秦建偉

【摘要】路基的工后沉降，是指軌道工程鋪設(shè)后在路基荷載和列車(chē)荷載作用下，路基發(fā)生的剩余沉降，即最終形成的總沉降量與路基竣工鋪軌開(kāi)始時(shí)的沉降量之差。

客運(yùn)專(zhuān)線路基沉降控制的主要目的是控制路基的工后沉降，以確保高速列車(chē)的行車(chē)安全，盡量滿足旅客對(duì)舒適度的要求，并減少日常維修工作。

1.路基工后沉降組成分析

路基沉降按其組成成分劃分，包括路基填筑部分沉降和地基沉降兩部分。

路基填筑部分沉降屬壓密沉降，是由填料自重及線路上部結(jié)構(gòu)和機(jī)車(chē)車(chē)輛的運(yùn)行引起的，與填料種類(lèi)、壓實(shí)密度、預(yù)壓荷載及預(yù)壓時(shí)間有關(guān)，分3個(gè)時(shí)間段完成：第一階段是路基施工階段的下沉，不影響工后沉降；第二階段是路基施工完成，線路上部結(jié)構(gòu)和機(jī)車(chē)車(chē)輛重量未加載階段的下沉；第三階段是線路上部結(jié)構(gòu)施工完成后的下沉。后兩部分的沉降量影響工后沉降。

2.工后沉降控制的重要性與特點(diǎn)

（1）工后沉降控制是影響線路不平順性的重要因素。

工后沉降大小決定了高速鐵路線的平順性，理解線路平順性的重要性，就理解了工后沉降控制重要性。以軌道連續(xù)高低不平順波長(zhǎng)40m、幅值5mm為例，時(shí)速300km時(shí)，將產(chǎn)生頻率2Hz、半幅有效值0.13g的持續(xù)振動(dòng)加速度，超過(guò)5小時(shí)，人體血壓、脈搏等生理現(xiàn)象會(huì)不正常，對(duì)駕駛?cè)藛T的工作能力也有影響；對(duì)于普速的列車(chē)則可以忽略。也就是說(shuō)工后沉降控制不好，線路不平順，行車(chē)舒適性和安全性就無(wú)法保證，列車(chē)高速行駛就是空談。因此，在高速鐵路設(shè)計(jì)和施工中工后沉降控制作為一個(gè)首要問(wèn)題來(lái)對(duì)待是適當(dāng)?shù)摹?/p>

（2）工后沉降控制是一個(gè)有時(shí)間性、過(guò)程性的問(wèn)題。

首先，工后沉降起算時(shí)點(diǎn)非常重要。在秦沈客運(yùn)專(zhuān)線修建之初，有人認(rèn)為起算點(diǎn)是在整個(gè)工程完工后，也有認(rèn)為應(yīng)在鋪軌完成后。隨著認(rèn)識(shí)的深入，才確定工后沉降起算點(diǎn)應(yīng)在鋪軌開(kāi)始時(shí)起算。從對(duì)工后沉降控制本身目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)來(lái)說(shuō)，這更加合理。應(yīng)認(rèn)識(shí)到的是，在其他方面相同的情況下，起算時(shí)間點(diǎn)越往前推越嚴(yán)格；其實(shí)并非起算點(diǎn)一定要在鋪軌前，但如果起算點(diǎn)推后，一方面控制的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)相應(yīng)改變，而且如果在鋪軌后再確認(rèn)不滿足工后沉降，則有關(guān)補(bǔ)救措施就難以實(shí)施·

其次，有一個(gè)終止時(shí)間點(diǎn)的問(wèn)題。由于每項(xiàng)工程都有壽命期，比如說(shuō)高速鐵路的壽命期為100年，免維修期更短。盡管為保證工后沉降控制的實(shí)現(xiàn)，宜取更嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，但是提高標(biāo)準(zhǔn)涉及成本大小乃至目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)性，故考慮該問(wèn)題具有實(shí)際意義。

3.控制工后沉降的主要途徑

3.1 加強(qiáng)技術(shù)培訓(xùn)及明確控制標(biāo)準(zhǔn)

（1）由于承包商對(duì)工后沉降控制缺乏經(jīng)驗(yàn)，可聘請(qǐng)專(zhuān)家現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)。加強(qiáng)技術(shù)培訓(xùn)，大力培訓(xùn)沉 降觀測(cè)人員、整理分析人員、計(jì)算預(yù)測(cè)人員，從控制方案、預(yù)測(cè)分析、觀測(cè)操作上采取主動(dòng)預(yù)控措施。

（2）制定路基工后沉降控制標(biāo)準(zhǔn)。工后沉降及沉降差控制標(biāo)準(zhǔn)一般采用四項(xiàng)指標(biāo)：工后沉降、不均勻沉降、錯(cuò)臺(tái)、折角。

3.2 重視地質(zhì)核查

（1）加強(qiáng)地質(zhì)核查，使采取的技術(shù)措施達(dá)到沉降預(yù)測(cè)與實(shí)際相符。

（2）在選定土的物理力學(xué)指標(biāo)時(shí)，必須注意其地理環(huán)境、地貌單元、微地貌、沉積年代及成因類(lèi)型等條件影響所產(chǎn)生的差異性，同時(shí)掌握這些自然條件與土性質(zhì)之間的規(guī)律。

