【正文】 的測(cè)點(diǎn)位置上進(jìn)行第二次測(cè)試，讀數(shù)。 (1)將電纜一端接記錄儀，一端接探頭。 (2)沉降管端頭用帶蓋的鋼管保護(hù)筒保護(hù)，沉降管應(yīng)盡量位于保護(hù)筒的中心，保護(hù)筒平日用螺栓將蓋封死，用土覆蓋，測(cè)量時(shí)將蓋打開即可，這樣可避免人為破壞 ,見(jiàn)圖 36。 將特制 PVC 管埋設(shè)在溝槽內(nèi)的被測(cè)位置。觀測(cè)中誤差為 1mm/krn，在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，采用閉合水準(zhǔn)路線或附和水準(zhǔn)路線，允許閉合差控制標(biāo)準(zhǔn)為： 三、 埋設(shè)工藝 沉降管布置位置見(jiàn)圖 47。 基準(zhǔn)樁測(cè)量精度。正反向拉測(cè)兩次，然后相減，即可消除 k0。 K1 為加 速度計(jì)電壓因數(shù) g 為重力加速度 為了消除 K0 的影響，可將探頭調(diào)轉(zhuǎn) 180 度，在該點(diǎn)進(jìn)行第二次 測(cè)量得： （ 1） — （ 2）得： ?s i n2 121 gKUU o u to u t ?? 由圖 1 可知： sinθ＝Δ i/L 式中：Δ i 為探頭在某個(gè)位置時(shí)，兩端的高程差值。 如圖 33 所示：當(dāng)加速度計(jì)敏感軸在水平方向時(shí)，矢量 g 在敏感軸上的投影為零，加速度計(jì)的輸出為零。 圖 32 水平測(cè)斜儀的工作示意圖 沉降管 記錄儀 探頭 電纜 鐵路客運(yùn)專線路基設(shè)計(jì)施工關(guān)鍵技術(shù) 18 測(cè)試原理：在待測(cè)土體中水平向預(yù)埋帶槽測(cè)斜 導(dǎo)管，此導(dǎo)管可隨土體一起變形；測(cè)斜探頭具有一定長(zhǎng)度，一般為 ，兩端裝有導(dǎo)輪，探頭中心安裝了精密加速度計(jì)，當(dāng)水平測(cè)斜儀的導(dǎo)輪沿測(cè)斜導(dǎo)管的導(dǎo)槽移動(dòng)到某個(gè)位置時(shí)，探頭中的加速度計(jì)的重力矢量在水平軸上的分量被測(cè)定，從而確定了探頭與水平軸的傾角。水平測(cè)斜儀測(cè)試原理見(jiàn)圖 32。 第三節(jié) 沉降測(cè)試方法 一、水平測(cè)斜儀工作原理 水平測(cè)斜儀具有常規(guī)測(cè)試技術(shù)無(wú)法比擬的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。二次儀器一次性投資約二萬(wàn)元。 4）對(duì)填土施工無(wú)干擾。測(cè)試操作僅需兩個(gè)人即可，一個(gè)人記錄，一個(gè)人拉線。 2）操作方便。其優(yōu)點(diǎn)： 1）精度高。工作原理見(jiàn)圖 32 探頭內(nèi)的主要元件是伺服加速度傳感器。 五、水平測(cè)斜儀 與水壓式剖面沉降儀相似，水平測(cè)斜儀也由沉降管和二次測(cè)試儀器組成。圖 31 剖面沉降儀工作示意圖 沉降管 記錄儀 注水系統(tǒng) 鐵路客運(yùn)專線路基設(shè)計(jì)施工關(guān)鍵技術(shù) 17 整個(gè)系統(tǒng)不能方便攜帶，測(cè)試時(shí)需取水和注水。若要提高精度，需根據(jù)待測(cè)沉降的大小范圍，配置若干不同靈敏度的探頭，增加了二次儀器的造價(jià)。但其缺點(diǎn)也比較突出。除了一次性投入二次儀器約 2 萬(wàn)元外，每次使用只需購(gòu)買廉價(jià)每米 5 元左右的 PVC 管即可。剖面沉降儀測(cè)試的優(yōu)點(diǎn)， 1）能夠測(cè)定任意一點(diǎn)的沉降值，甚至可以測(cè)試整個(gè)剖面的連續(xù)的沉降曲線，配置自動(dòng)記錄儀即可實(shí)現(xiàn)。