京津城際鐵路沉降現狀分析及應對策略

胡偉松

摘 要：京津城際鐵路為我國第一條設計時速350 km/h的高速鐵路，由于北京、天津地區的大地沉降，造成了京津城際鐵路出現了不通程度的沉降。2009年，鐵道部（現總公司）會同相關單位共同確定了北倉、武清、亦莊三個重點沉降區段，并由鐵三院進行重點定期觀測。經過近4年的沉降觀測，找到了沉降變化規律，并根據各區段不同的沉降情況采取了不同的整治措施。為以后的高速鐵路區域沉降整治提供了工程實例。

關鍵詞：城際鐵路 京津 沉降現狀

中圖分類號：TU478 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）02（a）-0090-02

京津城際鐵路是環渤海京津冀地區城際軌道交通網的重要組成部分，也是溝通北京、天津兩大直轄市的便捷通道。京津城際鐵路由北京南站東端引出，跨北京二、三、四、五環后，沿京津高速公路第二通道至天津市域，后沿京山鐵路至天津站，線路全長120 km。采用客運專線標準，最小曲線半徑一般為7000 m。鋪設無砟軌道113.6 km；橋涵共35座，長101 km，占線路長度的87.7%。橋梁按照工后沉降2 cm控制設計。路基共6段，長16.25 km，全部為軟土及松軟土地基，占線路長度的13.9%。路基基底處理一般采用樁板結構。車站5座，分別為北京南、亦莊、永樂、武清、天津。

京津城際鐵路北京南至天津段穿越了北京、天津兩個大的沉降區，在這些區段內90%以上采用的是橋梁通過，橋梁基礎均采用摩擦樁結構，地面沉降對京津城際鐵路橋梁的影響已不可避免。前期，鐵道部（現鐵路總公司）會同京津城際鐵路股份有限公司、鐵道科學研究院鐵道、第三勘察設計研究院、中鐵十七局、北京鐵路局等相關單位，根據勘測資料、施工現場勘察資料、竣工驗收情況，共同確定京津城際鐵路沉降區為：亦莊沉降區（K8+775～K23+646）、武清沉降區（K83+007～K86+800）、北倉沉降區（K99+048～K101+531）。同時確定由鐵三院自2009年末起對京津城際鐵路沉降區段內軌面高程、橋墩、CPⅢ點、沿線CPⅡ等進行定期觀測，工務段對沉降區段進行重點檢查、檢測。

下面以鐵三院沉降觀測數據（主要是軌面高程數據）、工務段日常檢查等為依據，對京津城際鐵路三個沉降區段進行分析。

1 亦莊沉降區現狀（K8+775～K23+646）

亦莊沉降區相對京津城際鐵路其它兩個沉降區局沉降范圍大、沉降速率快、周邊環境復雜的特點，尤其是在K14～K16范圍內。通過對鐵三院亦莊沉降區的觀測數據分析、計算可知：該區段內的沉降趨勢未收斂；區段內最大沉降速率為9.6 mm/月，位于K17+700附近。從觀測資料上可以看出，K12+764～K21+400大的沉降漏斗范圍內有多個小的沉降漏斗，小漏斗邊長一般300～500 m，有的小漏斗沉降坡度很大。特別的，跨五環連續梁283#和284#墩差處軌面高程差異沉降達到60 mm。

工務段在日常的結構檢查中（包括對橋梁、底座板、軌道板等），底座板、軌道板裂紋均在可控范圍內，其它發現問題。

2 武清沉降區（K83+007～K86+800）

武清沉降區段在開通初期已經表現出了不同程度的沉降，通過對鐵三院定期的觀測數據進行分析，該區段內最大的沉降速率為2 mm/月，位置在武清站站中心。此外，翠亨路中橋與兩端路基出現了較大的差異沉降，通過對鐵三院的數據進行分析、計算，路橋的差異沉降速率為0.9 mm/月。2012年6月份對該區段進行整治，后期由于武清區翠亨路下穿施工加劇了差異沉降，目前翠亨路中橋與天津方路基段的差異沉降已達35 mm。此外，通過地質雷達探測，路橋結合部的路基在0.5～2 m范圍內，有一些脫空的現象，存在于級配碎石層與混凝土支撐層的接合處和土基層內。

工務段在日常結構檢查中，前期發現翠亨路中橋CA砂漿離縫，且貫通底座板，工務段組織人員與2009年9月進行了封堵；近期在武清區翠亨路施工期間，發現橋頭兩端的底座板與橋面存在脫離情況，最大為11 mm，與2013年5月份分進行了灌漿整治。

3 北倉沉降區（K99+048～K101+531）

通過對鐵三院軌面高程數據分析就算，可得：北倉沉降區最大沉降范圍內沉降速度月為1.5 mm/月，且不存在較大的差異沉降，該區段內的設備質量基本穩定。

為了消除由于沉降造成的軌道不平順（重點是消除差異沉降造成的軌道不平順），北京鐵路局工務處先后數次組織全路有關專家就京津城際鐵路武清沉降區、亦莊沉降區在目前的沉降狀況下的整治措施、整治工藝先的會議，先后形成了京津城際鐵路武清沉降區扣件調整、武清沉降區注膠調整、亦莊沉降區抬梁試驗調整的專家意見，并由工務段組織相關單位進行實施（武清沉降區扣件調整時間為2011年10月及2012年6月份、武清沉降區注膠調整時間為2012年5月份、亦莊沉降區抬梁試驗調整2012年8月份），調整完畢后起到了一定的效果。

