趙 東

（中鐵十九局集團(tuán)第三工程有限公司，遼寧 沈陽 110036）

1 前言

廈深鐵路修建的原地貌為低山丘陵地貌，地面起伏較大，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為250km/h.在如此快的列車行駛速度下，如何保證列車運(yùn)行的平穩(wěn)、舒適、安全是一個(gè)重大課題.在路基填筑過程中合理控制填土速率，預(yù)測(cè)沉降趨勢(shì)和工后沉降量，確定鋪軌時(shí)間，保證軌道鋪設(shè)的平順性，是路基施工控制的關(guān)鍵和重點(diǎn).

以廈深鐵路（廣東段）XSGZQ-Ⅰ標(biāo)為例，對(duì)DK182+280斷面沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)用規(guī)范雙曲線、用固結(jié)對(duì)數(shù)法檢驗(yàn)，二種方法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、比較，確定最終預(yù)測(cè)沉降量的準(zhǔn)確性，最終判定路基沉降的穩(wěn)定性，確定合理的鋪軌時(shí)間，預(yù)測(cè)最終沉降量.

DK182+280斷面處在軟土地基填方段，地基處理采用水泥攪拌樁，填高5.13m，填筑起始時(shí)間2009年1月2日，頂層填筑時(shí)間2009年6月17日，沉降預(yù)測(cè)分析時(shí)間2010年3月25日.在路基的左右行車道處設(shè)置沉降觀測(cè)板，在路基頂面左中右設(shè)置沉降觀測(cè)樁.

2 規(guī)范雙曲線預(yù)測(cè)原理及模型、預(yù)測(cè)實(shí)例

雙曲線方程為：

式中：St——時(shí)間t的沉降量；Sf——最終沉降量（t=∞）；S0——初期沉降量（t=0）；a、b——荷載恒定以后的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)過回歸求得的系數(shù).

從填土開始到任意時(shí)間t的沉降量St可用下式求得.其推算模式見圖1、圖2.

圖1 用實(shí)測(cè)值推算最終沉降的方法

圖2 求a、b方法

雙曲線法是假定下沉平均速率以雙曲線形式減少的經(jīng)驗(yàn)推導(dǎo)法，要求恒載開始后的沉降實(shí)測(cè)時(shí)間至少6個(gè)月以上.

預(yù)測(cè)分析實(shí)例：

（1）根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)可繪制沉降板的填土高度-時(shí)間-沉降量曲線圖、沉降發(fā)展趨勢(shì)回歸曲線圖.

（2）路基頂面沉降觀測(cè)樁計(jì)算及圖形繪制如此方法，這里不再贅述.結(jié)論分析表如下.

項(xiàng)目 回歸分板參數(shù) 初始沉降S0 最后觀測(cè)時(shí)發(fā)生的沉降最終預(yù)測(cè)沉降S 備注a 0.7071沉降板0.0222 R 0.999 b 00.00mm 41.22mm 45.05mm 觀測(cè)期為2009-01-02至2010-03-25 a 19.616路基面觀測(cè)樁(第一次分析）0.181 R 0.9408 b 39.01mm 02.46mm 44.53mm 觀測(cè)期為2009-06-17至2009-12-21沉降比例 93.12% 第一次預(yù)測(cè)沉降量（填筑完成185天后） St=S0+ta+b*t 43.00mm a 18.605路基面觀測(cè)樁(第二次分析）0.2077 R 0.9971 b 39.01mm 03.64mm 43.82mm沉降比例 97.32% 本次實(shí)測(cè)沉降量與第一次預(yù)測(cè)沉降量對(duì)比 42.65-43=-0.35mm觀測(cè)期為2009-08-14至2010-03-25結(jié)論 本觀測(cè)點(diǎn)所有R值均大于0.92，均屬可分析曲線，第1，2次預(yù)測(cè)最終沉降S值差為0.71，小于規(guī)定值8mm,第1次預(yù)測(cè)與第2次實(shí)測(cè)值相近,且最終沉降比例大于75%，故本觀測(cè)點(diǎn)為可靠分析點(diǎn).

