高速铁路路基工程及沉降观测技术.doc

高速铁路路基工程及沉降观测技术最近几年我国高铁建设进行的红红火火，而建设高铁的最终目的正是更好的服务大众。在高速铁路建设的过程中，掌握高速铁路的核心技术以及自主创新能力的提高正是建设过程中要克服的核心问题。按照“先进、成熟、经济、适用、可靠”的技术方针，瞄准世界高速铁 路最先进技术，通过原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新，取得了一系列重大技术创新成果，系统掌握了集设计施工、装备制造、列车控制、系统集成、运营 管理于一体的高速铁路成套技术，形成了具有自主知识产权和世界先进水平的高速铁路技术体系。而高速铁路路基工程正是高速铁路快速发展的基础。我们知道高速铁路路基工程包括地基工程、路基本体工程、支当结构、边坡防护工程、给水排水工程。其中地基处理的主要方法有排水固结法（塑料排水法、袋装沙井）、CFG桩、混凝土打入桩、强夯、灰土挤密桩、挤密桩复合地基（砂桩、碎石桩）以及半刚性桩复合地基（粉喷桩、搅拌桩）。对于这些处理方法，工程师应该根据工程所处的基本实际情况进行合理的选择，以更好的控制路基变形以及路基刚度的均匀性。从而确保列车行驶时更加稳定安全舒适。同样，这也是一个工程师应该具备的基本素质，合理选择施工形式，在经济、进度以及安全性上以达到最好的效果。路基本体工程是指基床以下路基以及基床底层、表层的填料要求。首先应选择板 体性好、可压缩性小、压实快、透水性强的材料，如卵砾石、碎石土及砂砾土等，并要求填料级配适当。采用非透水性土，当为粘土或粉质亚粘土时，应掺入灰剂量 不小于6的级以上石灰进行改良；当为塑性指数较小的砂土、亚砂土或粉土时，应掺入灰剂量不小于3.5的标号325以上的普硅水泥进行稳定，也可以采 用强度较高的工业废渣，如粉煤灰等，必要时还可采用土工合成材料加筋处理，但施工中应严格按公路路基施工技术规范、公路粉煤灰路堤设计与施工技术规 范和公路土工合成材料应用技术规范进行操作。其实这个也可以进行这样更加细的分类，对路基不同部位的填料，用级配碎石、A、B、C组土以及改良土。比如说A组优质填料，它包括硬块石，级配良好和细粒土含量小于百分之十五的漂石土、卵石土、碎石土、圆砾土、角粒土、砾砂、中砂、粗砂。B组良好集料包括不易风化的软块石、卵石土、碎石土圆砾土、角粒土、砾砂、中砂、粗砂等等。C组一般填料包括易风化的软块石（胶结物为泥质），细粒土含量在30%以上的漂石土、卵石土、碎石土、圆砾土、角粒土、粉砂、粉土和黏粉土。可见填料是非常丰富的。选择好的合适的填料会使路基沉降量很小，倘若填料选择不当可能会造成路基沉降量超标，有时会带来严重的经济损失甚至是严重的安全事故。一般而言，我们会在满足工程需要的前提下尽量就地取材以节省运费。合理的进行挖方填方。以满足对沉降量要求更加严格高速铁路的需求。有时候一个新的要求会给工程带来技术难题，不仅加大了施工难度同时又会增加技术投资和工程投资，影响工期。但是，从另一方面而言，一个新的要求会给工程带来技术难题往往会带来技术上的革新与技术上的进步。这也是我国高速铁路快速发展以及我国对高速铁路技术掌握甚至是走到世界先进水平的原因。比如说，最近几年我国取得的技术上突破有（1）是工程建造技术达到世界先进水平。针对我国复杂多样的地质及气候条件，攻克了湿陷性黄土和软土地区沉降变形控制难题，掌握了复杂地质条件下高速铁 路地基处理和路基填筑技术。