3.1 武清沉降區

（1）扣件調整。

①調整依據。

按照2011年7月17日達成的專家意見，扣件調整控制在累積調高不超過26 mm、調高23 mm以上采用AP20S（鋼墊板），道岔累積調整高度超過26 mm采用特制鋼墊板并更換加長螺栓等，制定了整個武清沉降區的調整方案，并先后在2011年10月份、2012年6月份，2個時間段對武清沉降區進行了全區段的調整。

②調整方式。

在先后兩次的調整過程中，均采用工務、電務、供電聯合作業模式，尤其在翠亨路中橋天津方兩區段的調整過程中，由于涉及武清6#、8#2租道岔的整體抬升，工務、電務、供電三個專業采用分時間段作業、密切配合的作業模式，順利完成了上述兩區段重點工程的調整。

③調整效果。

整體抬升后，線形得到了優化（以下行為例，見附件1：武清沉降區調整前后高程對照圖）；消除了該區段內的添乘儀垂直加速度Ⅲ級病害；人體添乘感覺明顯優于調整前。

（2）注膠調整。

①調整依據。

在扣件調整過程由于受到調高量及沉降量的限制，有的區段扣件即使調高26 mm也難滿足軌道高低長短波的平順性要求，且為日后的養護維修帶來了隱患。為了便于日后的養護維修、為日后扣件調整消除短波不平平順留有余量及“應積極采用新技術、新設備、新材料、新工藝和先進的施工作業方法，優化作業組織，提高線路檢修質量”的要求；注膠調整在京通鐵路梨樹溝隧道的成功應用，路基段設備具備注膠調整的條件。

②主要工藝。

此次注膠調整為試驗調整，調整區段為K84+278-K84+336，共計56 m。

通過在支承層下級配碎石間注入雙組份高強發泡樹脂進行軌道整體抬升，彌補路基產生的沉降量，恢復扣件系統的調整能力，保證線路的平順性。

在實際的操作過程中通過事先確定的抬升方案利用電子水準儀精確控制抬抬升量，對于注膠過程中“欠或是過”的情況利用扣件進行補齊。

③整治效果。

在注膠調整完畢后，按照路局所定的檢查周期定期的進行檢查，在注膠至今1年多的時間內，通過對測量數據的分析，該區段線路設備穩定，同時也為后期整治提供了重要的現場經驗及工程實例。注膠段調整前及現狀如圖1所示。

3.2 亦莊沉降區抬梁試驗調整

（1）調整依據。

鐵三院抬梁設計方案、京廣高速鐵路開通前抬梁經驗、為日后扣件調整留有一定的余量。

（2）主要工藝。

此次試驗調整所涉及的橋墩及調整情況見表1。

待支座的錨螺栓松開后，在梁底使用400T千斤頂（每個支座下放置2個千斤頂，具體布置情況見圖2）將梁底頂起，支座與梁底分離到一定程度后插入特制的鋼墊板（受天窗時長的影響，為縮短加墊支座鋼板占用時間，將原來一塊整體鋼墊板改為三塊，材質采用與原支座相同的Q345鋼，鋼墊板形狀如圖3所示），在頂起的過程中按照分工相關人員進行軌面、梁面的觀測，隨時掌握頂升情況。

（3）整治效果。

通過抬梁整治后線路平順性得到了優化；線上只進行了小幅度的扣件順坡調整，為日后調整留有余量；此次試驗抬梁為以后整個亦莊沉降區的調整積累了經驗。

4 結論

由于區域范圍內大地沉降未收斂，加之農業、工業的迅猛發展，京、津地區作為我國經濟重要區域，用水量逐年不斷增加，尤其是地下水嚴重超采，地下水位的不斷下降，大地沉降也在逐年累加。

目前，作為北京局管內的高速鐵路運營維護單位，對沉降區的管理、整治也在不斷的加大。除了組織人員對明顯沉降明顯的區段進行整治外，由于受到技術水平、裝備水平、科研水平的限制，目前只能對沉降區域內的周邊環境、橋梁結構、線上結構進行加密檢查。

今后，地下水過渡開采將是影響大地沉降發展的主要因素，而橋梁、路基的沉降將成為影響高速鐵路安全運營的最主要的隱患之一。

參考文獻

[1] 中華人民共和國鐵道部.客運專線無砟軌道鋪設條件評估技術指南[M].北京：中國鐵道出版社，2006.

[2] 中華人民共和國鐵道部.高速鐵路無砟軌道線路維修規則（試行）[M].北京：中國鐵道出版社，2012.

[3] 中華人民共和國鐵道部.鐵路客運專線技術管理辦法（試行）[M].北京：中國鐵道出版社，2010.