1、京石铁路客运专线 JS-3 标段（DK237+753.0-DK250+012.65）路基沉降变形观测控制二一二年二月目 录1. 沉降变形相关基本概念 11.1. 变形的定义 11.2. 沉降的定义 12. 路基沉降的组成 23. 路基沉降观测的目的及相关指标 34. 路基沉降变形观测范围、内容 44.1. 路基沉降变形分类： 44.2. 过渡段:路桥、路涵过渡段不均匀沉降观测。 55. 路基沉降变形观测方案 55.1. 路基沉降观测规定 55.2. 路基沉降监测剖面布置说明 55.3. 观测断面类型及组成 65.4. 监测元件埋设说明 85.5. 监测方法与要求 96. 沉降观测结果的分析、评
2、估 116.1. 路基观测资料整理 117. 附表 14附件 2 路基沉降常用预测方法 24京石铁路客运专线路基沉降变形观测控制第 1 页随着国民经济的发展和人民生活水平的不断提高，旅客对于乘坐车辆安全性、舒适度和速度的要求越来越高，具体到客运专线而言，即是对路桥结构变形和强度指标的要求越来越高。从德、法、日三国针对我国高速铁路设计咨询结果来看，德、法强调控制路基的不均匀沉降，其追求沉降的目标是不均匀沉降为零；工后沉降5cm或3cm的指标相对而言较为严格，如何确保路基沉降变形满足质量标准要求成为路基工程的重点课题。我国很早开始对高速铁路基础关键技术进行了一系列的研究,在借鉴国外高速铁路大量理论
3、、试验和建设实践的基础上，相继制定了有关设计暂行规定和设计指南，初步形成了我国客运专线技术体系。为保证列车高速、平稳、舒适、安全运行，我国相关规定路基工后沉降量不应大于5cm，沉降速率应小于2cm/年，桥台台尾过渡段路基工后沉降量不应大于3cm；无蹅轨道路基工后沉降量不大于15mm，不均匀沉降变形20mm/20m。无砟轨道铺设条件评估的重点应是线下工程的沉降变形，评估应综合考虑沿线路方向各种结构物间的沉降变形关系，以标段为单位实施。无砟轨道铺设条件的评估数据必须采用先进、成熟、科学的检测手段取得，且必须真实可靠，全面反映工程实际状况。沉降变形观测、评估过程是确定铺设无砟轨道的关键时间节点和关键
4、工序的主要依据之一，必需加强沉降变形观测的过程控制。下面就京石铁路客运专线路基沉降观测控制对路基沉降观测进行简要介绍：1. 沉降变形相关基本概念1.1. 变形的定义线下结构由于荷载、环境等作用引的起随时间发生的位移。1.2. 沉降的定义京石铁路客运专线路基沉降变形观测控制第 2 页基础设施在竖直方向产生的变形，包括下沉和隆起，向下为“正” ，向上为“负” 。 主要包括以下五项：1.2.1. 工后沉降：在铺轨工程完后（指有蹅轨道工程竣工或无蹅轨道道床工程完后，下同）以后，基础设施产生的沉降量。工后沉降标准与项目建设速度目标、轨道类型、施工类型、施工日期、轨道维修养护标准和维修周期、工程投资大小等
5、因素相关，同时也与地质勘探试验、沉降计算、沉降观测、工后沉降预测等的方法和精度密切相关。1.2.2. 均匀沉降：铺轨工程完成后，一定区域范围内路基沉降量的相同性及其分布。1.2.3. 不均匀沉降：铺轨工程完成后，一定区域范围内不同测点路基沉降量的差异大小及其分布。1.2.4. 台后沉降：铺轨工程完成后，桥台台尾过渡段路基工后沉降量。1.2.5. 差异沉降：铺轨工程完成后，路基与桥台、隧道等结构物间的沉降变形量差。2. 路基沉降的组成路基的变形主要由路基本体和地基基础的变形组成；路基本体的变形通常指基床表层、基床底层和基床下路堤的变形。路堤结构各部的沉降组成见表 2-1。（1） 、基床表层：通常