系统掌握了常用跨度简支箱梁的制造、运输、架设成套技术，攻克了跨大江大河和高架站桥等复杂桥梁建设难题，攻克了大断面复杂隧道建设技术难题，实现了高速列车在隧道内以时速350公里交会。系统掌握了高速铁路有砟、无砟轨道成套技术。自主研制了满足时速350公里要求的高速道岔，掌握了百米钢轨制造、运输、铺设、焊接成套技术，攻克了长大桥梁无缝线路技术难题。攻克了高速列车重联运行接触网关键技术难题。（2）是高速列车技术达到世界先进水平。系统掌握了时速200250公里动车组核心技术，全面构建了设计制造体系。（3）是列车控制技术达到世界先进水平。系统掌握了满足时速250公里的CTCS-2级列车运行控制技术，成功应用于既有线第六次大面积提速和新建的时速250公里高速铁路。研发了具有世界领先水平的CTCS-3级级列车运行控制技术。（4）是客站建设技术达到世界先进水平。（5）是系统集成技术达到世界先进水平。 (6)是运营维护技术达到世界先进水平。积极开展高速铁路减振降噪、节能环保等技术攻关，大量采用新材料、新能源及现代信息技术，使高速铁路在节能环保方面的优势得到充分发挥等等。当然这一切是源于科学工作者以及工作人员的共同努力，同时也是解决工程问题的一个过程。同时，要想使高速列车快速平稳的行驶而不会出现跳车现象，那么就要克服由于作用于地基压力的不同或地基土质的不同而引起基础不均匀沉降，以及其在超静定结构中产生的内力。所有结构物背后填筑，应尽量与路基填土协调进行。结构物施工所需场地，尽量不占用路基填土范围；确实需要者，应空出一段满足路堤大型机械施工所需的最小 作业段，并应加宽背后填土的宽度，以利压路机横向碾压(U型桥台内及两侧锥心填土，应采取加强夯等特殊措施，杜绝人工夯实)。对于柱式或肋板式桥台，立 柱、肋板施工完成后，先回填台背后施工台帽(桥台盖梁)，以便压路机通过柱(肋)间压实回填料。台帽施工可不设支架，在填方顶面直接架设模板浇注混凝土。 锥坡填土应适当加宽，并削除多余土方，以保证浆砌片石护坡的坚实稳定。路基的支挡与加固是通过挡土墙来实现的。挡土墙的种类比较多，其中包括重力式挡土墙、短卸荷板式挡土墙、悬臂式和扶壁式挡土墙、加筋挡土墙、板桩式挡土墙、锚定板挡土墙等等。不过其中重力式挡土墙用的还是比较多的。因为其结构形式比较简单，施工相对比较方便。虽然在土力学中已经学过挡土墙，但是当时并没有解决挡土墙的排水问题。我们知道，水分会增加土含水量，从而增加土的自重应力，进而对挡土墙的主动应力也会增加。地表水下渗造成墙后积水，从而使墙身受到额外的静水压力，粘性土填料也会因含水量增加产生的膨胀压力，也会有季节性冰冻地区填料的冻胀压力。另外，水分还会对填土的结构造成破坏。为防止不均匀沉降和地基土的破坏，挡土墙排水显得尤为重要。挡土墙的排水设施通常由是内地面排水和墙身排水两部分组成。地面排水可设置地面排水沟，引排地面水；夯实回填土顶面和地面松土，防止雨水和地面水下渗，必要时可加设铺砌；对路堑挡土墙墙趾前的边沟应予以铺砌加固，以防止边沟水渗入基础。墙身排水主要是为了迅速排除墙后积水。浆砌挡土墙应根据渗水量在墙身的适当高度处布置泄水孔。泄水孔尺寸可视泄水量大小分别采用5cm10cm、10cm10cm、15cm 20cm的方孔，或直径510cm的圆孔。泄水孔间距一般为23M，上下交错设置。最下排泄水孔的底部应高出墙趾前地面0.3m；当为路堑墙时，出水口应高出边沟水位0.3m：若为浸水挡土墙则应高出常水位以上0.3m，以避免墙外水流倒灌。为防止水分渗入地基，在最下一排泄水孔的底部应设置30cm厚的粘土隔水层。