其工作原理見(jiàn)圖 31. 探頭內(nèi)的主要元件是靜水壓力傳感器。 四、水壓式剖面沉降儀 由沉降管和二次測(cè)試儀器組成。一個(gè)斷面上多放幾個(gè)沉降板影響壓實(shí)施工的矛盾更突出。但其弱點(diǎn)也很明顯，主要是影響填土壓實(shí)施工，壓實(shí)機(jī)械經(jīng)過(guò)時(shí)必須繞道而行，極為不便，機(jī)械經(jīng)常撞壞沉降桿，且形成壓實(shí)死角，降低壓實(shí)質(zhì)量。 沉降板是目前沉降觀測(cè)的最常用的手段。測(cè)桿為直徑 40mm 左右的鋼管，第一段垂直固定于鋼筋混凝土板的中 央，隨著填土高度的增加，分段以絲扣接長(zhǎng)測(cè)桿。 鐵路客運(yùn)專線路基設(shè)計(jì)施工關(guān)鍵技術(shù) 16 三、沉降板 由底板和測(cè)桿、護(hù)套組成。其優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，缺點(diǎn)是三根管的埋設(shè)要求比較高，如果埋設(shè)不平順，容易形成氣泡阻塞水管，使測(cè)試無(wú)法進(jìn)行。進(jìn)水管外部與觀測(cè)量杯相連。此方法最簡(jiǎn)便，但只能測(cè)定建筑物表面的沉降值，無(wú)法測(cè)試土體 內(nèi)部某位置的沉降，對(duì)填土施工有干擾。表 31 列出各規(guī)范中的工后沉降限值。系統(tǒng)的觀測(cè)在于有一定的數(shù)量和設(shè)定在恰當(dāng)?shù)臄嗝妫⒁院侠淼挠^測(cè)周期進(jìn)行觀測(cè)。 由于沉降計(jì)算是不夠精確的，不足以控制無(wú)碴軌道的工后沉降。工后沉降實(shí)際上是零沉降控制基礎(chǔ)上的允許偏差。 由于對(duì)沉降控制的要求較高，而影響沉降計(jì)算的影響因素較多，沉降控制已完全超出了處理方法的計(jì)算精度，因此，規(guī)定的工后沉降已不再是最初設(shè)計(jì)的預(yù)留值，是一個(gè)允許出現(xiàn)的誤差值。對(duì)于更大范圍的均勻沉降德國(guó)的經(jīng)驗(yàn)是，最大沉降為扣件的運(yùn)營(yíng)可調(diào)整范圍的 3 倍時(shí)是可以圓順的，規(guī)范要求為扣件可調(diào)整范圍的 2 倍，也就是 30mm。這是局部調(diào)整的極限。無(wú)碴軌道鋪設(shè)后對(duì)路基沉降變形的調(diào)整范圍是極其有限的，一般局部的沉降應(yīng)在扣件的可調(diào)整范圍，大范圍的均勻沉降應(yīng)該滿足線路豎曲線圓順的要求。 路基上鋪設(shè)無(wú)碴軌道的核心問(wèn)題是沉降控制。因此，控制路基沉降變形特別是工后沉降的關(guān)鍵，在于控制支承路基的地基沉降。 客運(yùn)專線基床表層采用級(jí)配碎石，壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)較高，表層彈性模量可達(dá) 200 MPa 以上，路基面彈性變形在 之內(nèi)；路堤填土壓密下沉量為路堤高度的％～ ％，而且在一年左右完成。 當(dāng)深度在 ～ ，動(dòng)靜應(yīng)力比≤ ，因此基床厚度定為 。因?yàn)楫?dāng)動(dòng)應(yīng)力水平≤ 1/5 時(shí)，列車荷載的影響很小?；矇簩?shí)土的動(dòng)三軸試驗(yàn)表明，當(dāng)動(dòng)靜應(yīng)力比在 以下時(shí)，加載 10 萬(wàn)次產(chǎn)生的塑性累積變形在％以下，而且很快能達(dá)到穩(wěn)定。 三、 基床厚度確定 列車荷載由軌道、道床傳至路基基床表層，作用于路基的動(dòng)應(yīng)力沿深度逐漸衰減。由圖 2－ 2，當(dāng)壓實(shí)系數(shù) K＝ 時(shí)，基床表層厚約 ，當(dāng)壓實(shí)系數(shù) K＝ 時(shí)，則需基床表層厚 左右。 □ 強(qiáng)度控制：作用在基床表層下填土的動(dòng)應(yīng)力不大于填土允許動(dòng)應(yīng)力。 鐵路客運(yùn)專線路基設(shè)計(jì)施工關(guān)鍵技術(shù) 13 根據(jù)上述公式就可以算出在不同基床土彈性模量和基床表層材料彈性模量的基礎(chǔ)上，滿足路基變形條件的基床表層厚度。 變形控制的目的是使列車運(yùn)行平順，要求基床表層產(chǎn)生的應(yīng)變不會(huì)導(dǎo)致塑性變形過(guò)大，保證列車平穩(wěn)運(yùn)行。 因此，客運(yùn)專線基床表層材料根據(jù)沿線具體情況采用級(jí)配碎石或級(jí)配砂礫，其顆粒粒徑、級(jí)配、材質(zhì)及密實(shí)度等方面均有嚴(yán)格要求，特別是為了防止翻漿冒泥，保證軌下基礎(chǔ)動(dòng)力穩(wěn)定性，不同材料之間的粒徑級(jí)配還需滿足太沙基（ Terzaghi〕的反濾準(zhǔn)則。國(guó)外各主要高速鐵路普遍采用級(jí)配砂礫石和級(jí)配碎石，它是用粒徑大小不同的粗細(xì)礫石（碎石）材料和砂各占一定的比例的混合料，其顆粒組成符合密實(shí)級(jí)配要求，其中包括一部分細(xì)顆粒土，填充空隙并起粘接作用，經(jīng)壓實(shí)后形成密實(shí)結(jié)構(gòu)，其強(qiáng)度是靠粒料間的摩擦力和細(xì)顆粒的粘結(jié)力形成的。與其它試驗(yàn)工點(diǎn)的測(cè)試結(jié)果也相當(dāng)接近，可供設(shè)計(jì)使用。 圖 4 軸重與動(dòng)應(yīng)力的關(guān)系 鐵路客運(yùn)專線路基設(shè)計(jì)施工關(guān)鍵技術(shù) 11 □ 路基體中動(dòng)應(yīng)力隨深度的衰減變化規(guī)律。 σ = 準(zhǔn)靜態(tài) (車速 5km／ h)時(shí)。 基床的動(dòng)應(yīng)力、動(dòng)變形及加速度均有隨車速增大的趨勢(shì)，其變化規(guī)律還與機(jī)車車輛類型和軌道結(jié)構(gòu)的狀況有關(guān)。 實(shí)測(cè)基床表層動(dòng)應(yīng)力隨列車軸重的變化見(jiàn)圖 4；基床動(dòng)變形隨車速的變化見(jiàn)圖 5。因此， 鐵路客運(yùn)專線路基設(shè)計(jì)施工關(guān)鍵技術(shù) 9 表 1 路基動(dòng)應(yīng)力 (kPa) 序 號(hào) 工況 土壓力盒埋設(shè)位置 DK274+800斷面 DK274+920斷面 DK275+000斷面 車頭 車尾 車頭 車尾 車頭 車尾 9 2020年 12月 05日 9時(shí) 35分，中華之星+4節(jié)車廂，下行 線下行 ,車速為212km/h 1 路基面上里碴腳 / / / 2 路基面上線路中線 / / / 3 路基面上外碴腳 / / / 4 基床表層底面里碴腳 / / / / / 5 基床表層底面內(nèi)軌下 / / / / / 6 基床表層底面外軌下 / / / / / 7 基床表層底面外碴腳 / / / / / 10 2020年 12月 05日 10時(shí) 34分，奧星 +4節(jié)車廂 +中華之星，下行線上行 ,車速約為200km/h 1 路基面上里碴腳 2 路基面上線路中線 3 路基面上外碴腳 4 基床表層底面里碴腳 / / / / 5 基床表層底面內(nèi)軌下 / / / / 6 基床表層底面外軌下 / / / / 7 基床表層底面外碴腳 / / / / 表 2 路基動(dòng)變形 序號(hào) 工況 車速km/h 傳感器埋設(shè)位置 DK274+800 DK274+920 DK275+000 位移計(jì) 891拾振器（位移檔） 位移計(jì) 