6、由级配碎石或级配砂砾石组成。基床表层的变形在填筑完成约 1 周后基本自调完毕，该变形量可以忽略不计。（2） 、基床底层：通常采用容易碾压密实的 A、B 组填料或采用改京石铁路客运专线路基沉降变形观测控制第 3 页良的 C 组填料。（3） 、基床以下路堤：其变形量大小主要取决于土体的物理特性和土体自身的压密特性以及压实时的含水量；其变形调整和稳定时间取决于土体自身特性、含水量大小、压实功大小和上覆土体的压实过程，当填料为化学改良土（掺加石灰、水泥）时，由于压实功以及改良剂的作用，路基本体变形逐渐减小并趋于稳定。当填料为砂砾土或碎石土时，其变形量大小和稳定时间可认为是确定的，一般在路基施工完成后一
7、年趋于稳定。表 2-1 路基沉降的组成项目 基床表层 基床底层 路基本体 地基基础 备注材料组成 级配碎石 A、B 组投料 A、B 填料或改良土压实指标N190Mpa/mK150Mpa/mK110Mpa/mK3090Mpa/m 无碴轨道沉降分析 不计入 不计入 按 6 月T18 月计入 计入分析（4） 、地基下沉引起的工后沉降地基下沉引起的工后沉降主要与地基类型、处理措施、填土高度、施工周期等因素有关。对于一般地基而言，其工后沉降有限，都能满足要求，但对于软土地基来说，由于压缩性大、渗透系数小、强度低等特点，路基建成后的沉降量大且延续时间较长才能完成。路基工后沉降主要是由地基沉降而引起的。 3
8、. 路基沉降观测的目的及相关指标通过对路基工程的沉降观测资料进行分析，指导现场路基施工填筑速率，预测工后沉降，确定无碴轨道的铺设时间，评估路基工后沉降控京石铁路客运专线路基沉降变形观测控制第 4 页制效果，确保无碴轨道结构的安全。铁路特殊路基设计规范要求：“在软土地基上填筑路堤时，应在边坡坡脚外设置边桩，在路堤中心线地面上设置沉降观测设备，进行水平位移和沉降观测，控制填土速率，测定地基沉降值，同时作为验交时控制工后沉降量的依据。 ” 时速300-350公里新建客运专线铁路设计暂行规定要求：“软土及松软土地基上填筑路堤时，应在边坡坡脚外设置边桩进行水平位移观测，在路堤基底地面设置沉降观测设备进行
9、沉降观测。在路堤填筑过程中，必须控制填土速率。控制标准应为：路堤中心地面沉降速率1.0cm/每昼夜，坡脚水平位移速率0.5cm/ 每昼夜。应根据沉降观测情况进行综合分析，以推算地基的最终沉降量，并及时调整工艺、工法使地基处理达到预定的控制要求，同时应作为验交时控制工后沉降量的依据。 ” 客运专线无碴轨道铁路设计指南要求：“软土路堤在填筑过程中，必须控制填土速率。控制标准为：路堤中心地面沉降速率每昼夜不得大于10mm，坡脚水平位移速率每昼夜不得大于5mm 。 ”“土质地基路基均应进行工后沉降分析。路基在无碴轨道铺设完成后的工后沉降应满足扣件调整和线路竖曲线圆顺的要求。 ” 京石铁路客运专线要求路
10、基工后沉降控制标准要求：一般地段15mm，路桥过渡段5mm。4. 路基沉降变形观测范围、内容4.1. 路基沉降变形分类：根据不同的路基高度及不同的地基条件，主要内容有：4.1.1. 路基面的沉降变形观测京石铁路客运专线路基沉降变形观测控制第 5 页4.1.2. 路基基底沉降观测4.1.3. 路堤本体的沉降观测4.2. 过渡段:路桥、路涵过渡段不均匀沉降观测。5. 路基沉降变形观测方案路基上铺设无砟轨道前，应对路基变形作系统的评估，确认路基的工后沉降和变形符合设计要求。路基填筑完成或施加预压荷载后应不少于6个月的观测和调整期，观测数据不足以评估时，应继续观测；工后沉降评估不能满足设计要求时，应采
