李本辉
粤水电轨道交通建设有限公司 广州 511340
摘要：随着时代不断的发展和进步，有轨电车越来越成为较多的城市建设轨道交通的一种方式，也是一个城市的名片。但在建设施工以及运营的过程中总会出现不同的质量问题和质量隐患，尤其是目前多数有轨电车项目均对景观要求极高，采用无砟轨道，其与有砟轨道相比，无砟轨道避免了飞溅道砟，具有平顺性好，稳定性好，使用寿命长，耐久性好，维修工作少等优点。本工程研究段的地质主要为全风化玄武岩及残积土，具有空隙比大、压缩模量低的非常特殊物理力学性质，如何确定有轨电车无砟轨道的沉降控制标准，使本项目既能节约投资，又能满足有轨电车经济适用的运行条件是十分必要的。本文主要结合工程实例对路基沉降标准进行了研究。
1工程概况
1.1工程简介
某市轨道交通建设项目一期线路均位于断陷盆地及附近丘陵山区，盆地地势较平坦，丘陵区地形起伏较大，全线地面高程1400～1500m，相对高差小于100m。盆地南部新第三系时被切割成低山缓坡丘陵地貌；北部则为较宽广的冲湖积平原，或被甸溪河下切成平台。全线呈现出溶蚀断陷盆地和丘陵沟谷山区的地形地貌特征。
1.2工程地质情况
本工程具有代表性路段为丘陵地带，即为本次的研究段，全长4.6km，具体里程范围为YDK11+400~YDK16+000。其纵断面地质概况：覆盖层主要为第四系全新统人工填土（Q4ml）种植土，厚0.5 ～ 1.5m，局部为人工填土（Q4ml）粉质黏土；坡残积层黏土（硬可塑）。下伏基岩为二叠系上统峨眉山玄武岩组（P2β）玄武岩。玄武岩存在球状不均匀风化，全风化层厚度一般为20～60m。
研究段主要特殊性岩土问题是测段的<13-1>全风化玄武岩和残积层<5-2>黏土和既有工程经验相比较，具有压缩模量较低、孔隙比较大的物理力学特性。经室内多组土工试验结果分析测段统计试验如下表1。试验组数均大于6组，满足规范的统计要求。尤其全风化玄武岩的有效样本已分别达到47组与37组，详勘室内试验成果能充分反映本段岩土层的物理力学特性。
表1：研究段黏土和玄武岩的主要物理学特征统计值与经验值对比
研究段残积层黏土和全风化玄武岩，总体呈现出压缩模量较小，但从北到南又逐渐增大的趋势，推测可能和该地区极为特殊的玄武岩多期喷发状态和环境差异、矿物成分差异、凝固状态差异及地下水的淋漓作用等因素有较大关系，使研究段全风化玄武岩及残积土具有空隙比大、压缩模量低的非常特殊物理力学性质。
2路基沉降实例计算情况
2.1拟采用的标准情况
现代有轨电车无砟轨道的沉降控制采用以下标准：
（1）路桥分界工后差异沉降按5mm控制；
（2）路基最大工后沉降按30mm控制；
（3）路基差异沉降按折角1‰控制。
2.2实例沉降计算
本研究段路基路桥及填挖过渡段共计12处，当路基差异沉降按折角1‰控制(相当于20m路基长度差异沉降2cm）时，由于桥台及挖方路基沉降量小，填方路基沉降量相对很大，天然地基差异沉降形成的折角高达10~28‰，若达到折角1‰的控制值，地基加固深度很深，加固工程量大，地基处理优化难度很大。
按照以上沉降控制标准，YDK11+400~YDK16+000段落（4.6km）地基加固共计18段，主要处理措施为桩板结构、CFG桩、预应力管桩等，预估在加固方面的投资将超过9000万元。