（3）土分布評(píng)價(jià)、濕陷性評(píng)價(jià)、現(xiàn)場(chǎng)浸水試驗(yàn)以及微觀電鏡分析是了解土的重要手段。

4.工后沉降的控制步驟

4.1 施工前的控制措施

（1） 制定控制標(biāo)準(zhǔn)。

制定控制標(biāo)準(zhǔn)是進(jìn)行工后沉降控制的基礎(chǔ)，在施工前應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范要求的沉降值以及具體可能采用的施工工藝制定好沉降控制標(biāo)準(zhǔn)。

（2）加強(qiáng)地質(zhì)普查。

在施工前根據(jù)設(shè)計(jì)文件，除對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行加固外（粉噴、碎石、CFG、壓填片石、換填普通土等 ）軟土地段地質(zhì)情況進(jìn)行核查外，還應(yīng)對(duì)其它地段進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查，并要求所有路基基底均應(yīng)進(jìn)行貫入試驗(yàn) ，當(dāng)試驗(yàn)值不能滿足基底要求時(shí) ，應(yīng)及時(shí)與設(shè)計(jì)部門(mén)聯(lián)系，采取相應(yīng)的基底加固措施 ，以確保路基基底承載力滿足設(shè)計(jì)要求。

4.2 施工過(guò)程中的控制措施

（1） 制定施工工藝標(biāo)準(zhǔn)。

（2）加強(qiáng)路基基底處理。

（3）做好路基綜合排水。

（4）確保路基邊坡穩(wěn)定，控制邊坡填筑質(zhì)量。

（5） 做好橋涵、堤塹過(guò)渡段的處理。

4.3 加強(qiáng)路基沉降分析與預(yù)測(cè)

（1）沉降問(wèn)題包括填方路堤本身的沉降、黃土地基的壓縮變形以及黃土地基的濕陷變形，各類(lèi)變形均包括沉降量與沉降過(guò)程兩個(gè)方面。地基壓縮變形和濕陷變形有較成熟的計(jì)算方法（主固結(jié)沉降采用分層總和法）對(duì)路堤本身沉降變形現(xiàn)行公路、鐵路規(guī)范均沒(méi)有規(guī)定可參照水利土壩設(shè)計(jì)規(guī)范采用分層總和法計(jì)算。

（2）工后沉降量的延續(xù)時(shí)間考慮在實(shí)測(cè)曲線擬合的基礎(chǔ)上外延預(yù)估 ，與計(jì)算值對(duì)比分析。實(shí)測(cè)曲線的擬合常用三點(diǎn)法和雙曲線法。為了分析沉降過(guò)程，按維固結(jié)理論計(jì)算得到瞬時(shí)加載的沉降—時(shí)間曲線，按加載過(guò)程采用實(shí)際填筑高度—時(shí)間關(guān)系進(jìn)行修正，由修正后的曲線預(yù)估工后沉降及其完成所需的時(shí)間。

（3）沉降分析、預(yù)測(cè)采用半經(jīng)驗(yàn)半理論模式，根據(jù)實(shí)測(cè)資料不斷調(diào)整計(jì)算參數(shù)、模型，使預(yù)測(cè)與實(shí)測(cè)盡量吻合，確保實(shí)際工后沉降滿足要求。

（4）積極開(kāi)展地質(zhì)核查、沉降預(yù)測(cè)等專(zhuān)題研究，以科研成果指導(dǎo)沉降分析、預(yù)測(cè)。

4.4 做好路基沉降觀測(cè)

（1）路基沉降觀測(cè)的主要目的是確定無(wú)砟軌道工程的施工時(shí)間及工后沉降量，確保工后沉降量滿足要求。

（2）地基沉降觀測(cè)采用在地基表面埋設(shè)沉降板加接桿測(cè)試，路基沉降采用在路基表面埋設(shè)沉降板、觀測(cè)樁測(cè)試 ，路堤和地基深層沉降采用鉆孔埋設(shè)沉降磁環(huán)分層測(cè)試。

（3）沉降觀測(cè)以二等幾何水準(zhǔn)測(cè)量高程，觀測(cè)精度不低于1mm。采用精密水準(zhǔn)儀、銦化水準(zhǔn)尺。觀測(cè)做到四個(gè)固定：固定觀測(cè)人員；固定儀器及水準(zhǔn)尺；固定后視尺讀數(shù)；固定測(cè)站及轉(zhuǎn)點(diǎn)。

（4）每次觀測(cè)完畢，及時(shí)繪制沉降點(diǎn)的時(shí)間—填土高度—沉降量的關(guān)系曲線。

結(jié)語(yǔ)

客運(yùn)專(zhuān)線建設(shè)具有其自身的特殊性，如線路長(zhǎng)、地質(zhì)情況變化大、工期長(zhǎng)，路基沉降過(guò)程實(shí)際上就是多級(jí)填筑過(guò)程中多方面因素共同作用的結(jié)果。本文針對(duì)工后路基的沉降展開(kāi)敘述介紹了高速鐵路路基沉降控制標(biāo)準(zhǔn)，工后路基沉降的原因，工后路基沉降控制步驟及路基監(jiān)測(cè)等。路基大都采用了不同形式的地基處理方法以滿足客運(yùn)專(zhuān)線對(duì)道路的平順性要求，如地基沖擊壓實(shí)、CFG樁法復(fù)合地基等。

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