怎样控制隧道的工后沉降

怎样控制客运专线隧道的工后沉降

无砟轨道铁路对线下工程变形有严格的限制要求，在无砟轨道铺设前需要对线下工程的工后沉降进行预测和评估，确认满足无砟轨道铺设条件后方能进行无砟轨道的铺设，因此，工后沉降在路基、桥涵、隧道工程中有着重要的意义。

1．工后沉降控制的作用、意义及其必要性

严格控制隧道工后沉降，控制隧道的不均匀沉降，才能保证客运专线铁路轨道高平顺性。这就要求隧道的设计和施工必须满足隧道的工后沉降小、不均匀沉降小，在动力作用下的变形小、稳定性高。铁路客运专线时速高，其基础设施标准一般按350 km／h 设计，为确保行车安全与乘客舒适，对线路的平顺性标准要求极高，线路工后沉降量，特别是无碴轨道线路的工后沉降量，一般应控制在2～3em内，几乎是“零沉降”。

2. 沉降问题现状与加强沉降控制意识

2．1 工后沉降问题现状

(1)现行铁路规范对工后沉降的规定，140km／h铁路一般地段不大于30em，桥台台尾过渡段不大于15em；160 km／h铁路一般地段不大于20em，桥台台尾过渡段不大于10em；200 km／h客货共线铁路一般地段不大于15em，桥台台尾过渡段不大于8em。

(2)目前工后沉降控制与应对的主要措施是预留沉落量、补碴抬道。

(3)长期以来，对工后沉降控制除施工预留沉降外，养护维修部门普遍采用补碴抬道这一简单的措施补救，而施工期间采取技术措施来控制工后沉降的意识则相当淡薄。2．2 加强沉降控制意识

(1)隧道的长度在整个线路长度中占有一部分比例，隧道的沉降将极大地影响线路的平顺性。

(2)由于客运专线采用无碴轨道结构，对下沉采用补碴抬道已不可行，必须采用积

极的、主动的预控措施，以确保隧道工后沉降控制在允许范围内。

(3)工后沉降控制是一项系统工作，涉及地质勘察、设计、施工、预测、沉降观测分析、补救等，必须重视每一个环节，进行全过程控制。

3．控制工后沉降的主要途径

3．1 加强技术培训，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)制定隧道工后沉降控制标准。工后沉降及沉降差控制标准一般采用四项指标：工后沉降不大于30mm、不均匀沉降不大于20mm/20m、错台不大于5mm、折角不大于1/1000。3．2 重视黄土地质核查

(1)加强黄土地质核查，使采取的技术措施达到沉降预测与实际相符。

(2)在选定黄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黄土性质之间的规律。

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

3．3 加强隧道沉降分析与预测

(1)沉降问题包括隧道本身的沉降、隧道周边的压缩变形，各类变形均包括沉降量与沉降过程两个方面。

(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，按一维固结理论计

算得到瞬时加载的沉降一时间曲线，按加载过程采用沉降量一时间关系进行修正，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。3．4 做好隧道沉降观测（沉降变形观测技术要求）

(1)隧道沉降观测的主要目的是确定无碴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)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。

（3）隧道内一般根据地质围岩情况布设沉降观测断面，一般情况下，Ⅲ级围岩每400m、Ⅳ级围岩每300m、Ⅴ级围岩每200m布设一个观测断面。地应力较大、断层破碎带、膨胀土、湿陷性黄土等不良和复杂地质区段适当加密布设。隧道洞口至分界里程范围内应至少布设一个观测断面。

(4)每次观测完毕，及时绘制沉降点的时间一沉降量的关系曲线。

（5）隧道主体工程完工后，变形观测期一般不应少于3个月。

（6）观测期内，线下工程沉降实测值超过设计值20%及以上时，应及时会同建设、勘察设计等单位查明原因，必要时进行地质复查，并根据实测结果调整计算参数，对设计预测沉降进行修正或采取沉降控制措施。

（7）评估时发现异常现象或对原始记录资料存在疑问，可进行必要的检查。

（8）观测精度：线下工程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。

（9）沉降观测装置应埋设稳定，观测期间应对观测装置采取有效的保护措施。3．5 施工控制措施

隧道工后沉降的控制贯穿于隧道施工整个全过程。要控制隧道工后沉降满足设计要求，必须控制好隧道施工质量，全过程对质量进行控制、监测。主要从施工前对地质补勘(即对地质勘察深度及所采用的设计方法和计算参数进行复核审核)，施工中对各施工部位填料特性全过程监控，施工完成后对隧道均匀或不均匀沉降及其沉降值监测、检查、调整等方面进行控制。对施工过程质量的控制要建立先进、可靠、精确、完整、有效的质量控制与检测体系，保证隧道工后沉降满足规范验标、设计要求。

总之，通过经验及技术验证总结出建立高精度测量控制网、科学的沉降观测方案及其实施、正确的工后沉降评估技术是实现隧道工后沉降有效控制的一个重要的环节和措施。

郭丹丹

2011年3月23日