客运专线路基沉降变形观测技术课题.docx

客运专线路基沉降变形观测技术课题.docx

《客运专线路基沉降变形观测技术课题.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《客运专线路基沉降变形观测技术课题.docx（27页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

客运专线路基沉降变形观测技术课题

客运专线路基沉降控制与变形观测技术研究

中铁十七局第三工程有限公司朱克成

摘要：

本文结合京津城际轨道工程项目施工单位在软土路基（DK81+228.08～DK84+210.22）施工过程中的沉降控制和变形观测进行阐述，对软土路基的沉降控制和沉降变形观测技术研究讨论；本实验段软土路基基础采用为CFG桩和PHC管桩处理，对软土路基进行沉降变形观测，观测统计表明，通过对软基进行处理，严格按规范要求施工，工程质量是能够达到预期目标的。

关键词：

京津城际轨道交通工程软土路基处理沉降观测工后沉降

1概述

京津城际轨道交通工程是我国已开工的第一条全线采用无碴轨道，设计时速350km/h的铁路客运专线。

为保证列车能高速运行，除了对施工质量采取高标准之外，对线下工程的沉降控制也非常严格。

京津城际轨道交通工程的无碴轨道板采用的是德国博格公司的博格板技术。

在对路基进行高标准、严要求的施工过程中进行沉降控制及变形观测很有必要。

随着我国高速铁路的迅猛发展，客运专线的不断开工建设，对京津城际轨道交通工程路基沉降控制与变形观测技术研究将会在未来的高速铁路或客运专线建设中起指导作用。

京津地区的地质为松软土，此类地质对路基沉降控制的危害较大，本段位于既有京山铁路左侧，线路以填方通过平坦耕地和坑塘，DK83+020～+225和DK83+710～981段线路通过水塘，塘深2-3m，淤泥厚0.5～1.0m。

路堤边坡最大填高7.6m。

地层：

粉质黏土，褐黄色～灰褐色，软塑～硬塑，厚0～5.1m；黏土，软塑，褐黄色，厚0～3.8m；粉土，密实，褐黄色，厚1.0～2.3m；淤泥质粉质黏土，褐黄色～深灰色，流塑，厚0～6.1m；粉质黏土，软塑～硬塑，褐灰色，局部夹砂层、粉土、黏土透镜体。

地表水主要为沟渠水和线路左侧的坑塘水，大部分对混凝土和钢筋混凝土结构具弱侵蚀性；地下水为第四系孔隙潜水，埋深0.6～2.5m，对混凝土和钢筋混凝土结构具弱～中等侵蚀性,表层（Q4）地下水对混凝土腐蚀性环境作用等级DK83+000～+300、DK83+800～DK84+000段为H2，DK83+300～DK83+800段为H1；下层（Q3）地下水对混凝土腐蚀性环境作用等级均为H2。

地震动峰值加速度为0.15g。

土壤最大冻结深度为0.7m。

路基基础处理采用桩板结构（CFG桩和PHC打入管桩+钢筋混凝土筏板）。

部分段落设扶壁式钢筋混凝土挡墙，基床表层以下路基采用A、B组填料填筑，基床表层采用级配碎石填筑。

下图为本段路基平面图

2路基填筑施工工艺

路基施工是路基沉降控制的主要内容，客运专线列车的高速运行必须建立在线路高平顺的基础上，沉降主要通过施工进行控制，通过检算分析，综合确定加固措施，确定施工工艺和参数。

