1.中铁一院山东建筑设计院有限公司 山东省青岛市 266031
2.中铁第一勘察设计院集团有限公司 陕西省西安市 710043
3.陕西宏基建筑勘察设计工程有限公司 陕西省西安市 710000
摘要：铺轨后的工后沉降，指的是自铺轨完成一直到路基沉降稳定（要求固结度达到一定标准）这个时间区间内的沉降量。由于道路路基完成后，总的沉降量一定，铺轨施工完成前沉降时间越长，则完成后工后沉降越小。工后沉降控制的关键在于工前，以及措施得当。
关键词：地基及处理；工后沉降；换填；复合地基加强
一、问题的引入：
停车场段由于拟建场地地形主要为残积台地，局部为台间凹地，未发现不良地质作用，以人工填土、残积粘性土及风化岩为主，场地属于稳定地段，地基承载力较高，从而考虑梳理并对比优化地基基础方案或地基增强加固方案。
二、前期资料及要求：
1、工艺专业提资条件如下：
对钢轨的要求：试车线采用60kg/m钢轨，车场线（除试车线）采用50kg/m钢轨；库内一般地段整体道床轨道结构自重2.0吨/单线米；
2、轨道专业要求如下：该段场内所有股道承载按车辆轴重14.5吨考虑；车库内检查坑要求工后沉降不大于10mm。
三、分析依据的选取：
依据：铁路路基设计规范（TB10001-2016）附录Ｄ为常用地基的处理方法适用性指明了方向：分别研究了采用天然地基方案、换填地基方案、CFG桩复合地基方案下的不同情况及结果。
其对城际铁路列车荷载、轨道结构荷载分布如何取值做了如下指导：地基以上的荷载主要为轨道结构自重及列车荷载，考虑为每股道均布强度作用。
方案１――原状土方案：
分析模型地质情况简化如下：
从上到下依次为（1）粉质黏土层，层厚1.5m，压缩模量7.19MPa，承载力特征值为170KPa；（2）残积砂质黏性土，层厚4.7m，压缩模量5.84MPa，承载力特征值为180KPa；（3）全风化花岗岩，层厚10.0m，承载力特征值为250KPa。其下为强风化花岗岩，中风化花岗岩。等效成2.2m宽，单位长度1m的计算单元进行模拟。
基本数据如下：
基础长 L：1.000 m；基础宽 B：2.200 m；轴力准永久值：122.000 kN；Mx准永久值：0.000 kN.m；My准永久值kN.m：0.000kN.m；基土容重：20.000 kN/m3；
地面标高：0.000 m；沉降点x0：0.000 m；基底标高：-0.500 m；
沉降点y0：0.000 m； 压缩层厚度：5.700 m；经验系数ψs：1.000；
土层数：3
地下水标高：-0.500 m；１、粘性土：层厚1.50m；层底标高：-1.50m；重度18.70kN/m3；饱和重度：19.00kN/m3；压缩模量7.19MPa； 2、粘性土：层厚4.70m；层底标高：-6.20m；饱和重度19.00kN/m3；压缩模量5.84MPa；3、全风化花岗岩石：层厚10.00m；层底标高；-16.20m；饱和重度19.00kN/m3；压缩模量50000.00MPa。
2 计算过程及计算结果
2.1 基底应力
基底角点分布（1-左下、2-右下、3-右上、4-左上）；角点全反力（kPa）：pa1 = pa2 =pa3 = pa4 = 65.45；基底全反力（kPa）：pamax =pamin = 65.45，平均 = 65.45；角点附加应力（kPa）：p1 =p2 = p3 = p4 = 56.10； 附加应力（kPa）：pmax = pmin = 56.10，平均 = 56.10。
2.2 沉降计算
根据 式（1-1）计算得：
沉降计算点（x=0.000m，y=0.000m）各层土的压缩情况：
1、粘性土：压缩量6.151mm，平均应力49.833kN；2、粘性土：压缩量5.957mm，平均应力7.402kN。
计算结果：
各个角点的最终沉降5.819 mm，中点为12.107mm.
