滬昆高速鐵路路基沉降觀測和預測方法的分析

李 金 剛

(中鐵三局運輸工程分公司，山西 晉中 030600)

滬昆高速鐵路路基沉降觀測和預測方法的分析

李 金 剛

(中鐵三局運輸工程分公司，山西 晉中 030600)

主要介紹了滬昆高速鐵路杭長二分部的沉降觀測，應用不同的函數模型擬合和預測觀測結果，在與實際觀測結果對比的基礎上，分析了各種函數模型的優缺點，以提高路基沉降預測的準確性，為高速鐵路的安全施工和運營提供參考。

高速鐵路，路基，沉降觀測，預測分析

隨著高鐵的發展，高鐵的施工也備受人們關注，下面我將給大家簡單介紹一下施工過程中一重要環節——沉降觀測。

1 工程概況

新建鐵路上海至昆明客運專線貫穿我國整個東南地區6座省會城市及直轄市，線路全長2 264 km，線路東起上海，西至新昆明，途經上海、杭州、南昌、長沙、貴陽、昆明等。

路基沉降觀測段為滬昆客專杭長湖南段Ⅱ標段，我分部管段起訖里程DK880+500～DK887+226.3，線路長度6.726 3 km。設有2座特大橋、2座大橋、3段路基、2座隧道。其中，路基的總長度是468.5 m。主要技術指標有：運行速度為315 km/h，Ⅰ級雙線鐵路，左右線的間距是5 m；最小曲線的半徑是9 000 m；限制坡度是5‰。

2 現場沉降測量

高速鐵路的沉降測量分為運營沉降測量和施工沉降測量。運營沉降測量主要是通過測量數據是否異常預先發現可能存在的安全風險，并為解決高速鐵路安全問題提供定量的相關經驗及數據信息。施工沉降測量主要是對施工過程中可能存在風險隱患的路基進行沉降測量并采集數據加以分析，以了解和控制施工過程中可能出現的工程問題。以下我所講的主要就是施工方面的沉降測量。

2.1 沉降測量的意義和目的

在施工前設計院通過科學的分析將滬昆高速鐵路劃分為若干個斷面及斷面類型；我管段通過對路基沿線的每個斷面的測點填土過程中至施工完畢后3月～6月進行定期有規律的沉降測量，掌握路基施工完整過程主體變形和穩定性的變化動態。一方面通過觀測數據，分析設計地基的穩定性和預壓效果，并針對地基的穩定性和變形規律進行探討。另一方面如果發現數據異常，能夠立即準確的發現路基位置，采取必要的、有針對性的安全措施，防止工程事故的發生；排除可能發生的隱患，提高施工安全質量。

2.2 沉降測量的內容和方法

路基主體沉降測量項目有：1)一般主體觀測分為路基基底沉降觀測和路基面的沉降變形觀測；2)軟土松土地段路堤填筑過程中變形沉降測量等。

1)路基一般主體沉降觀測。我管段路基根據類型劃分，分為A-1型、A-2型、A-3型、A- 4型，A-1型：觀測樁+單點沉降計；A-2型：觀測樁+單點沉降計+沉降板；A-3型：觀測樁；A- 4型：觀測樁+沉降板。

沉降板是在路堤填筑前，路堤A-2型、A- 4型斷面中間基底地面埋設1個。沉降板由三部分組成:沉降主板：一塊40 cm×40 cm厚3 mm鋼板，表面除銹并均勻涂刷防銹隔離漆；測桿：直徑為50 mm鋼管，底部與沉降主板焊接牢固并在底部1 m范圍涂刷防銹隔離漆；保護套筒：直徑為100 mm PVC塑料管，總長度始終比測桿要短10 cm。首先應將地面整平并鋪設找平層，可用0.1 m厚的中粗砂，這是為了保證沉降主板的水平度和測桿的垂直度。隨著填土的增高，測桿與套管也相應加高以保證頂面高于土體，每節長度不超過1 m，最終的測桿頂面應高于套管上口；在路基主體碾壓過程中，應注意保護沉降板周圍的土體，以免土體擠壓測管，最后用人工或小型夯機夯實(見圖1)，注意防止填料進入套筒與測桿之間的空隙，影響觀測準確度。

沉降觀測樁采用φ20 mm原長不小于40 cm鋼筋；底部做成帶彎鉤狀，頂部打磨成圓頂并做好防銹處理。一般路基主體填筑完畢即至基床表層頂面并加載預壓路堤填筑到基床底層頂面后， A-2型、A- 4型斷面的左右兩側，A-1型、A-3型左中右三處用鋼釬等工具挖埋置坑，坑深30 cm，直徑15 cm，挖坑時不能擾動坑外范圍的填筑土，防止影響觀測樁的穩定性；最后將觀測樁放置坑內用砂漿澆筑固定，觀測樁要露出3 cm左右(見圖2)。

