沪杭高速铁路金山北站路桥及路涵过渡段沉降控制技术研究

李诗明

(中交二航局沪杭铁路客运专线项目部，上海 201501)

1 工程概况

沪杭高速铁路金山北站站场及区间路基由中交二航局承建，本项目共有8个横向结构物，全为框架体系。路基起、终点分别接横潦泾、跨沪杭高速公路特大桥。按设计要求在路堤与桥台、路堤与横向结构物等的连接路段设置长度不小于20 m的过渡段，过渡段采用掺入5%普通硅酸盐水泥的级配碎石分层填筑，倒梯形边坡率为(1∶2)～(1∶5)。本项目中DK46+370过渡段是第一个完工的过渡段(图1)。本过渡段的起讫点里程DK46+327.88～DK46+412.12，填筑高度3.18 m，地基处理采用预应力混凝土管桩+C30混凝土筏板或桩帽加固的方式，其中PHC管桩桩长40 m，管桩外径400 mm，间距2.4 m。

2 DK46+370过渡段施工工艺流程

过渡段施工程序为:施工准备→过渡段基底处理→台背基坑混凝土回填→过渡段本体分层填筑→分层分区碾压→养护→路堤地段过渡段后的倒梯形段A、B组填料填筑→质量检测与验收。

3 施工要求

管桩采用型号为PHC-AB-400(80)，外径400 mm，桩间距2.4 m，桩长为40 m，按正方形布置。管桩桩顶采用筏板或桩帽。筏板采用C30钢筋混凝土浇筑，筏板厚0.5 m，筏板纵向节长14.38 m，筏板横向宽度31.2 m，筏板横向根据现场实际情况截取及配筋;筏板与筏板，筏板与其他构筑物之间设伸缩缝，缝内填塞沥青麻筋。筏板两侧的管桩桩顶采用1.6 m×1.6 m×0.35 m的桩帽，并在上面铺加2层土工格栅加0.6 m厚的碎石垫层。管桩施工完成后，大应变动力检测试验，按桩数的0.5%;小应变动力检测试验，按桩数的5%;单桩载荷试验，按桩数的0.2%，均达到设计要求。筏板施工完成后经验收合格。

图1 DK46+370过渡段示意(单位:m)

过渡段设计采用级配碎石掺5%水泥和A/B填料，根据级配碎石的堆积密度1 550 kg/m3，再根据3种粒径集料的掺配比例为:0～5 mm掺配为55%，5～16 mm掺配为15%，16～31.5 mm掺配为30%，再根据击实试验确定最佳含水量为6.3%，确定用水量为103 kg。水泥∶级配碎石∶水=78∶1 550∶103;A/B料采用细角砾土，粒径大于2 mm粒径的质量超过总质量的50%(尖棱状为主)，其中细粒含量5% ～15%，且颗粒级配良好。

3.1 DK46+370过渡段施工方法与施工工艺

3.1.1 施工方法

过渡段路堤应与桥两端A/B组填料和相邻路堤同步填筑，水泥稳定级配碎石在拌和站集中拌和，自卸汽车运输，推土机配合平地机摊铺，重型碾压设备及小型振动压实设备碾压，在大型压路机碾压不到的部位及在台后2.0 m范围内，采用小型振动压实设备进行碾压，填料的松铺厚度为20 cm，碾压遍数通过工艺试验确定。

3.1.2 施工工艺

(1)过渡段基底处理:DK46+370过渡段采用φ400 mm、间距2.4 m管桩和50 cm厚筏板地基加固处理。

(2)DK46+370框架桥两端的过渡段填筑必须对称进行，并应与相邻路堤同步填筑。

(3)涵洞顶部两端大型压路机能碾压到的部位，其填筑施工应符合施工指南的有关规定(压实标准见表1);靠近横向结构物的部位，应平行于横向结构物进行横向碾压。大型压路机碾压时，不得影响结构物的稳定。

表1 基床表层以下过渡段级配碎石填层压实标准

(4)横向结构物的顶部填土厚度小于1 m时，不得采用大型振动压路机进行碾压。

(5)大型压路机碾压不到的部位应用小型振动压实设备分层进行碾压，填料的松铺厚度不宜大于20 cm，碾压遍数应通过试验确定。

在横向结构物两侧基础达到设计及规范允许强度后，及时进行两侧过渡段填筑，其压实度要求与一般路基一致，但应分别对称填筑，防止由于不对称填筑造成对横向结构物的扰动。每层混合料施工完毕后需按要求进行养护。

