路基及支擋結(jié)構(gòu)作業(yè)

1、摘 要：高速鐵路要為列車的高速行駛提供一個高平順性和高穩(wěn)定性的軌下基礎(chǔ)，而路基作為軌道結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，必須在運營條件下將線路軌道的設(shè)計參數(shù)保持在要求的標準范圍之內(nèi)，這無疑就對高速鐵路的沉降穩(wěn)定提出了很高的要求。因此，地基的沉降穩(wěn)定性以及沉降成了高速鐵路路基設(shè)計和施工的關(guān)鍵。本文從客運專線沉降監(jiān)測內(nèi)容、觀測精度、觀測頻度等方面做比較系統(tǒng)的論述，特別對路基沉降觀測作了深入研究，重點用灰色時變參數(shù)模型，將其與雙曲線模型進行比較。兩種結(jié)果的對比突出了灰色時變參數(shù)模型在“貧信息、少數(shù)據(jù)情況下的準確性和時效性。因此，灰色時變參數(shù)模型在實際工程中有著廣泛的前景。: 客運專線；沉降觀測；灰色時變參數(shù)模型；沉降;沉

2、降估計Abstract：The high- speed railroad must provide a high smoothness andhigh stable foundation under the axle for trains high speed travel， as the roadbed takes the track structure the foundation，we must maain the line tracks design variable the request reference range under the operation condition，t

3、his was without doubt set a very high request for settlements stability of the high-speed railroadTherefore，settlementof grounds stability as well as the settlement predictione thekey of the highspeed railroad grade location and the constructionThis artic1e have a systematic elaboration observation

4、content，the observation precion establishment of the and the observation given a detailedfrequency indicated passenger line，spellyexplanation on the roadbed Finally, I used the gray timevaryingparameters mmake a settlement predictionhe article，and Carrya error test to the forecasting result，then com

5、pared it with the resultof the hyperbolic curve mTwo kind of forecasting results contrasthas highlighted the gay timevarying parameters ms situationaccuracy and effectiveness when the poor information，the fewdataTherefore，the gray time-varying parameters mhas a widespreadapplication prospecthe actua

6、l projectKey words：dedicated passenger line；settlement observation；gray TVP；settlement prediction; settlement evaluate.m目錄第一章緒論11 選題的依據(jù)和意義12 高速鐵路路基沉降監(jiān)測控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀13 高速鐵路路基沉降計算分析研究現(xiàn)狀34 高速鐵路路基沉降預估方法研究現(xiàn)狀5第二章 高速鐵路路基沉降監(jiān)測分析1 監(jiān)測的內(nèi)容和設(shè)置原則122 路基沉降的監(jiān)測類型123 沉降測量布設(shè)方案134 沉降監(jiān)測方法135 沉降監(jiān)測的頻度16第三章高速鐵路路基沉降評估分析1 路基工后沉降的組

7、成172 評估方法183 路基沉降的評估要求194 路基工后沉降的曲線擬合方法205 推算工后沉降應(yīng)進一步研究的幾個問題21第四章灰色理論及其在沉降中的應(yīng)用1 灰色理論的基本概念222 灰色理論的理論基礎(chǔ)223 GM(n，h)模型234 等間隔GM(1，1)模型245 等間隔GM(1，1)模型256 模型精度驗26第五章結(jié)論與望27參考文獻28第一章 緒 論1. 選題的依據(jù)和意義隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展與人民生活水平的不斷提高，旅客對于所乘坐車輛的舒適度和速度的要求越來越高，具體到鐵路客運專線而言，對路基的變形和強度指標的要求也越來越高作為軌道的基礎(chǔ)，同時還必須具有縱向變形均勻、長期動力穩(wěn)定性和耐久

8、性等我國高速鐵路客運專線建設(shè)起步晚，但發(fā)展速度很快。中國的基本國情和客流特點決定了我國迫切需要發(fā)展大容量、低能耗、少占地、適應(yīng)性強的公共交通體系，高速鐵路就是這種公共交通體系中的主要組成部分，因此，高速鐵路在我國有廣闊的發(fā)展空間和運營前景高速鐵路的基礎(chǔ)設(shè)施是確保高速行車的基礎(chǔ)，高速鐵路與常規(guī)鐵路相比最大的區(qū)別在于線路高平順度特性方面。為了在高速行駛的條件下，實現(xiàn)旅客列車的安全性和舒適性，要求時速大于250krn的鐵路必須具有度的幾何線性參數(shù)，精度要保持在毫米級，做到高平順性。因此，除了對線下工程和軌道工程的設(shè)計施工等有特殊要求以外，線下工程必須建立一套與之相適應(yīng)的沉降監(jiān)測體系。縱觀世界各國高速

9、鐵路建設(shè)，都建有一個滿足施工、運營的沉降監(jiān)測網(wǎng)。通過總結(jié)無碴軌道鐵路建設(shè)經(jīng)驗認為，要成功地修建無碴軌道，就必須有一套完整、高效且比較精確的沉降觀測和沉降系統(tǒng)。鐵道部的一份線路設(shè)施方面一場深刻的技術(shù)，發(fā)展無碴軌道視為我國高速鐵路建設(shè)特別是在，這足以說明無碴軌道技術(shù)的巨大作用和廣闊前景。但是我國無碴軌道鋪設(shè)的數(shù)量少、時間短，尚缺乏設(shè)計、施工與運營經(jīng)驗等方面的經(jīng)驗，對此，針對無碴軌道高速鐵路的建設(shè)，我國需要通過國內(nèi)外聯(lián)合設(shè)計、試驗段的建設(shè)和相關(guān)試驗開展一系列的技術(shù)研究。在國際上，無碴軌道技術(shù)用于高速鐵路中比較有經(jīng)驗的是德國和，因此，我國可借鑒的無碴軌道結(jié)構(gòu)形式也主要來源于這兩個國家，相對而言，對于路

10、基上鋪設(shè)無碴軌道，德國的經(jīng)驗明顯地更豐富一些。無碴軌道由于受自身調(diào)整能力的限制，對線下工程的沉降變形提出了嚴格要求，因此要實現(xiàn)高速鐵路全線鋪設(shè)無碴軌道的目標，路基上鋪設(shè)無碴軌道已成為高速鐵路工程建設(shè)的制路基工后沉降問題尤為突出。問題。而如何有效的計算和控2.高速鐵路路基沉降監(jiān)測控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀高速鐵路對軌道的平順性提出了更高的要求，而路基是鐵路線路工程的一個重要組成部分，是承受軌道結(jié)構(gòu)重量和列車荷載的基礎(chǔ)，它也是線路工程中最薄弱最不穩(wěn)定的環(huán)節(jié)，路基幾何尺寸的不平順，自然會引起軌道的幾何不平順，因此需要軌下基礎(chǔ)有較高的穩(wěn)定性和較小的變形，以確保列車高速、安全、平穩(wěn)運行。由于軟土特殊的工程性質(zhì)和

