沪昆高速铁路路基沉降观测和预测方法的分析

李 金 刚

(中铁三局运输工程分公司，山西 晋中 030600)

沪昆高速铁路路基沉降观测和预测方法的分析

李 金 刚

(中铁三局运输工程分公司，山西 晋中 030600)

主要介绍了沪昆高速铁路杭长二分部的沉降观测，应用不同的函数模型拟合和预测观测结果，在与实际观测结果对比的基础上，分析了各种函数模型的优缺点，以提高路基沉降预测的准确性，为高速铁路的安全施工和运营提供参考。

高速铁路，路基，沉降观测，预测分析

随着高铁的发展，高铁的施工也备受人们关注，下面我将给大家简单介绍一下施工过程中一重要环节——沉降观测。

1 工程概况

新建铁路上海至昆明客运专线贯穿我国整个东南地区6座省会城市及直辖市，线路全长2 264 km，线路东起上海，西至新昆明，途经上海、杭州、南昌、长沙、贵阳、昆明等。

路基沉降观测段为沪昆客专杭长湖南段Ⅱ标段，我分部管段起讫里程DK880+500～DK887+226.3，线路长度6.726 3 km。设有2座特大桥、2座大桥、3段路基、2座隧道。其中，路基的总长度是468.5 m。主要技术指标有：运行速度为315 km/h，Ⅰ级双线铁路，左右线的间距是5 m；最小曲线的半径是9 000 m；限制坡度是5‰。

2 现场沉降测量

高速铁路的沉降测量分为运营沉降测量和施工沉降测量。运营沉降测量主要是通过测量数据是否异常预先发现可能存在的安全风险，并为解决高速铁路安全问题提供定量的相关经验及数据信息。施工沉降测量主要是对施工过程中可能存在风险隐患的路基进行沉降测量并采集数据加以分析，以了解和控制施工过程中可能出现的工程问题。以下我所讲的主要就是施工方面的沉降测量。

2.1 沉降测量的意义和目的

在施工前设计院通过科学的分析将沪昆高速铁路划分为若干个断面及断面类型；我管段通过对路基沿线的每个断面的测点填土过程中至施工完毕后3月～6月进行定期有规律的沉降测量，掌握路基施工完整过程主体变形和稳定性的变化动态。一方面通过观测数据，分析设计地基的稳定性和预压效果，并针对地基的稳定性和变形规律进行探讨。另一方面如果发现数据异常，能够立即准确的发现路基位置，采取必要的、有针对性的安全措施，防止工程事故的发生；排除可能发生的隐患，提高施工安全质量。

2.2 沉降测量的内容和方法

路基主体沉降测量项目有：1)一般主体观测分为路基基底沉降观测和路基面的沉降变形观测；2)软土松土地段路堤填筑过程中变形沉降测量等。

1)路基一般主体沉降观测。我管段路基根据类型划分，分为A-1型、A-2型、A-3型、A- 4型，A-1型：观测桩+单点沉降计；A-2型：观测桩+单点沉降计+沉降板；A-3型：观测桩；A- 4型：观测桩+沉降板。

沉降板是在路堤填筑前，路堤A-2型、A- 4型断面中间基底地面埋设1个。沉降板由三部分组成:沉降主板：一块40 cm×40 cm厚3 mm钢板，表面除锈并均匀涂刷防锈隔离漆；测杆：直径为50 mm钢管，底部与沉降主板焊接牢固并在底部1 m范围涂刷防锈隔离漆；保护套筒：直径为100 mm PVC塑料管，总长度始终比测杆要短10 cm。首先应将地面整平并铺设找平层，可用0.1 m厚的中粗砂，这是为了保证沉降主板的水平度和测杆的垂直度。随着填土的增高，测杆与套管也相应加高以保证顶面高于土体，每节长度不超过1 m，最终的测杆顶面应高于套管上口；在路基主体碾压过程中，应注意保护沉降板周围的土体，以免土体挤压测管，最后用人工或小型夯机夯实(见图1)，注意防止填料进入套筒与测杆之间的空隙，影响观测准确度。

