高速铁路对沉降的控制

高速铁路路基对沉降的控制

我就高速铁路中的路基的高要求，通过引用一些工程实例来进行说明。

进行高速铁路路基施工检测，主要是为了满足路基施工过程和竣工后的质量，所以要满足这个条件首先要看设计要求，是否具有足够的强度能够承受列车荷载的作用，这必须进行严密的推算，同时要兼顾安全舒适的刚度。其次，在施工过程中要不断地总结并积极应用可靠的新技术以提高施工进度和施工工艺，保质保量地完成任务。

结合工程实践资料，现在可行的控制高速铁路路基沉降量的方法有以下几种：

一、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。以下引用该专线的控制标准：

二、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。

桩网复合地基是指在地基处理过程中,下部土体得到竖向增强体“桩”的加强形成复合地基加固区,在桩顶得到水平向增强体“网”的加强形成复合地基加固区,从而使网、桩、土三者协同作用,构成一个整体共同承担上部荷载的人工地基。桩网复合结构由5部分组成: ①上部路堤填土; ②网或由网组成的加筋土; ③网与桩顶之间的砂石垫层; ④桩土加固区; ⑤桩底下部的天然地基或持力层。桩网复合地基突出强调桩、网、土三者在承担荷载过程中的协同作用,这与以往强调桩、轻视网、忽视土的理念不同。网土(加筋土)协同作用时,网主要处于受拉状态,这

种作用是通过界面摩阻力(咬合力、摩擦力、粘着力)来实现。由于网的铺设和张力膜效应,网将土体自重连同上部荷载传递给桩土复合地基,由于网的刚度较小,无法起到有效的传递作用,故常常在网的下部铺设垫层,组成复合褥垫层以提高刚度,可明显扩散应力,减小应力集中,降低上部土体传来的荷载,从而提高整个体系的承载力,减小沉降及沉降差。

在京津城际高速铁路路基处理中采用桩+筏板结构加固。

采用CFG桩等刚性桩作路基的加固手段。CFG桩径0.4 m,桩距1.5 m,桩尖置于中低压缩性土层不小于1.0 m。并在桩顶设置了C30钢筋混凝土地基板(筏板),板厚0.50 m,板下设0.15 m碎石垫层。CFG桩和桩间土共同形成复合地基,筏板将上部荷载均匀地传给CFG桩,有效减少地基的沉降变形,提高了沉降控制的可靠度。

桩基施工质量控制要点如下。

(1) CFG桩施工前需进行工艺性试桩。桩身达到设计强度后,抽取1%做静载试验,抽取30%做桩基无损检测。

(2)原材料。进场前需对材料品质及其配合比进行试验。材料采用:抗硫酸盐水泥,卵石或碎石粒径为2~4 cm,中粗砂,含泥量小于5%,粉煤灰为Ⅱ,Ⅲ级。

(3)成孔。长螺旋钻机成孔,匀速钻进,避免形成螺旋孔,成孔深度在钻杆上应有明确标记,确保达到设计深度,垂直度偏差小于1%。

(4)混合料灌注。成孔至设计深度后,钻机停钻提升钻杆,同时开始灌注混合料,混合料泵送量应同拔管速度相配合,拔管速率控制在1.2 ~1.5m/min,混合料埋钻高度大于1.0 m,保证管内有一定深度的混合料,且不得停泵待料。灌注时适当超过桩顶设计标高0.7 m左右,以保证桩顶标高和桩顶混合料要求。

(5) CFG桩体应连续密实,不得有断桩、缩径、夹砂等缺陷。

三、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K30压实系数K.变形模量E V2、动态变形模量E Vd、孔隙率n。中的多项指标综合控制，严格要求。工程实践表明，采用优质的填料可以减少路基的后期沉降，且有较高的安全储备，能保证路基稳定。高速铁路对路堤下部填料有如下要求：(1)在列车与路堤自重荷载及水、气温、地震的影响下，路堤能保持长期稳定；(2)

路堤本身压缩沉降能很快完成；(3)路堤应有一定的弹性。国内外对高速铁路观测结果表明，采用级配良好的粗颗粒填料可大大减少路堤的后期沉降，因此，只要能满足上述要求者都可以作为高速铁路路堤填料。

在京津城际高速铁路中有如下要求。

首先，严把填筑质量关。

(1)杜绝大粒径填料。将天然填料集中存放、筛分处理,筛子采用25 mm的螺纹钢和20 mm的工字钢焊接而成,筛孔为14 cm×14 cm,筛子的倾斜度在60°左右。将筛余进行破碎,再与合格的填料进行二次混合。装车时将填料拌合均匀,确保运至填筑工地的填料是合格填料。超粒径填料在摊铺中人工挑拣并分散石子窝。

(2)保证填料级配良好。施工中对掺加的土料严格计量,确保掺量适宜。同时派专人在筛分场地控制填料质量,保证填料级配良好。

其次，对路基填筑质量进行控制。

(1)填筑工艺性试验。为了达到最好的压实效果,必须根据不同产地的填料进行压实工艺性试验。

(2)严控填筑厚度分层压实。控制填层的厚度并尽可能使其均匀,是保证路基压实质量的一个重要环节。在路基填筑中,根据填筑层宽度、车容量及分层填筑的虚铺厚度设计出堆土间距,在现场用石灰画格,由专人指挥运料车严格按十字网格卸料,填料摊铺平整使用推土机根据层厚控制桩进行初平,再用平机地进行精平,然后在层厚控制桩上牵线辅以人工进行终平。在每层路基施工完成压实工作后对路基的路肩用平地机进行收边,确保路基填土分层层次分明。

(3)路基检测。必须对路基的刚度及其相应的弹性变形进行控制。除《客运专线铁路路基施工质量验收暂行标准》中对基床以下路堤、基床的质量规定外,增加了E v2和E vd两个路基力学指标的检测(其中变形模量E v2是京津城际铁路的特别规定,一般E v2/E v1的值应≤3,孔隙率和压实系数两个指标二选一),标准见下表1~表3。

(4)过渡段填筑。采用级配碎石填筑,除级配满足筛分曲线外,另增加了3% ~5%的42.5级普通硅酸盐水泥。过渡段路基压实度要求K30≥150MPa、E vd≥50MPa、E v2≥80 MPa、孔隙率n<28%。过渡段级配碎石同相邻段路堤填料按同一整体施工,分层厚度根据路基施工机械压实能力,一般为15~30 cm,但靠近结构物2 m内用轻型震动夯等小型压实设备施工,分层厚度为10~20 cm。

四、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。

在高速铁路中，很多地方都是以桥代路来保证线路的沉降量要求。高速铁路墩台基础的容许沉降量极为严格。这里我引用《京沪高速铁路设计暂行规定》里的一些数据。其中规定：对于外静定结构，其工程沉降量不应超过以下容许值：