浅析路基工后沉降控制

秦建伟

【摘要】路基的工后沉降，是指轨道工程铺设后在路基荷载和列车荷载作用下，路基发生的剩余沉降，即最终形成的总沉降量与路基竣工铺轨开始时的沉降量之差。

客运专线路基沉降控制的主要目的是控制路基的工后沉降，以确保高速列车的行车安全，尽量满足旅客对舒适度的要求，并减少日常维修工作。

1.路基工后沉降组成分析

路基沉降按其组成成分划分，包括路基填筑部分沉降和地基沉降两部分。

路基填筑部分沉降属压密沉降，是由填料自重及线路上部结构和机车车辆的运行引起的，与填料种类、压实密度、预压荷载及预压时间有关，分3个时间段完成：第一阶段是路基施工阶段的下沉，不影响工后沉降；第二阶段是路基施工完成，线路上部结构和机车车辆重量未加载阶段的下沉；第三阶段是线路上部结构施工完成后的下沉。后两部分的沉降量影响工后沉降。

2.工后沉降控制的重要性与特点

（1）工后沉降控制是影响线路不平顺性的重要因素。

工后沉降大小决定了高速铁路线的平顺性，理解线路平顺性的重要性，就理解了工后沉降控制重要性。以轨道连续高低不平顺波长40m、幅值5mm为例，时速300km时，将产生频率2Hz、半幅有效值0.13g的持续振动加速度，超过5小时，人体血压、脉搏等生理现象会不正常，对驾驶人员的工作能力也有影响；对于普速的列车则可以忽略。也就是说工后沉降控制不好，线路不平顺，行车舒适性和安全性就无法保证，列车高速行驶就是空谈。因此，在高速铁路设计和施工中工后沉降控制作为一个首要问题来对待是适当的。

（2）工后沉降控制是一个有时间性、过程性的问题。

首先，工后沉降起算时点非常重要。在秦沈客运专线修建之初，有人认为起算点是在整个工程完工后，也有认为应在铺轨完成后。随着认识的深入，才确定工后沉降起算点应在铺轨开始时起算。从对工后沉降控制本身目标的实现来说，这更加合理。应认识到的是，在其他方面相同的情况下，起算时间点越往前推越严格；其实并非起算点一定要在铺轨前，但如果起算点推后，一方面控制的标准应相应改变，而且如果在铺轨后再确认不满足工后沉降，则有关补救措施就难以实施·

其次，有一个终止时间点的问题。由于每项工程都有寿命期，比如说高速铁路的寿命期为100年，免维修期更短。尽管为保证工后沉降控制的实现，宜取更严格的标准，但是提高标准涉及成本大小乃至目标的实现性，故考虑该问题具有实际意义。

3.控制工后沉降的主要途径

3.1 加强技术培训及明确控制标准

（1）由于承包商对工后沉降控制缺乏经验，可聘请专家现场指导。加强技术培训，大力培训沉 降观测人员、整理分析人员、计算预测人员，从控制方案、预测分析、观测操作上采取主动预控措施。

（2）制定路基工后沉降控制标准。工后沉降及沉降差控制标准一般采用四项指标：工后沉降、不均匀沉降、错台、折角。

3.2 重视地质核查

（1）加强地质核查，使采取的技术措施达到沉降预测与实际相符。

（2）在选定土的物理力学指标时，必须注意其地理环境、地貌单元、微地貌、沉积年代及成因类型等条件影响所产生的差异性，同时掌握这些自然条件与土性质之间的规律。

（3）土分布评价、湿陷性评价、现场浸水试验以及微观电镜分析是了解土的重要手段。

4.工后沉降的控制步骤

4.1 施工前的控制措施

（1） 制定控制标准。

制定控制標准是进行工后沉降控制的基础，在施工前应根据设计规范要求的沉降值以及具体可能采用的施工工艺制定好沉降控制标准。

（2）加强地质普查。

在施工前根据设计文件，除对设计进行加固外（粉喷、碎石、CFG、压填片石、换填普通土等 ）软土地段地质情况进行核查外，还应对其它地段进行地质调查，并要求所有路基基底均应进行贯入试验 ，当试验值不能满足基底要求时 ，应及时与设计部门联系，采取相应的基底加固措施 ，以确保路基基底承载力满足设计要求。

4.2 施工过程中的控制措施

（1） 制定施工工艺标准。

（2）加强路基基底处理。

（3）做好路基综合排水。

（4）确保路基边坡稳定，控制边坡填筑质量。

（5） 做好桥涵、堤堑过渡段的处理。

4.3 加强路基沉降分析与预测

（1）沉降问题包括填方路堤本身的沉降、黄土地基的压缩变形以及黄土地基的湿陷变形，各类变形均包括沉降量与沉降过程两个方面。地基压缩变形和湿陷变形有较成熟的计算方法（主固结沉降采用分层总和法）对路堤本身沉降变形现行公路、铁路规范均没有规定可参照水利土坝设计规范采用分层总和法计算。

（2）工后沉降量的延续时间考虑在实测曲线拟合的基础上外延预估 ，与计算值对比分析。实测曲线的拟合常用三点法和双曲线法。为了分析沉降过程，按维固结理论计算得到瞬时加载的沉降—时间曲线，按加载过程采用实际填筑高度—时间关系进行修正，由修正后的曲线预估工后沉降及其完成所需的时间。

（3）沉降分析、预测采用半经验半理论模式，根据实测资料不断调整计算参数、模型，使预测与实测尽量吻合，确保实际工后沉降满足要求。

（4）积极开展地质核查、沉降预测等专题研究，以科研成果指导沉降分析、预测。

4.4 做好路基沉降观测

（1）路基沉降观测的主要目的是确定无砟轨道工程的施工时间及工后沉降量，确保工后沉降量满足要求。

（2）地基沉降观测采用在地基表面埋设沉降板加接杆测试，路基沉降采用在路基表面埋设沉降板、观测桩测试 ，路堤和地基深层沉降采用钻孔埋设沉降磁环分层测试。

（3）沉降观测以二等几何水准测量高程，观测精度不低于1mm。采用精密水准仪、铟化水准尺。观测做到四个固定：固定观测人员；固定仪器及水准尺；固定后视尺读数；固定测站及转点。

（4）每次观测完毕，及时绘制沉降点的时间—填土高度—沉降量的关系曲线。

结语

客运专线建设具有其自身的特殊性，如线路长、地质情况变化大、工期长，路基沉降过程实际上就是多级填筑过程中多方面因素共同作用的结果。本文针对工后路基的沉降展开叙述介绍了高速铁路路基沉降控制标准，工后路基沉降的原因，工后路基沉降控制步骤及路基监测等。路基大都采用了不同形式的地基处理方法以满足客运专线对道路的平顺性要求，如地基冲击压实、CFG桩法复合地基等。

参考文献

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