若将2.1中控制标准进一步降低，以部分路桥过渡段断面YDK13+387~YDK13+500填方段为例，断面YDK13+500工后沉降按5mm控制，根据沉降计算地基加固需采用45m深预应力管桩加固，桩间距2m；断面YDK13+480工后沉降按105mm控制（5‰折角），根据沉降计算地基加固需采用21mCFG桩加固，桩间距1.8m。沉降控制标准降低后，YDK11+400~YDK16+000段落（4.6km）地基加固共计10段，主要处理措施为预应力管桩、CFG桩等，预估增加投资5700万元，减少了加固方面的投资费用。
3有轨电车无砟轨道沉降标准分析
3.1沉降控制因素
确定无砟轨道路基沉降控制标准的因素有诸多方面，总结主要有工程投资、有轨电车行车的舒适程度、轨道扣件实际可调控制值。
因素一：在确保现代有轨电车安全运行的前提下，确定经济又合理的路基沉降控制要求，确保工后沉降量所进行路基的处理费用大致与运行期间线路养护维修费用相当。设计过程中应结合实际工况以及工期的情况，综合进行技术经济分析，采取合理的地基处理方案，确保能够达到路基工后沉降标准。
因素二：现代有轨电车对乘车舒适度的要求较高，本项目现代有轨电车运行时速最高达到70Km/h，不均匀沉降是影响乘车舒适感的重要原因。 20 m长度区域的不均匀沉降运行值Δs≈（ΔL）2/4ra=（ΔL）2/（4×0.4×υe2）=202/（40×0.4×702）=51mm。该数据与15mm/20m的要求相差较大。在实际设计过程中适当的对沉降标准放宽对乘车舒适性方面影响不大。
因素三：无砟轨道在运行安全和维护方面很大的程度上是由轨道扣件的实际可调高度来决定的。经过大量的工程实践，该方法对后续无砟轨道变形等不均匀沉降控制的有效性已经得到了工程的验证。
3.2沉降标准分析
综合对沉降控制因素的分析可以得出其主要为因素三，究其主要原因为：目前现代有轨电车项目多为PPP项目，地方政府及企业共同投资，多为企业承担运营任务，因此无论哪一方均不会考虑增加后期运营负担，且目前的工程处理技术尚不能达到在确保现代有轨电车（无砟轨道）正常运营的同时，也可以解决路基工后沉降大的难题。同时，运营过程中的安全问题也是各方考虑的一个重要因素。
无砟轨道不同于有砟轨道，有砟轨道沉降的控制标准最大可达到30cm，控制范围比较大，可以采用补碴抬道等后期补救措施来进行运营阶段的维护保养。而对于无砟轨道，以客运专线无砟轨道路基沉降控制标准为例，对于调高量为30 mm的扣件，扣除施工误差以及列车运行时需要预留的余量。实际运营过程中路基的沉降不大于15 mm时才能保证设计的轨面高程。
综合以上分析，则现代有轨电车沉降控制标准总结如下：
（1）最大工后沉降：一般不超过轨道扣件可调高度Δh（多为30mm），具体根据实际采用扣件确定；对于沉降均匀地段（长度超过20m），可根据实际地质等因素条件适当放宽，一般不超过50mm。
同时具备条件：轨面调整完成后的竖曲线半径应能满足Rsh>0.4υsj2（υsj表示设计最高时速，Rsh表示轨面圆顺的竖曲线半径）。
（2）路桥（涵）分界工后差异沉降按10mm控制。
（3）路基差异沉降折角按照1‰控制。
4结语
现代有轨电车在经济、适用、美观、环保等方面有了越来越高的要求，只有相对经济合理又满足功能需求才能提高有轨电车的市场生命力，但目前国内还没有明确的现代有轨电车相关规范和标准，本文结合工程实例，在研究段这种特殊地质情况下研究路基沉降标准，并给出了相对合理的建议标准，以供参考。
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论文作者:李本辉
论文发表刊物:《防护工程》2018年第12期
论文发表时间:2018/10/19
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