【導(dǎo)讀】軌道鋪設(shè)條件的相關(guān)評(píng)估技術(shù)要求進(jìn)行編制。整理等7部分內(nèi)容，對(duì)客運(yùn)專線無(wú)碴軌道鋪設(shè)條件的評(píng)估工作具有指導(dǎo)作用。的國(guó)外引進(jìn)技術(shù)及咨詢聯(lián)合體的咨詢意見(jiàn)進(jìn)行。海淀區(qū)羊坊店路甲8號(hào)，郵政編碼100038），供今后修訂時(shí)參考。本技術(shù)指南由鐵道部建設(shè)管理司負(fù)責(zé)解釋。本技術(shù)指南主編單位：鐵道科學(xué)研究院。三勘察設(shè)計(jì)院、鐵道第四勘察設(shè)計(jì)院、中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司。生、魏永幸、吳少海、吳連海、劉名君、顏華、魏峰、張立國(guó)、王繼軍。

　　

【正文】 同時(shí)作出 Si＝ Si1 的 ?45 直線 ； ③ 過(guò)一系列點(diǎn) (Si, Si1)作擬合直線與 ?45 直線相交，交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的沉降為最終沉降值 ； 在 Asaoka 法推算的過(guò)程中， t? 的取值對(duì)最終沉降量的推算結(jié)果有直接的影響。 t? 過(guò)小會(huì)造成擬合點(diǎn)的波動(dòng)性較大，擬合直線的相關(guān)系數(shù)較?。?t? 過(guò)大， Si點(diǎn)過(guò)少，易產(chǎn)生較大的偏差，而且對(duì)是否已進(jìn)入次固結(jié)階段不易作出判斷。一般取 t? 在 30～ 100d 之間。在實(shí)際的推算過(guò)程中，宜同時(shí)多計(jì)算幾個(gè)不同的 t? 得出相應(yīng)的最終沉降值，而后在其中選取相關(guān)系數(shù)較好的沉降值作為最終沉降值。 9 泊松曲線法 有觀點(diǎn)認(rèn)為 全過(guò)程的沉降量與時(shí)間的關(guān)系包括兩個(gè)方面：一是 (S t)曲線不通過(guò)原點(diǎn)；二是 S－ t 曲線呈 “ S” 形。 （ 1） 不通過(guò)原點(diǎn)的機(jī)理分析 對(duì)于飽和土來(lái)說(shuō)，在荷載作用下會(huì)立即發(fā)生瞬時(shí)沉降 (亦稱初始沉降或不排水沉降 )。其變形是在體積不變情況下由負(fù)載區(qū)域下的剪應(yīng)變引起的。當(dāng)粘土的滲透性很低時(shí)，則幾乎不發(fā)生排水。在荷載中心線下，垂直壓縮和側(cè)身膨脹同時(shí)發(fā)生，Bjerrum 1972 年指出，這一沉降的組成部分更確切地說(shuō)應(yīng)是側(cè)身的屈服。對(duì)非 飽和土，荷載施加后，空隙中的氣體可立即壓縮，土骨架可變形，故開(kāi)始荷載就由骨 29 架、水和氣三者來(lái)承擔(dān)。隨著水和氣的排出，骨架進(jìn)一步壓縮，水和氣的應(yīng)力逐漸轉(zhuǎn)移到骨架上。這表現(xiàn)到沉降過(guò)程線上存在一個(gè)瞬時(shí)的沉降，且飽和度愈小，初始沉降愈大。對(duì)工程上所涉及的土，通常都遭到擾動(dòng)，在荷載的作用下也會(huì)存在瞬時(shí)沉降。綜上所述，由于初始沉降的存在，故不通過(guò)原點(diǎn)。 （ 2） “ S” 形機(jī)理分析 成長(zhǎng)曲線反映的實(shí)際上是事物的發(fā)生、發(fā)展、成熟并達(dá)到一定極限的過(guò)程。這一點(diǎn)和荷載逐步增加 與測(cè)點(diǎn)逐步發(fā)生沉降的關(guān)系十分相似。加載過(guò)程中的沉降也可分為四個(gè)階段 : I 發(fā)生階段 在剛加載時(shí)，測(cè)點(diǎn)的土體尚處于彈性狀態(tài)。