京津城际铁路沉降现状分析及应对策略

胡伟松

摘 要：京津城际铁路为我国第一条设计时速350 km/h的高速铁路，由于北京、天津地区的大地沉降，造成了京津城际铁路出现了不通程度的沉降。2009年，铁道部（现总公司）会同相关单位共同确定了北仓、武清、亦庄三个重点沉降区段，并由铁三院进行重点定期观测。经过近4年的沉降观测，找到了沉降变化规律，并根据各区段不同的沉降情况采取了不同的整治措施。为以后的高速铁路区域沉降整治提供了工程实例。

关键词：城际铁路 京津 沉降现状

中图分类号：TU478 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）02（a）-0090-02

京津城际铁路是环渤海京津冀地区城际轨道交通网的重要组成部分，也是沟通北京、天津两大直辖市的便捷通道。京津城际铁路由北京南站东端引出，跨北京二、三、四、五环后，沿京津高速公路第二通道至天津市域，后沿京山铁路至天津站，线路全长120 km。采用客运专线标准，最小曲线半径一般为7000 m。铺设无砟轨道113.6 km；桥涵共35座，长101 km，占线路长度的87.7%。桥梁按照工后沉降2 cm控制设计。路基共6段，长16.25 km，全部为软土及松软土地基，占线路长度的13.9%。路基基底处理一般采用桩板结构。车站5座，分别为北京南、亦庄、永乐、武清、天津。

京津城际铁路北京南至天津段穿越了北京、天津两个大的沉降区，在这些区段内90%以上采用的是桥梁通过，桥梁基础均采用摩擦桩结构，地面沉降对京津城际铁路桥梁的影响已不可避免。前期，铁道部（现铁路总公司）会同京津城际铁路股份有限公司、铁道科学研究院铁道、第三勘察设计研究院、中铁十七局、北京铁路局等相关单位，根据勘测资料、施工现场勘察资料、竣工验收情况，共同确定京津城际铁路沉降区为：亦庄沉降区（K8+775～K23+646）、武清沉降区（K83+007～K86+800）、北仓沉降区（K99+048～K101+531）。同时确定由铁三院自2009年末起对京津城际铁路沉降区段内轨面高程、桥墩、CPⅢ点、沿线CPⅡ等进行定期观测，工务段对沉降区段进行重点检查、检测。

下面以铁三院沉降观测数据（主要是轨面高程数据）、工务段日常检查等为依据，对京津城际铁路三个沉降区段进行分析。

1 亦庄沉降区现状（K8+775～K23+646）

亦庄沉降区相对京津城际铁路其它两个沉降区局沉降范围大、沉降速率快、周边环境复杂的特点，尤其是在K14～K16范围内。通过对铁三院亦庄沉降区的观测数据分析、计算可知：该区段内的沉降趋势未收敛；区段内最大沉降速率为9.6 mm/月，位于K17+700附近。从观测资料上可以看出，K12+764～K21+400大的沉降漏斗范围内有多个小的沉降漏斗，小漏斗边长一般300～500 m，有的小漏斗沉降坡度很大。特别的，跨五环连续梁283#和284#墩差处轨面高程差异沉降达到60 mm。

工务段在日常的结构检查中（包括对桥梁、底座板、轨道板等），底座板、轨道板裂纹均在可控范围内，其它发现问题。

2 武清沉降区（K83+007～K86+800）

武清沉降区段在开通初期已经表现出了不同程度的沉降，通过对铁三院定期的观测数据进行分析，该区段内最大的沉降速率为2 mm/月，位置在武清站站中心。此外，翠亨路中桥与两端路基出现了较大的差异沉降，通过对铁三院的数据进行分析、计算，路桥的差异沉降速率为0.9 mm/月。2012年6月份对该区段进行整治，后期由于武清区翠亨路下穿施工加剧了差异沉降，目前翠亨路中桥与天津方路基段的差异沉降已达35 mm。此外，通过地质雷达探测，路桥结合部的路基在0.5～2 m范围内，有一些脱空的现象，存在于级配碎石层与混凝土支撑层的接合处和土基层内。

工务段在日常结构检查中，前期发现翠亨路中桥CA砂浆离缝，且贯通底座板，工务段组织人员与2009年9月进行了封堵；近期在武清区翠亨路施工期间，发现桥头两端的底座板与桥面存在脱离情况，最大为11 mm，与2013年5月份分进行了灌浆整治。

3 北仓沉降区（K99+048～K101+531）

通过对铁三院轨面高程数据分析就算，可得：北仓沉降区最大沉降范围内沉降速度月为1.5 mm/月，且不存在较大的差异沉降，该区段内的设备质量基本稳定。

为了消除由于沉降造成的轨道不平顺（重点是消除差异沉降造成的轨道不平顺），北京铁路局工务处先后数次组织全路有关专家就京津城际铁路武清沉降区、亦庄沉降区在目前的沉降状况下的整治措施、整治工艺先的会议，先后形成了京津城际铁路武清沉降区扣件调整、武清沉降区注胶调整、亦庄沉降区抬梁试验调整的专家意见，并由工务段组织相关单位进行实施（武清沉降区扣件调整时间为2011年10月及2012年6月份、武清沉降区注胶调整时间为2012年5月份、亦庄沉降区抬梁试验调整2012年8月份），调整完毕后起到了一定的效果。