京津城际轨道交通工程（DK81+228.08～DK84+210.22）路基基床以下路堤采用大型机械法，按照基底处理、分层填筑、摊铺碾压、路基整修等步骤施工。

先进行基底处理并进行排水系统设置，施工CFG桩、管桩和钢筋混凝土板进行地基加固处理。

待钢筋混凝土板强度达到设计强度的70%，进行路基的填筑进行路基填筑，路基填筑采用按横断面全宽纵向水平分层填筑压实的方法，虚铺厚度为35～40cm。

路基两侧应各加宽40～50cm，以保证边坡压实的质量。

使用平地机摊铺整平，并向两侧做出4%的排水坡。

用水准仪控制厚度，然后按设计要求铺设土工格栅。

再用50t以上的振动压路机按照先两边后中间，先静压后振压、再静压一遍的原则进行碾压。

对于局部表面不平整要洒水补平并补压，使其外型质量达到设计要求。

过渡段施工主要解决线路纵向相邻结构体之间不同刚度、不同沉落的平顺过度问题，采用碎石类优质材料填筑法解决线路纵向平顺过渡。

路桥过渡段施工施工要点：

过渡段长度设定

L=2（h-0.7）+a

式中L—过渡段长度（m）

h—台后路堤高度（m）

a—常数3～5m

在现场施工中，台尾过渡段路堤长度L取值20m

过渡段路堤施工同样要求严格控制工后沉降，列车以350km/h的速度高速运行在过渡段进行防跳车处理。

在过渡段容易发生不均匀沉降。

过渡段路堤基床表层施工时，在与桥台连接的20m范围内基床表层的级配碎石内掺入3～5%的水泥，表层以下以级配碎石分层填筑，填筑压实标准应满足K30≥150Mpa/m、Evd≥50Mpa和空隙率n＜28%，水泥级配碎石用平板振动器和冲击夯两种方法夯实。

过渡段靠近桥台处的横断面方向，沿桥向边缘路基面开始，向下按照1：

1的坡度，从基床底层开始填筑级配碎石，外侧填料同路堤；级配碎石部分纵向作成上小下大的正梯形形式，远离桥台做成1：

2的坡度。

材料采用级配碎石内掺入3～5%的普通硅酸盐水泥。

过渡段桥台基坑应以C15混凝土回填。

路堤基底原地面平整后，用振动碾压机密实，并使K30≥60MPa/m。

台尾过渡段级配碎石颗粒中针状、片壮碎石含量不大于20%，质软、易碎的碎石含量不得超过10%，黏土团及有机物含量不得超过2%。

在桥台与路堤本体过渡段见间设置由无砂混凝土渗水板、无砂混凝土渗水板基础、软式透水管、软式透水管C20混凝土基础四部分组成的排水系统。

路涵过渡段施工要点与路桥过渡段基本上相同。

当然对于客运专线而言，不同的地质情况、不同的施工条件，设计单位会设计出不同的路基施工方案。

但通过计算，都必须有效的控制路基沉降。

2.1堆载预压施工工艺

2.1.1施工准备

完成基底处理的检查验收，办理工序交接。

设置路基沉降观测点和观测桩，制定观测方案。

确定合理的工期，安全、快速的完成路基堆载，保证设计要求的沉降期。

2.1.2工艺及质量控制流程（下图是用什么做的？

请编辑到合适的大小，看不清楚。

）

2.1.3工艺步序

施工准备已完成，所需要的施工机械、物资及人员进场、测量放样、基床处理交接检查、、整修承垫层、观测桩埋设、分层填筑、沉降观测、沉降分析、卸载预压土进行下步施工。

3变形观测技术研究

3.1方案

3.1.1沉降观测目的和内容

目的：

高速铁路尤其采用无碴轨道技术的客运专线，其轨道施工对路基的工后沉降要求十分严格，如果沉降控制达不到设计要求，会造成轨道板大部分甚至全面返工、列车停运的严重后果。

京津城际轨道交通工程全线采用博格板式无碴轨道技术。

在路基上工后沉降不容许超过15mm，当超标后，扣件等系统的总调节量将不能补偿总的沉降量，也就是说将不能进行无碴轨道的铺设，工后沉降量是控制无碴轨道施工的重要控制条件。

内容：

沉降观测中最常采用的是要根据建筑体的性质、使用情况、观测精度、周围的环境以及对观测的要求而定。

垂直位移（沉降和回弹观测）多采用水准测量方法（有时采用液体静力水准测量的方法、微水准测量方法）。

在平顺性要求极高的高速铁路采用精密水准测量方法。

通过布设控制网，按一定精度要求，根据施工进度及加载实况，定期定点对路基在施工过程中的沉降进行观测，向设计单位提交用以评估路基是否稳定的汇总数据，直至工程竣工验收，移交使用单位。

3.1.2路基沉降观测标仪器和测量等级

（1）、沉降板

（2）、剖面管

（3）、沉降标（挡土墙涵洞通道桥墩中桥等构筑物）

（4）、精密水准仪（S05级）

（5）、横剖面沉降测试仪（最小读数不得大于0.1mm）

（6）、测量精度：

按二等水准测量

3.1.3水准点、观测点的设置和要求

沉降观测工作应独立建网，精度按二等精度（即变形点的高程中误差±0.5mm，相邻变形点的高程中误差±0.3mm）控制。

宜按国家一等水准测量的技术要求施测。

水准点布设进行踏勘、选点、埋石。

并上交水准点之记、水准路线图、结点接测图、技术总结等资料。

水准基点是沉降观测的基准点，因此它的构造与埋设必须保证稳定不变和长久保存。

为了检查水准基点本身的高程有否变动，可将其成组地埋设，通常每组三点，并形成一个边长约为100m的等边三角形。

在三角形的中心，与三点等距的地方设置固定测站，由此测站上可以经常观测三点间高差，这样便可判断出水准基点的高程有无变动。

京津城际轨道交通工程水准基点采用钢管桩设置在稳固和观测方便的位置，其打入深度不小于6m，桩顶部50cm深度采用混凝土加固，并在地面上浇筑1.0m×1.0m×0.2m的混凝土观测平台，桩顶露出平台15cm。