沉降观测桩采用φ20 mm原长不小于40 cm钢筋；底部做成带弯钩状，顶部打磨成圆顶并做好防锈处理。一般路基主体填筑完毕即至基床表层顶面并加载预压路堤填筑到基床底层顶面后， A-2型、A- 4型断面的左右两侧，A-1型、A-3型左中右三处用钢钎等工具挖埋置坑，坑深30 cm，直径15 cm，挖坑时不能扰动坑外范围的填筑土，防止影响观测桩的稳定性；最后将观测桩放置坑内用砂浆浇筑固定，观测桩要露出3 cm左右(见图2)。

单点沉降计是一种埋入式电感调频类智能型位移传感器，由锚头、锚板、电测位移传感器、测杆及金属软管和塑料波纹管等组成。在路基地基处理完毕后路基填筑之前，专业勘探队用钻机钻孔至承载力符合要求的硬质稳定层，最好为基岩，孔口应平整密实。将单点沉降计组合并下放到钻孔内，然后将测线用塑料波纹管套牢并顺至填筑范围之外(见图3)。

2)软土松土地段路堤填筑过程中变形沉降测量。

施工过程中还应沿线路纵向间距为20 m～50 m，在两侧坡脚外约2.0 m～10 m处设位移观测桩。

2.3 沉降测量的要求和控制标准

沪昆高速铁路的测量的精度为二级水准测量标准，变形观测严格按照以下标准控制：路基中心沉降板沉降量不得超过10 mm/d且坡脚处水平位移不得超过5 mm/d，如果沉降量或水平位移量超过以上控制值，应该停止填土施工并加强观测频率，防止发生事故；待沉降稳定后再继续施工，如仍处于不稳定状态，应及时上报并准备处理方案。

填筑期间和填筑完成后应对路基地基和本体沉降变形进行连续沉降测量，需要科学有规律的频率测定。路基测量频率：路堤在填筑期间，每天至少一次，如果暂时停工，停工期间前2天每天至少观测一次，以后可以每3天观测一次。路基主体填筑完成后，前15天内每3天观测一次，15 d之后至沉降稳定期间每7天测一次，稳定期以后每个月观测一次。保证荷载稳定条件下观测不少于6个月，并且数据稳定后至少3个月后方可进行评估。根据沉降测量结果，分析评价地基的残余沉降，确定铺轨时间，评估工作合格完成并由第三方有权威的评估单位对路基出一份完整的合格评估报告，方可进行无砟轨道的施工。

至此，施工沉降测量基本告一段落。

3 结语

1)在现在不成熟的高铁路基施工中，路基稳定性是高铁安全的决定性因素，所以要加大对高铁路基的沉降测量力度，而且要在过程中详细准确记录异常地段是如何进行加固处理，并从中吸取施工经验，为以后的工程提供珍贵可靠的资料，并为施工以后的施工方案提供有力的依据。

2)在进行沉降观测过程中要详细记录实际沉降测量的过程数据和方案，可以供以后高速铁路施工借鉴参考。

3)在确定无碴轨道施工时，可以以对数曲线法模型预测沉降和确定后续铺轨时间。

4)由于施工工期因素导致整体进度和总观测周期相对过短只能保证一般情况下使用短期的安全保障，从长期和运营的角度来看，路基仍然没有真正达到完全理想的整体稳定阶段，所以无砟轨道施工及运营之后的后续沉降观测的工作仍要继续并认真整理相关数据，这对评价路基稳定性，避免路基沉降带来的危害非常重要。

[1] 铁建设[2006]158号，客运专线铁路无砟轨道铺设条件评估技术指南[S].

[2] 铁建设[2006]189号，客运专线铁路无砟轨道测量技术暂行规定[S].

[3] GB 12897—2006,国家一、二等水准测量规范[S].

[4] JGJ/T 8—2007,建筑沉降变形测量规程[S].

[5] 铁建设[2007]183号，铁路客运专线竣工验收暂行办法[S].

[6] TZ 216—2007，客运专线无砟轨道铁路施工技术指南[S].

[7] GB 50026—93，工程测量规范[S].

[8] TB 10054—97，全球定位系统(GPS)铁路测量规程[S].

[9] 铁建设函[2005]754号，客运专线无砟轨道铁路设计指南[S].

[10] 沪昆高速铁路工程设计文件[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

李金刚(1987- )，男，助理工程师

1009-6825(2015)04-0148-02

U416.1

A