【正文】 (2)加強地質(zhì)普查。 工后沉降的控制步驟 施工前的控制措施 (1) 制定控制標準。 (2)在選定黃土的物理力學(xué)指標時，必須注意其地理環(huán)境、地 貌單元、微地貌、沉積年代及成因類型等條件影響所產(chǎn)生的差異性，同時掌握這些自然條件與黃土性質(zhì)之間的規(guī)律。 200km／ h無砟軌道線路工后沉降控制標準采用渝遂線試驗段控制標準，見表 3－ 1。 (2)制定路基工后沉降控制標準。 控制工后沉降的主要途徑 目前工后控制沉降的主要應(yīng)對措施有：①加強基地處理②加強填筑過程控制③預(yù)留沉降量④補砟抬道；同時還應(yīng)加強施工前的預(yù)防，具體措施有： 加強技術(shù)培訓(xùn)及明確控制標準 (1)由于承包商對工后沉降控制缺乏經(jīng)驗，可聘請專家現(xiàn)場指導(dǎo)。即將開工建設(shè)的鄭 (州 )西 (安 )客運專線鐵路采用無砟軌道結(jié)構(gòu)，主要修建在濕陷性黃土地區(qū)，而濕 陷性黃土地區(qū)修建高速鐵路在世界至今沒有先例，無可鑒經(jīng)驗。 客運專線路基 工后沉降控制標準的確定，既要考慮列車對路基的要求及線路維修 22 能力，也要考慮前期建設(shè)投資與后期養(yǎng)護費用的經(jīng)濟比較，在保證客運專線列車高速、安全與平穩(wěn)運行的前提下，應(yīng)取得經(jīng)濟上的合理平衡。 工后沉降控制的時間性還表現(xiàn)在：不僅要求能夠最終滿足工后沉降控制的要求，還應(yīng)該盡快滿足。由于每項工程都有壽命期，比如說高速鐵路的壽命期為 100年，免維修期更短。應(yīng)認識到的是，在其他方面相同的情況下，起算時間點越往前推越嚴格；其實并非起算點一定要在鋪軌前，但如果起算點推后 ，一方面控制的標準應(yīng)相應(yīng)改變，而且如果在鋪軌后再確認不滿足工后沉降，則有關(guān)補救措施就難以實施隨著認識的深入，才確定工后沉降起算點應(yīng)在鋪軌開始時起算。 (2)工后沉降控制是一個有時間性、過程性的問題 首先，工后沉降起算時點非常重要。也就是說工后沉降控制不好，線 路不平順，行車舒適性和安全性就無法保證，列車高速行駛就是空談。 工后沉降控制的重要性與特點 (1)工后沉降控制是影響線路不平順性的重要因素 工后沉降大小決定了高速鐵路線的平順性，理解線路平順性的重要性，就理解了工后沉降控制重要性。 路基填筑沉降部分 路基填筑部分沉降屬壓密沉降，是由填料自重及線路上部結(jié)構(gòu)和機車車輛的運行引起的，與填料種類、壓實密度、預(yù)壓荷載及預(yù)壓時間有關(guān)，分 3個時間段完成：第一階段是路基施工階段的下沉，不影響工后沉降；第二階段是路基施工完成，線路上部結(jié)構(gòu)和機車車輛重量未加載階段 的下沉；第三階段是線路上部結(jié)構(gòu)施工完成后的下沉。沿線路基大都采用了不同形式的地基處理方法以滿足客運專線對道路的平順性要求，如地基沖擊壓實、CFG樁法復(fù)合地基等。 客運專線路基沉降控制的主要目的是控制路基的工后沉降，以確保高速列車的行車安全，盡量滿足旅客對舒適度的要求，并減少日常維修工作。根據(jù)計算結(jié)果對有可能產(chǎn)生洪水的溝渠加設(shè)截水溝、急流槽、導(dǎo)流堤等防洪設(shè)施。所以要對線路兩邊附近的地表坑洼地段進行回填，加強排水，防止形成匯水坑造成滲水通道。 ⑥防止地表水侵蝕地基，阻斷路基外地表水與地基的滲水通道。曲線雙線之間鋪筑瀝青防水層，隔一定距離設(shè)置集水井， 縱向設(shè)置縱向排水管匯集，通過橫向排水管排至兩側(cè)排水溝。 ④加強道床及路基 的防排水設(shè)施，防止路基面的雨水滲人路基。 ②為確保路基填筑過程中不被沖刷破壞，每層填筑時應(yīng)嚴格按設(shè)計要求做好路拱以利排水，并在兩側(cè)路肩頂鋪設(shè)臨時磚砌擋水埝和急流槽。 (7) 黃土路基基底的沉降最突出的是濕陷性下沉，其次是壓縮下沉和增濕變形引起的下沉 ,控制黃土路基濕陷性下沉和增濕變形下沉 , 施工中采取的防排水措施有以下幾個方面。在路堤分層填筑質(zhì)量檢測中，也增加靜態(tài)變形模量控制指標 Ev2。 (6) 為控制堤身的沉降，施工中加強檢測與試驗，確保路基填料特性和質(zhì)量、 工程措施及施工全過程受控。 (5)為滿足工程進度及施工質(zhì)量要求，施工中采用機械化作業(yè)。 (4) 路基基床表層所采用的級配碎石，基層采用的改良黃土均有嚴格的材質(zhì)、粒徑和級求。推土機粗平，平地機精平， YZ18～ 20型振動壓路機壓實；填料的最佳含水量、碾壓遍數(shù)、碾壓速度及鋪設(shè)寬度等按現(xiàn)場填筑試驗段確定的施工參數(shù)進行，根據(jù)壓實黃土的濕陷性隨含水量的減小而增加，隨干容重的增大而減小的試驗分析特性， 施工中填料含水量偏差控制在最佳含水量的 1％ ～ 3％ 之間，填料的干密度大于／ m 以消除濕陷性；每填高 YCT25型沖擊式壓路機碾壓一次， 碾壓遍數(shù)根據(jù)現(xiàn)場試驗確定。 (2) 在基礎(chǔ)處理前首先進行局部地表處理，提高地基上部的密實度，減少路基的工后沉降。因此在條件允許的情況下， 在試驗段進行現(xiàn)場試驗和長期觀測， 能更好地把握地基處理效果和路基變形規(guī)律。 地基處理效果方法 對濕陷性黃土地基處理的成功經(jīng)驗地分析研究得出：當濕陷性黃土厚度不大于 3m時，灰土墊層種經(jīng)濟有效 的方法 (但一般需要較大的翻挖地，不利于冬、 雨季施工 ) 。 首先進行局部地表處理，挖除耕植土后，換填改良土和沖擊碾壓進行加固處理， 再采用樁基和碎灰土墊層處理，同時輔以土工布和土工格柵。通過及時養(yǎng)護可以保證路基在使用期限內(nèi)具有較高 的強度和穩(wěn)定性。從而造成路面破壞。相反，如果填筑方法不正確，壓實不充分。通常采用水平分層填筑法自下而上逐層填筑，并在土的含水量控制于最佳范圍同時進行充分壓實。 施工方法 正確的施工方法也是保證路基穩(wěn)定 性的重要因素。且車型不同．動載在土基內(nèi)部的應(yīng)力作用深度也不相同。都會影響路基的穩(wěn)定性，如處理不當，往往會導(dǎo)致路基出現(xiàn)各種病害 影響沉降穩(wěn)定的人為因素 荷載作用 作用于路基的荷載有路面路基的自重 (靜載 )和機車的輪重 (動載 )。水文地質(zhì)條件指地 下水位、地下水移動情況、有無泉水、層間水等。從而使土基中的濕度分布發(fā)生變化．特別是在季節(jié)性冰凍地區(qū)，濕度積聚現(xiàn)象更為嚴重。大氣的溫度變化使路基的溫度也發(fā)生相應(yīng)的變化．并造成土基內(nèi)不同深度處溫度出現(xiàn)差異。氣候還受地形的影響，例如山頂與山腳、山南與山北，就有所不同。 氣候 氣候條件，如氣溫、降水、濕度、冰凍深度、日照、年蒸發(fā)量、風(fēng)向和風(fēng)力等，都影響路基水溫情況。平原區(qū)地勢平坦，地面水易于積聚，地下水水位較高，因此路基需要保持一定的最小填土高度，力求不低于自然區(qū)劃和土質(zhì)所規(guī)定的臨界高度：丘陵區(qū)地勢起伏，山嶺區(qū)地勢陡峭。根據(jù)甘肅某項目的試驗結(jié)果，采用 25KJ三邊形沖擊壓實機對天然濕陷性黃土地基沖碾 40遍后，地表平均下沉量達 32cm以上，地表以下 80cm內(nèi)的平均壓實度達 85％，消除濕陷性深度可達 120cm以上． 