11、取必要的加速完成沉降或控制沉降的措施。路基沉降观测应以路基面沉降和地基沉降观测为主，并有针对性的对路桥涵过渡段差异沉降进行重点观测。观测期内，路基沉降实测值超过设计值20及以上时，应及时查明原因，必要时进行地质复查，并根据实测结果调整计算参数，对设计预测沉降进行修正或采取沉降控制措施。5.1. 路基沉降观测规定 5.1.1. 沉降观测采用二等几何水准测量，观测精度：不低于1.0mm，读数精度 0.1mm。5.1.2. 位移观测测距仪误差5mm，竖向位移10mm/d，路基中心沉降板沉降量10mm/d，当大于要求时停止施工。5.1.3. 剖面沉降观测精度应不低于 8mm/30m，剖面沉降仪最小读数
12、不得大于 0.1mm。5.2. 路基沉降监测剖面布置说明5.2.1. 路基沉降监测断面根据不同的地基条件，不同的结构京石铁路客运专线路基沉降变形观测控制第 6 页部位等具体情况设置。沉降监测断面的间距一般不大于 50m，对于地势平坦、地基条件均匀良好、高度小于 5m 的路堤可放宽到 100m；对于地形、地质条件变化较大地段应适当加密。路堤与不同结构物的连接处应设置沉降监测断面，每个路桥过渡段在距离桥头 5m、15m、35m 处分别设置一个沉降监测断面，每个横向结构物每侧 2m 处各设置一个监测断面。5.3. 观测断面类型及组成5.3.1. 路堤均采用堆载预压。路堤地段采用、型监测断面，一般每间
13、隔 3 个型监测断面设置一个型监测断面。京石铁路客运专线路基沉降变形观测控制第 7 页5.3.2. 型监测断面包括沉降监测桩和沉降板。沉降监测桩每断面设置 5 个，施工完基床底层后，预压土填筑前，距左、右线中心4.7m 处于基床底层顶面埋设 2 个沉降监测桩，其余 3 个于基床表层施工完成后布置于双线路基中心及距两侧路肩 1m 处的基床表层顶面上；沉降板位于路堤中心，基底铺设碎石垫层的地段埋设于垫层顶面，基底设混凝土板地段置于板顶面，随填土增高而逐渐接高测杆及保护套管。5.3.3. 型监测断面包括沉降监测桩、沉降板和剖面管。沉降监测桩每断面设置 3 个，布置于双线路基中心及距两侧路肩 1m 处
14、的基床表层顶面上；沉降板位于路堤中心，底板埋设于基床底层顶面上，随填土增高而逐渐接高测杆及保护套管，横剖面管埋设于路堤基底碎石垫层顶面处。5.3.4. 路堤与横向结构物过渡段，于横向结构物顶部沿横向结构物的对角线方向铺设剖面沉降管。横向结构物两侧外边缘各 2m 处设置一个 I 型观测断面，平面布置见型。京石铁路客运专线路基沉降变形观测控制第 8 页5.4. 监测元件埋设说明5.4.1. 沉降监测桩：桩体选择 20mm 不锈钢棒，顶部磨圆并刻画十字线，底部焊接弯钩，待基床底层改良土或基床表层级配碎石施工完成后，通过测量埋置在监测断面设计位置，埋置深度 0.3m，桩周0.15m 用 C20 混凝土