另外，滤层的设计以及采用是十分必要的。讲座时听何贤军总工说过，挡土墙破坏有很多都是由于排水出现问题。而设置滤层就是为了避免堵塞孔道。当墙背填土透水性不良或有冻胀可能时，应在墙后最低一排泄水孔到墙顶0.5m之间设置厚度不小于0.3m的砂、卵石排水层或采用土工布。在边坡防护工程上，通过查阅资料，我的确查到许多种边坡防护方法。不过，我更加青睐在边坡上种植植被，通过植物来进行防护的方法。一方面，植被的延续性比较强而且绿化环境，优化环境；另一方面，植物还具有保土功能，植物的垂直根系可穿过坡体浅层的松散风化层，锚固到深处较稳定的岩土层上，起到预应力锚杆的作用。当然，我不是说仅仅是用植物，因为如果只是用植物的话，对于高陡边坡，若不采取工程措施，植物生长基质则难以附于坡面，植物便无法生长，因此，植被护坡技术必须是植物措施与工程措施相结合，发挥二者各自的优势，才能有效地解决边坡工程防护与生态环境破坏的矛盾，既保证了边坡的稳定，又可实现坡面植被的快速恢复，达到人类活动与自然环境的和谐共 处。高速铁路路基沉降是指基础设施在竖直方向上的位移。其实，在沉降方面还有一个非常重要的概念，那就是工后沉降。工后沉降是由三部分组成。它包括路基填土压密下沉、行车引起的机床累计下沉（此部分下沉量一般比较小12毫米，一般可以忽略）、地基下沉引起的工后沉降。在高速铁路建设施工过程中，沉降观测是指导填土速率，检测沉降必不可少的部分。同时，沉降观测对保证工程安全顺利的进行也是十分必要的。路基工程沉降变形观测以路基面沉降观测和地基沉降观测为主，应根据不同的结构部位、填方高度、地基条件、堆载预压等具体情况来设置沉降变形观测断面。同时应根据施工过程中掌握的地形、地质变化情况调整或增设观测断面，这个在之前学习的工程测量上也有提到过。路基沉降观测断面应该符合以下原则：1 沿线路方向的间距一般不大于50m；对地势平坦且地基条件均匀良好的路堑、填方高度小于5m且地基条件均匀良好的路堤可放宽到100m。2 对地形、地质条件变化较大地段应加密断面，一般间距不大于25m，在变化点附近应设观测断面，以确保能够反映真实差异沉降。3 一个沉降观测单元（连续路基沉降观测区段为一单元）应不少于2个观测断面。4 对地形横向坡度大于1：5或地层横向厚度变化的地段应布设不少于1个横向观测断面。5 路堤与不同结构物的连接处应设置沉降监测断面，每个路桥过渡段在距离桥头5m、15m、35m处分别设置一个沉降监测断面，每个横向结构物每侧各设置一个监测断面。在沉降观测路段要进行水准点的加密，且要对观测水准点进行联测。水准高程的精度要达到0.1mm。对每个观测点的高程测量，要通过不同的水准点进行复测校验。根据观测得到的数据绘出沉降曲线。不过，好像建立观测网之后，观测数据会比较多，为了防止数据出错，通常会有一个人进行复测。一般这样都会耗费大量时间。在对施工时间一般比较紧的情况下，也许我们今后能够想出比较合理的观测方法，通过计算机来进行这一操作。采用计算机持续观测，遇到超过范围的沉降便会自动报警。总之，听了此次讲座，我还是感觉收益很多的。也许讲座本身给我带来的知识是有限的，不过讲座为我打开了一扇窗户，动手去查一下便发现原来自己对于工程中的实际问题还是那么的陌生。感觉这个就像高速铁路在中国的建设与发展一样。是一个从无到有的过程。在这个过程中，会出现很多棘手的问题。在有关工作人员共同努力下解决问题之后，再回首时，我们已经走在了世界前列。我为中国在高铁技术上取得的进步而感到骄傲。