11、高速鐵路路基的特點，在一般情況下，多數(shù)路段地基的強度與穩(wěn)定性的處理難度都不大，不成為控制；給工程帶來的主要難題是沉降變形及其各種處理措施條件下的固結(jié)問題，所以路基沉降變形問題是高速鐵路設(shè)計中所要考慮的主控。對控制路基沉降的認識是一個發(fā)展的過程，1972年國鐵編制的“新干線土建標準示方書”中要求路基的固實程度在最大干燥密度的90以上，路堤的圓錐支承力在500kNm以上。1982年開通的東越新干線采用“建造物設(shè)計標準解說(土體結(jié)構(gòu))”，將路堤分為上路堤和下路堤，其固實程度用K30表示。法國認為路基的技術(shù)狀態(tài)是保證軌道穩(wěn)定性的重要，法國研究和工程技術(shù)根據(jù)本國路網(wǎng)類型、技術(shù)標準和地質(zhì)特征，并吸取外國的

12、先進經(jīng)驗，在路基沉降控制技術(shù)方面進行了較深入的研究和工程實踐，特別是在高速鐵路建設(shè)中，積累了較為豐富的經(jīng)驗。修建巴黎一東南干線時，對填筑路基特別重視，嚴格監(jiān)測土壤的含水量，以確定路基填土層的最佳厚度以及夯實機的輾壓次數(shù)，并考慮到施工期間的氣象條件。其路基沉降控制標準為：工后沉降不超過20毫米，剩余沉降每年不超過10毫米，25年總沉降不超過100毫米；路基沉降控制方法均采用采用點式沉降感應(yīng)器控。具體做法如下：在路基處理完成后，沿線路縱向每20米設(shè)一道沉降感應(yīng)器電纜，在電纜上、沿路基橫斷面每1米安裝一個沉降感應(yīng)器，沉降感應(yīng)器和電纜埋設(shè)在路基面以下50厘米；埋設(shè)時、挖100厘米寬、50厘米深的溝，將

13、感應(yīng)器和電纜放置在溝底中部，然后用砂填埋，并、非沖擊壓實。在測取沉降數(shù)值時，每7天為一沉降時間段(即一個dt)測取一次數(shù)值，可以隨路基填筑過程測取沉降過程的數(shù)值，右圖一為路基橫斷面各點沉降 情況。也可以當每填筑階段完成、全部路基填筑完成、加荷載填筑完成、去荷載 完成時，測取沉降趨勢和沉降完成情況的數(shù)值，以繪制沉降曲線，并與標準曲線相比較。當沉降曲線接近或達到標準曲線時，表明沉降已趨于完成或完成。其中沉降完成是指1個dt的沉降量為零，沉降趨于完成是指連續(xù)3個dt的沉降量均小于一毫米。高速鐵路路基與普通鐵路路基有很大差別，高速鐵路要求路基強度高、剮度大、縱向剛度變化均勻且長久穩(wěn)定，以確保軌道的高平

14、順性，因此對機具設(shè)備的選擇、施工方法、質(zhì)量檢測體系和改良土加工工藝等方面，都提出了嚴格要求。從德、法等國針對我國高速鐵路設(shè)計的成果來看，德、法強調(diào)控制路基的不均勻沉降，其追求沉降的目標為不均勻沉降為零；對于無碴軌道路基，德國有更為嚴格的要求，要求路基的差異沉降為零。由于中德兩國的國情不同，德國采用較長的施工周期來達到工后沉降為零的目的(德國200kin左右的高速鐵路的工期可能達（5-8年)，而我國通常采用加大對軟土地基的處理力度，來盡量消除工后沉降的影響。無碴軌道結(jié)構(gòu)對下部基礎(chǔ)的沉降和差異沉降提出了嚴格要求。從國料看，無碴軌道的沉降控制，尤其是差異沉降控制均高于有碴軌道，甚至追求“零沉降，而沉

15、降控制標準與地質(zhì)勘察、沉降觀測精度、計算與方法、軌道結(jié)構(gòu)形式及扣件調(diào)整范圍、養(yǎng)護維修標準和維修周期等有關(guān)，因此，文獻n刀建議結(jié)合軌道結(jié)構(gòu)考慮沉降和差異沉降控制可按“零沉降標準考慮。一方面，應(yīng)加強勘探查明擬鋪設(shè)無碴軌道地段的地基條件；另一方面，加強地基處理，強化路基本體、基床施工質(zhì)量控制，地基應(yīng)以較高置換率的復合地基為主，確保沉降變形控制能滿足無碴軌道技術(shù)要求。3.高速鐵路路基沉降計算分析研究現(xiàn)狀鐵路路基沉降變形主要包含(1)對于列車動荷載長期作用下產(chǎn)生的變形，主要通過提高路床材料的質(zhì)量，提高壓實標準等措施加以控制，在規(guī)范要求的壓實標準及材質(zhì)條件下，列車動荷載部分引起的變形一般在5 mm以內(nèi)。2

16、)路基填料在自重作用下的壓實沉降，隨填料的材質(zhì)不同、填筑高度的不同，變形的大小也不一樣。該部分沉降一般為路基填筑高度的01一055，完成時間一般在填筑施工后12年。(3)支承路基的地基沉降變形。隨路基高度的不同、地基條件的不同，沉降也不一樣，為路基的主要沉降變形部分，且完成時間較長，為路基沉降變形和工后沉降考慮的重點。而且對于不同類型的地基土沉降完成的速度、時間不同，計算模式和方法亦不同。大量的表明，路基沉降是由土性、壓實度、飽和度、環(huán)境和外載等多方面綜合作用的結(jié)果，但主要是由路基本身和地基的排水固結(jié)變形引起的。地基的沉降變形與地基土的性質(zhì)和地基處理方法有關(guān)，而路基本體的變形通常與填料的性質(zhì)、

17、填料含水量和壓實系數(shù)有關(guān)，地基的沉降變形直接影響到路基的變形。在修筑客運專線時，挖、填方路基沉降計算是一個比較突出。目前有關(guān)路基沉降計算中，理論公式法是建立在Terzaghi等人創(chuàng)立的經(jīng)典土力學基礎(chǔ)上，其中引入了許多簡化假定。這類方法具有簡便、直觀、計算參數(shù)少且易取得等優(yōu)點，因而在工程中得到了廣泛應(yīng)用。數(shù)值分析方法則是近代土力學研究的產(chǎn)物，它可以較全面地考慮土體的變形特性及邊界條件，理論上較嚴密。但這種方法有一定難度，缺乏理論公式法所具有的許多優(yōu)點，因此，目前在工程實際中尚未得到廣泛應(yīng)用。在豎向荷載作用下，對于砂性土地基，初始沉降是主要的，土體偏斜變形和排水固結(jié)變形在荷載作用后很快完成；對飽和

18、軟粘土地基，固結(jié)沉降是主要的，總沉降需要很長時間才能完成。初始沉降常采用彈性理論求解，固結(jié)沉降多采用分層總和法根據(jù)固結(jié)試驗所確定的參數(shù)求解，次固結(jié)沉降常根據(jù)蠕變試驗確定參數(shù)來求解。另外，在工程實際中，工后沉降常為工程界和業(yè)主所關(guān)心，它直接關(guān)系到整個工程在投入使用后所帶來的一系列問題。一般情況下，工后沉降包括在施工階段尚未完成的固結(jié)沉降和次固結(jié)沉降的大部分。路基沉降由兩部分組成。一部分是填土在外荷載和自重作用下產(chǎn)生的壓縮變形和不斷增加的后期蠕變變形；另一部分是地基土在路堤荷載作用下，將產(chǎn)生的壓縮和固結(jié)變形?，F(xiàn)介紹目前應(yīng)用最廣的幾種方法。1分層總和法分層總和法是工程中使用最多的沉降計算方法，其基本