15、浇筑固定，完成埋设后按二等水准标准测量桩顶标高作为初始读数。5.4.2. 沉降板：由底板、金属测杆（40mm 镀锌铁管）及保京石铁路客运专线路基沉降变形观测控制第 9 页护套管（75mmPVC 管）组成。底板尺寸为 50cm50cm，厚 10mm。按二等水准标准测量沉降板标高变化。（1）沉降板埋设位置应按设计测量确定，埋设位置处可垫10cm砂垫层找平，埋设时确保测杆与地面垂直。（2）放好沉降板后，回填一定厚度的垫层，再套上保护套管，保护套管略低于沉降板测杆，上口加盖封住管口，并在其周围填筑相应填料稳定套管，完成沉降板的埋设工作。（3）按二等水准标准测量埋设就位的沉降板测杆杆顶标高读数作为初始读
16、数，随着路基填筑施工逐渐接高沉降板测杆和保护套管，每次接长高度以0.5m为宜，接长前后测量杆顶标高变化量确定接高量。金属测杆用螺丝套扣连接，保护套管用PVC管外接头连接。5.4.3. 剖面沉降管：路基基底剖面沉降管在地基加固及垫层施工完毕后，填土至 0.6m 高度碾压密实后开槽埋设，开槽宽度2030cm，开槽深度至地基加固垫层顶面，槽底回填 0.2m 厚的中粗砂，在槽内敷设沉降管（沉降管内穿入用于拉动测头的镀锌钢丝绳） ，其上夯填中粗砂至与碾压面平齐。型断面中剖面管在涵顶填土0.6m厚开槽施工埋设，原则同基底剖面管埋设方法。沉降管埋设位置挡土墙处应预留孔洞。沉降管敷设完成后，在两头设置0.5
17、m0.5 m0.95m C20素混凝土保护墩。并于一侧管口处设置监测桩，监测桩采用C20素混凝土灌注，断面采用0.5 m0.5 m1.6m，并在桩顶预埋半圆形不锈钢耐磨测头，监测桩用钢筋混凝土保护盒保护。待上部一层填料压实稳定后，连续监测数日，取稳定读数作为初始读数。5.5. 监测方法与要求京石铁路客运专线路基沉降变形观测控制第 10 页5.5.1. 监测方法（1）横剖面沉降监测方法采用剖面沉降仪和水准仪进行横剖面沉降观测。每次观测时，首先用水准仪按二等水准精度测出横剖面管一侧的观测桩顶高程，再把剖面沉降仪放置于观测桩顶测量初值，然后将剖面沉降仪放入横剖管内测量各测点。（2）沉降板观测方法采用
18、水准测量方法，按测量精度要求和频次定期观测沉降板测杆顶面测点高程。沉降板观测时应在测杆头上套一个专用的测量帽。测量帽下部以刚好套入测杆为宜，测量帽上部以中心为一半球型的测点。在沉降板测杆接高时应同时测量接高前后的测杆高程。（3）路肩沉降观测桩观测方法采用水准测量方法，按测量精度要求和频次定期观测路肩观测桩顶面测点高程。5.5.2. 监测测量频度路基沉降监测的频次不低于下表中的规定。 监测阶段 监测频次一般 1 次/天沉降量突变 2 3 次/天填筑或堆载两次填筑间隔时间较长 1 次/3 天第 1 个月 1 次/周第 2、3 个月 1 次/2 周堆载预压或路基施工完毕3 个月以后 1 次/月第 1
19、 个月 1 次/2 周第 2、3 个月 1 次/月无砟轨道铺设后312 个月 1 次/3 月5.5.3. 元件保护要求：京石铁路客运专线路基沉降变形观测控制第 11 页（1）元器件的埋设、测量和保护工作要分工明确，责任到人。（2）元件埋设时应根据现场情况进行编号，有导线的元件应将导线引出至路基坡脚监测箱内。（3）凡沉降板附近1米范围内土方应采用人工摊平及小型机具碾压，不得采用大型机械推土及碾压，并配备专人负责指导，以确保元器件不受损坏。（4）施工队应制定稳妥的保护措施并认真执行，确保元器件不因人为、自然等因素而破坏，元器件埋设后，制作相应的标示旗或保护架插在上方。路堤填筑过程中，派专人负责监督
