高速铁路在特殊地区工后沉降的预测研究

摘要： 南方地区由于特殊地理环境影响，使得高速铁路建设中的软土地基工后沉降问题显得非常突出。通过对双曲线模型和指数曲线模型进行对比，发现双曲线模型能较好的预测软土地基工后沉降。应用该方法预测了南方某高速铁路工程中软土地基工后沉降，并对其进行了检验。结果表明，双曲线法预测高速铁路软土地基工后沉降数据利用率高、偶然性小、误差低、可靠度高、计算简便，能较准确的预测特殊地理环境下地基工后沉降。

关键词： 软土地基；工后沉降；预测；研究

中图分类号：U238 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）17-0065-02

0 引言

目前我国正在大力发展基础设施建设，然而软土地基处理中的工后沉降问题是工程建设的难题，严重影响工程质量。尤其是高速铁路建设对工后沉降的要求更高，而南方地区由于雨量丰沛、河流密布、地下水位较高等因素，使得高速铁路建设中的软土地基工后沉降问题显得更为突出，这就迫使我们必须进行软土地基工后沉降的预测研究。

1 工后沉降预测模型的比选

软土地基在施加荷载后，工后沉降随着时间的推移会逐渐增大。目前，常用的预测模型主要以指数曲线模型和双曲线模型为代表[1]。工程实践表明，指数曲线模型和双曲线模型均有其优缺点：①数据利用率方面，指数曲线法只选用停荷后3个时间点的数据，数据利用率有限；双曲线法却可以利用停荷后的全部测次数据。②剔除不良数据方面，指数曲线法数据利用率有限，错误数据出现的机率较大；双曲线法数据利用率比较充分，可直接确定并剔除错误数据。③误差方面，指数曲线法的误差主要来自于所选数据的偶然性误差，而双曲线法的误差主要来自于绘图和线性拟合中人为因素的影响，若采用计算机绘图和拟合可以最大程度的降低这一误差的影响。④堆载完成时间与准确度的关系方面，在相对较短的时间内双曲线法推算出的沉降量准确度较高，而指数曲线法的推算结果可靠程度有限[2]。

综上所述，对于软土地基预测工后沉降的最终沉降量，选用双曲线法所得结果准确度高，可靠性好。

2 工程实例

南方某高速铁路工程中软土地基路段较多，要求工后沉降量≤15mm，因此在软土地基上筑路要求十分严格。取一段路基长1258.3m的路段作为研究对象，路基大部分为挖方形式通过，最大挖方深度14m，其中DK345+350—DK345+720段为填方，最大填方高度3m，其余段落为挖方，地基处理均符合设计要求。

该段路基工程共设置了45个观测断面，在路基中心设置沉降板，在左右路肩设观测桩，设置观测点117个。选用双曲线法预测工后沉降量，以DK346+372.00的沉降板和观测桩为例进行说明。

2.1 沉降观测桩与沉降板的观测时间分别为156天、137天，最终确定各观测点的沉降量及沉降曲线（参见图1、图2和图3）。

2.2 根据双曲线模型理论预测DK346+372.00各观测点最终沉降量：该段路基工程共设置45个观测断面、114个有效沉降观测点，用双曲线法预测其最终沉降量，得出的沉降观测结果满足相关系数大于0.92，S（t）/S（t=∞）≥75要求的观测点共计79个，其余各点虽不能满足相关系数大于0.92，S（t）/S（t=∞）≥75的要求但沉降也趋于稳定。经过329天的检验，断定该段路基工程工后的最终沉降量与应用双曲线法预测的数值符合度较好，工后沉降≤15mm。

3 结论

双曲线法预测高速铁路软土地基工后沉降偶然性小、误差低、可靠度高，能较准确的预测特殊地理环境下地基工后沉降，并满足工程实际需要。同时以其计算简便、数据利用率高等方面的优越性，凸显出该方法是高速铁路软土地基工后沉降预测中较好的方法。

参考文献：

[1]王伟，宰金珉，卢廷浩.软土工后沉降双曲线模型与指数曲线模型分析[J].江苏大学学报：自然科学版，2008（2）.

[2]孙昊月，王清，林坚民，叶永红.双曲线法和指数曲线法推算软土地基沉降量的准确性比较[J].煤炭技术，2010（1）.

[3]杨涛，李国维，杨伟清.基于双曲线法的分级填筑路堤沉降预测[J].岩土力学，2004（10）.