19、原理是先求出路基土的豎向應(yīng)力，然后利用室內(nèi)壓縮試驗測出的壓縮曲線、壓縮指標、壓縮系數(shù)或壓縮模量計算分層沉降量然后再求和。其中e-lgp曲能夠考慮地基土的應(yīng)力歷史，分別計算正常固結(jié)土、超固結(jié)土和欠固結(jié)土情況下路基土的最終固結(jié)沉降量。分層總和法計算的沉降值一般與實測值不盡一致，主要原因是：一、分層總和法計算所做的幾點假定與土體的實際情況不完全符合。二、土的壓縮性指標、試樣的代表性、取原狀土的技術(shù)及試驗的準確度都存在一定問題。這些計算方法所采用的計算參數(shù)都是在完全側(cè)限條件下測到的，沒有考慮土的側(cè)向變形的影響，故計算結(jié)果有一定的偏差。分層總和法的新發(fā)展：用分層總和法計算地基沉降，概念比較明確，計算參數(shù)

20、容易獲得，因而在工程中得到了廣泛的應(yīng)用，目前許多規(guī)范法。的也是這種方2有限單有限單計算沉降量是將路基和路堤看作一個整體來劃分網(wǎng)格，形成離散體系，在荷載作用下算出任意時刻路基和路堤各點的位移和應(yīng)力。其中路基頂面的豎向位移就是所求的路基的最終沉降量。該法除了可采用非線性彈性、彈塑性、等多種本構(gòu)模型外，目前己能考慮到更復雜的土體本構(gòu)關(guān)系，如一些考慮流變的粘彈一塑性模型。目前應(yīng)用最廣的是非線性彈性一張雙曲線模型。有限單能夠考慮路基的二維甚至三維變形，因此可以較好的反映側(cè)向變形對沉降的影響。同時它還可以考慮應(yīng)力歷史、路基與路堤相互作用、復雜的邊界條件、施工中的逐級加載、土層的各向異性等對變形的影響。在固

21、結(jié)計算時可以采用固結(jié)理論，可避免一維固結(jié)計算的許多，從理論上說有限單是一種較為完善的方法。它的缺點是計算工作量大，模型計算中所需要的計算參數(shù)多且確定，隨著計算機的發(fā)展開始受到了人們的重視。但目前在我國僅用于理論研究和重要工程、重點地段的計算。3考慮應(yīng)力歷史沉降計算方法30年代，Casagrand采用等比級數(shù)加載，在固結(jié)試驗中進行幾次加荷一卸荷再加荷的過程，并在半對數(shù)坐標軸上繪制e19 P曲線，如圖2（a），再根據(jù)如圖2(b)的方法求出土的先期固結(jié)壓力P。設(shè)土體現(xiàn)存上覆壓力為，根據(jù)與pc的關(guān)系確定土體的固結(jié)程度：(1) =p。，屬正常固結(jié)土；(2)plp 。，屬欠固結(jié)土。這樣，考慮了應(yīng)力歷史對沉

22、降的影響，采用原始壓縮曲線確定土的壓縮性指標。由于土的固結(jié)程度不同，原始壓縮曲線及孔隙比的變化也不一樣，最后得到不同固結(jié)狀態(tài)下的沉降計算公式。圖 2.leasagrand 確定P。的方法4三維沉降計算方法地基土在荷載作用下實際上是處于三向應(yīng)力狀態(tài)，其沉降除包括豎向壓縮變形外，側(cè)向變形引起的沉降也是不容忽視的。除近代隨著計算機發(fā)展興起的有限單能夠全面的考慮地基土的三維受力狀態(tài)外，現(xiàn)有的三維沉降計算方法大致可以分為三類：一種是在計算沉降時假定地基土體為各向同性彈性體，從彈性理論的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系出發(fā)計算沉降變形量，如三維壓縮法；第二種是利用室內(nèi)試驗模擬三維應(yīng)力的影響，根據(jù)試驗所得參數(shù)計算沉降量，如La

23、mbe的應(yīng)力路徑法，司一比倫的半經(jīng)驗法；此外還有法就是將一維沉降計算結(jié)果乘上一個經(jīng)驗修正系數(shù)來反映側(cè)向變形對最終沉降量的影響，如我國建筑地礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范的沉降計算方法，經(jīng)驗系數(shù)是通過大量實測資料統(tǒng)計分析后得到的一個范圍值。5應(yīng)力路徑法土體中一點的應(yīng)力狀態(tài)可以用應(yīng)力空間中的一個應(yīng)力點來描述。在荷載作用下，土體中一點的應(yīng)力狀態(tài)的改變過程可以用對應(yīng)的應(yīng)力點在應(yīng)力空間的運動軌跡來描述。應(yīng)力點在應(yīng)力空間的運動軌跡稱為應(yīng)力路徑。傳統(tǒng)的分層總和法計算沉降只考慮壓縮變形，而在土體發(fā)生變形過程中不僅存在豎向壓縮變形，還存在剪切變形。剪切變形使地基土的模量隨著剪應(yīng)力的增大逐步減小。壓縮變形使土體進一步固結(jié)，地基土模量

24、不斷增大。因此合理的計算方法應(yīng)同時考慮這兩種變形的作用。已有的各種本構(gòu)關(guān)系模型對應(yīng)力路徑的適應(yīng)性是不同的。研究表明，絕大多數(shù)模型只能適應(yīng)一定范圍的應(yīng)力路徑變化，即使是常用的DuncallChang模型也只對常圍壓的應(yīng)力路徑很好的適應(yīng)性。在一般工程條件下，土體因其所處位置不同而經(jīng)受不同的應(yīng)力路徑，且在加載過程中應(yīng)力路徑也是變化的，所以應(yīng)力路徑的變化應(yīng)在地基模型中加以考慮。Lambe(1964：，1967),，Lambe和Marr(1979)提出采用應(yīng)力路徑法計算沉降應(yīng)力路徑法的基本概念是用應(yīng)力軌跡表示工地現(xiàn)場在施工前、施工期間以及完工后地基的應(yīng)力變化情況。土體中任一單元的應(yīng)變、孔隙壓力和強度都與

25、應(yīng)力路徑有關(guān)，所以應(yīng)力路徑法能夠從土體應(yīng)力變化來推測土的變形和強度，清楚闡明土力學中地基沉降與穩(wěn)定兩個課題中各種計算公式的內(nèi)涵，并把這兩個課題有機地聯(lián)系起來。軟黏土受荷載作用后，往往有兩個過程：首先是形變，然后是體變。加荷初始，孔隙水一時來不及排出，孔隙水壓力上升，這就相當于固結(jié)不排水過程，體積不變。隨著孔隙水壓力的消散，體積壓縮，有效法向應(yīng)力增加，而偏應(yīng)力不變，這相當于固結(jié)排水過程。因此，沉降就可分成兩部分計算，通過模擬現(xiàn)場實際加荷條件，進行室內(nèi)固結(jié)不排水和固結(jié)排水試驗、分別量測不排水應(yīng)變和排水應(yīng)變，由此求得不排水沉降與固結(jié)排水沉降。應(yīng)力路徑法對于認識沉降機理，分析常規(guī)計算中可能產(chǎn)生的誤差趨