20、监测断面的填筑。5.5.4. 资料整理要求（1）采用统一的路基沉降监测记录表格，做好监测数据的记录与整理。监测资料应齐全、详细、规范，符合设计要求。所有测试数据必须真实准确，不得造假；记录必须清晰，不得涂改；测试、记录人员必须签名。（2）所测数据必须当天及时输入电脑，分析，整理，核对无误后在计算机内保存。（3 )按照提交资料要求及时对测试数据进行整理、分析、汇总，及时绘制路基面、填料及路基各项监测的荷载-时间 -沉降过程曲线。并按有关规定整理成册，报送有关单位进行沉降分析、评估。（4）路基填筑过程中应及时整理路堤中心沉降监测点的沉降量，当路堤中心地基处沉降观测点沉降量大于10mm/天时，应及时
21、通知项目部，并要求停止填筑施工，待沉降稳定后再恢复填土，必要时采用卸载措施。6. 沉降观测结果的分析、评估6.1. 路基观测资料整理京石铁路客运专线路基沉降变形观测控制第 12 页采用统一的客运专线路基沉降观测记录表 （见附表）做好观测数据的记录与整理。根据观测资料，及时完成有关图表的绘制，主要包括：(1)每个观测标志点的荷载时间沉降曲线；(2)绘制每个观测标志点的 曲线nsns00.050.10.150.20.250.30.350.40.450 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45系 列 1系 列 2 曲线 （ 为横坐标， 纵坐标）1nsnsns1
22、nssn为时间段每 n 天的沉降值， 为时间段每 n 天沉降值的累计值，在同一图上绘有沉降标准曲线，曲线示意如上图。对沉降观测资料及时分析，尤其是在预压期，应对路基沉降的发展趋势进行分析，分析意见及时报项目部，以便在必要时采取补救措施。6.1.1. 路基沉降分析评估工作应根据下列资料综合分析：（1）路基沉降观测资料。（2）路基地段的线路设计纵断面图、工程地质纵横断面图、设计图纸和说明书、沉降计算报告(包括不同阶段的设计沉降值与时间的关系曲线)等相关设计资料。（3）施工过程、施工核查以及填料、级配、地基和压实检验情况京石铁路客运专线路基沉降变形观测控制第 13 页等施工资料。（4）施工质量控制过
23、程和抽检情况等监理资料。6.1.2. 评估分析方法路基沉降预测应采用曲线回归法，常用方法有：双曲线法、固结度对数配合法（三点法） 、抛物线法、指数曲线法、 修正指数曲线法、沉降速率法、 星野法、 泊松曲线法等曲线拟合方法推算工后沉降（详见附件二路基沉降常用预测方法 ） 。路基沉降预测曲线回归法应满足以下要求：（1）根据路基填筑完成或堆载预压后不少于 3 个月的实际观测数据作回归分析，确定沉降变形的趋势，曲线回归的相关系数不应低于0.92；（2）沉降预测的可靠性应经过验证，间隔不少于 3 个月的两次预测最终沉降的差值不应大于 8 mm；（3）路基填筑完成或堆载预压后，最终的沉降预测时间应满足下列
24、条件：s(t)/s(t=) 75%式中 s (t)预测时的沉降观测值；s(t=) 预测的最终沉降值。注：沉降和时间以路基填筑完成或堆载预压后为起始点。（4）设计沉降计算总沉降量与通过实测资料预测的总沉降量之差值原则上不宜大于 10mm。（5）路基填筑完成或施加预压荷载后应有不少于 6 个月的观测和调整期，持续沉降观测不少于 6 个月的时间，根据这 6 个月以上的监测数据，绘制“时间-沉降量“曲线，按实测沉降数据分析并推算总沉降量、工后沉降值，初步确定无碴轨道铺设时间。观测数据不足以评估或工后沉降评估不能满足设计要求时，应继续观测或采取必要的加速或控制沉降的措施。（6）在 3 个月后进行第一次预