3 固結(jié)度對(duì)數(shù)配合法預(yù)測(cè)原理及模型、預(yù)測(cè)實(shí)例

固結(jié)度的理論解普遍表達(dá)式為：

式中Sd——瞬時(shí)沉降量；S∞——最終沉降量.

由式（3）和式（4）聯(lián)立可得：

為求t時(shí)刻的沉降，上式右邊有四個(gè)未知數(shù)，即S∞、Sd、α、β.在實(shí)測(cè)初期沉降—時(shí)間曲線（S-t）上任意選取三點(diǎn)：（t1，S1），（t2，S2），（t3，S3）并使 t3-t2=t2-t1，將上述三點(diǎn)分別帶入上式中，聯(lián)立求解得參數(shù)和最終沉降量S∞以及Sd的表達(dá)式，其中Sd的表達(dá)式中還含有α這個(gè)變量.一般在求Sd時(shí)，α可采用理論值或根據(jù)實(shí)測(cè)資料計(jì)算，將所求得的β，S∞，Sd分別代入式（5）中便可得出任意時(shí)刻的沉降.具體求解如下：

連接S-t曲線時(shí)，應(yīng)對(duì)S-t曲線進(jìn)行光滑處理，即：盡量使曲線光滑，使之成為規(guī)律性較好的曲線，然后再在曲線上選點(diǎn)；為了減少推算誤差提高預(yù)測(cè)精度，要求三點(diǎn)的時(shí)間間隔盡可能大，即：選取的（t2-t1）盡可能大，因此要求預(yù)壓時(shí)間長(zhǎng)；本方法要求實(shí)測(cè)曲線基本處于收斂階段才可進(jìn)行.預(yù)測(cè)分析實(shí)例略.對(duì)比數(shù)據(jù)如下：

實(shí)測(cè)填土后185天沉降量規(guī)范雙曲線法 0.9408 43.82 93.12% 41.47 41.22固結(jié)度對(duì)數(shù)配合法 0.9858 42.86 97.2% 41.66評(píng)估方法 相關(guān)系數(shù) 預(yù)測(cè)最終沉降 完成預(yù)測(cè)總沉降量比例第一次預(yù)測(cè)填土后185天沉降量

4 二種方法分析數(shù)據(jù)對(duì)照表及結(jié)論

對(duì)比分析結(jié)論如下：

4.1 以上二種評(píng)估方法，相關(guān)系數(shù)均大于0.92，其中，規(guī)范雙曲線法相關(guān)系數(shù)較其他方法要高.

4.2 以上二種評(píng)估方法，從第一次預(yù)測(cè)結(jié)果（填土后180天預(yù)測(cè)結(jié)果）與實(shí)測(cè)沉降量相比結(jié)果來看，固結(jié)度對(duì)數(shù)配合法的預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)測(cè)值最為接近.

4.3 與其他兩種方法相比較，修正雙曲線法將施工期間納入預(yù)測(cè)分析當(dāng)中，引入了荷載系數(shù)，更全面客觀地反映了填土施工及自然沉降期不同時(shí)期的路基沉降情況；

4.4 固結(jié)度對(duì)數(shù)配合法，選取了能夠反映沉降趨勢(shì)的3個(gè)沉降點(diǎn)，計(jì)算較為簡(jiǎn)單，前期預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)與實(shí)測(cè)相差較大，后期卻能夠與實(shí)測(cè)曲線吻合程度很高.另外，固結(jié)度對(duì)數(shù)配合法對(duì)于三個(gè)時(shí)間點(diǎn)的選擇要求很高.

4.5 合理的選定以上方法，可以滿足最終預(yù)測(cè)沉降量的準(zhǔn)確性，可以判定路基沉降的穩(wěn)定性，確定鋪軌時(shí)間.

〔1〕于元峰,劉志凱,翟銀波.幾種軟土地基沉降計(jì)算方法的分析探討[J].山西建筑，2005（07）.

〔2〕馮國(guó)建.高填方數(shù)值模擬及沉降變形預(yù)測(cè)研究[D].貴州大學(xué)，2006.