由施工控制网的水准点引测至沉降观测水准点并进行联测，达到二等水准测量精度要求。

沉降观测属于精密水准测量，对测量精度要求极高。

水准基点的稳定是测量工作的基础，所以要进行不定期的复测，尤其在施工过程中、雨季、冻土地区，随时发现问题随时复测。

观测断面设置：

路基沿线路方向每50m设置1个观测断面，过渡段设2个观测断面，分别设置于台后5m和20m处；涵洞的过渡段中部各1个观测断面。

每个观测断面上设剖面沉降管、观测桩、沉降板及挡墙观测点。

沉降板于预压土施工前设置，预压土卸载时一起拆除，沉降板由钢板或钢筋混凝土底板、测杆和保护套组成。

沉降板采用C15混凝土预制，底板尺寸为50cm×50cm×3cm，测杆采用Φ40mm的钢管，与底板固定在垂直位置上，保护管采用塑料套管，套管尺寸以能套住测杆并使标尺能进入为宜，随着填土的增高，测杆套管也相应接高，每节长度不超过50cm。

接高后测杆顶面略高于套管上口，测杆顶用顶帽封住管口，避免填料落入管内而影响测杆下沉的自由度，顶帽高出碾压面高度不大于50cm。

剖面管在桩顶混凝土板施工完成后，填土至0.6m高度碾压密实后切槽埋设，开槽宽度20～30cm，开槽深度至混凝土底板顶面，槽内回填中粗砂至0.2m高时，敷设沉降管（沉降管及管接头内穿入用于拉动测头的铟钢丝绳），其上夯填撒粗砂至碾压面。

沉降管埋设位置挡土墙应预留孔洞。

沉降管敷设完成后，在两头设置0.5m×0.5m×0.9mC15素混凝土保护墩。

并于两侧管口处设置观测桩。

观测桩采用C15素混凝土灌注，断面采用0.5m×0.5m×1.0m，并在桩顶预埋半圆形不锈钢耐磨测头。

每个断面的测点布置及观测桩的加工埋设见下图。

3.1.4观测频率：

沉降水准测量精度为±1mm，读数取位至0.1mm；剖面沉降的测量精度为8mm/30m。

观测阶段

观测频次

填筑或堆载

一般

1次/天

沉降量突变

2~3次/天

两次填筑间隔时间较长

1次/3天

堆载预压或路基施工完毕

第1个月

1次/周

第2，3个月

1次/2周

3个月后

1次/月

无碴轨道铺设后

第1个月

1次/2周

第2，3个月

1次/月

3~12个月

1次/3月

涵洞观测点布置及观测应符合的要求：

（1）涵洞边墙两侧应设置沉降观测点，测量数量不少于4个。

（2）涵洞施工完成至无碴轨道铺设前，应系统观测涵洞的沉降。

（3）涵洞顶填土沉降的观测应与路基沉降观测同步进行。

涵洞沉降观测频次：

观测阶段

观测频次

备注

观测期限

观测周期

涵洞基础施工完成

/

/

设置观测点

涵洞主体施工完成

全程

荷载变化前后各1次或1次/周

观测点移至边墙两侧

洞顶填土施工

全程

荷载变化前后各1次或1次/周

架桥机（运梁车）通过

全程

前后

至少进行2次通过前后的观测

涵洞完工~无碴轨道铺设前

≥6个月

1次/周

岩石地基的涵洞，一般不宜少与2个月

无碴轨道铺设期间

全程

1次/天

无碴轨道铺设完成后

24

个

月

0~3个月

1次/月

工后沉降长期观测

4~12个月

1次/3个月

13~24个月

1次/6个月

3.2精度要求与计算模型

工程建筑物的变形观测能否达到预期目标，受多方面因素影响。

除了地质条件，施工工艺等因素外，在观测工作中，最基本的因素是观测点的布置、观测的精度与频率，以及每次观测所进行的时间。

变形观测的精度要求，取决于该工程