25、测，根据 3 个月的监测数据，绘制“时间-沉降量“曲线，按实测沉降数据初步预测 6 月的沉降量及剩余沉降量，以决定运架梁的时间。（7）当推算的工后沉降值满足评估标准时，才能铺设无碴轨道。当沉降分析结果表明无碴轨道不能在计划的工期铺设时，则要研究确定是延长路基摆放时间，还是采取调整预压土高度、调整预压土卸荷时间、增加地基加固等工程措施。6.1.3. 评估标准（1）根据实测沉降观测资料推算的路基工后沉降量不超过扣件允许的沉降调高量 15mm；京石铁路客运专线路基沉降变形观测控制第 14 页（2）沉降比较均匀的路基，推算最大工后沉降量不超过 30mm，并且调整轨面高程后圆顺的竖曲线半径应不小于 （
26、为设计最高240sjV.sj速度，km/h） ；（3）路桥涵交界处的差异沉降不应大于 5mm，过渡段沉降造成的路基与桥梁的折角不应大于 1/1000 。7. 附表沉降观测记录手簿格式1封面京石铁路客运专线路基沉降变形观测控制第 15 页新建铁路北京至石家庄客运专线桥（路基）里程范围： 沉降观测手簿 No 前接手簿： 后接手簿： 测量时间： 测量单位： 2副封面京石铁路客运专线路基沉降变形观测控制第 16 页仪器名称： N o 制造厂名： 望远镜放大倍率： 视距常数 水准器分划值： 测微器分划值： 倾斜螺旋分划值： 仪器检验校正情况： 标尺名称： N o No 制造厂名： 读数差常数： 刻划间隔
27、： 标尺检查校正情况： 观测者： 记簿者： 3沉降观测路线示意图京石铁路客运专线路基沉降变形观测控制第 17 页xxx 段路基沉降观测路线示意图断面 1 断面 2 断面 3 断面 4 断面 5 断面 6北京 石家庄BMXX BMXX说明：以上示意图根据现场情况绘制，可分段单页绘制并对每页进行编页；也可按成卷图方式绘制，成卷图高度与手簿幅面高度同，长度不限，但应以便于装订为宜，建议每个独立的路基工点绘制在一卷图上。对于示意图中绘制的内容不限于本示例，可根据需要增加有关内容（如断面中心里程等） 。京石铁路客运专线路基沉降变形观测控制第 18 页4观测记录、计算自 点测至 点 20 年 月 日时间
28、始 时 分 末 时 分 成 像 温度 云量 风向风速 天气 土质 太阳方向 第 页 共 页下丝 下丝后尺 上丝前尺 上丝 标尺读数后距 前距测站编号 视距差 d方 尺及向 号 基本分划（一次）辅助分划（二次）基+K减辅（一减二）备考（1） （5） 后 （3） （8） （14）（2） （6） 前 （4） （7） （13）（9） （10） 后-前 （15） （16） （17）（11） （12） h （18）后前后-前1 h后前后-前2 h后前后-前3 h后前后-前4 h支（附合）水准路线长度（m）前后视距差累计（m）往测（第一次置镜）高差（m）返测（第二次置镜）高差（m）往返测（两次置镜）高差之差
29、或附合水准路线闭合差（mm）沉降点高程计算沉降点高程（m）京石铁路客运专线路基沉降变形观测控制第 19 页计算： 日期： 复核： 日期：路基沉降观测断面观测仪标编号一览表工程名称：观测工点里程：至 第 页 共 页序号 观测断面里程 观测标 1 沉降板 横剖面 备注填表： 日期： 复核： 日期：京石铁路客运专线路基沉降变形观测控制第 20 页表 1：沉降观测记录表路基沉降板观测记录表里程段落： 观测日期： 第 页 共 页断面里程沉降板编号沉降板位置沉降板类型原始板底标高(m)本次路基顶面标高(m)板顶填土高度(m)上次板底标高(m)本次管口标高(m)本次管口至板底距离(m)本次板底标高(m)本次
