高速铁路路基过渡段沉降预测研究及方法优化

高速铁路路基过渡段沉降预测研究及方法优化

郭小波

中铁三局集团桥隧工程有限公司 浙江 湖州 313000

摘要：目前，随着社会的发展，我国的高速铁路建设发展也有了提高。高速铁路路基过渡段的设计、施工和沉降预测是高速铁路施工中的重要部分，过渡段是保证路基刚性平稳过度的重要部位。设置过渡段可以使得刚性建筑体和土木构筑体之间的刚度差异实现平稳过度，使得列车在高速运行时可以更加稳定和安全。由于不同类型的构筑体的刚度性质不同，其路基沉降也存在差异，所以为了更好地控制过渡段的路基沉降，要做好相关的观测、预测以及施工控制工作。

关键词：高速铁路路基过渡段；沉降预测研究；方法优化

引言

随着我国高速铁路的快速发展，无砟轨道路基的工后沉降变形预报问题成为国内外学者重点研究的对象，而过渡段问题的预测分析又是其中的重点和难点。目前路基沉降预测方法一般可分为三类：第一类，根据现有规范中推荐的或利用分层总和法来计算最终沉降量，即为理论公式法。第二类也是根据固结理论，采用不同的本构模型，通过有限差分、有限元和边界元等方法计算沉降量，判断其发展规律，此类即为数值计算方法。第三类是观测资料的回归分析法，这种方法是以实测数据为基础，通过回归分析来预测沉降。

1概述

高速铁路路基与桥梁、横向结构物及隧道之间的衔接过渡始终是高速铁路路基施工的一个薄弱环节。由于路基与桥梁、横向结构物及隧道等的刚度差别较大而易引起轨道刚度产生突变，且因两者的沉降结构不相符易导致轨道不平顺，从而引起列车与线路结构相互作用的叠加，影响线路的稳定以及列车的高速、安全和舒适运行。

2高速铁路路基过渡段施工中存在的问题

2.1轨道的不平顺

轨道的不平顺分为动不平顺和静不平顺两种。动不平顺指的是轨道下的基础弹性不均匀，而静不平顺指的是列车的轮轨的接触面不平顺。比如扣件和枕下的失效等问题是动不平顺，而轨道的轨面不平顺则是静不平顺。所以在高速铁路路基过渡段施工时要保证轨道的平顺性，这也是对列车上的人们的安全性提供了保障。

2.2工作人员在设计和施工中考虑不周全

设计高速铁路路基过渡段这一工作，需要工作人员有较高的专业素质，需要工作人员考虑很多的因素。而工作人员在施工的过程中，对填料方面、桥台后的排水设计方面的要求比较低，这导致施工的质量大大降低。工作人员在安排工期和工序时，没有考虑它们是否合理，工期和工序安排不当，会导致路桥过渡区的填料工作的工期很赶，时间没有合理的利用，而填土的压实质量得不到很好的控制。所以工作人员应在设计上全身心的投入进去，要多方面的考虑施工时应注意的问题，保证施工的质量。

2.3地基沉降

因为工作人员在设计和施工中考虑的不周全，导致控制填土的压实质量大大下降，因此造成高速铁路路基过渡段出现了大小不同的伸缩裂缝，这些大大小小不同的裂缝在长期的雨水渗透下，同时还受到不同列车的重量时，会导致地基严重下沉，从而引发路基变形、轨道不平顺等问题。因此，工作人员应重视这一方面，如果不小心谨慎，就会让列车的安全性没有保障，会带来巨大的经济损失。