891拾振器（位移檔） 891 拾振器（位移檔） 外軌下 9 中華之星 +4節(jié)車廂 , 綏中北→ 沈陽(yáng) 212 內(nèi)軌下 / / / / 線路中 / / / / 外軌下 無(wú)信號(hào) 10 奧星 +4 節(jié)車廂 +中華之星，沈陽(yáng) →綏中北 200 內(nèi)軌下 / / / / / 線路中 / / / / 外軌下 無(wú)信號(hào) 11 中華之星 +4節(jié)車廂 , 綏中北→ 沈陽(yáng) 237 內(nèi)軌下 / / / / 線路中 / / / / 外軌下 13 奧星 +4 節(jié)車廂 +中華之星，沈陽(yáng) →綏中北 200 內(nèi)軌下 / / / / 線路中 / / / / 外軌下 無(wú)信號(hào) 鐵路客運(yùn)專線路基設(shè)計(jì)施工關(guān)鍵技術(shù) 10 有必要對(duì)原有的路基面動(dòng)變形計(jì)算方法進(jìn)行探討?！稌阂?guī)》要求動(dòng)變形小于。 □ 路基面動(dòng)變形測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表 2?？紤] 到上述因素，可以認(rèn)為暫規(guī)中提出的設(shè)計(jì)值還是比較合理的。而且由于本次動(dòng)應(yīng)力傳感器大部分埋設(shè)是在鋪軌前進(jìn)行，在埋設(shè)的平面位置、離軌枕底面距離方面，都會(huì)與預(yù)定的理想位置存在著一定的偏差。經(jīng)過(guò)對(duì)所有測(cè)試結(jié)果的統(tǒng)計(jì)，路基面動(dòng)應(yīng)力最大值為 84kPa，小于暫規(guī)提出的基床表層設(shè)計(jì)值 93kPa。 動(dòng)測(cè)試驗(yàn)成果表明： □ 實(shí)測(cè)的路基最大動(dòng)應(yīng)力低于《暫規(guī)》中提出的設(shè)計(jì)參考值。秦沈客運(yùn)專線綜合試驗(yàn)為此提供了極好的條件。其中不少建議已被 《京滬高速鐵路線橋隧站設(shè)計(jì)暫行規(guī)定》和《時(shí)速 200 公里新建鐵路線橋隧站設(shè)計(jì)暫行規(guī)定》所采納。對(duì)路基工后沉降控制標(biāo)準(zhǔn)及其地基條件結(jié)合國(guó)際咨詢意見(jiàn)進(jìn)行了修改； 鐵路客運(yùn)專線路基設(shè)計(jì)施工關(guān)鍵技術(shù) 7 現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn) 原標(biāo)準(zhǔn) 秦沈線 一般地段 (cm) 5 10 15 過(guò)渡段 (cm) 3 5 10 沉降速率 (cm/年 ) 2 3 5 四、監(jiān)測(cè)手段 對(duì)路基基床表層和過(guò)渡段填料補(bǔ)充了 Evd 檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)； 級(jí)配碎石基床表層： 填料 厚度 （ m） 壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn) 備注 地基系數(shù) K30（ MPa/m） 動(dòng)態(tài)變形模量Evd（ MPa） 孔隙率 n 級(jí)配碎石 ≥ 190 ≥ 55 ＜ 18% 路堤 級(jí)配碎石 ≥ 190 ≥ 55 ＜ 18% 當(dāng)為軟質(zhì)巖、強(qiáng)風(fēng)化的硬質(zhì)巖及土質(zhì)路塹時(shí) 中粗砂 ≥ 130 ≥ 45 級(jí)配砂礫石 Evd≥ 50（ MPa）；過(guò)渡段 Evd≥ 50（ MPa） 鐵路客運(yùn)專線路基設(shè)計(jì)施工關(guān)鍵技術(shù) 8 第二章 鐵路客運(yùn)專線路基基床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 基床是路基承受列車動(dòng)荷載和自然力最大的部位，因此基床設(shè)計(jì)主要考慮列車荷載隔水防滲條件。 