影響路基沉降的因素 影響沉降穩(wěn)定的自然因素 地形 地形不僅影響路線的選定與線形設(shè) 計．也影響到路基設(shè)計。目前在黃土地區(qū)主要用于處理濕陷性黃土地基和黃土路基的補強。土中摻入石灰后產(chǎn)生吸水和膨脹作用、土和石灰的離子交換反應(yīng)、土和石灰的膠泥反應(yīng)、石灰與碳酸氣體產(chǎn)生碳酸化作用等改善了土的工程性質(zhì)，提高了灰土樁的混合土強度，并且具有一定的水穩(wěn)性 ． (7)沖擊壓實技術(shù) 沖擊壓實技術(shù)主要是利用運動中的三葉或五葉凸形輪，來產(chǎn)生瞬間的豎向振動荷 17 載，振動荷載向路基快速傳遞能量，傳給路基的能量是壓縮波、剪切波和瑞利波聯(lián)合傳遞的．壓縮波的質(zhì)點運動是屬于平行波陣面方向的一種拉壓運動，這種波使孔隙水壓力增大，土的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，由疏松變?yōu)榫o密；剪切波使解體的土顆粒移動、錯位，這樣多次重復(fù)，使土顆粒處于密實狀態(tài)：而瑞利波的質(zhì)點運動則是由水平和豎向分量組成，在有效加固深度范圍內(nèi)使士顆粒形成緊密的排列。 (6)灰土樁擠密法 灰土樁擠密法在濕陷性黃土地基處理中，是采用最廣泛 的地基處理方法之一，它能有效地消除大厚度黃土的濕陷性，與其它處理方法比較，灰土樁擠密法具有不需大量開挖和回填、所用施工機械簡單、處理費用低、處理深度深 (達 5～ 15m)等特點，這是其它處理方法 (如重錘夯實法、強夯法 )所難以達到的。 (3)水泥攪拌樁 水泥攪拌樁復(fù)合地基作為地基加固新技術(shù)之一，它是利用水泥作為固化劑的主體，通過攪拌機械，將地基土和固化劑強制攪拌，利用固化劑和土之間所產(chǎn)生的一系列物理 — 化學(xué)反應(yīng)，使土硬結(jié)成具有整性、水穩(wěn)定性和一定強度的樁體，和樁周土共同構(gòu)成復(fù)合地基．借鑒軟土地基處理的成功經(jīng)驗，提出了深層攪拌法加固飽和黃土地 16 基的 方法，加固后的地基承載力可提高一倍以上，工程費用比常用的混凝土灌注樁低20～ 25％ ，經(jīng)濟效益明顯。 (2)強夯法 強夯法是一種適應(yīng)性很強，既經(jīng)濟又簡便的地基加固手段．由于處理效果顯著，成本低，已成為處理濕陷性地基廣泛采用的一種方法．一般采用 l00～ 200KN重錘， 10～20m落距，錘底直徑為 ～ ，錘底靜壓力值為 25～ 40kPa，濕陷性土層被消除的厚度可達 3～ 6m．夯點一般按正方形或梅花形網(wǎng)格排列，間距根據(jù)試夯時單點的側(cè)向影響范圍確定。 路橋、路隧間差異沉降≯ 5 m，折角≯ 1／ 1000 一般情況允許工后沉降 均勻地基長? 20m 允許工后沉降 不均勻沉降 錯臺差異沉降 折角 15? ㎜ ? 30㎜ mmm2020 ? 5mm 10001? 15 第 3 章 路基沉降的控制 客運專線路基沉降控制的主要目的是控制路基的工后沉降，以確保高速列車的行車安全，盡量滿足旅客對舒適度的要求，并減少日常維修工作。 路基頂面搞成變化曲線一次嚴密曲線一次+二次壓密曲線t tsSSsSSS 14 表 23 工后沉降及沉降差控制標準 表 24 路基工后沉降控制標準 設(shè)計速度 km 圖 21 鐵路路基沉降組成及其相互關(guān)系 客運專線無砟軌道路基沉降的控制要求 客運專線路基作為無砟軌道結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，對路基的沉降變形非常敏感，要求沉降控制在非常小的范圍內(nèi)。 