高速铁路路基工后沉降控制技术

，７３，９．２００６年中国交通土连工程学术论文集ｔＩ＿＿＿ＩＩ－＿ｌ＿＿＿Ｉ－＿－＿＿－－－＿ｌ＿＿＿－ｌ￥；ｊＩ＿－●＿＿＿＿＿＿＿＿＿－＿＿＿ｌ＿【摘要】【关键词】１前言高速铁路路基工后沉降控制技术朱浩波北京交通大学北京１０００４１作为高速客运专线的关键技术，工后沉降控制是一个涉及因素较多、具有较大不确定性的重点难点问题。

本文较全面地探讨了工后沉降控制技术的有暮方面，并针对性地提出相关措施瓤对策。

为科学鼹决工后氓降控制揭题，文中建议；Ｉ入风险管理和价值工程等先进方法、手段采用系统论的观点对该问题进行全面系统的研究、分析和把握，形成评估方法、标准和体系，进行过程性控制。

文章指出工后沉降控制的标准不仅仅是对施工质量的要求，还是对设计的要求，甚至是对业主投资的要求。

从技术上文章还提出了对土体引入次固结。

试验评价体系’作为设计依据等一系列的观点和建议。

高速铁路工后沉降控制系统分析风险管理次固结目前我国铁路已掀起高速客运专线建设的高潮，石太，武广等多条客运专线在建，线下工程预留设计时速有的已达到３５０ｋｍ。

由于关系劐线路的平顺性，工后沉降控制是高速铁路建设中需要解决的重要课题，其解决好坏甚至从某种程度上决定了高速铁路建设的成败。

笔者先后参与了我国第一条客运专线秦沈客运专线东部试验段的几项部级、局级重点路基科研项目以及武广等客运专线的有关工作。

本文将立足于工程实践，对高速客运专线工后沉降控制问题进行探讨，提供个人的认识，以资参考。

２工后沉降控制的重要性与特点２．１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ｏ．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”１。

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。

２．２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Ⅲ。

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，起算时间铁路・７０，・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。

工后沉降控制的时间性还表现在：不仅要求能够最终满足工后沉降控制的要求，还应该尽快满足。

这一点的重要性就表现在对工期的影响上；反过来，合理的工期对工后沉降控制目标的实现也是至关重要的。

２．３工后沉降控制的目标性突出，影响因素众多工后沉降控制的标准是为满足平顺性提出的目标，首先考虑的不是该目标的可实现性。

由于工后沉降控制涉及到经济、技术乃至社会因素，光从技术上来说又涉及到地质条件、轨道形式、结构形式等多个方面。

该问题相当复杂。

目标性的问题往往需要经济、技术等多方面的支撑。

对其进行系统的、深入细致的研究，对实现工后沉降控制的目标，保证线路的平顺性有重要的意义。

３工后沉降控制的现有技术措施目前工后沉降控制技术基本上基于国外高速铁路的技术成果、秦沈客运专线的修建及其前期针对高速铁路的一系列研究成果。

大体可概括为以下几个方面的措施。

①严格控制标准。

秦沈客运专线首次提出工后沉降控制标准，要求严格，目前工后沉降控制标准见表Ｉ。

裹１客运专线工后沉降控制标准“总的工后沉降量线路等级年沉降速率不均匀沉降过菠段差异游差异沉降错台一般地段桥尾过渡段ｃＩｎ，２０ｉＴ＇－降形成曲折角２００ｋｉ＇ｒ“ｈ≤１５《８≤４，，，有碴轨道２００ｋ椭以上≤５≤３《２，，，无碴轨道２００蛐以上《３，，≤２≤ｌ，１０００≤Ｏ．５②采用更有效的地基处理方法。

与秦沈线相比，武广客运专线多采用复合地基法，并大量采用桩网结构和桩板结构。

③＋大幅提高路基填筑质量标准。

路基基底、填料和压实标准大幅度提高，采用级配碎石基床表层等新结构，用局ｏ、压实系数Ｋ、变形模量Ｅｗ、动态变形模量西ａ、孔隙率＾中的多项指标综合控制，要求严格。

④以桥代路，路基的比例大幅度减少。

路桥等不同结构物间设置过渡段。

⑤大量采用无碴轨道，利用无碴轨道有效解决线路的初始不平顺、动不平顺性等问题。

⑥动态监控手段的运用。

客运专线修建的过程埋设大量的变形观测元器件，对变形的情况进行监测，结合动态设计，采取有效的措簏来保证工后沉降控制的有效性。

⑦采用预压等手段，增加放置时间，考虑以时间换空间。

，７３２２００６年中国交通土建Ｉ程学术论文亲＿ｌＩ＿ＩＩＩ＿＿－＿＿ｌ－－＿－－＿＿－＿＿＿Ｉ＿＿Ｉ－●－－＿＿＿－＿＿＿－＿－＿＿－＿＿＿＿ｌ－＿＿ｌｌ４工后沉降控制面临的问题与解决思路４．１工后沉降控制面临的问题尽管采取了多方面的措施，但实际中工后沉降控制仍然需要解决多方面韵问题。

①工后沉降控制标准有待完善。

比如现有标准仅对无碴轨道提出了不均匀沉降控制标准。

从理论上来说工后沉降控制实质是不均匀沉降控制，但有碴轨道是通过控制总工后沉降量来保证线路的均匀沉降。

尽管如此，针对结构或地质变化很大的情况提出不均匀沉降控制标准并作重点评估是必要的；若初始不平顺性得不到保证，考虑到叠加效应，不平顺性将对于不均匀沉降引起的后继不平顺性更加敏感，故应对初始不平顺与后继不平顺性结合起来进行评价。