隨著荷載的增加，測(cè)點(diǎn)的沉降量近乎線性增加。 II 發(fā)展階段 隨著荷載的不斷加大，測(cè)點(diǎn)土體所受的荷載也越來(lái)越大，并使其逐步進(jìn)入到彈塑性狀態(tài)。隨著塑性區(qū)的不斷開(kāi)展，測(cè)點(diǎn)的沉降速率也在不斷地增加，直到荷載不再增加為止。 III 成熟階段 當(dāng)荷載不再增加時(shí)，由于固結(jié)尚未完成以及土體的流變，測(cè)點(diǎn)的 沉降將隨著時(shí)間的推移而繼續(xù)，但沉降速率遞減。 IV 到達(dá)極限 理論上講，當(dāng)時(shí)間為無(wú)窮大時(shí)，到達(dá)極限狀態(tài)。事實(shí)上，我們?nèi)?t 足夠大即可，如對(duì)公路 t 取為 15 年＋填筑時(shí)間；而對(duì)于建筑物， t 取 5 年即可。 泊松曲線亦稱邏輯斯蒂或推理曲線，也有人稱之為飽和曲線。在時(shí)間序列預(yù)測(cè)中，泊松曲線的表達(dá)式為 ： btt aeky ??? 1 () 30 式中 ： yt 為 t 時(shí)刻對(duì)應(yīng)的預(yù)測(cè)值， t 為時(shí)間； a, b 和 k 為待定參數(shù)且為正， a無(wú)量綱， b 的單位為時(shí)間的倒數(shù)， k 的單位為與 yt 相對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)度單 位。 利用時(shí)間序列求出上述三個(gè)待定參數(shù)，即可建立泊松曲線方程，從而可以對(duì)yt 進(jìn)行預(yù)測(cè)。 10 灰色理論 灰色理論屬于系統(tǒng)科學(xué)理論，它提供了在貧信息情況下求解系統(tǒng)問(wèn)題的新途徑。它將一切隨機(jī)變量看作是在一定范圍內(nèi)變化的灰色量，將隨機(jī)過(guò)程看作是在一定范圍內(nèi)變化的、與時(shí)間有關(guān)的灰色過(guò)程。對(duì)灰色量用數(shù)據(jù)生成的方法，將雜亂無(wú)章的原始數(shù)據(jù)整理成規(guī)律性較強(qiáng)的生成序列，然后建立模型而進(jìn)行預(yù)測(cè)。這樣，就能在較高的層次上處理問(wèn)題，從而較全面揭示系統(tǒng)的長(zhǎng)期變化規(guī)律。 11 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型就是采用物理可實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)來(lái)模仿人 腦神經(jīng)細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能的系統(tǒng)，它是由大量功能簡(jiǎn)單的神經(jīng)元相聯(lián)結(jié)而成的高度非線性動(dòng)力系統(tǒng)，是并行的結(jié)構(gòu) 。并有較強(qiáng)的容錯(cuò)能力，少量的神經(jīng)元和連接發(fā)生差錯(cuò)對(duì)整體功能影響較小 :同時(shí)具有很強(qiáng)的自適應(yīng)性能，可通過(guò)自身學(xué)習(xí)，以適應(yīng)外部環(huán)境的變化。尤其在處理信息復(fù)雜、背景不清楚、規(guī)則不明確的問(wèn)題，更求救其獨(dú)特的優(yōu)越性。利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)較強(qiáng)的非線性映射能力，根據(jù)實(shí)測(cè)沉降資料，通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的 BP 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行建模，具有很強(qiáng)的客觀性和適應(yīng)性。 