 m CFG樁的樁帽上，35 m PHC樁的筏板東側(cè)邊沿，35 m PHC樁的筏板西側(cè)邊沿和復(fù)合地基西側(cè)第三排25 m CFG樁的樁帽上布置4個(gè)沉降板，記為:AS1，AS2，AS3 和 AS4。

試驗(yàn)斷面的填筑期為2008年12月27日到2009年3月28日，填筑高度為8 m，其中設(shè)計(jì)填筑高度4.5 m，預(yù)壓土填筑高度為3.5 m。2010年3月21日將預(yù)壓土卸載，預(yù)壓期1年。測(cè)得預(yù)壓土高度-沉降-時(shí)間曲線如圖5所示。各沉降板不同時(shí)間的沉降值如表1所示。

圖5 試驗(yàn)斷面預(yù)壓土高度-沉降-時(shí)間曲線

表1 沉降板不同時(shí)間的沉降值 mm

從圖5和表1可以看出，從2008年12月27日開(kāi)始填筑路堤到2009年3月23日達(dá)到設(shè)計(jì)高度4.5 m，隨路堤填筑高度的增加，復(fù)合地基不同位置的沉降量都增大，沉降速率大致相同。從2009年3月23日至2009年3月28日，完成3.5 m的預(yù)壓土填筑，復(fù)合地基AS2和AS3處的沉降量急劇增大，遠(yuǎn)大于AS1和AS4的沉降量。這主要是因?yàn)轭A(yù)壓土只在站場(chǎng)中部35 m PHC樁上加載，所以沉降量較大。AS1和AS4位置只加載4.5 m路堤填土，最大沉降量為16 mm左右。AS2和AS3處加載4.5 m路堤填土和3.5 m預(yù)壓土，最大沉降量為66 mm左右。2010年3月21日卸載預(yù)壓土后，有回彈的現(xiàn)象，AS2最為明顯，回彈量為13 mm。

4 結(jié)論

(1)在試驗(yàn)斷面DIK418+298.9填筑3.5 m高的預(yù)壓土，預(yù)壓土引起的沉降量約為50 mm。

(2)在填筑過(guò)程中，復(fù)合地基沉降量隨預(yù)壓土填筑高度的增加而增大;在預(yù)壓過(guò)程中，復(fù)合地基沉降量先急劇增大，后趨于穩(wěn)定。

(3)試驗(yàn)斷面DIK418+298.9從2009年3月28日開(kāi)始預(yù)壓，到2009年6月初沉降開(kāi)始趨于穩(wěn)定，卸載預(yù)壓土后，復(fù)合地基會(huì)有回彈現(xiàn)象，回彈值約為10 mm。

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