根据《铁路路基设计规范》TB10001-2016第3.3.6条，则有：
工后沉降式（1-２）
对于挖方区，则＝0；原状土质好，fak=170KPa，可直接在其上铺整体道床，故=0；从而工后沉降＝12.107mm.> 10mm。结论：不满足要求。
方案2――CFG桩方案
CFG桩长10.5米时，分析模型简化如下：从上到下依次为（1）粉质黏土层，层厚0.5m，压缩模量7.19MPa，承载力特征值为170KPa；（2）CFG桩复合地基处理10.5米，压缩模量10.57MPa，承载力特征值为250KPa；（3）全风化花岗岩，参数同方案1。
基本数据如下：
压缩层厚度（m）：10.50；其余参数同方案1。
土层数：3
地下水标高：-0.500m；1、粘性土：层厚0.50m；层底标高：-0.50m；重度18.70kN/m3；饱和重度：19.00kN/m3；压缩模量7.19MPa； 2、粘性土：层厚10.5m；层底标高：-11.00m；饱和重度19.00kN/m3；压缩模量10.57MPa；3、全风化花岗岩石：参数同方案1。
2 计算过程及计算结果
2.1 基底应力
基底角点分布（1-左下、2-右下、3-右上、4-左上）；角点全反力（kPa）pa1 = pa2 =pa3 =pa4 = 65.45；基底全反力（kPa）pamax =pamin = 65.45，平均 = 65.45；角点附加应力（kPa）p1 =p2 = p3 =p4 = 56.10；附加应力（kPa）pmax =pmin = 56.10，平均 = 56.10。
2.2 沉降计算
计算结果：
各个角点的最终沉降4.090（mm），中点为8.123（mm）。
则依式（1-２）得：对于挖方区，则＝0；CFG桩处理后形成复合地基，fak=250KPa时，可直接在其上铺整体道床，故=0；从而工后沉降＝8.123mm.< 10mm。结论：满足要求。
填方区：
由以上情况验证同理可知，原状土方案及换填方案更不可行。故也采用cfg桩复合地基处理。
铺轨前的沉降：
分析模型简化如下：从上到下依次为１、填土：层厚0.50m；层底标高：-0.50m；重度18.00kN/m3；压缩模量0.00MPa； 2、填土：层厚4.0m；层底标高：-4.50m；饱和重度19.00kN/m3；压缩模量3.00MPa；3、粘性土：层厚5.2m；层底标高：-9.70m；饱和重度19.00kN/m3；压缩模量7.19MPa；4、粘性土：层厚8.5m；层底标高：-18.20m；饱和重度19.00kN/m3；压缩模量5.84MPa； 5、岩石：全风化花岗岩石：参数同方案1。
基本数据如下：
压缩层厚度（m）：17.70；其余参数同方案1。
土层数：4
地下水标高：-0.500m；1、填土：层厚4.00m；层底标高：-4.50m；压缩模量3.00MPa； 2、粘性土：层厚5.20m；层底标高：-9.70m；压缩模量7.19MPa；3、粘性土：层厚8.50m；层底标高：-18.20m；压缩模量5.84MPa；4、岩石：全风化花岗岩石：参数同方案1。
计算过程及计算结果：
基底应力
基底角点分布（1-左下、2-右下、3-右上、4-左上）；角点全反力（kPa）pa1 =pa2 =pa3 =pa4 = 55.00； 基底全反力（kPa）pamax = pamin = 55.00，平均 = 55.00；角点附加应力（kPa）p1 =p2 = p3 =p4 = 46.00；附加应力（kPa）pmax =pmin = 46.00，平均 = 46.00；
根据式（1-1）计算得出：
沉降计算点（x=0.000m，y=0.000m）各层土的压缩情况：
1、粘性土：压缩量15.392（mm），平均应力12.694（kN）；2、粘性土：压缩量0.426（mm），平均应力0.589（kN）；3、粘性土：压缩量0.195（mm），平均应力0.134（kN）。
计算结果：
各个角点的最终沉降8.010（mm），中点为16.012（mm）。
铺轨“后”的沉降－<填方区>：
分析模型简化如下：从上到下依次为（1）填土层，层厚0.5m，压缩模量0.00MPa；（2）CFG桩复合地基处理15.0m，压缩模量10.57MPa，承载力特征值为250KPa；（3）全风化花岗岩，参数同方案1。
基本数据如下：
压缩层厚度（m）：17.70；其余参数同方案1。
土层数：3
地下水标高：-0.500m；（1）填土层，层厚0.5m，压缩模量0.00MPa；（2）CFG桩复合地基处理15.0m，压缩模量10.57MPa；（3）全风化花岗岩，全风化花岗岩石：参数同方案1。
计算过程及计算结果
基底应力
基底角点分布（1-左下、2-右下、3-右上、4-左上）；角点全反力（kPa）pa1 =pa2 =pa3 =pa4 = 65.45；基底全反力（kPa）pamax =pamin = 65.45，平均= 65.45；角点附加应力（kPa）p1 =p2 =p3 = p4 = 56.45；附加应力（kPa）pmax =pmin = 56.45，平均 = 56.45；
根据式（1-1）计算得出：
沉降计算点（x=0.000m，y=0.000m）各层土的压缩情况：
1、粘性土：压缩量19.590mm，平均应力21.788kN；2、粘性土：压缩量0.288mm，平均应力0.426 kN；3、粘性土：压缩量0.100mm，平均应力0.215 kN。
计算结果：
各个角点的最终沉降9.423（mm），中点为19.977（mm）。
根据式（1-2），则有：对于填方区，则＝16.012；CFG桩处理后形成复合地基，fak=250KPa时，可直接在其上铺整体道床，故=0；从而工后沉降＝19.977+0－16.012＝3.965mm.< 10mm。结论：满足要求。
结论：
１、经以上验算，针对该段区域的地质情况及上部荷载情况，采用ＣＦＧ桩处理复合地基比天然地基及换填更合理。
２、对工后沉降的验算，要区分前提条件的不同，如地质条件土层分布及厚度、土层参数、更要区分挖方区或是填方区，并考虑上部荷载的不同情况，有针对性的采用不同的方案进行试算，以核对其结果的合理性。
３、验算结论需要针对其在施工期间和施工以后的沉降进行观测，得出工后沉降数据作为有效依据。是非常必要的。
参考文献
１、TB10001-2016 《铁路路基设计规范》。北京：中国铁道出版社，2017。
2、TB10025-2006 《铁路路基支挡结构设计规范（2009局部修订版）》。北京：中国铁道出版社，2006。
3、《客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定》（铁建设【2006】189号。
论文作者:陈涛1,李敏2,袁万红3
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年17期
论文发表时间:2019/11/22
标签：标高论文; 应力论文; 粘性论文; 地基论文; 基底论文; 方案论文; 平均论文; 《建筑学研究前沿》2019年17期论文;