其中，基床表層由 5～10cm厚的瀝青混凝土和 65～ 60cm厚的級(jí)配碎石或級(jí)配砂礫石組成?；脖韺討?yīng)考慮防排水層。在此基礎(chǔ)上，形成了現(xiàn)行的客運(yùn)專線路基工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。 秦沈客運(yùn)專線路基工程進(jìn)行了大量的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)測(cè)試，取得了許多寶貴的第一手資料，也取得了一些經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。 第三節(jié) .我國(guó)客運(yùn)專線的發(fā)展 我國(guó)在九十年代的“八五”、“九五”時(shí)期，就對(duì)高速鐵路展開了大規(guī)模研究。其主要原因是，運(yùn)營(yíng)期間，實(shí)踐證明級(jí)配碎石表層不能完全隔水。有的是路基面硬化層，兼有防水效果，如日本；有的是直接設(shè)置隔水層，如德國(guó)和法國(guó)。 國(guó)外高速鐵路發(fā)展已經(jīng)做過(guò)了漫長(zhǎng)的道路，走過(guò)了很多彎路，積累了一些成熟的經(jīng)驗(yàn)值得借鑒。德國(guó)和法國(guó)分別在基床表層中設(shè)置了隔水層，也是防止雨水下滲，保護(hù)路基。要求防護(hù)工程與主體工程同時(shí)完成，增加路基的堅(jiān)固和 穩(wěn)定性，避免運(yùn)營(yíng)期間發(fā)生病害。 國(guó)外路基施工以時(shí)間換沉降。為了控制路基不發(fā)生過(guò)大的下沉，對(duì)路堤填土的地基條件提出了新的要求。 三、沉降控制 。如日本采用 K30 標(biāo)準(zhǔn)和壓實(shí)系數(shù) K 控制填筑質(zhì)量；德國(guó)采用 Ev2 和壓實(shí)系數(shù) K 控制壓實(shí)質(zhì)量，并研發(fā)了可隨時(shí)監(jiān)控壓實(shí)系數(shù)的碾壓機(jī)械。各個(gè)國(guó)家根據(jù)本國(guó)的特點(diǎn)對(duì)路基填料進(jìn)行了詳細(xì)的劃分，并對(duì)每類填料的力學(xué)性能進(jìn)行試驗(yàn)研究，從而確定它的適用范圍。 可以說(shuō)，各個(gè)國(guó)家都根據(jù)本國(guó)的情況進(jìn)行研究，采用不同的結(jié)構(gòu)形式和強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)對(duì)路基基床進(jìn)行強(qiáng)化，根據(jù)土質(zhì)、承載能力、防凍要求、線路等級(jí)、運(yùn)輸荷載條 件（軸重、運(yùn)量、速度）以及線路上部結(jié)構(gòu)的條件設(shè)計(jì)路基基床結(jié)構(gòu)。兩層厚 70cm，基床厚度為 。當(dāng)總厚度超過(guò) 60cm時(shí)，線路良好，基床病害的發(fā)生概率很小。 第二節(jié) .國(guó)外高速鐵路路基結(jié)構(gòu) 國(guó)外發(fā)展高速鐵路的國(guó)家都制定了較高的路基技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和嚴(yán)格的施工工藝，其特點(diǎn)如下： 一、強(qiáng)化路基基床 ：包括路堤、路塹及不填不挖地段，特別是對(duì)