兰新铁路第二双线新疆段路基沉降变形特征研究

时间:2022-07-14 10:16:28

兰新铁路第二双线新疆段路基沉降变形特征研究

摘要:该文在兰新铁路第二双线新疆段沿线选择代表性工点(工点1346、工点1722)开展路基变形观测。在本次路基沉降变形分析中,主要依据了铁道部西北科学研究院和施工方对所选路基工点进行观测的数据,基于实测数据得到了沉降时间曲线图,并通过双曲线法和指数曲线法对实测数据拟合得到沉降预测曲线。分析表明,西北院与施工方观测得到的最大沉降量都能满足设计要求,双曲线法和指数曲线法能很好的预测路基沉降。

关键词:无砟轨道 路基沉降 预测曲线

中图分类号:U445 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2013)01(b)-00-03

1 工程背景

兰新铁路第二双线设计时速为200?km/h

以上,全长1782?km,其中新疆段东起甘肃新疆省界,经由天山东脉北山南麓丘陵区,哈密、吐鲁番盆地北缘山前冲、洪积平原区,东天山博格多山南坡低中山区及山间盆地,准噶尔盆地南缘山前冲、洪积平原区,西至新疆维吾尔自治区首府乌鲁木齐市,正线全长709.93。大部分地段主要以路基形式通过,部分地段为漫流水害易发区,工程地质和水文地质差异大,戈壁土、黄土、松软土、盐渍土、膨胀岩广泛分布。这些特殊性岩土使兰新铁路第二双线路基、桥涵、隧道工程工后沉降控制问题比较突出,如何有效地控制、监测、预测线下工程的沉降变形是兰新铁路第二双线建设和安全运营所面临的一个关键技术问题。为满足工程建设需要,铁道部相继颁布了大量的技术规范,初步形成了高速铁路的技术标准,但对于特殊地质条件和自然环境下的兰新铁路新疆段,仍无现成的经验可循。该文结合在沿线选择代表性工点开展沉降变形观测情况,总结出建设期代表性工点路基的沉降时间曲线及相关变形特征,得到工点断面在各个施工阶段的沉降变形特征,从而为线路建设提供技术支持。

2 工点选择及其地质概况

为了对兰新铁路第二双线新疆段关键路段的路基沉降变形特性进行分析,特在约350?km的范围内选取了2个典型路基断面(大风、高温差戈壁区),利用铁道部西北科学研究院的实测路基沉降数据和沉降评估单位实测的路基沉降数据,对各个阶段的路基变形特征进行分析,揭示这些路基沉降的变形规律。2个典型路基断面的地质情况介绍如下。

2.1 工点DK1346

该段属哈密盆地山前冲、洪积倾斜平原区,地形较开阔,地势起伏较小,地面高程766~784?m,为典型的戈壁荒漠地貌。工点范围内工程涉及的地层主要为:第四系上更新统至全新统粉质粘土、粉砂、中砂、粗砂、细圆砾土、第三系中新统泥岩、砂岩、砾岩。工点范围内地表表层为硫酸盐或亚硫酸盐盐渍土,属中盐渍土。

2.2 工点DK1722

此段路基位于天山南麓山前冲洪积倾斜平原中部,地形起伏不大,地势左低右高地表为圆砾土,无地表植被;范围内地层主要为:第四系上更新统至全新统冲洪积细圆砾土,粗圆砾土;不良地质现象主要有风沙及风蚀、风害。本段全部为填方路段,路基填筑高度在2.6~4.6?m之间,最大填筑高度为4.65?m。

3 路基沉降观测和数据分析

在本次路基沉降变形分析中,主要依据了铁道部西北科学研究院和施工方对所选路基工点进行观测的数据,并基于这些数据得到了沉降时间曲线图。为了揭示路基的沉降变形规律,对实测沉降数据进行了拟合,如用双曲线法、指数曲线法进行拟合。通过对比在堆载预压阶段的沉降数据,分析实测沉降时间曲线和拟合沉降曲线的特征,为线路施工和施工监测提供技术指导,从而确保施工质量。下文中所涉及的测点编号为L1的测点位于基底中心,测点编号为L2的测点位于基床底层表面中心,测点编号为G1、G2的测点分别位于左路肩和右路肩。

3.1 DK1346工点

DK1346工点是以普通的路堤通过,地基处理方式采用水泥搅拌桩,地基的工程地质属盐渍土区。研究的典型路基断面为DK1346+746。DK1346+746断面(施工方取邻近的DK1346+766断面)的堆载结束后固结沉降时间曲线如下图。

