哈西客站路基段沉降观测分析

贾广生

摘 要：路基工后沉降是影响高速铁路平顺性、稳定性的重要因素，高速铁路对工后沉降要求极为严格。本文以哈西客站Dk919+149～Dk919+690段路基沉降观测为背景，采用拓展双曲线法、指数法和三点法对实测数据进行分析，结果表明基底沉降板、路基面沉降板的实测沉降量和预测沉降量、计算工后沉降量等均满足《客运专线铁路无碴轨道铺设条件评估技术指南》的要求，满足有砟轨道铺设条件。

关键词：客运专线；路基；沉降观测；工后沉降

1 引言

为了满足日益增长的客货运输需求，我国已掀起建设高速铁路的浪潮，而高速铁路对工后沉降要求极为严格。高平顺性、高稳定性的路基是确保轨道高平顺性的前提条件。严格控制路基工后沉降，控制路基的不均匀沉降，才能保证客运专线铁路轨道高平顺性。这就要求路基设计和施工必须满足路基的工后沉降小、不均匀沉降小，在动力作用下的变形小、稳定性高的特点。本文以新建哈尔滨西客运站施工II标Dk919+149～Dk919+690 段路基工点为背景，对该段路基沉降观测方案和观测结果进行分析。

2 观测概况

2.1 工程概况

哈尔滨西客站是新建铁路哈大客运专线的重要组成部分，建成后将作为哈尔滨市两个重要的综合客运交通枢纽中心之一，汇集铁路、轨道交通、城市公共交通、社会交通等多种交通方式，实现多种交通方式的有机衔接，确保人流、车流的快速集散。Dk919+149～Dk919+690段路基中心填筑高度为7.25m，地基处理方式为冲击压实、CFG桩以及PHC桩。路基本体均采用B组填料，基床底层采用B组填料，基床表层采用级配碎石填筑。

2.2 测点布置

根据《客运专线铁路无碴轨道铺设条件评估技术指南》及相关规定对哈尔滨西客运站Ⅱ标Dk919+149～Dk919+690段路基进行测点布置。该工点长度为541m，共布设3个观测断面、基底沉降板布置10块，路基面沉降板布置10块，观测桩布置6根。

2.3 沉降变形观测情况

本段路基工程最早填筑时间为2010年9月7日，2010年11月22日全部填筑到基床表层第一层，路基基底为级配碎石褥垫层（冲击压实地段为砂垫层），基床表层40cm全部采用级配碎石填筑。路基于2010年12月7日开始堆载预压，堆载预压123天，第一层基床表层填筑完成至2011年4月9日对该段路基沉降变形观测进行评估分析，观测期为5～7个月。

该段路基按设计建立沉降变形监测网，且按照"五固定"原则对观测点进行沉降变形观测，对该段的基底沉降板、路基面沉降板以及路肩观测桩均按二等水准要求进行观测，填筑完成后至沉降变形观测评估分析时已观测4个月，所提供数据均为实测，且经监理单位平行观测，观测数据均合理可靠。

3 评估分析概况

3.1 评估依据

评估依据主要有：《客运专线铁路无碴轨道铺设条件评估技术指南》（铁建设[2006]158号），《高速铁路工程测量规范》（TB10601～2009/J962～2009），《国家一、二等水准测量规范》（GB12897-2006），《建筑沉降变形测量规程》（JGJ/T8～2007），《铁路客运专线竣工验收暂行办法》（铁建设[2007]183号），《客运专线无碴轨道铁路施工技术指南》（TZ216～2007），《客运专线无碴轨道铁路设计指南》（铁建设函[2005]754号），哈尔滨西客运站铁路工程设计文件、图纸，铁道部有关规定。

3.2 评估标准

哈西客站路基段沉降观测评估控制指标与判定标准如表1所示。

鉴于各指标对评估影响不同，在实际评估分析中应区别对待，对于核心指标，要求严格满足，任何一个指标不满足要求，不能通过评估；对于基本指标，要求整体满足，个别指标超限不大时，可以基本通过评估；对于一般指标，要求基本满足。