30、沉降(mm)单位： 测量： 记录： 年 月 日 时京石铁路客运专线路基沉降变形观测控制第 21 页表 2：沉降观测记录表路基沉降板观测记录汇总表断面里程： 第 页共 页路基基底沉降板（编号： ） 路基顶面沉降板（编号： ）观测日期 累计天数 (天)两次观测时间间隔(天)板顶填土高度(m)本次沉降(mm)总沉降(mm)沉降速率(mmd)板顶填土高度(m)本次沉降(mm)总沉降(mm)沉降速率(mmd)备注单位： 整理： 复核： 年 月 日京石铁路客运专线路基沉降变形观测控制第 22 页表 3：沉降观测记录表路基观测桩沉降量记录表工点里程范围： 观测日期: 第 页 共 页断面里程观测桩编号 位置
31、类型原始标高（m）上次标高（m）本次标高（m）本次沉降（mm）累计总沉降（mm）单位： 测量： 记录： 年 月 日京石铁路客运专线路基沉降变形观测控制第 23 页表 4：沉降观测记录表路基观测桩沉降量记录汇总表断面里程： 第 页共 页路肩左侧观测桩（编号： ） 路肩右侧观测桩（编号： ）观测日期 累计天数 (天)两次观测时间间隔(天)路堤填高(m)本次沉降(mm)总沉降(mm)沉降速率(mmd)路堤填高(m)本次沉降(mm)总沉降(mm)沉降速率(mmd)备注单位： 整理： 复核： 年 月 日京石铁路客运专线路基沉降变形观测控制第 24 页表 5 ：路基沉降测量记录表（剖面管）观测点编号 测次
32、 观测点 编号 测次 观测点里程 时间 观测点 里程 时间 填土高度（m）管口相对高程（m） 填土高度（m）管口相对高程（m） 测量位置 观测时间 正向读数 反向读数 测量位置 观测时间 正向读数 反向读数m yy-mm-dd mm mm 备注 m yy-mm-dd mm mm备注填表： 日期： 复核： 日期：京石铁路客运专线路基沉降变形观测控制第 25 页附件 2 路基沉降常用预测方法地基在荷载作用下，沉降将随时间发展，其发展规律可以通过土体固结原理进行数值分析来估算。但是由于固结理论的假定条件和确定计算指标的试验技术上的问题，使得实测地基沉降过程数据在某种意义上较理论计算更为重要。通过大量
33、的沉降观测资料的积累，可以找出地基沉降过程的具有一定实际应用价值的变形规律，还可以根据路基施工时的实测沉降资料和已取得的经验进行估算，是工程中最为常用的方法。通常利用沉降资料进行预测路堤沉降随时间发展的常用方法有以下几种：一、双曲线法双曲线方程为：（11）btaSt0（12）f10时间 t 时的沉降量；tS最终沉降量(t )；f S0初期沉降量(t0)；a、b将荷载不再变化后的 3 组早期实测数据代入上式组成方程组求得的系数；沉降计算的具体顺序：1、确定起点时间(t0)，可取填方施工结束日为 t02、根据实测资料计算 t（St-S0），见图 1。图 1 用实测值推算最终沉降的方法3、绘制 t
34、与 t/(St-S0)的关系图，并确定系数 a，b 见图 2。京石铁路客运专线路基沉降变形观测控制第 26 页图 2 求 a，b 方法4、计算 St5、由沉降时间双曲线关系推算出 S-t 曲线。上述公式反映了平均沉降速度，按双曲线规律减少的假定前提下绘出的。说明：起点日之前的沉降量 S0 即为初期沉降量，见图 1。图 1，预压时间至少应大于三个月，否则偏差大。当地基土为成层地基时，应分层绘制各层沉降过程线，否则会对残余沉降估计偏低。双曲线法是一种经验方法，推算原理不强，理论性不够明确，也会因实测沉降时间不够，无法用双曲线法推测，但比较简单明了，所以有一定的实用性。二、固结度对数配合法（三点法）
