京沪高速铁路路桥过渡段沉降变形观测与分析

龚军平 李英杰

(中铁三局集团有限公司，山西太原 030001)

0 引言

由中铁三局集团承建的京沪高速铁路五标段跨越安徽、江苏两省，正线长度171.2 km，其中路基42.2 km。线路主要通过长江及其支流河谷阶地、长江冲积平原区，局部为坳谷区、剥蚀低丘。

本标段正线路基共分76段，具有路基工点分散、过渡段多，线路纵向刚度均匀性要求高，工后沉降控制标准高;基底处理工程量大的特点。全标段有桥台111个，路桥、路涵、路隧、路堤、路堑过渡段合计411个，76段路基中长度小于300 m的路基有33段。路基工程较为复杂，过渡段控制难度大，地基种类多。

路桥过渡段是最重要的路基问题［1，2］，为全面分析路桥过渡段沉降变形情况，掌握其变形规律，为高速铁路安全、高速运行提供技术支撑，本文根据全标段范围路桥过渡段的沉降变形观测情况，选取了77个有代表性的路桥过渡段进行沉降变形统计评估分析。

1 路桥过渡段结构形式

桥梁与路基过渡段全部采用倒梯形设置，如图1所示。填料为级配碎石+5%水泥。

图1 过渡段结构形式

过渡段两侧填料为A，B组填料，与相邻路基填料一致。基底设60 cm垫层，垫层结构自下而上依次为:15 cm碎石+5 cm砂+土工格栅+5 cm砂+10 cm碎石+5 cm砂+土工格栅+5 cm砂+15 cm碎石。桥台台尾及相邻路基段地基采用换填或CFG桩进行加固。

2 路桥过渡段沉降变形观测点布置

路桥过渡段沉降监测点布置方式为:桥台设置4个墩身观测标，桥台的台前和台尾各2个;过渡段范围内路基上设置3个观测断面，每个断面设置3个沉降观测桩，观测桩布置于左右线中心外侧各2 m处，位于路基基床表面;在3个观测断面中距桥台第一或第二断面设置1个沉降板，沉降板布置于双线路基中心，位于路堤基底，如图2所示。

图2 过渡段路基测点布置横断面示意图（单位：m）

预压地段，预压期间因基床表层尚未施工，路基顶面沉降观测在预压土方底部(基床底层顶面)布置沉降元件进行，即在基床底层顶面临时布置沉降板，位移观测以及基底沉降观测布置与无预压段完全一致，预压土方卸除时临时沉降板随之拆除，基床表层施工后，于路基面上设置正式沉降观测桩。

观测频率及时间见表1。

表1 过渡段路基沉降观测频次表

3 路桥过渡段沉降变形分析

3.1 观测数据选取原则

对路桥过渡段桥台观测数据选取的原则为:1)桥台的沉降量为4个观测标最后观测值的平均值;2)当4个观测标中观测值有负值时，去掉负值，只采用观测值为正值的进行平均。

对路桥过渡段路基观测数据选取的原则为:1)路基的沉降量为3个观测桩最后观测值的平均值;2)当3个观测标中观测值有负值时，去掉负值，只采用观测值为正值的进行平均。

3.2 桥台沉降统计分析

77个桥台沉降数据统计结果见表2。

表2 77个桥台沉降数据统计表 mm

通过图3，图4可以看出桥台总沉降量主要集中在0 mm～2 mm之间(占77%)，4 mm～6 mm之间的仅占1%。嵌岩桩时桥台总沉降量在0 mm～2 mm之间占88%，摩擦桩时桥台总沉降量在0 mm～2 mm之间占69%;桥台沉降量总体较小，平均值仅为1.5 mm，嵌岩桩的沉降平均值比摩擦桩沉降平均值小22%，由此可见端承桩的加固效果要好于摩擦桩。

图3 桥台沉降量统计分布图

图4 不同桩基类型桥台沉降量统计分布图

对京沪全线桥梁沉降开展的大面积统计发现，绝大部分墩身沉降量小于10 mm，此时观测精度与被监测体(墩身)沉降同为毫米级，观测误差对沉降值的影响相对明显，墩身沉降观测曲线呈现出“小量级，大波动”的特点。现行规范《评估指南》的评判标准对此种情况难以适应。

统计分析了路桥过渡段范围内的前10个沉降最大值，墩身架梁以后沉降波动幅值在0.2 mm～1.86 mm之间。沉降波动幅度在3.0 mm之内。

3.3 过渡段路堤地基沉降统计分析

表3 过渡段路堤地基沉降统计数据表 mm

通过图5，图6可以看出地基总沉降量主要集中在0 mm～4 mm之间(占70%)，10 mm以上的仅占7%。地基处理方式为CFG桩加固时地基总沉降量在0 mm～4 mm之间占50%，地基处理方式为换填时地基总沉降量在0 mm～4 mm之间占90%;地基总沉降量总体较小，平均值为3.89 mm，地基处理方式为CFG桩加固时地基沉降平均值比地基处理方式为换填时地基沉降平均值大89.5%。可见换填的地基处理方式比CFG桩加固措施地基沉降小，这与CFG桩加固区软弱地层较厚，CFG桩穿越软弱地层但桩底未置于坚硬岩石上，属于摩擦桩有关。

3.4 过渡段路基面沉降沿纵向变化分析

表4为路桥过渡段纵向沉降统计表。将过渡段路基面上3个测试断面距离桥台的距离与各断面对应的沉降量平均值、95%～99%上置信区间沉降值、最大值作图7～图9。由图可以看出，路桥过渡段的沉降沿纵向从桥台至路基(距桥台背15 m范围内)呈逐渐增大趋势，路桥过渡段路基面纵坡的变化值为0.03‰～0.44‰，小于路桥过渡段对折角1‰的要求。

4 结语

图5 地基沉降量统计分布图

图6 不同地基处理方式的地基沉降量统计分布图

表4 过渡段沉降沿纵向变化分析

图7 过渡段沉降平均值沿纵向分布

图8 过渡段95%～99%上置信区间沉降值沿纵向分布

图9 过渡段最大沉降值沿纵向分布

通过对五标段路桥过渡段桥台及路基沉降变形数据统计分析，可以看出桥台的总体沉降及路基面沉降都较小，满足规范中的设计控制值要求，路桥过渡段的沉降变形处于稳定收敛状态。可以得出以下基本结论:

1)路桥过渡段的沉降沿纵向从桥台至路基的沉降量逐渐增大，路基面纵坡的变化值为0.03‰～0.44‰，小于路桥过渡段对折角1‰的要求。2)路桥过渡段桥台、路基面、路堤地基前10个沉降最大值的沉降时间曲线。荷载施加基本完成，沉降曲线趋于收敛，沉降趋于稳定。3)桥台的高度和桥台桩基础的深度对桥台沉降影响不大。4)过渡段地基的沉降随路堤高度的增加以及地基加固深度的增大而呈增大趋势，但增幅不明显。

［1］ 刘 伟.铁路路桥过渡段沉降规律及变形控制研究［D］.北京:北京交通大学，2006.

［2］ J 971-2009，高速铁路设计规范(试行)［S］.

［3］ 铁建设(2006)158号，客运专线铁路无碴轨道铺设条件评估技术指南［S］.

［4］ 滕素珍，冯敬海.数理统计学［M］.大连:大连理工大学出版社，2005.