【導讀】軌道鋪設條件的相關評估技術要求進行編制。整理等7部分內(nèi)容，對客運專線無碴軌道鋪設條件的評估工作具有指導作用。的國外引進技術及咨詢聯(lián)合體的咨詢意見進行。海淀區(qū)羊坊店路甲8號，郵政編碼100038），供今后修訂時參考。本技術指南由鐵道部建設管理司負責解釋。本技術指南主編單位：鐵道科學研究院。三勘察設計院、鐵道第四勘察設計院、中鐵工程設計咨詢集團有限公司。生、魏永幸、吳少海、吳連海、劉名君、顏華、魏峰、張立國、王繼軍。

　　

【正文】 同時作出 Si＝ Si1 的 ?45 直線 ； ③ 過一系列點 (Si, Si1)作擬合直線與 ?45 直線相交，交點對應的沉降為最終沉降值 ； 在 Asaoka 法推算的過程中， t? 的取值對最終沉降量的推算結果有直接的影響。 t? 過小會造成擬合點的波動性較大，擬合直線的相關系數(shù)較?。?t? 過大， Si點過少，易產(chǎn)生較大的偏差，而且對是否已進入次固結階段不易作出判斷。一般取 t? 在 30～ 100d 之間。在實際的推算過程中，宜同時多計算幾個不同的 t? 得出相應的最終沉降值，而后在其中選取相關系數(shù)較好的沉降值作為最終沉降值。 9 泊松曲線法 有觀點認為 全過程的沉降量與時間的關系包括兩個方面：一是 (S t)曲線不通過原點；二是 S－ t 曲線呈 “ S” 形。 （ 1） 不通過原點的機理分析 對于飽和土來說，在荷載作用下會立即發(fā)生瞬時沉降 (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載區(qū)域下的剪應變引起的。當粘土的滲透性很低時，則幾乎不發(fā)生排水。在荷載中心線下，垂直壓縮和側身膨脹同時發(fā)生，Bjerrum 1972 年指出，這一沉降的組成部分更確切地說應是側身的屈服。對非 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，故開始荷載就由骨 29 架、水和氣三者來承擔。隨著水和氣的排出，骨架進一步壓縮，水和氣的應力逐漸轉(zhuǎn)移到骨架上。這表現(xiàn)到沉降過程線上存在一個瞬時的沉降，且飽和度愈小，初始沉降愈大。對工程上所涉及的土，通常都遭到擾動，在荷載的作用下也會存在瞬時沉降。綜上所述，由于初始沉降的存在，故不通過原點。 （ 2） “ S” 形機理分析 成長曲線反映的實際上是事物的發(fā)生、發(fā)展、成熟并達到一定極限的過程。這一點和荷載逐步增加 與測點逐步發(fā)生沉降的關系十分相似。加載過程中的沉降也可分為四個階段 : I 發(fā)生階段 在剛加載時，測點的土體尚處于彈性狀態(tài)。隨著荷載的增加，測點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，測點土體所受的荷載也越來越大，并使其逐步進入到彈塑性狀態(tài)。隨著塑性區(qū)的不斷開展，測點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 當荷載不再增加時，由于固結尚未完成以及土體的流變，測點的 沉降將隨著時間的推移而繼續(xù)，但沉降速率遞減。 IV 到達極限 理論上講，當時間為無窮大時，到達極限狀態(tài)。事實上，我們?nèi)?t 足夠大即可，如對公路 t 取為 15 年＋填筑時間；而對于建筑物， 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。在時間序列預測中，泊松曲線的表達式為 ： btt aeky ??? 1 () 30 式中 ： yt 為 t 時刻對應的預測值， t 為時間； a, b 和 k 為待定參數(shù)且為正， a無量綱， b 的單位為時間的倒數(shù)， k 的單位為與 yt 相對應的長度單 位。 利用時間序列求出上述三個待定參數(shù)，即可建立泊松曲線方程，從而可以對yt 進行預測。 10 灰色理論 灰色理論屬于系統(tǒng)科學理論，它提供了在貧信息情況下求解系統(tǒng)問題的新途徑。它將一切隨機變量看作是在一定范圍內(nèi)變化的灰色量，將隨機過程看作是在一定范圍內(nèi)變化的、與時間有關的灰色過程。