地基沉陷受多種因素的影響和制約，其變化的自然規(guī)律很難用一個(gè)顯式的數(shù)學(xué)公式予以表示。而人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 是這一領(lǐng)域的一個(gè)突破，該方法視傳統(tǒng)函數(shù)的自變量和因變量為輸入和輸出，將傳統(tǒng)的函數(shù)關(guān)系轉(zhuǎn)化為高維的非線性映射，而不是顯式的數(shù)學(xué)表達(dá)式。該方法在處理非線性問(wèn)題上，具有獨(dú)特的優(yōu)越性。在針對(duì)軟土地基沉降預(yù)測(cè)時(shí)，就是利用實(shí)測(cè)資料對(duì)復(fù)雜的非線性的土工結(jié)構(gòu)進(jìn)行直接建模。具體做法是 :先應(yīng)用 ANN 建立沉降影響因素參數(shù) (如處理方式、軟土層厚度、 31 地基硬殼層厚度、軟土的壓縮模量、硬殼層的壓縮模量、路堤寬高比、施工期和竣工時(shí)沉降量 )與沉降之間的非線性關(guān)系，再將待測(cè)點(diǎn)的實(shí)測(cè)沉降影響因素參數(shù)輸入到己訓(xùn)練好的網(wǎng)絡(luò)中，即可得到預(yù)測(cè)的沉降量。 根據(jù)路基沉降預(yù)測(cè)結(jié)果可以確定工程完工時(shí)的工后沉降，工后沉降的評(píng)估應(yīng)結(jié)合路基各觀測(cè)斷面以及相鄰橋（涵）隧的沉降預(yù)測(cè)情況，從線路整體上進(jìn)行評(píng)價(jià)。當(dāng)預(yù)測(cè)的路基工后沉降 值在 扣件系統(tǒng)的高低調(diào)整量（一般為 15mm） 范圍 內(nèi) ，方可鋪 設(shè)無(wú)碴軌道。 ～ 墩臺(tái)基礎(chǔ)沉降發(fā)展及總量 受橋 位地質(zhì)情況、施工荷載、施工工期等因素的影響。 為 確認(rèn) 墩臺(tái)基礎(chǔ)工后沉降滿足 設(shè)計(jì) 要求， 保證 無(wú)碴軌道的平順性，在墩臺(tái)施工完成至 無(wú)碴軌道鋪設(shè) 前應(yīng)進(jìn)行墩臺(tái)基礎(chǔ)沉降觀測(cè) ， 并 對(duì) 工后沉降進(jìn)行預(yù)測(cè)。地質(zhì)條件不良地段墩臺(tái)基礎(chǔ)沉降一般要在梁 部架設(shè) 6～ 18 月后才能穩(wěn)定，巖石地基 等地質(zhì)情況良好區(qū)段的 墩臺(tái)基礎(chǔ)沉降量則很小 。因此 規(guī)定一般情況下，在橋梁架設(shè)（預(yù)制梁）或完工（現(xiàn)澆梁）后應(yīng)進(jìn)行為期 不少于 6 個(gè)月的沉降觀測(cè) ；處于 巖石地基的橋梁，規(guī)定在橋梁架設(shè)（預(yù)制梁）或完工（現(xiàn)澆梁）后進(jìn)行 不少于 60 天的沉降觀測(cè) ， 依據(jù)觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)工后沉降進(jìn)行預(yù)測(cè)。 在進(jìn)行橋涵基礎(chǔ)沉降、 預(yù)應(yīng)力混凝土梁 徐變變形觀測(cè)時(shí)，應(yīng)選取外界環(huán)境變化相對(duì)較小的時(shí)段進(jìn)行，盡量保證 各次測(cè)量時(shí)結(jié)構(gòu)所處環(huán)境條件相差不大，以消除 溫度變形對(duì)觀測(cè)結(jié)果的影響。同時(shí)，還應(yīng)記錄觀測(cè)時(shí)梁體荷載 狀況 、環(huán)境溫度及天氣 、 日照 等 情況，以便為評(píng)估分析提供可靠的資料。 由于 涵洞變形除自身沉降外，還包括涵頂填土變形，因此應(yīng)對(duì)涵頂填土的沉降變形進(jìn)行觀測(cè)。 