26、勢，都是很有益的。實用應(yīng)力路徑法，可以解釋為在常規(guī)土工試驗中土樣的應(yīng)力變化的實質(zhì)情況。應(yīng)力路徑法可以用來總結(jié)其它沉降計算方法，因為不同的沉降理論的假設(shè)將得到不同的應(yīng)力路徑。但該法使用較為麻煩，試驗技術(shù)要求過高，目前尚未被工程界采用。應(yīng)力路徑法計算沉降的新發(fā)展：與路基的填筑過程相似的水工土石壩的沉降計算中，介紹運用增量理論給出了變形模量隨應(yīng)力增量比變化的計算方法，對變形模量和泊松比進行修正，在此基礎(chǔ)上得到新的考慮應(yīng)力路徑的沉降計算法。 6差分法這也是一種數(shù)值計算法，目前法國、和的一些學者在常規(guī)計算方法的基礎(chǔ)上，用差分法把土層的不均勻性，土性參數(shù)的非線性變化等納入到計算程序中。因而它是傳統(tǒng)計算方法

27、的改進，但較有限易于使用。從沉降變形分析和現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)分析來看，沉降變形分析往往與實測結(jié)果存在一定距離，對工后沉降變形要求越高，其影響就越大。由于路基填筑過程中其地基應(yīng)力是不斷變化的過程，其豎向變形和側(cè)向變形均隨著路基填筑發(fā)生不同程度的變化。試驗分析表明，地基的沉降變形和側(cè)向變形是緊密相關(guān)的，若將路基的側(cè)向變形和豎向變形考慮，分析所得結(jié)果與實際結(jié)果的差值會縮小。4.高速鐵路路基沉降預估方法研究現(xiàn)狀地基在荷載作用下，沉降將隨時間發(fā)展，其發(fā)展規(guī)律可以通過土體固結(jié)原理進行數(shù)值分析來估算，但是由于固結(jié)理論的假定條件和確定計算指標存在試驗技術(shù)上，使得實測地基沉降過程數(shù)據(jù)在某種意義上較理論計算更為重要。通

28、過大量的沉降觀測資料的積累，可以找出地基沉降過程的具有一定實際應(yīng)用價值的變形規(guī)律，還可以根據(jù)路基施工時的實測沉降資料和已取得的經(jīng)驗進行估算，是工程中最為常用的沉降分析方法。很多文獻根據(jù)實測數(shù)據(jù)以及一些經(jīng)驗方法對沉降進行預估，并應(yīng)用于工程實際。實例表明，目前的沉降已經(jīng)達到不超過實際沉降的1020的最終沉降量，但是預估沉降與時間的關(guān)系以及預估沉降和諸多的影響方面的研究仍然不夠。根據(jù)沉降資料推算地基沉降有以下的一些主要方法：(1)原位試驗法沉降可以通過原位試驗測定相應(yīng)參數(shù)來估計。通常用來預估地基沉降的原位試驗有平板載荷試驗、靜力觸探試驗、標準貫入試驗和旁壓試驗等。不過，這些試驗由于各種各樣的，比如儀

29、器的精確度、量測裝置以及外界環(huán)境的影響都給結(jié)果帶來很大的誤差，預估的沉降值也受到一定的影響。(2)雙曲雙曲線方程為：中組成方程組求得的系數(shù)。沉降計算的具體順序：(1)確定起點時間(t=O)，可取填方施工結(jié)束日為t=O。 (2)根據(jù)實測資料計算 t(St-So)，見下圖 3.圖 3.用實測值推算最終沉降的方法(3)繪制 t 與t(St 一S。)的關(guān)系圖，并確定系數(shù)a，b，見圖 4。圖 4.求 a，b 方法計算S。由沉降一時間雙曲線關(guān)系推算出S-t曲線。上述公式反映了平均沉降速度，按雙曲線規(guī)律減少的假定前提下繪出的。說明：起點日之前的沉降量甌即為初期沉降量，見圖3。預壓時間至少應(yīng)大于三個月，否則偏

30、差大。當?shù)鼗翞槌蓪拥鼗鶗r，應(yīng)分層繪制各層沉降過程線，否則會對殘余沉降估計偏低。雙曲是一種經(jīng)驗方法，推算原理不強，理論性不夠明確，也會因?qū)崪y沉降時間不夠，無法(3)反演分析法。曲推測，但比較簡單明了，所以有一定的實用性。反演分析法是近十幾年發(fā)展起來的一項新技術(shù)，它通過已有的沉降觀測資料，如工程中實測的應(yīng)力應(yīng)變、位移等，通過數(shù)值計算確定巖土介質(zhì)的力學參數(shù)，反演得到正分析中的某些輸入?yún)?shù)，使正分析得到的結(jié)果與實測沉降充分接近。如可以通過反演分析確定原位固結(jié)系數(shù)，再根據(jù)Terzaghi的一維固結(jié)理論推算最終沉降量及沉降發(fā)展過程。等(2000年)用Merchant一維黏彈性固結(jié)模型進行了一維反演分析，

31、在不考慮側(cè)向變形的條件下，建立了沉降與沉降速率的計算式，該式包含四個計算參數(shù)，分別反映主固結(jié)與次固結(jié)的沉降大小和發(fā)展快慢，用實測沉降進行反演分析，求得這些參數(shù)，即可計算總沉降量和沉降速率。由于采用黏彈性模型，次固結(jié)的影響可以得到考慮。(4)固結(jié)度對數(shù)配合法(三點法)該法由曾于1959年提出，固結(jié)度的理論解普遍表達式為：不論豎向排水、向外或向內(nèi)徑向排水，或豎向和徑向聯(lián)合排水等情況均可使用，所不同的只是，值。根據(jù)固結(jié)度定義：由上倆式聯(lián)立：為求t時刻的沉降，上式右邊有四個未知數(shù)，即S、Sd、。在實測初期沉降時間曲線(St)上任意選取三點：(t1，S1)，(t2，S2)，(t3，S3)并使t，一t2=

32、t2-tl，將上述三點分別代入上式中，聯(lián)立求解得參數(shù)和最終沉降量S以及Sd的表達式，其中Sd的表達式中還含有這個變量。一般在Sd時，可采用理論值：=8(*)，將所求得的，S，Sd分別代入上式中便可取得任意時刻的沉降。(5)拋物河海大學通過對高速公路塑板處理段的工后沉降資料分析，發(fā)現(xiàn)公路完建后的沉降曲線在初期并不表現(xiàn)雙曲線或指數(shù)曲線的形式，在沉降一時間對數(shù)坐標系(S)中沉降曲線可由兩部分組成，第一部分可由拋物線來擬合，第二部分即次固結(jié)部分可由直線擬合，第一部分和第二部分發(fā)生的量級和時間取決于土層固結(jié)后達到的孔隙比所對應(yīng)的當量固結(jié)應(yīng)力。只要運營期的有效應(yīng)力小于預壓期末的固結(jié)應(yīng)力，次固結(jié)可以忽略不記