35、该法由曾国熙于 1959 年提出。由于固结度的理论解普遍表达式为：（21）teU1不论竖向排水、向外或向内径向排水，或竖向和径向联合排水等情况均可使用，所不同的只是 、 值。根据固结度定义:（22）dttSU软土路基的沉降机理及其发展规律预测方法研究式中： Sd 一瞬时沉降量一最终沉降量S由式(5.1)和式(5.2)联立可得:（23）)1(ttdt eSe为求 t 时刻的沉降，上式右边有四个未知数，即 S、Sd、 、 。在实测初期沉降一时间曲线(S-t)上任意选取三点:(t1，.S1)，(t2， S2)， (t3，S3)并使 t3-t2=t2-tl，将上述三点分别代入上式中，联立求解得参数和最
36、终沉降量 S 以及Sd 的表达式，其中 Sd 的表达式中还含有 这个变量。一般在求 Sd 时， 可采用理论值： ，将所 28求得的 ，S， Sd 分别代入式(2-3)中便可取得任意时刻的沉降。京石铁路客运专线路基沉降变形观测控制第 27 页以下是具体求解过程：（24）11)(1 tdteSS（25）12122d（26）33)(3 eSSd由此解得（27）231)(21Set（28）23112lnt（29）)()(23123SS（210）etd三、抛物线法河海大学通过对沪宁高速公路塑板处理段的工后沉降资料分析，发现公路完建后的沉降曲线在初期并不表现双曲线或指数曲线的形式，而在沉降一时间对数坐标系
37、(S-lnt)中沉降曲线可由两部分组成，第一部分可由抛物线来拟合，第二部分即次固结部分可由直线拟合;第一部分和第二部分发生的量级和时间取决于土层固结后达到的孔隙比所对应的当量固结应力，只要运营期的有效应力小于预压期末的固结应力，次固结可以忽略不记，否则，就应该考虑次固结的影响。实践证明，除有机质含量很高的土外，沉降量主要集中在第一部分，沉降曲线的一般表达式为：S =a(lgt)2 +blgt +c (3-1)式中参数 a， b， c 可用优化方法求得。京石铁路客运专线路基沉降变形观测控制第 28 页应用该法，仅需掌握短期的实测资料即可求得满足工程精度要求的工后沉降量及铺筑路面时对应的沉降速率，
38、并可以及时指导施工，该法实际推算结果比双曲线法更加可靠。四、指数曲线法指数法方程为 （41）mBtt SAeS1式中:Sm最终沉降;A， B系数求法同双曲线法中 a， b。上两式简单实用，但是前提是假定荷载一次施加或者突然施加的，这与实际情况不符，因此上述方法尚可改进，下面的修正指数曲线法将路堤荷载分为若干个加载阶段，将各级荷载增量所引起的沉降叠加。五、修正指数曲线法图 3 加荷与沉降发展曲线对于多级加荷的、路堤沉降曲线“台阶状”发展的情况，可把常规的指数曲线模型拓展为（5-1）mkkBtt SAeS1式中：m 为加荷的总级数；t 为沉降预测时刻 ti 到第 k 级荷载施加时刻 tk 的时间间隔(图 3)； Sk 为第 k 级荷载增量所引起的最终沉降量，当加荷速率与土层状况不变时， Sk 与 Pk 比值近似为定值，若令 C 为比例常数，则有 Sk= C Pk ， Pk 为第 k 级荷载增量；A，B，C 均为反应土体固结性质的参数，设其与荷载的施加无关，视为常量。式 4-1 就变为：