3高速铁路路基过渡段沉降预测研究及方法

3.1过渡段施工质量控制要点

(1)路基过渡段大面积施工时，应严格按照试验段取得的施工工艺参数进行施工，控制好工艺流程、松铺厚度、表面平整度、施工含水量、压实遍数、配套机械、填筑速度、检测方法等;(2)施工中的工序应安排得当、合理，级配碎石掺水泥填筑2h内应实施完压实工艺;(3)采用网格法铺料，将第一层松铺厚度控制在30cm左右，其上松铺厚度宜控制在28～32cm，填料表面平整度满足设计及《高速铁路路基工程施工技术指南》规定后再进行碾压;(4)路基填筑严格采用方格网控制填料量以控制摊铺厚度。在施工过程中，要消除粗细集料离析“窝”或“带”现象。出现粗细集料“窝”或“带”现象时，采用人工或机械进行现场掺拌，确保填料的均匀性和质量。碾压过程中，严禁路基表面有弹簧、松散、起皮等现象发生;(5)控制好边角压实的质量，对压路机碾压不到位时采用人工冲击夯夯实。对于填筑压实质量可疑地段，应视情况增加检验的点数，分析原因，采取有效的处理措施;(6)加强试验检测过程控制，严格按照设计和规范要求进行各项指标的检测，并配备足够的检测人员以缩短检测时间;(7)路基填筑过程中应重视沉降观测工作，根据预先埋设的沉降观测器件，按设计和规范要求的观测频率认真开展沉降观测工作，根据沉降观测结果控制填筑速度。对于沉降观测管周围及边角地带压路机碾压不到的地方，采用小型振动冲击夯振动夯实。

3.2观测精度、频次及观测元件的选取、埋设

进行高速铁路路基过渡段沉降观测时，其实际观测频次要高于设计值。如果出现明显的环境变化导致数据波动较大或异常时，要及时提升观测精度和频次。一般水准测量精度控制在1mm，读书估读到0.1mm。采用单点沉降计观测时，其精度可以达到测量值得1％。在沉降观测中沉降板是重要的工具。沉降板由三部分组成，即金属测杆、钢底板以及保护套管。在使用时，要把沉降板埋入褥垫层顶部至少10cm深，然后再回填、加保护套管。这一过程中要注意使套管低于金属测杆，而且上部开口都应该盖封处理。另外，当连接测杆和套管时，每次接1m较为合适。在这一过程中要禁止大型车辆在周围扰动，以免影响观测精度。

3.3沉降变形观测网的建立

众多路基沉降预测需要以一些观测数据为基础资料，对于高速铁路路基过渡段的沉降预测而言，建立沉降变形观测网是非常重要的。为了提升沉降观测的有效性，沉降观测网需要以高程控制网为基础进行加密建立。其中高程基准网点的间距要控制在100m以内，并有效观测高速铁路沿线建筑物或者其他构筑体的沉降情况。另外还要以小于6个月为复测周期，定期进行复测。在测量时要使用精密性较高的水准仪，并采用匹配的标尺进行测量，测量中的各项技术指标要满足《国家一、二等水准测量规范》。

3.4正确的养护措施

(1)维修，加固路肩、边坡。(2)疏通、改善排水设施。(3)维护、修理各种防护构造物。(4)清除坍方、积雪，处理，检查险情，防治水毁。(5)观察和预防、处理翻浆、滑坡、泥石流等病害。(6)有计划、有针对地对局部路基进行加宽、加高，改善急弯、陡坡和视距不良路段，使之逐步达到所要求的技术标准。科学的公路路基、路面养护评价指标体系是数据采集方法和评价模型建立的前提，它不但体现了公路养护的重点，还能引导养护管理工作者更加明确的进行养护。公路养护的主要内容要严格根据公路养护质量评价指标体系来考虑，并且建立在公路的整体使用性能的基础上，因此，加强公路养护对高速铁路路基沉降问题具有重要保障。

结语

综上所述，分析了造成路基沉降的各种原因，从实际情况出发，总结高速铁路路基沉降的影响因素和对路基沉降施工的控制。从自然原因和社会原因两大因素入手，加强监督力度，加大公路路基压实度，设置完善的排水系统，不断减少和避免路基沉降现象的发生。通过多年来的努力和完善，可以得知我国的公路建设水平越来越高，安全度越来越高，其路基沉降的可能性越来越小，希望通过本文的论述，可以对整个高速铁路工程质量得以提升。高速铁路过渡段线下、周围环境情况复杂，其变形情况较普通路基变形有很大不同，研究传统曲线拟合方法在路隧、路桥过渡段中的适用性对高速铁路后期运营维护有很重要的意义。通过采用自适应二次最小二乘迭代的思想将Ａｓａｏｋａ法、三点法、指数法进行优化改进，提高了传统曲线拟合的精度和预测最终沉降量的可靠性。

参考文献

[1]赵中健.高速铁路路基施工技术及质量检测方法分析[J].建筑技术开发，2018，45（19）：123-124.

[2]张保国，王金龙.高速铁路路基过渡段施工质量控制[J].四川水力发电，2018，37（S1）：128-131+139.

[3]苏晓军.高速铁路路基过渡段施工质量控制技术[J].四川建材，2018，44（02）：122-124.