3.1.3 注意事项

(1)横向结构物两侧必须对称填筑，在填筑过程中注意做好防排水工作，每层均应做好横向人字坡和纵向排水。

(2)基坑底面以下部分回填混凝土或者碎石，并保证基坑底部与侧壁之间密实、无虚土。

(3)水泥级配碎石混合料宜在2 h内使用完毕。

4 工艺试验结果

DK46+370过渡段采用以上配比的级配碎石加5%水泥作为填料，通过工艺试验明确的压实遍数7遍(先静压1遍、后弱振1遍、再强振4遍的方式，最后静压1遍收光)对DK46+370过渡段进行碾压得出实测数据见表2。

表2 DK46+370过渡段级配碎石加5%水泥实测结果

检测试验结论:符合客运专线质量验收标准可以进行堆载预压，同时进行沉降观测点埋设和沉降观测。

5 过渡段堆载预压

预压土填筑断面边坡坡率为1∶1，纵向边坡坡率为1∶2。基床底层实际填筑边坡线比设计边坡线超宽0.5 m，故预压填土边坡线向内侧进来0.5 m。预压土填筑断面见图2。

图2 预压土填筑断面(单位:m)

土工布铺设完成后分层铺填预压土，第1层采用轻型机具摊铺压实，其后用中型碾压机具压实。预压土柱高度一般地段3 m，桥涵过渡段或车站咽喉区3～4 m。对个别不能满足工期要求的地段，可通过采取调整预压高度等措施满足施工需要。填筑完成后将土工布折回于预压土顶面每侧宽度不小于2.5 m，并压好。

6 过渡段沉降变形监测

过渡段沉降变形监测是为评估预测线下工程最终沉降量和工后沉降，合理确定无砟轨道铺设时间，确保铺设质量。过渡段沉降变形监测断面见(图3)。

图3 过渡段沉降变形监测断面(单位:m)

6.1 基底沉降监测

设计为每100 m设1个监测断面。路堤填筑前，于路堤基底地面预埋沉降板进行监测，每个监测断面预埋3个沉降板。随着填土的增高，沉降板的测杆与套管也相应加高，每节长度不超过100 cm，接高后的测杆顶面应高于套管上口，在填土施工中采取保护措施。根据以上设计要求及结合现场实际情况，DK46+370两侧分别在DK46+345和DK46+445处设置基底沉降板，并于2009年12月14日开始采用A/B料堆载预压，堆载预压期前1个月(2009年12月14日至2010年1月14日)为每周观测1次，后2个月(2010年1月14日至2010年3月14日)为每半个月观测1次。2010年3月14日完成卸载前的测量监测，监测数据满足设计沉降要求(设计沉降量为4.31 cm)，具体数据见图4、图5。

6.2 路基面沉降监测

设计要求每50 m设1个监测断面，共3个监测点。分别于路基中心，两线中心往外2.7 m处各设1个监测桩(包桩)，路基成形后设置，监测桩采用C15混凝土方桩(边长0.1 m)。根据以上设计要求及结合现场实际情况DK46+370两侧分别在DK46+347和DK46+397处设置路面沉降板，该段预压时间同上，监测数据满足设计沉降要求(设计沉降量为4.31 cm)。具体数据见图6、图7。

图4 DK46+345基底累计沉降量曲线

图5 DK46+445基底累计沉降量曲线

图6 DK46+347路基面累计沉降量曲线

图7 DK46+397路基面累计沉降量曲线

7 结语

DK46+370过渡段设计采用φ400 mm，间距2.4 m管桩及50 cm厚筏板地基加固处理，过渡段正线填料采用级配碎石加5%的水泥，两端采用A/B料填筑至设计高程，且采用A/B料堆载3.5 m高满足3个月的预压期。

在DK46+370过渡段施工过程中，由于现场技术人员和测量人员的高度重视，严格按有关质量要求进行控制，尤其是对测量数据的精益求精，确保了路基填筑质量和测量数据的精密，为研究过渡段沉降提供了基础性数据。以上施工方法和测量数据表明，350 km/h客运专线过渡段可以采用桩板结构地基加固方案，过渡段填料采用级配碎石加5%的水泥满足设计沉降要求，可以广泛应用。

［1］中华人民共和国铁道部.铁建设［2006］189号 客运专线无砟轨道铁路工程测量暂行规定［S］.北京:中国铁道出版社，2007.

［2］中国国家标准化管理委员会.GB/T12897—2006 国家一、二等水准测量规范［S］.北京:中国标准出版社，2006.

［3］刘 彬.铁路客运专线过渡段施工技术研究［J］.铁道标准设计，2006(12).

［4］乔安文.武广客运专线路基过渡段施工技术［J］.铁道标准设计，2010(1).