33、，否則，就應(yīng)該考慮次固結(jié)的影響。實踐證明，除有機質(zhì)含量很高的土外，沉降量主要集中在第一部分，沉降曲線的一般表達式為：應(yīng)用該法，僅需掌握短期的實測資料即可求得滿足工程精度要求的工后沉降量及鋪筑路面時對應(yīng)的沉降速率，并可以及時指導施工，該法實際推算結(jié)果比雙曲更加可靠。(6)指數(shù)曲式中：Sm。一最終沉降；A，B一系數(shù)，求法同雙曲中a，b。上兩式簡單實用，但是前提是假定荷載一次施加或者突然施加的，這與實際情況不符，因此上述方法尚可改進，下面的修正指數(shù)曲加載階段，將各級荷載增量所引起的沉降疊加。將路堤荷載分為若干個(7)修正指數(shù)曲圖 5.加荷與沉降發(fā)展曲線對于多級加荷的，路堤沉降曲線“臺階狀發(fā)展的情況，

34、可把常規(guī)的指數(shù)曲線模型拓展為：式中：m為加荷的總級數(shù)；t為沉降時刻ti，到第k級荷載施加時刻tk。的時間間隔(圖5)；Sk為第k級荷載增量所引起的最終沉降量，當加荷速率與土層狀況不變時，Sk與Pk比值近似為定值，若令C為比例常數(shù)，則有Sk=CPk，Pk必為第k級荷載增量；A，B，C均為反應(yīng)土體固結(jié)性質(zhì)的參數(shù)，設(shè)其與荷載的施加無關(guān)，視為常量。上式就變?yōu)椋焊鶕?jù)沉降實測值，采用試算法確定上式中的參數(shù)A，B，C，將已確定出的參數(shù)帶回上述經(jīng)驗公式模型中，分別計算各級荷載在t，時刻所引起的沉降量，將各級荷載在t，時刻所引起沉降量進行疊加，即得t，時刻總沉降量。(8)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法自20世紀

35、80年代中后期以來，迅速發(fā)展為一個前沿研究領(lǐng)域，并廣泛應(yīng)用于各個學科。目前，已有人將人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)運用于路基沉降計算。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有集體運算和自適應(yīng)能力，聯(lián)想、綜合與推斷，能夠?qū)β坊捌诔两蒂Y料進行分析，路基填土的基本性質(zhì)，通過模擬填土性質(zhì)、加載與變形之間的復雜的函數(shù)關(guān)系，就可以進行路基沉降的。在用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析路基沉降問題時，只要取三層網(wǎng)絡(luò)(輸入層、中間層、輸出層)?？紤]到土的非線性，輸出層取為荷載增量下的沉降增量；輸入層則為反映路基沉降的主要(如施工加載方式、施工加載速率、施工間歇期、前期沉降值等)；中間層為反映土的力學性質(zhì)和變形特征(如土的重度、強度指標、壓縮系數(shù)、滲透系數(shù)、固結(jié)系數(shù)等)。建立

36、起反映路基沉降影響與路基沉降量之間的關(guān)系的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)后，就可以用已有的沉降觀測資料對網(wǎng)絡(luò)進行學習訓練，待到網(wǎng)絡(luò)誤差小于預先設(shè)定值時，網(wǎng)絡(luò)就能夠抽取并填土的力學性質(zhì)和變形特性，再輸入要進行的沉加載情況，就可以通過網(wǎng)絡(luò)出將要發(fā)生的沉降變形情況。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法降尤其適合于只有一些沉降觀測資料而無土性參數(shù)的情況，與實測沉降誤差較小，有一定的發(fā)展前景。(9)灰色理論自從八十年代法聚龍教授創(chuàng)立了灰色系統(tǒng)理論以來，灰色系統(tǒng)理論得到了較普遍的應(yīng)用和廣泛的重視，在農(nóng)業(yè)、林業(yè)、水利、能源、交通、經(jīng)濟等領(lǐng)域，灰色系統(tǒng)理論在方面取得了令人矚目的成就。一般而論，引起沉降的原因主要是外加荷載作用的結(jié)果，但荷載與沉降的關(guān)系既非明

37、白清楚的數(shù)學關(guān)系，也非如“黑箱”那樣結(jié)構(gòu)、參數(shù)和特征一無所知，它是界于白的清晰和黑的不清晰之間的一種灰色的朦朧，因此可用灰色系統(tǒng)理論來描述。灰色系統(tǒng)理論的基本思路是：首先對數(shù)據(jù)進行累加處理，使觀測數(shù)據(jù)序列的隨機影響淡化，從而提高觀測數(shù)據(jù)序列的內(nèi)在規(guī)律，然后再將數(shù)據(jù)序列建成一個變量具有微分、差分、近似指數(shù)規(guī)律兼容的灰色模型。灰色模型又稱GM模型，即Gray M之意，它是用一組微分方程給出的數(shù)學模型。利用GM可以對所研究系統(tǒng)的發(fā)展變化進行全局觀察、分析和長期GM(1，N)和一階一元。根據(jù)因子的數(shù)目可分為一階多元模型模型GM(1，1)。灰色理論屬于系統(tǒng)科學理論，它提供了在貧信息情況下求解系統(tǒng)問題的新

38、途徑。它將一切隨量看作是在一定范圍內(nèi)變化的灰色量，將隨機過程看作是在一定范圍內(nèi)變化的、與時間有關(guān)的灰色過程。對灰色量用數(shù)據(jù)生成的方法，將雜亂無章的原始數(shù)據(jù)整理成規(guī)律性較強的生成序列，然后建立模型而進行。這樣，就能在較高的層次上處理問題，從而較全面揭示系統(tǒng)的長期變化規(guī)律。目前，工程中最為常用的沉降預估還是采用常規(guī)計算方法，沉降推算采用曲線擬合法，這是由于這兩類方法較其它方法來得簡單，工程技術(shù)便于應(yīng)用。雖然其它方法可能精度更高，但由于過于復雜，對試驗技術(shù)和參數(shù)選取的要求過高或需要高深的數(shù)學理論，因此即使在將來，也不會在工程中完全替代常規(guī)分析法。綜合分析現(xiàn)有的各種計算和方法可以看出，探索一種建模簡便

39、、參數(shù)選取要求相對簡單、適用性強、參數(shù)具有時變特性、操作快捷的沉降方法具有切實的意義。第二章 高速鐵路路基沉降監(jiān)測分析目前高速鐵路建設(shè)呈雨后之勢，都要求對路基沉降變形進行動態(tài)監(jiān)測，在施工期間進行系統(tǒng)的沉降監(jiān)測與分析評估，觀測數(shù)據(jù)作為竣工驗交時工后沉降控制量的依據(jù)，以保證路基工后沉降控制在15mm以內(nèi)。1.監(jiān)測的內(nèi)容和設(shè)置原則監(jiān)測內(nèi)容有：不同的路基高度，不同的地基條件，不同的結(jié)構(gòu)部位等具體情況設(shè)置沉降監(jiān)測剖面，且監(jiān)測范圍應(yīng)函蓋所有沉降發(fā)生的路段。沉降動態(tài)變形監(jiān)測的內(nèi)容包括路基面沉降監(jiān)測、路基本體沉降監(jiān)測、基底沉降監(jiān)測、深厚層地基分層沉降監(jiān)測、軟土地基水平位移監(jiān)測、復合地基加筋(土工格柵)應(yīng)力應(yīng)變