對灰色量用數(shù)據(jù)生成的方法，將雜亂無章的原始數(shù)據(jù)整理成規(guī)律性較強的生成序列，然后建立模型而進行預測。這樣，就能在較高的層次上處理問題，從而較全面揭示系統(tǒng)的長期變化規(guī)律。 11 人工神經(jīng)網(wǎng)絡 神經(jīng)網(wǎng)絡模型就是采用物理可實現(xiàn)的系統(tǒng)來模仿人 腦神經(jīng)細胞的結構和功能的系統(tǒng)，它是由大量功能簡單的神經(jīng)元相聯(lián)結而成的高度非線性動力系統(tǒng)，是并行的結構 。并有較強的容錯能力，少量的神經(jīng)元和連接發(fā)生差錯對整體功能影響較小 :同時具有很強的自適應性能，可通過自身學習，以適應外部環(huán)境的變化。尤其在處理信息復雜、背景不清楚、規(guī)則不明確的問題，更求救其獨特的優(yōu)越性。利用神經(jīng)網(wǎng)絡較強的非線性映射能力，根據(jù)實測沉降資料，通過神經(jīng)網(wǎng)絡的 BP 網(wǎng)絡進行建模，具有很強的客觀性和適應性。 地基沉陷受多種因素的影響和制約，其變化的自然規(guī)律很難用一個顯式的數(shù)學公式予以表示。而人工神經(jīng)網(wǎng)絡 是這一領域的一個突破，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)關系轉(zhuǎn)化為高維的非線性映射，而不是顯式的數(shù)學表達式。該方法在處理非線性問題上，具有獨特的優(yōu)越性。在針對軟土地基沉降預測時，就是利用實測資料對復雜的非線性的土工結構進行直接建模。具體做法是 :先應用 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、施工期和竣工時沉降量 )與沉降之間的非線性關系，再將待測點的實測沉降影響因素參數(shù)輸入到己訓練好的網(wǎng)絡中，即可得到預測的沉降量。 根據(jù)路基沉降預測結果可以確定工程完工時的工后沉降，工后沉降的評估應結合路基各觀測斷面以及相鄰橋（涵）隧的沉降預測情況，從線路整體上進行評價。當預測的路基工后沉降 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 設無碴軌道。 ～ 墩臺基礎沉降發(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 墩臺基礎工后沉降滿足 設計 要求， 保證 無碴軌道的平順性，在墩臺施工完成至 無碴軌道鋪設 前應進行墩臺基礎沉降觀測 ， 并 對 工后沉降進行預測。地質(zhì)條件不良地段墩臺基礎沉降一般要在梁 部架設 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 墩臺基礎沉降量則很小 。因此 規(guī)定一般情況下，在橋梁架設（預制梁）或完工（現(xiàn)澆梁）后應進行為期 不少于 6 個月的沉降觀測 ；處于 巖石地基的橋梁，規(guī)定在橋梁架設（預制梁）或完工（現(xiàn)澆梁）后進行 不少于 60 天的沉降觀測 ， 依據(jù)觀測數(shù)據(jù)對工后沉降進行預測。 在進行橋涵基礎沉降、 預應力混凝土梁 徐變變形觀測時，應選取外界環(huán)境變化相對較小的時段進行，盡量保證 各次測量時結構所處環(huán)境條件相差不大，以消除 溫度變形對觀測結果的影響。同時，還應記錄觀測時梁體荷載 狀況 、環(huán)境溫度及天氣 、 日照 等 情況，以便為評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，因此應對涵頂填土的沉降變形進行觀測。 一般 條件下，應對每個橋梁墩臺、每個涵洞進行沉降觀測，并對每孔預應力混凝土梁進行徐變變形觀測?？紤]到新建客運專線橋梁數(shù)量多、觀測工作量大 32 等因素，對于巖石地基、嵌巖樁基礎的橋涵可適當減少觀測數(shù)量。但鑒于目前尚缺乏經(jīng)驗和實測數(shù)據(jù)，因此規(guī)定可 選擇典型墩 、 臺 、涵 進行觀測 ，但觀測數(shù)量不宜少于墩臺數(shù)量的 1/2。