一般 條件下，應(yīng)對(duì)每個(gè)橋梁墩臺(tái)、每個(gè)涵洞進(jìn)行沉降觀測(cè)，并對(duì)每孔預(yù)應(yīng)力混凝土梁進(jìn)行徐變變形觀測(cè)。考慮到新建客運(yùn)專線橋梁數(shù)量多、觀測(cè)工作量大 32 等因素，對(duì)于巖石地基、嵌巖樁基礎(chǔ)的橋涵可適當(dāng)減少觀測(cè)數(shù)量。但鑒于目前尚缺乏經(jīng)驗(yàn)和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，因此規(guī)定可 選擇典型墩 、 臺(tái) 、涵 進(jìn)行觀測(cè) ，但觀測(cè)數(shù)量不宜少于墩臺(tái)數(shù)量的 1/2。對(duì)于在預(yù)制廠批量生產(chǎn)的預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)制梁，初期生產(chǎn)的 2～ 3 孔梁 應(yīng)逐孔進(jìn)行觀測(cè)。當(dāng)原材料變化不大、預(yù)制工藝穩(wěn)定時(shí)，可每 30 孔選擇 1 孔進(jìn)行觀測(cè)（不足 30 孔應(yīng)按 30 孔計(jì)）。同時(shí)，對(duì)于實(shí)測(cè)彈性上拱度大于設(shè)計(jì)值的梁，也應(yīng)逐孔進(jìn)行觀測(cè)。 墩臺(tái)沉降 觀測(cè) 點(diǎn)可按說(shuō)明圖 布置。 說(shuō)明圖 墩臺(tái)沉降 觀 測(cè)點(diǎn)布置 為 確保預(yù)應(yīng)力梁在鋪設(shè)無(wú)碴軌道后的殘余徐變變形符合要求 ，需在無(wú)碴軌道鋪設(shè)前 后 進(jìn)行變形觀測(cè)。梁體徐變變形量與梁體預(yù)應(yīng)力 張拉后的彈性變形、 終張拉至無(wú)碴軌道鋪設(shè)的時(shí)間間隔密切相關(guān)， 因此 規(guī)定在梁體預(yù)應(yīng)力終張拉 開(kāi)始 應(yīng)進(jìn)行 變形觀測(cè)，同時(shí)終張拉后應(yīng)進(jìn) 行 為期 60 天的梁體徐變變形觀測(cè)。 對(duì)于預(yù)制簡(jiǎn)支梁橋，由于預(yù)應(yīng)力張拉分 2～ 3 批進(jìn)行、部分張拉作業(yè)在制梁臺(tái)座上進(jìn)行、梁體變形不易觀測(cè)，因此彈性變形的觀測(cè)結(jié)果應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)文件換算至全部預(yù)應(yīng)力作用下的彈性變形；對(duì)于橋位施工的橋梁，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)定的施工順序，觀測(cè)梁體的彈性及徐變變形，并根據(jù)實(shí)際施工荷載情況及觀測(cè)結(jié)果，換算至全部預(yù)應(yīng)力作用下的彈性變形。在徐變變形觀測(cè)中，應(yīng)根據(jù)橋梁的施工狀態(tài)、恒載等實(shí)際情況，扣除由于恒載增加產(chǎn)生的彈性變形。梁體徐變變形觀測(cè)點(diǎn)可參考說(shuō)明圖 布置，預(yù)制梁的觀測(cè)點(diǎn)宜布置在箱梁兩側(cè)腹板。 33 說(shuō)明圖 梁體徐變變形 觀測(cè)點(diǎn) 布置 涵洞沉降觀測(cè)包括涵洞自身及涵頂填土沉降兩部分組成。涵洞沉降觀測(cè)點(diǎn)可按說(shuō)明圖 布置。涵頂填土沉降觀測(cè)可參 照 路基部分執(zhí)行。 說(shuō)明圖 涵洞沉降測(cè)點(diǎn)布置 橋涵主體工程完工后，架橋機(jī)及運(yùn)梁車將在部分橋涵上通過(guò)，并對(duì)觀測(cè)結(jié)果造成一定擾動(dòng)。