40、監(jiān)測共六個方面。路基面監(jiān)測點是變形監(jiān)測的重點部位，同時為評價沉降的發(fā)生與發(fā)展規(guī)律，總沉降量及工后沉降完成時間，還必須在路基填層中以及路基基底布置監(jiān)測點。路基面的沉降觀測主要通過沉降觀測樁來監(jiān)測；路底的沉降觀測主要通過單點沉降計、沉降板來監(jiān)測；路堤本體的沉降觀測主要通過剖面沉降管來監(jiān)測?；壮两当O(jiān)測與路堤本體沉降監(jiān)測在一般路基(非試驗段路測點可同時布置于路底和基床底層頂面；分層沉降監(jiān)測、加筋(土工格柵)應(yīng)力、應(yīng)變監(jiān)測按不同的工程地質(zhì)地貌單元，選擇代表性地基類型工點進行；基底沉降監(jiān)測與路堤本體沉降監(jiān)測在一般路基(非試驗段路測點建議一同布置于路底和基床底層頂面；同時在軟土及松軟土路基填筑時，沿線路縱

41、向每隔30-50m在距坡腳2m處設(shè)置位移邊樁，以控制填土速率。設(shè)置原則：以路基中心沉降監(jiān)測為重點，包括路基面沉降監(jiān)測，基底沉降監(jiān)測，路堤本體沉降監(jiān)測、深厚層第四系地層的分層沉降監(jiān)測，另外軟土和松軟土地基路堤地段的水平位移監(jiān)測等。2.路基沉降的監(jiān)測類型路基沉降監(jiān)測類型應(yīng)根據(jù)路基填筑高度、路基結(jié)構(gòu)、地基條件以及監(jiān)測內(nèi)容等確定，大致可分為7種類型，分別是(1)一般路堤地段沉降監(jiān)測(A型)；(2)一般軟弱土地基路堤地段沉降監(jiān)測 (B型)；(3)深厚覆蓋層地段沉降監(jiān)測(C型)； (4)低填淺挖路測(D型)；(5)過路基沉降監(jiān)測(E型)；(6)巖溶路基沉降監(jiān)測(F型)；(7)路塹地段的置圖式。當路沉降監(jiān)測

42、(G型)。上圖6即為一條高速鐵路基變形監(jiān)測剖面基本布底或下臥壓縮層為平坡時，路堤主監(jiān)測斷面為線路中心；當?shù)乇砘蛳屡P壓縮層橫坡大于20時，于填方較高側(cè)或壓縮層厚側(cè)增加監(jiān)測點。沉降測量布設(shè)方案路基面沉降監(jiān)測路堤地段每個監(jiān)測斷面設(shè)三個點，分別位于路基中心、兩側(cè)路肩，采用監(jiān)測樁，在路基成形后設(shè)置，如圖7所示：圖7.半幅路堤斷面沉降觀測布置示意圖路塹觀測為于線路中心、兩側(cè)路肩各設(shè)置一個監(jiān)測點，每個監(jiān)測斷面三個點，監(jiān)測方法采用監(jiān)測樁，在路基成形后設(shè)置。3.2 基底沉降監(jiān)測在地基表面處理完成后、路堤填筑前，在路堤基底地面的線路中心預埋度智能型單點沉降計進行基底沉降監(jiān)測。每隔一段距離，路中心增設(shè)沉降板進行沉降

43、校核監(jiān)測。當?shù)乇頇M坡大于20時，在填土較厚一側(cè)增設(shè)1個測點，以評價基底沉降的均勻情況?；壮两当O(jiān)測斷面按設(shè)計布設(shè)，在地面縱坡變化較大的地段，視地面坡度變化情況加密設(shè)置。3.3 路基本體沉降監(jiān)測當路基填料填筑開始時，路中心的路床表層底部埋設(shè)度智能型單點沉降計用于觀測基床表層底部的沉降。相同時間內(nèi)，基床表層底部的沉降變化值與相應(yīng)。位置基底沉降變化值之差即為路基本體的變形。3.4 深厚層地基分層沉降監(jiān)測軟土和松軟土厚度6m地基，一般每隔50m設(shè)置一處沉降監(jiān)測斷面，過路基必須設(shè)置，一般采用電磁式沉降儀，于路基中心地基中設(shè)置，分層沉降儀布設(shè)間距2D30m。3.5 軟土地基水平位移監(jiān)測軟土、松軟土地段，于

44、路堤兩側(cè)坡腳外2m和10m處設(shè)位移觀測樁，間距20米，進行水平位移監(jiān)測，根據(jù)水平位移速率在大小控制軟土地段的填土速率。當觀測樁位移超限或累計邊樁位移過大時，應(yīng)停止填筑，分析原因，研究好處理措施后方可填筑。沉降監(jiān)測方法沉降板法結(jié)構(gòu)形式：如右圖8所示。沉降板由底座、金屬測桿和保護套管組成。測桿上端包有鐵皮接 頭，測桿外需加套管，以消除填土與觀測桿問的摩擦力。測桿和套管隨填土高度的增大而接長，每節(jié)長度不宜超過 50 cm，接高后的測桿頂面應(yīng)高于套管上口，套管上口應(yīng)加蓋封住，避免填料落入管內(nèi)而影響測桿下沉度，蓋頂高出碾壓面高度不宜大于25 cm。沉降板的尺寸取決于板下土層的壓縮性及均質(zhì)性。安裝沉降板前

45、需將地面整平，以便保持底板的水平及測桿的垂直。在填土高達1m以后，根據(jù)填土部分的壓縮量，將套管上拔一定距離，以免由于填土部分的壓縮而影響地面沉降數(shù)值。工作原理。沉降觀測采用水準儀進行。利用底座位置的變化來測定土體的垂直位移。即當土體發(fā)生沉降或隆起時，埋設(shè)在土中的底座也跟隨一道移動，并聯(lián)帶觀測桿在套管中作上下運動。測定觀測桿的頂面高程，即可推算出待測點的沉降值。填土高度低于臨界高度時，每兩天觀測一次；接近臨界高度時，每天觀測一次；在沉降量急劇增大的情況下，每天觀測次數(shù)不應(yīng)少于23次，精度應(yīng)準確到1 mm。由于觀測桿上端伸出地面，在施工中易遭到破壞或發(fā)生彎曲變形而影響測量精度，用沉降板測得的沉降精

46、度只有1 cm。2. 沉降水杯法結(jié)構(gòu)型式：如圖9所示。圖9.水杯法示意圖儀器由沉降水杯、進水管、出水管、排氣管、量測板等五大部分組成。沉降水杯由經(jīng)防銹處理過的，上、下鋁合金蓋板組成。底座上設(shè)有帶保護的進水管(與連通水管相接)、排氣管及出水管。且各管路應(yīng)采用聚氯乙烯與測頭相連的進水管、出水管及排氣管的終端均固定在量測板上，量管。測板上還配有抽氣、供水裝置。工作原理。采用連通器原理測量測點處的沉降。埋設(shè)沉降水杯前同樣需將地面整平，并將三根管子引出，每次測試都需將水杯中的氣泡排完，當土內(nèi)水杯與外面進水管兩端都處于同一大氣壓下時，而且水杯充滿水并溢流后，此時進水管中的水面處的高程即為土內(nèi)水杯杯口高程。