對于在預制廠批量生產(chǎn)的預應力混凝土預制梁，初期生產(chǎn)的 2～ 3 孔梁 應逐孔進行觀測。當原材料變化不大、預制工藝穩(wěn)定時，可每 30 孔選擇 1 孔進行觀測（不足 30 孔應按 30 孔計）。同時，對于實測彈性上拱度大于設計值的梁，也應逐孔進行觀測。 墩臺沉降 觀測 點可按說明圖 布置。 說明圖 墩臺沉降 觀 測點布置 為 確保預應力梁在鋪設無碴軌道后的殘余徐變變形符合要求 ，需在無碴軌道鋪設前 后 進行變形觀測。梁體徐變變形量與梁體預應力 張拉后的彈性變形、 終張拉至無碴軌道鋪設的時間間隔密切相關， 因此 規(guī)定在梁體預應力終張拉 開始 應進行 變形觀測，同時終張拉后應進 行 為期 60 天的梁體徐變變形觀測。 對于預制簡支梁橋，由于預應力張拉分 2～ 3 批進行、部分張拉作業(yè)在制梁臺座上進行、梁體變形不易觀測，因此彈性變形的觀測結果應根據(jù)設計文件換算至全部預應力作用下的彈性變形；對于橋位施工的橋梁，應根據(jù)設計規(guī)定的施工順序，觀測梁體的彈性及徐變變形，并根據(jù)實際施工荷載情況及觀測結果，換算至全部預應力作用下的彈性變形。在徐變變形觀測中，應根據(jù)橋梁的施工狀態(tài)、恒載等實際情況，扣除由于恒載增加產(chǎn)生的彈性變形。梁體徐變變形觀測點可參考說明圖 布置，預制梁的觀測點宜布置在箱梁兩側腹板。 33 說明圖 梁體徐變變形 觀測點 布置 涵洞沉降觀測包括涵洞自身及涵頂填土沉降兩部分組成。涵洞沉降觀測點可按說明圖 布置。涵頂填土沉降觀測可參 照 路基部分執(zhí)行。 說明圖 涵洞沉降測點布置 橋涵主體工程完工后，架橋機及運梁車將在部分橋涵上通過，并對觀測結果造成一定擾動。因此，規(guī)定在架橋機、運梁車通過前后應進行結構的沉降觀測?？紤]測試工作量等因素，架橋機及運梁車通過初期應適當增加觀測頻次，當確認架橋機及運梁車造成的基礎沉降穩(wěn)定后，可不再進行觀測。 為確保預 測沉降的準確，除規(guī)定觀測數(shù)據(jù)回歸分析的相關系數(shù)不應小于 外，還對回歸分析時最短觀測期限作出要求；同時，軌道兩次預測總 沉降 量的偏差 不大于 8mm，并要求有一定的時間間隔。此外， 要求沉降發(fā)生量在 75％以上。 34 對于巖石地基等基礎 上的橋涵，考慮到基礎沉降較小 ，因此規(guī)定穩(wěn)定時的沉降總量不應大于 5mm，觀測期一般宜不少于 60 天 。 當對沉降預測有充分依據(jù)時，觀測期限可適當縮短，但不應小于 30 天。 根據(jù)預應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，對梁體后期徐變量提出了 7mm 及 L/7000（ 14mm） 的規(guī)定 ，可保證無碴軌道 鋪設后梁體徐變變形滿足《客運專線無碴軌道鐵路設計指南》要求。同時，對終 張拉時梁體的彈性變形也進行相應規(guī)定，其目的是嚴格控制預應力超張拉，保證梁體的長期變形滿足設計要求。對于尚不滿足條件規(guī)定的橋梁，可通過延長放置時間、使梁體徐變在鋪設無碴軌道前發(fā)生的方法處理 ， 具體的放置時間，可按規(guī)定的公式計算。 隧道內(nèi) 無碴軌道鋪設前 ， 除 根據(jù)客運專線鐵路隧道工程施工質(zhì)量驗收標準的相關要求對隧道工程 的施工質(zhì)量 （包括 隧 底 回填層的高程、平整度及混凝土強度等級等 ） 進行 交接驗收外 ， 還應根據(jù)隧道基礎的沉降觀測資料，對基礎的工后沉降進行預測評估，確認其滿足設計要求。 相對于土質(zhì)路基和橋梁墩臺基礎而言，一般來說，隧道基礎的沉降較小 。在經(jīng)過 3～ 6 個月的沉降觀測后，如沉降穩(wěn)定可不再進行觀測。 無碴軌道鋪設條件的評估 不僅是針對單個結構物 基礎沉降和變形 的獨立預測來判定其是否滿足設計要求，而應從制定觀測方案開始，針對工程規(guī)模、地形、地質(zhì)條件，對區(qū)段或全線的基礎 預測 沉降和變形 資料 進行 匯總，繪制出沿線路 縱向的預測沉降曲線進行綜合評估，以保證全線基礎沉降變形的均勻性和無碴軌道線路的平順性。