因此，規(guī)定在架橋機(jī)、運(yùn)梁車通過(guò)前后應(yīng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)的沉降觀測(cè)?？紤]測(cè)試工作量等因素，架橋機(jī)及運(yùn)梁車通過(guò)初期應(yīng)適當(dāng)增加觀測(cè)頻次，當(dāng)確認(rèn)架橋機(jī)及運(yùn)梁車造成的基礎(chǔ)沉降穩(wěn)定后，可不再進(jìn)行觀測(cè)。 為確保預(yù) 測(cè)沉降的準(zhǔn)確，除規(guī)定觀測(cè)數(shù)據(jù)回歸分析的相關(guān)系數(shù)不應(yīng)小于 外，還對(duì)回歸分析時(shí)最短觀測(cè)期限作出要求；同時(shí)，軌道兩次預(yù)測(cè)總 沉降 量的偏差 不大于 8mm，并要求有一定的時(shí)間間隔。此外， 要求沉降發(fā)生量在 75％以上。 34 對(duì)于巖石地基等基礎(chǔ) 上的橋涵，考慮到基礎(chǔ)沉降較小 ，因此規(guī)定穩(wěn)定時(shí)的沉降總量不應(yīng)大于 5mm，觀測(cè)期一般宜不少于 60 天 。 當(dāng)對(duì)沉降預(yù)測(cè)有充分依據(jù)時(shí)，觀測(cè)期限可適當(dāng)縮短，但不應(yīng)小于 30 天。 根據(jù)預(yù)應(yīng)力混凝土梁徐變變形的發(fā)展規(guī)律，一般條件下，終張拉后 60 天梁體的徐變變形可完成約 50％；在 考慮混凝土收縮徐變發(fā)展存在 30％變異的條件下，對(duì)梁體后期徐變量提出了 7mm 及 L/7000（ 14mm） 的規(guī)定 ，可保證無(wú)碴軌道 鋪設(shè)后梁體徐變變形滿足《客運(yùn)專線無(wú)碴軌道鐵路設(shè)計(jì)指南》要求。同時(shí)，對(duì)終 張拉時(shí)梁體的彈性變形也進(jìn)行相應(yīng)規(guī)定，其目的是嚴(yán)格控制預(yù)應(yīng)力超張拉，保證梁體的長(zhǎng)期變形滿足設(shè)計(jì)要求。對(duì)于尚不滿足條件規(guī)定的橋梁，可通過(guò)延長(zhǎng)放置時(shí)間、使梁體徐變?cè)阡佋O(shè)無(wú)碴軌道前發(fā)生的方法處理 ， 具體的放置時(shí)間，可按規(guī)定的公式計(jì)算。 隧道內(nèi) 無(wú)碴軌道鋪設(shè)前 ， 除 根據(jù)客運(yùn)專線鐵路隧道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)要求對(duì)隧道工程 的施工質(zhì)量 （包括 隧 底 回填層的高程、平整度及混凝土強(qiáng)度等級(jí)等 ） 進(jìn)行 交接驗(yàn)收外 ， 還應(yīng)根據(jù)隧道基礎(chǔ)的沉降觀測(cè)資料，對(duì)基礎(chǔ)的工后沉降進(jìn)行預(yù)測(cè)評(píng)估，確認(rèn)其滿足設(shè)計(jì)要求。 相對(duì)于土質(zhì)路基和橋梁墩臺(tái)基礎(chǔ)而言，一般來(lái)說(shuō)，隧道基礎(chǔ)的沉降較小 。在經(jīng)過(guò) 3～ 6 個(gè)月的沉降觀測(cè)后，如沉降穩(wěn)定可不再進(jìn)行觀測(cè)。 無(wú)碴軌道鋪設(shè)條件的評(píng)估 不僅是針對(duì)單個(gè)結(jié)構(gòu)物 基礎(chǔ)沉降和變形 的獨(dú)立預(yù)測(cè)來(lái)判定其是否滿足設(shè)計(jì)要求，而應(yīng)從制定觀測(cè)方案開(kāi)始，針對(duì)工程規(guī)模、地形、地質(zhì)條件，對(duì)區(qū)段或全線的基礎(chǔ) 預(yù)測(cè) 沉降和變形 資料 進(jìn)行 匯總，繪制出沿線路 縱向的預(yù)測(cè)沉降曲線進(jìn)行綜合評(píng)估，以保證全線基礎(chǔ)沉降變形的均勻性和無(wú)碴軌道線路的平順性。