單點沉降計是一種埋入式電感調頻類智能型位移傳感器，由錨頭、錨板、電測位移傳感器、測桿及金屬軟管和塑料波紋管等組成。在路基地基處理完畢后路基填筑之前，專業勘探隊用鉆機鉆孔至承載力符合要求的硬質穩定層，最好為基巖，孔口應平整密實。將單點沉降計組合并下放到鉆孔內，然后將測線用塑料波紋管套牢并順至填筑范圍之外(見圖3)。

2)軟土松土地段路堤填筑過程中變形沉降測量。

施工過程中還應沿線路縱向間距為20 m～50 m，在兩側坡腳外約2.0 m～10 m處設位移觀測樁。

2.3 沉降測量的要求和控制標準

滬昆高速鐵路的測量的精度為二級水準測量標準，變形觀測嚴格按照以下標準控制：路基中心沉降板沉降量不得超過10 mm/d且坡腳處水平位移不得超過5 mm/d，如果沉降量或水平位移量超過以上控制值，應該停止填土施工并加強觀測頻率，防止發生事故；待沉降穩定后再繼續施工，如仍處于不穩定狀態，應及時上報并準備處理方案。

填筑期間和填筑完成后應對路基地基和本體沉降變形進行連續沉降測量，需要科學有規律的頻率測定。路基測量頻率：路堤在填筑期間，每天至少一次，如果暫時停工，停工期間前2天每天至少觀測一次，以后可以每3天觀測一次。路基主體填筑完成后，前15天內每3天觀測一次，15 d之后至沉降穩定期間每7天測一次，穩定期以后每個月觀測一次。保證荷載穩定條件下觀測不少于6個月，并且數據穩定后至少3個月后方可進行評估。根據沉降測量結果，分析評價地基的殘余沉降，確定鋪軌時間，評估工作合格完成并由第三方有權威的評估單位對路基出一份完整的合格評估報告，方可進行無砟軌道的施工。

至此，施工沉降測量基本告一段落。

3 結語

1)在現在不成熟的高鐵路基施工中，路基穩定性是高鐵安全的決定性因素，所以要加大對高鐵路基的沉降測量力度，而且要在過程中詳細準確記錄異常地段是如何進行加固處理，并從中吸取施工經驗，為以后的工程提供珍貴可靠的資料，并為施工以后的施工方案提供有力的依據。

2)在進行沉降觀測過程中要詳細記錄實際沉降測量的過程數據和方案，可以供以后高速鐵路施工借鑒參考。

3)在確定無碴軌道施工時，可以以對數曲線法模型預測沉降和確定后續鋪軌時間。

4)由于施工工期因素導致整體進度和總觀測周期相對過短只能保證一般情況下使用短期的安全保障，從長期和運營的角度來看，路基仍然沒有真正達到完全理想的整體穩定階段，所以無砟軌道施工及運營之后的后續沉降觀測的工作仍要繼續并認真整理相關數據，這對評價路基穩定性，避免路基沉降帶來的危害非常重要。

[1] 鐵建設[2006]158號，客運專線鐵路無砟軌道鋪設條件評估技術指南[S].

[2] 鐵建設[2006]189號，客運專線鐵路無砟軌道測量技術暫行規定[S].

[3] GB 12897—2006,國家一、二等水準測量規范[S].

[4] JGJ/T 8—2007,建筑沉降變形測量規程[S].

[5] 鐵建設[2007]183號，鐵路客運專線竣工驗收暫行辦法[S].

[6] TZ 216—2007，客運專線無砟軌道鐵路施工技術指南[S].

[7] GB 50026—93，工程測量規范[S].

[8] TB 10054—97，全球定位系統(GPS)鐵路測量規程[S].

[9] 鐵建設函[2005]754號，客運專線無砟軌道鐵路設計指南[S].

[10] 滬昆高速鐵路工程設計文件[Z].

Analysis on subgrade settlement observation and predictive analysis of Hu-Kun high-speed railway

Li Jingang

(ChinaRailway3rdBureauTransportationEngineeringBranchCompany,Jinzhong030600,China)

The paper mainly introduces Hang-Chang 2nd branch settlement observation of Hu-Kun high-speed railway, and applies different multiquadric function fit model and predictive observation result. On the basis of comparing to actual observation results, it analyzes merits and defects of multiquadric function fit models in order to improve the subgrade settlement predicting accuracy. As a result, it has provided some guidance for high-speed railway construction and operation safety.

high-speed railway, subgrade, settlement observation, predictive analysis

2014-11-21

李金剛(1987- )，男，助理工程師

1009-6825(2015)04-0148-02

U416.1

A