京沪高速铁路济南西站复合地基施工期的沉降分析

2011-11-27王连俊张光宗

铁道标准设计 2011年12期

李懿，王连俊，张光宗

(北京交通大学土木建筑工程学院，北京 100044)

随着我国铁路建设的快速发展，多条高速铁路和客运专线在我国东南沿海经济发达地区兴建。我国东南沿海地区分布着广泛的软土地基，其强度低、变形大，固结时间长。高速铁路对于地基的沉降和轨道的平顺性都有很高的要求。对软土地基进行适当处理并准确掌握地基的沉降规律，己成为影响工程质量，工期和造价的关键因素。因此，在软土地基修建高速铁路和客运专线时，对软土地基进行沉降观测，对于保证铁路正常施工和运营具有重要的意义。

1 工程概况

京沪高速铁路济南西站是京沪高速铁路5个始发终到站点之一，是京沪高速铁路的重要组成部分，济南西站位于正线里程 DIK417+453.54～DIK421+053.36，距市中心仅8.5 km，有15个站台、17条线路，正线双线位于站场的中部。

济南西站位于黄河以南冲积平原，表面覆盖第四系全新统人工堆积层，处于中朝准地台的次级构造单元鲁西断块上，断裂构造对铁路建设没有明显影响。沿线的不良地质及特殊土包括岩溶、素填土、新黄土。针对不同路段的地基要采取分层夯实，加强排水及碾压等措施。

为减少工后沉降，满足高速铁路工后沉降小于15 mm的要求，济南西站深厚松软土地基采用CFG桩和管桩基础加固处理和路基预压的措施。

2 地基处理方案及沉降板布设

2.1 地基处理方案

济南西站站场正线路基采用无砟轨道，其余采用有砟轨道设计。路基类型包括深厚松软土地基路堤、浸水路堤和挡土墙等。路堤均采用A、B组填料;正线路基在基床表层填筑3.5 m厚的预压土，以减少轨面工后沉降。预压期为12个月，之后卸载预压土。

试验断面(DIK418+298.9)是正线进入站场前的横断面，宽100 m，路基从西至东设置4排桩长为25 m的CFG桩;14排桩长为35 m的PHC桩;11排桩长为25 m的CFG桩。桩的横断面分布如图1所示。

图1 桩的横断面分布

试验断面正线路基基底设置0.5 m厚的C30钢筋混凝土板，板下设置0.15 m厚碎石垫层，垫层下采用桩长为35 m，桩径为0.4 m的PHC桩，成正方形布置，间距2 m，如图2所示。辅线路基基底下设置0.6 m厚碎石垫层，中间铺设2层高强度土工格栅。垫层下采用桩长为25 m，桩径为0.5 m的CFG桩。CFG桩要设置桩帽，直径1.1 m，厚度0.4 m，沿线路方向间距1.5 m，横向间距1.6 m，如图3所示。

图2 管桩顶面

2.2 埋设沉降板

沉降板的组成包括钢筋混凝土底板、φ40 mm的镀锌铁管及φ75 mm的保护套管(PVC管)。钢筋混凝土底板尺寸为50 cm×50 cm，厚度为3 cm。

在变形区以外布设基准桩，埋深不小于3 m，桩周50 cm采用现浇混凝土固定;桩顶埋设半圆形测头并刻十字线。

埋设沉降板时，先垫一定厚度的细砂找平，确保测杆与地面垂直。沉降板埋在褥垫层顶部以下10 cm处，采用中粗砂回填密实，之后套上第一节保护套管，保护套管略低于测杆，上面加盖封住管口，并在周围填筑填料，稳定套管。填土时沉降板周边要用人工摊平及小型机具碾压，确保元器件不受损坏。要求内、外管均垂直水平面，保持直立不倾斜，内外管间隙要均匀。沉降板的埋设如图4所示。

图4 路基沉降板埋设布置

测量沉降板的测杆，杆顶高程读数作为初始读数。测杆长随路基填土升高而逐段接高，每次接长高度以0.5 m为宜。测量接长前后测杆高程变化，确定接高值。金属测杆用内接头连接，PVC保护套管用外接头连接。

3 复合地基沉降分析

在DIK418+298.9试验断面，分别在复合地基东侧第二排25 m CFG桩的桩帽上，35 m PHC桩的筏板东侧边沿，35 m PHC桩的筏板西侧边沿和复合地基西侧第三排25 m CFG桩的桩帽上布置4个沉降板，记为:AS1，AS2，AS3 和 AS4。

试验断面的填筑期为2008年12月27日到2009年3月28日，填筑高度为8 m，其中设计填筑高度4.5 m，预压土填筑高度为3.5 m。2010年3月21日将预压土卸载，预压期1年。测得预压土高度-沉降-时间曲线如图5所示。各沉降板不同时间的沉降值如表1所示。

图5 试验断面预压土高度-沉降-时间曲线

表1 沉降板不同时间的沉降值 mm

从图5和表1可以看出，从2008年12月27日开始填筑路堤到2009年3月23日达到设计高度4.5 m，随路堤填筑高度的增加，复合地基不同位置的沉降量都增大，沉降速率大致相同。从2009年3月23日至2009年3月28日，完成3.5 m的预压土填筑，复合地基AS2和AS3处的沉降量急剧增大，远大于AS1和AS4的沉降量。这主要是因为预压土只在站场中部35 m PHC桩上加载，所以沉降量较大。AS1和AS4位置只加载4.5 m路堤填土，最大沉降量为16 mm左右。AS2和AS3处加载4.5 m路堤填土和3.5 m预压土，最大沉降量为66 mm左右。2010年3月21日卸载预压土后，有回弹的现象，AS2最为明显，回弹量为13 mm。