4 观测数据分析及结果

4.1 分析方法

沉降变形评估分析的具体做法是：对实测变形沉降数据进行回归分析，然后外推工后沉降，最后通过比较工后沉降与控制标准，判定是否满足铺设轨道的条件。对哈尔滨西客站的观测数据，采用拓展双曲线法、指数法和三点法编程进行曲线拟合，分析推算出最终沉降量和工后沉降，合理确定轨道的铺设时间。

4.1.1 拓展双曲线法是通过在常规双曲线法基础上引入荷载系数拓展而成的，它假定荷载增量、加载速率变化不大的情况下，沉降变形的增量与荷载增量成正比。该方法与传统方法的最大差别在于其将填筑期间观测数据纳入分析时间段以内，可以计算在任意荷载下产生的沉降。

4.1.2 三点法要求实测曲线基本处于收敛阶段方可进行，对数据段选取的依赖性小，对异常数据的敏感性强。

4.1.3 指数曲线法简单实用，但前提是假定荷载是一次施加或者突然施加的，不能适应沉降量小的特点。

4.2 沉降观测结果

至评估之日，共开展了5～25次观测，基本满足《客运专线铁路无碴轨道铺设条件评估技术指南》对观测频次的要求。依据沉降板和观测桩的测量结果进行分析预测，典型桩号的沉降分析结果见表2，典型断面最终沉降和工后沉降计算结果见表3。

注：（1）工后沉降计算中，假定预铺轨时间为2011年4月11日；（2）表中S（t）为预测时观测沉降量，S（∞）为不考虑结构层荷载条件下预测的最终沉降量。

4.3 结果分析

4.3.1 本段路基全长541m，填挖高度为7.25m，采用CFG 桩及PHC桩进行地基处理，填筑完成于2010年12月7日，主体工程施工完成至2011年3月25日，沉降变形观测期近4个月，由于预测曲线满足第一类沉降曲线，沉降趋势已基本稳定，路基沉降观测期放宽至4个月，满足《客运专线铁路无碴轨道铺设条件评估技术指南》对观测期的要求。

4.3.2 基底沉降板的当前观测沉降量为23.30～30.10mm，路基面沉降板的当前观测沉降量为0.87～1.06mm，观测桩的沉降量为3.26～3.31mm，后期沉降均已趋于稳定。

4.3.3 路面观测桩反映的沉降变化趋势与路基面沉降板反映的路基沉降变化趋势基本一致，表明路基本体竖向沉降变形很小。

4.3.4 各观测断面曲线回归相关系数在0.96～1.00之间，均大于0.92，满足《客运专线铁路无碴轨道铺设条件评估技术指南》对相关系数的要求。

4.3.5 路基填筑完成后，预测时的最终沉降量与预测的最终沉降量（不包含结构层引起的沉降量）之比S（t）/S（t=∞）在0.81～0.99之间，满足《客运专线铁路无碴轨道铺设条件评估技术指南》对沉降预测时间的要求。

4.3.6 观测数据具有较好的规律性，考虑轨道结构层引起的沉降量后，基底沉降板最终沉降预测值为25.13～36.30mm，路基面沉降板最终沉降预测值为0.94～1.71mm，观测桩最终沉降预测值为3.93～4.09mm。

4.3.7 考虑轨道结构层引起的沉降量后，计算工后沉降量为0.18～8.13mm，小于有砟轨道工后沉降容许值50mm和无砟轨道工后沉降容许值15mm，满足《客运专线铁路无碴轨道铺设条件评估技术指南》对工后沉降的要求。

5 结束语

通过对路基沉降观测数据进行分析，结果表明基底沉降板实测沉降量、路基面沉降板实测沉降量、根据实测数据进行的沉降预测、计算工后沉降量等均满足《客运专线铁路无碴轨道铺设条件评估技术指南》的要求，后期沉降变形趋于稳定，满足有砟轨道铺设条件。

参考文献

[1]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.

[2]TB10601～2009/J962～2009.高速铁路工程测量规范

[3]姜领发，陈善雄.铁路客运专线路基工后沉降预测方法研究.铁道标准设计，2010（02），19-22.