3.1 武清沉降区

（1）扣件调整。

①调整依据。

按照2011年7月17日达成的专家意见，扣件调整控制在累积调高不超过26 mm、调高23 mm以上采用AP20S（钢垫板），道岔累积调整高度超过26 mm采用特制钢垫板并更换加长螺栓等，制定了整个武清沉降区的调整方案，并先后在2011年10月份、2012年6月份，2个时间段对武清沉降区进行了全区段的调整。

②调整方式。

在先后两次的调整过程中，均采用工务、电务、供电联合作业模式，尤其在翠亨路中桥天津方两区段的调整过程中，由于涉及武清6#、8#2租道岔的整体抬升，工务、电务、供电三个专业采用分时间段作业、密切配合的作业模式，顺利完成了上述两区段重点工程的调整。

③调整效果。

整体抬升后，线形得到了优化（以下行为例，见附件1：武清沉降区调整前后高程对照图）；消除了该区段内的添乘仪垂直加速度Ⅲ级病害；人体添乘感觉明显优于调整前。

（2）注胶调整。

①调整依据。

在扣件调整过程由于受到调高量及沉降量的限制，有的区段扣件即使调高26 mm也难满足轨道高低长短波的平顺性要求，且为日后的养护维修带来了隐患。为了便于日后的养护维修、为日后扣件调整消除短波不平平顺留有余量及“应积极采用新技术、新设备、新材料、新工艺和先进的施工作业方法，优化作业组织，提高线路检修质量”的要求；注胶调整在京通铁路梨树沟隧道的成功应用，路基段设备具备注胶调整的条件。

②主要工艺。

此次注胶调整为试验调整，调整区段为K84+278-K84+336，共计56 m。

通过在支承层下级配碎石间注入双组份高强发泡树脂进行轨道整体抬升，弥补路基产生的沉降量，恢复扣件系统的调整能力，保证线路的平顺性。

在实际的操作过程中通过事先确定的抬升方案利用电子水准仪精确控制抬抬升量，对于注胶过程中“欠或是过”的情况利用扣件进行补齐。

③整治效果。

在注胶调整完毕后，按照路局所定的检查周期定期的进行检查，在注胶至今1年多的时间内，通过对测量数据的分析，该区段线路设备稳定，同时也为后期整治提供了重要的现场经验及工程实例。注胶段调整前及现状如图1所示。

3.2 亦庄沉降区抬梁试验调整

（1）调整依据。

铁三院抬梁设计方案、京广高速铁路开通前抬梁经验、为日后扣件调整留有一定的余量。

（2）主要工艺。

此次试验调整所涉及的桥墩及调整情况见表1。

待支座的锚螺栓松开后，在梁底使用400T千斤顶（每个支座下放置2个千斤顶，具体布置情况见图2）将梁底顶起，支座与梁底分离到一定程度后插入特制的钢垫板（受天窗时长的影响，为缩短加垫支座钢板占用时间，将原来一块整体钢垫板改为三块，材质采用与原支座相同的Q345钢，钢垫板形状如图3所示），在顶起的过程中按照分工相关人员进行轨面、梁面的观测，随时掌握顶升情况。

（3）整治效果。

通过抬梁整治后线路平顺性得到了优化；线上只进行了小幅度的扣件顺坡调整，为日后调整留有余量；此次试验抬梁为以后整个亦庄沉降区的调整积累了经验。

4 结论

由于区域范围内大地沉降未收敛，加之农业、工业的迅猛发展，京、津地区作为我国经济重要区域，用水量逐年不断增加，尤其是地下水严重超采，地下水位的不断下降，大地沉降也在逐年累加。

目前，作为北京局管内的高速铁路运营维护单位，对沉降区的管理、整治也在不断的加大。除了组织人员对明显沉降明显的区段进行整治外，由于受到技术水平、装备水平、科研水平的限制，目前只能对沉降区域内的周边环境、桥梁结构、线上结构进行加密检查。

今后，地下水过渡开采将是影响大地沉降发展的主要因素，而桥梁、路基的沉降将成为影响高速铁路安全运营的最主要的隐患之一。

参考文献

[1] 中华人民共和国铁道部.客运专线无砟轨道铺设条件评估技术指南[M].北京：中国铁道出版社，2006.

[2] 中华人民共和国铁道部.高速铁路无砟轨道线路维修规则（试行）[M].北京：中国铁道出版社，2012.

[3] 中华人民共和国铁道部.铁路客运专线技术管理办法（试行）[M].北京：中国铁道出版社，2010.