47、測得水杯杯口高程的變化量即為該測點的相對垂直位移量。沉降觀測采用水準儀進行。精度應(yīng)準確到1mm。3.鐵環(huán)分層沉降儀法適用于路基處理過程中的堆載試驗，基坑開挖或回填作業(yè)中引起的隆起和沉降的測量，也可測得一般堤壩的水平位移即側(cè)向位移。結(jié)構(gòu)型式：如圖10所示。圖10.鐵環(huán)分層沉降儀法示意圖儀器由測頭、三腳架、鐵卷尺和沉降管組成。測頭一端系有50m長鋼卷尺及三芯電纜。鋼卷尺和電纜平時盤繞在滾筒上。沉降管由主管與聯(lián)接管組裝而成，另在主管上套一只鐵沉降環(huán)，環(huán)的內(nèi)外徑與聯(lián)接管相同，厚2 mm。鐵環(huán)與沉降管一道埋在土環(huán)可隨土體的下沉而移動。沉降管同樣也隨施工進度不斷接長。工作原理。利用鐵環(huán)在沉降管中的相對位置

48、來測定土體的垂直位移。即當土體發(fā)生沉降或隆起時，埋設(shè)在土中的鐵環(huán)也跟隨一道移動，并聯(lián)帶沉降管作上下運動。當測頭接近鐵環(huán)后，可由鋼卷尺的讀數(shù)來計算待測點此時的位置。這樣可用測頭自上而下依次逐點測定管內(nèi)各鐵環(huán)位置，與初始位置相減，即可算出各測點的沉降量。沉降管上端伸出地面，在施工中易遭到破壞或發(fā)生彎曲變形而影響測量精度，用分層沉降儀測得的沉降精度也只有1cm。剖面沉降儀法剖面沉降儀法是一種精密的測量儀器，可連續(xù)測讀結(jié)構(gòu)物下部的地表沉降量，不影響地表以上的施工，不破壞上部結(jié)構(gòu)的完整。該項監(jiān)測廣泛應(yīng)用于軟土加固堤壩、高速公路(鐵路)、堆載試驗等土工程的地基工程。剖面沉降儀法分為兩類，一類是水力法；另一

49、類是測斜法。水力法結(jié)構(gòu)型式：如右下圖11所示。該儀器 由測頭、充滿液體的管路、液體容器、信號電纜及測讀儀等成。管路中充填的液體是無空氣的防凍液 體。為增加靈敏度可用水銀。在使用前，需在地表埋設(shè)剖面沉降管。剖面沉降管可用聚氯乙烯管。工作原理。測量時，將沉降測頭放入填土的沉降管中，它通過充滿液體的管路與液體容器連接，由傳感器測得探頭內(nèi)液體壓力，就可測出探頭與容器內(nèi)水位的高差。由不同測點處具有不同的水位差，可以測出待測點的相對高程，再用水準儀測出管頭的絕對高程，即 出各點的絕對高程。精度可以達到01 mm。4.2 測斜法結(jié)構(gòu)型式：如圖12所示。圖12.測斜法示意圖該儀器由測頭、信號電纜及測讀儀等組成

50、。其圖12測斜法示意圖敏感元件是度伺服加速度計。在使用前，需在被測土體埋設(shè)測斜導管(內(nèi)壁開有導槽)，導槽方準測斜方向。工作原理：測量時，將測頭沿管子移動，每移動一個標準長度L=500 mm需記錄此時的輸出電壓。原理是基于測頭加速度計測量重力矢量在測頭軸線垂直面上的分量大小，從而確定測頭軸線相對水平面的傾斜角的原理。測量中還需測管口的高程，從而確定各待測點的高程。5.沉降監(jiān)測的頻度路基沉降觀測分為四階段進行，每個階段的沉降觀測的頻次應(yīng)根據(jù)沉降的發(fā)生與發(fā)展規(guī)律及沉降大小確定，一般應(yīng)按照如下觀測頻度進行：第一階段：路基填筑施工期間的觀測，主要觀測路基填土施工期間地基與堤身的沉降變形以及路堤坡腳邊樁位

51、移與沉降。本階段沉降觀測應(yīng)與施工配合，每填筑一層應(yīng)觀測一次，同時應(yīng)保證不超過3天觀測1次。第二階段：路基填筑施工完成且預壓土方施加后，自然沉落期的沉降觀測，該階段應(yīng)對路床底層頂面的沉降及路底沉降進行系統(tǒng)的觀測，直到工后沉降評估可滿足鋪設(shè)無碴軌道的要求為止。本階段的沉降觀測頻度為：第1-15天每3天一次，第16-90天每7天一次，第90-180天每15天一次。第三階段：預壓土方卸載、鋪設(shè)基床表層(級配碎石層)、無碴軌道鋪設(shè)期間及正式運營前的觀測。本階段的沉降觀測頻度為：前15天每3天一次，第15天后每7天一次。第四階段：試運營期間的觀測(對于需進行運營期進行沉降觀測的路基)。本階段的沉降觀測主要

52、進行路基面觀測樁的觀測，一般每月1次，必要時進行路基本體沉降及地基土沉降的觀測。實際工作進行時，觀測時間的間隔還要看地基的沉降值和沉降速率，兩次連續(xù)觀測的沉降差值大于4mm時應(yīng)加密觀測頻次。當出現(xiàn)沉降突變、降雨等外部環(huán)境變化時應(yīng)增加觀測頻次。水變化及第三章 高速鐵路路基沉降評估分析1.路基工后沉降的組成對鐵路路基而言，工后沉降是指路基竣工鋪軌通車后所產(chǎn)生的沉降量，一般由三部分組成：(1)路基填土在自重及上部建筑作用下產(chǎn)生的壓密沉降；(2)路基基床在動荷載作用下的彈性變形和累積塑性累積變形；(3)地基在軌道、路堤自重及列車作用下的殘余沉降。有科研成果表明，第一部分沉降與路堤填料和壓實質(zhì)量有密切關(guān)

53、系。國外高速鐵路的經(jīng)驗和實測資料表明，路堤填土壓密沉降主要通過壓實密度來控制。該部分沉降一般在路堤竣工后一年左右完成，若施工組織安排合理的施工和放置工期，路基本體的壓密沉降可不計入工后沉降。第二部分沉降與列車軸重、運行密度、軌道結(jié)構(gòu)以及基床表層質(zhì)量有關(guān)，高速鐵路對路基基床結(jié)構(gòu)提出了特殊要求，在列車動荷載作用下一般小于廳5mm。第三部分是工后沉降的主要組成部分，特別是地基為軟弱粘性土時，沉降量大，完成時間長，通常需要對不良地段采取有效的處理措施，以加快路基沉降變形的穩(wěn)定。從沉降變形的產(chǎn)生部位來看，鐵路高速鐵路路基的變形主要由路基本體和地礎(chǔ)的變形組成，路基本體的變形通常指地礎(chǔ)上部即基床表層、基床底