通常而言，鐵路路基工后沉降一般由三部分組成 ： (1)路基填土在自重及上部荷 13 載作用下產(chǎn)生的壓密沉降； (2)路基基床在動荷載作用下的彈性變形和累積塑性變形； (3)地基在軌道、路堤自重及列車作用下的殘余沉降。路基施工沉降是在路基施工過程中產(chǎn)生的沉降，不會影響實際的工程實施，因為總要填筑到設(shè)計標高后，才會進行鋪軌工程的施工；工后沉降是指在鋪軌工程全部結(jié)束后，整個路基結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生的沉降量，即為路基最終沉降量與鋪軌完成時已有沉降量之差。 12 表 22 30K 、 2vE 與 vdE 三項指標的對比 項目 30K 2vE vdE 載荷板直徑 300㎜ 300㎜ 300㎜ 預(yù)加載 （以前 ） 第二次加載 三次沖擊荷載 與地面接觸耦合 一般 好 差 加載等級 不少于 6級 動態(tài)施加脈沖 寬度 18ms 項目 30K 2vE vdE 加載控制 當 1min 的沉降量不大于該級荷載沉降量的 1% 時加下一級荷載 120s 后加下一級荷載 最大荷載或終止試驗加載的標準 總沉降量超過 ㎜ 或荷載強度超過估計的現(xiàn)場實際最大接觸壓力，或達到地基屈服點 或沉降大于 5㎜ 計算公式 ??s? 為 s?? 曲線上s=㎜所對應(yīng)的荷載 Ev2=（ 1? + max02?? ) max0? 為最大平均標準應(yīng)力， 1? , 2? 為待定系數(shù) vdE =,s為實測荷載板下沉幅值 客運專線無砟軌道路基沉降的控制理念 在自重 (包括軌道結(jié)構(gòu) )和列車荷載的長期作用下，鐵路路基避免不了會產(chǎn)生一定的下沉變形，鐵路路基沉降組成及其相互關(guān)系如圖 2－ 1 所示。靜態(tài)變形模量 2VE 和地基系數(shù) 30K 都是采用小于 300mm的靜態(tài)平板載荷試驗儀，通過在壓實填土表面做靜壓試驗測得，二者反映的都是靜態(tài)應(yīng)力作用下土體抵抗變形的能力，而鐵路路基承受的是列車運行時產(chǎn)生的動荷載，采用vdE 可以有效地反映列車在高速運行條件下產(chǎn)生的動應(yīng)力對路基的真實作用狀況，是客運專線路基質(zhì)量檢測的發(fā)展方向。 雖然地基系數(shù)值 30K 是反映路基土強度及變形關(guān)系的參數(shù)，但試驗的荷載 — 沉降曲線是一次加載得出的，其沉降包括了填料的彈性變形和塑性變形?？瓦\專線鐵路路基質(zhì)量檢測參數(shù)主要包括地基系數(shù) 30K ，動態(tài)模量 vdE ，空隙率 n(或壓實系數(shù) K)，變形模量 2VE 四項指標。 沿線土質(zhì)較差地段 宜首選遠運粗粒土填筑路基，其次是物理改良和級配改良．應(yīng)慎用少用化學(xué)改良土，化學(xué)改良土從經(jīng)濟效應(yīng) 、工期效應(yīng) 、環(huán)保效應(yīng)等方面考慮都不宜大量采用，且填筑質(zhì)量難以保證，化學(xué)改良土的水穩(wěn)定性對路基本體壓密沉降的影響程度很難預(yù)見。國內(nèi)有關(guān) 客運專線及高速鐵路的規(guī)范已對無砟軌道路基填料及壓實標準進行了嚴格的限定：基床表層采用級配碎石，基床底層采用 A、 B組填料或改良土；基床以下的路堤應(yīng)優(yōu)先選用 A、 B組填料和 C組的塊石、碎石、礫石類填料，當選用 C組細粒土填料時應(yīng)根據(jù)土源性質(zhì)進行改良后填筑。其中， D組為高液限粉土、粉質(zhì)粘土、粘土，很少用作填料：E組為有機土類，不能作為填料。國內(nèi)外對高速鐵路的路基沉降觀測結(jié)果也表明，采用級配良好的粗顆粒填料可大大減少路堤的后期