再比如对工后年沉降速率应考虑是以多长时间的数据为准来进行统计的问题。

时间长短影响沉降速率的结集，以工后１月的观测数据比以工后ｌＯ年的观测数据计算的沉降速率～般要大很多。

且年沉降速率是一个过程控制值，作为预测判据比作为最终控制标准合理，其超限与否在某些情况下并不重要。

②欺基处理方法的效果问题。

由于工后沉降控制的标准高、地质条件多样，不同处理方法效果、适用条件如何，以及质量控制手段等都需要进行研究。

比如ｃＦＧ桩一网处理地基的工后沉降控制效果、设计和施工参数对工后沉降的影响都还不非常确定。

③不均匀沉降的控制问题。

铁路线跨越上千公里，地质条件复杂多变，处理方法多样，结构形式多样，不均匀沉降对线路平顺性影响较大。

秦沈客运专线的经验表明，类似辑台的衔接部位，尽管采用了过渡段，但仍然是造成线路不平顺性的重要因索。

④工后沉降控制与工期要求的矛盾问题。

这一问题实际上是经济和社会问题与技术问题间的冲突，只有在综舍研究的基础上，才能获得技术上科学、经济上合理的方案。

⑤工后混降预测问题工后沉降预测是沉降控制的关键技术。

其预测结果是我们在铺轨前确定。

工后沉降是否满足要求能够铺轨４的关键依据。

但目前采用的沉降速率法、双曲线法、修正双曲线法、三点法、星野法等都难以满足工后沉降控制对预测精度的要求。

表２中用双曲线法对秦沈线某断面预压期路基沉降预测值与实际观测值间的较大差距可说明这个问题。

裹２路基沉降预测值与实涮值对比褒ｌ时问２０００年１０月１１月１２月２００１年１月２月３月Ｉ预测值（ｍｍ）２０３２４５２７ｌ３０１３２，９３５１ｌ实际值（ｍｍ）２３ｌ２６７２９５３２ｌ３４２３６１表中预测值为据以前的观测值预铡的本月底沉降量。

增加放置时间仍难达到精度要求。

⑥与其他工程之间冲突对工后沉降控制的影响问题。

由于要通过正线槊粱，预压地段架粱前须卸载，预压往往不够充分，沉降控制难以保证，这是一个具体而且重要的问题。

⑦沉降观测与施工相互影响问题。

由于大量埋设元器件并需不断观测，与施工间产生相互的影响。

使观测数据的可靠性大打折扣，使工后沉降预测失去可靠依据。

除此而外，还有诸如设计施工经验、地质资料的可靠性等共性问题。

４．２对策和思路为成功进行工后沉降控制．笔者以为须作以下工作。

（１）对工后沉降控制进行系统的研究分析、建立科学规范的评估体系由于工后沉降控制的复杂性，涉及因素众多，故应采用系统论的观点和方法进行把握，系统地研究分析各种因素的影响、可控程度、控制方法以及其相互关系等做总体的把握，做针对性的技术研究，并铁路７３３・形成科学、系统的评估、管理控制体系。

首先，系统分析应引入先进的方祛和手段，特别是风险管理的先进理念和方法。

”１工后沉降实际上是高速铁路建设中的重要风险之一，引入风险分析的方法来系统地把握入其影响因素及关键环节，并进行分阶段、分区段控制从而达到工后沉降控制目标。

比如运用风险分担的理念，通过改进机车和路轨的结构特性、增加轨道的可调性等来降低对线下工程的要求，将部分工后沉降控制的风险从线下工程转移出来，从而降低系统的整体风险，就是进行风险管理的重要途径。

其次，有必要在系统分析的基础上将评估管理规范化，评估体系制度化。

比如说除应在完工时进行工后沉降评估，还应对设计、施工方案分别进行工后沉降控制效果评估以及各分阶段的评估，做到事前、事中、事后垒过程控制。

总之，只有引入先进方法和理念作系统的研究分析，形成规范化管理，对每个环节进行控制，才能使沉降控制更科学。

（２）提出更加科学合理的控制标准，完善现有标准标准越高当然越好，但如果不能够实现，那就是空目标，合理韵标准是保证目标实现的基础。

零沉降的理念应建立在充分的技术、经济等支撑条件上；标准的制定涉及地质、设计时速、轨道形式、车辆、经济投入等多方面因素。

如前所述，目前的沉降控制的标准还可进一步完善，通过技术经济的充分论证，将其建立在科学的研究和分析上。

必须认识工后沉降的要求不仅仅是对施工质量的要求也是对设计的要求，甚至也是业主确定投资的重要依据。

（３）加强勘察设计，建立次固结试验评价系统，以之为依据选择合适的地基处理方法工后的长期变形，主要是地基扶固结引起，解决次固结问题是沉降控制的关键。

应针对工后沉降控制的需要，引入试验方法专门对地基士的次固结大小和时间特性等进行量化分级；在地质勘察内容内，不仅仅采用软土、松软土的分类，还应对次固结的等级进行评价，并与地基处理的方法的选择、工后沉降控制的标准相对应。

笔者认为，对处理后受荷次固结超限（大小或时间超限）的地基最好不采用压实方法如堆载预压来解决次固结问题，除非工期非常充足。

对于特别困难的地段则应考虑以桥通过。

（４）研究有效的地基处理方法科学合理经济有效豹地基处理方法是解决工后沉障控制的关键技术。