54、層和基床底層以下路堤的變形，其沉降變形量的組成分析如表1所示。因此，對路基按土工結(jié)構(gòu)物設(shè)計，通過合理地組織安排施工，路基本體的沉降變形在工程完工后可不考慮，地基沉降變形是路基沉降變形問題的主要組成部分。表1高速鐵路路基工后沉降組成分析評估方法路基沉降分析評估工作應(yīng)根據(jù)下列資料綜合分析： (1)路基沉降觀測資料。(2)路沉降計算段的線路設(shè)計縱斷面圖、工程地質(zhì)斷面圖、設(shè)計圖紙和說明書、(包括不同階段的設(shè)計沉降值與時間的關(guān)系曲線)等相關(guān)設(shè)計資料。(3)施工過程、施工核查以及填料、級配、地基和壓實檢驗情況等施工資料。 (4)施工質(zhì)量控制過程和抽檢情況等監(jiān)理資料。2路基填筑完成或堆載預壓后，最終的沉降時

55、間應(yīng)滿足下列條件：式中：s(t)時的沉降觀測值；s(t=)的最終沉降值。注：沉降和時間以路基填筑完成或堆載預壓后為起始點。另外設(shè)計沉降計算總沉降量與通過實測資料不宜大于lOmm。的總沉降量之差值原則上3在設(shè)計中，根據(jù)不同性質(zhì)的地基土，分別采用壓縮系數(shù)、壓縮模量、eP曲線、elgp曲線等方法估算路基的工后沉降。這些計算方法由于各種限制，往往與實際有較大誤差，其工后沉降的計算精度難以滿足無碴軌道工后沉降控制精度要求，在實際工作中應(yīng)以實測沉降來推算工后沉降。目前常用的工后沉降評估方法有實測沉降推算法、沉降的反演分析推算法等，具體應(yīng)根據(jù)工點的地基條件、路基高度、地基加固措施等用兩種方法相互對比、驗證。

56、確定，也可同時采實測沉降推算。利用實測數(shù)據(jù)推算最終沉降量方法很多，常用的有灰色模型GM(1，1)修正雙曲沉降法、泊松曲線地基沉降法、三點法、沉降速率法、法、等。這些推算方法中，目前使用較多有修正雙曲、三點法等，具體應(yīng)根據(jù)工點的具體情況，視擬合程度的優(yōu)劣，選擇與實際情況較為吻合或接近的方法來推算最終沉降量、工后沉降量及沉降速率。沉降的反演分析推算。利用先前實測沉降曲線進行反演分析，修正地基土設(shè)計參數(shù)，并重新進行沉降計算，再由實測沉降驗證，經(jīng)過多次循環(huán)分析計算，預測工后沉降量。明的是，用該法進行計算時所用到的土層參數(shù)是利用先前實測曲線進行反演推算出來的，且經(jīng)過實測沉降驗證，因此也更符合實際情況。在

57、實際監(jiān)測中，路基施工至設(shè)計標高(有預壓土方時至預壓土方的頂面)時，可先持續(xù)監(jiān)測不少于6個月的時間，根據(jù)這6個月的監(jiān)測數(shù)據(jù)，繪制“時間一填土高一沉降量”曲線，按實測沉降推算法或沉降的反演分析法，分析并推算總沉降量、工后沉降值以及后期沉降速率，并初步分析推測最終沉降完成時間，確定鋪軌時間。根據(jù)分析結(jié)果，結(jié)合工期要求，驗證、調(diào)整設(shè)計措施，使地基處理達到預定的變形控制要求。當評估結(jié)果表明沉降還不能滿足無碴軌道的要求時，則研究確定是延長路基擺放時間繼續(xù)監(jiān)測，還是采取(或調(diào)整)地基加固措施(如調(diào)整預壓土高度、確定預壓土卸荷時間、調(diào)整或增加地基加固措施等)，即進行“監(jiān)測一評估一調(diào)整”幾個回合的循環(huán)，直至滿足

58、無碴軌道鋪設(shè)要求與運營要求止，這一般需持續(xù)6至18個月的時間。3.路基沉降的評估要求為保證高速軌道鋪設(shè)質(zhì)量，除路基填筑質(zhì)量滿足相應(yīng)的檢測標準外，鋪設(shè)前必須對路基沉降變形是否滿足無碴軌道的控制要求進行評估，只有經(jīng)分析滿足沉降控制標準的地段才可鋪設(shè)無碴軌道。各種工后沉降推算方法均是以實測沉降資料為依據(jù)，采用數(shù)學擬合修正的方法總沉降量、沉降速率、沉降趨勢的數(shù)學方法、地基土特性等邊界條件影響較大。分析方法，其精度受、由于高速鐵路無碴軌道路基沉降控制極其嚴格的，對后期沉降的，應(yīng)盡可能采用理論計算與實測資料相結(jié)合的方法。即在施工過程中根據(jù)實測資料修正理論分析結(jié)果，通過多次擬合調(diào)整使兩者之間盡量吻合，得出較

59、為合理的理論計算公式，此時可用理論計算公式對后期沉降進行計算。對精度的可靠性可按照以下3個方面進行評估：(1)前測試數(shù)據(jù)回歸方程的相關(guān)性分析，要求測試數(shù)據(jù)與擬合求得沉降趨勢線方程的相關(guān)系數(shù)較大，方程方可用于沉降；(2)穩(wěn)定性驗證，采用已有觀測數(shù)據(jù)和確定的回歸方程，推測后續(xù)一定時間(一般不小于6個月)的沉降，當與實測沉降的偏差小于某一數(shù)值時，認為穩(wěn)定性較好，精度較高；(3)準確性要求，認為當?shù)臅r間條件滿足當前荷載水平下沉降變形基本完成的條件下，才是準確的。而且一般需要填土完成后經(jīng)3“個月荷載穩(wěn)定的測量數(shù)據(jù)，根據(jù)實測經(jīng)驗，填土的壓密變形隨土性的不同一般也要經(jīng)618個月才能穩(wěn)定。4.路基工后沉降的曲

60、線擬合方法在土質(zhì)路基上鋪設(shè)無碴軌道前，需要對路基沉降變形進行系統(tǒng)的分析評估，確認路基工后沉降滿足設(shè)計要求。為了盡可能準確地工后沉降，以路基填筑完成后的沉降觀測樁的觀測結(jié)果為基準，對基床表層頂部的觀測沉降進行曲線擬合，以工后沉降。對路堤填筑路段，曲線擬合一般以中心觀測樁為主，路肩觀測樁為參考；對路基斷面不對稱路段，應(yīng)相應(yīng)考慮路肩觀測樁的測定結(jié)果。高速鐵路路基工后沉降采用沉降擬合曲線方法，其推導過程是以三個月為周期反復進行，以不斷近路基的真實變形狀況。具體而言，在路堤完成填筑后，以安裝沉降觀測樁為時間起點，按規(guī)定的觀測周期測定三個月，可根據(jù)三個月測定的沉降觀測結(jié)果推導第一個擬合曲線S(t)，根據(jù)這