由图1、图2可以看出实测沉降时间曲线和双曲线法、指数曲线法的拟合曲线似乎未完全收敛,该断面路基的沉降变形可能仍在继续产生。其次分别比较图1和图2中的a、b图可知,西北院观测的沉降量仍明显要大于施工方所观测的沉降量。比较分析图1和图2中的a图,我们可以得到在堆载预压200?d后,在DK1346+746断面的地基沉降量约是2.5?mm,而基床底层顶面的沉降量约是5?mm,说明在这期间路堤发生了约为2.5?mm的压缩沉降,同时从这两个图也可发现路堤压缩沉降似乎没有完全停止。但施工方测量数据却并不能很好地反映此路堤压缩沉降。从图1和图2也可知,双曲线拟合和指数曲线拟合得到的结果依然非常接近,同时,西北院和施工方所测的最大沉降量均远小于15?mm,说明该路堤的工后沉降量满足设计要求。左、右侧路肩沉降如图3和图4所示。比较分析图3、图4,可以看出施工方在堆载预压完成后所测沉降量明显要低于西北院所测沉降量。同时通过比较左、右路肩的沉降,可看出同一断面下的左、右路肩的沉降量相差不大。比较分析图3和图4也可知,双曲线法拟合和指数曲线法拟合曲线整体上比较接近,发展趋势也较接近,但在测量数据起伏较大的地方,两者的拟合结果出现很大不同,发展趋势也有所不同。

3.2 DK1722工点

DK1722工点是以普通的路堤通过,地基处理措施采用冲击碾压,地基的工程地质属粗砾土,大风区。研究的典型路基断面位于DK1722+235。

DK1722+235断面的填筑完成后固结沉降时间曲线如下图,其中西北院仅观测了基底和基床底层顶面的沉降量,施工方仅观测了左、右侧路肩沉降量。

图5和6是西北院对DK1722+235断面的地基沉降和基床底层顶面沉降的实测沉降时间曲线和双曲线法、指数曲线法拟合沉降曲线图。

由图5和6可知:在路基填筑完后7个月该断面地基沉降曲线和基床底层顶面沉降曲线似乎仍未完全收敛,即路基的沉降变形并未完全稳定;该断面地基的沉降量约为0.5~0.6?mm,基床底层顶面的沉降量约是1?mm,说明在这期间路堤发生了约为0.5?mm的压缩沉降;此断面实测最大沉降量远小于15?mm,说明该路堤的工后沉降量满足设计要求。

图7和8是施工方对该断面路基左、右路肩沉降观测的沉降时间曲线及对应的拟合曲线图。比较分析两图,可发现该断面左、右路基的沉降量并非完全一致,其左路肩的沉降量约为1.0?mm,而右路肩的沉降量约是1.6?mm。同时可从图5~图8看出:由于此断面位于大风区,施工方观测结果均呈现出较大的波动,如图7;在观测的沉降数据未出现较大起伏的情况下,双曲线拟合和指数曲线拟合得到的结果非常接近,如图6、图8;由图5可知在观测值出现起伏的情况下,指数法拟合曲线与实测曲线更为接近。

4 二个路基工点沉降比较

2个普通路基工点的地基沉降、基床底层顶面沉降、左右路肩沉降观测结果如表1所示。

由表1可以看出:路基沉降与工程地质特性有关。分析西北院所测数据可知:地基沉降最小值发生在粗砾土区DK1722+235处;分析施工单位所测数据可知:地基沉降最大值、基床底层顶面沉降最大值、左右侧路肩沉降最大值均发生在盐渍土区DK1346+746处;路堤压缩沉降均不大,为0.22?mm左右。

5 结语

通过对上述2个普通路基工点的沉降观测数据进行分析,得出以下结论:

(1)路基沉降与工程地质特性有关,粗砾土相比粉质粘土、盐渍土而言更为稳定,不易发生较大沉降;高精度测量结果表明:粉质粘土区发生的地基沉降、路堤本体压缩沉降及左右路肩沉降均较大。

(2)在施工阶段为填筑完成或堆载预压完成后6个月,路基沉降呈收敛趋势,并逐渐趋于稳定。同时,不论西北院的高精度测量,还是普通的水准测量,两者得到的最大沉降量远小于15?mm,路堤的工后沉降量能满足设计要求。

(3)在路堤沉降变形观测中,西北院试验观测的精度明显要高于普通的水准测量。分析之间误差影响因素可能为:使用仪器的精度不同;大风、高温差戈壁地区特特殊的自然环境对测量仪器的影响,特别是对普通测量仪器的影响较大;观测人员的观测误差。建议在施工和运营监测工作中尽量采用高精度自动化监测方法,以提高变形监测精度和可靠性。

(4)各个工点不同断面的路堤左、右路肩的沉降情况不尽相同,应因时制宜、因地制宜指导线路施工,为线路施工和施工监测提供技术指导,从而更好地确保施工质量。

(5)通过对实测沉降数据的采用双曲线法拟合和指数曲线法拟合,得到的拟合结果都能很好的预测路堤的沉降变形,两者的拟合结果在一般情况下非常接近,且发展趋势也较为接近,两者可以相互代替。但在实测数据出现较大的起伏时,指数曲线法拟合更能趋近实测沉降时间曲线。

参考文献

[1] 客运专线铁路无碴轨道铺设条件评估技术指南.铁建设[2006]158号.

[2] 刘俊飞,赵国堂.铁路路基沉降评估中预测模型的选择[J].铁道建筑,2010(11).

[3] 曾俊铖,张继文.京沪高速铁路CFG桩复合地基沉降预测分析[J].铁道建筑,2009(7).

[4] 宰金珉,梅国雄.全过程的沉降量预测方法研究[J].岩土力学,2000(4).

[5] 余闯,刘松玉,滕瑞振.不同加载方式下路堤沉降性状与预测模型研究[J].工程地质学报,2004(2).

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