试车线路基沉降分析及处理方案（2020.08.13）

中铁十六局集团有限公司CHINARAILWAY16THBUREAUGROUPCO.，LTD济南轨道交通R2线一期工程场段工程施工一标段试车线路基沉降分析及处理方案中铁十六局集团有限公司济南轨道交通R2线一期工程场段工程施工一标段项目经理部2020年8月一、编制依据1.1编制依据1、《铁路技术管理规程》（TG/01-2014）；2、《铁路建设工程质量安全监管暂行办法》（国铁工程监[2016]9号）；3、《铁路线路修理规则》（铁运〔2006〕146号）4、《铁路路基设计规范》（TB10001-2016）；5、《铁路工程抗震设计规范》（GB50111-2006）（2009年版）；6、《铁路工程沉降变形观测与评估技术规程》（Q/CR9230-2016）；7、《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）。8、《铁路工程地基处理技术规程》（TB10106-2010）9、《铁路路基支挡结构设计规范》（TB10025-2019）10、2020年7月23日，场段一标中铁十六局在中铁十六局项目部会议室组织召开试车线路基沉降分析会，并形成专家论证意见。二、工程背景概况2.1项目概况济南市轨道交通R2线一期工程王府庄车辆段位于R2线西端，王府庄站西北角，正线以北约350m。选址位置位于槐荫区，京沪铁路以东，刘长山路以北，王府庄片区规划环路以西的地块内。地块呈梯形，地块面积约28.87公顷。现状地块主要是果林和少量的民房，地块西侧是京沪铁路、环到环发线、10m的明渠。地块自然地势较为平坦，地面标高集中在36.0～43.0m。场段一标施工路基范围起止桩号为BCK0+548.570～DEK0+647.76，全长1149.19m；其中BCK0+548.570～BCK1+020在盖下范围内长度为471.43m，BCK1+020～DEK0+647.76在盖外长度为677.76m。场段二标试车线范围：BCK0+000-BCK0+548.57，全长518.57m。图2.1-1王府庄车辆段地理位置2.2工程地质概况1、地形地貌王府庄车辆段工程属山前冲洪积倾斜平原地貌单元，地形相对平坦，地势变化不大，第四系地层一般为黄土、粉质黏土夹砂、卵石层组成。2、地层岩性勘探深度范围内地层为第四系全新统人工堆积层（Q4ml）素填土，第四系新近沉积冲积（Q4al）和全新统冲洪积（Q4al+pl）。地层场地内特殊性岩土主要为人工填土及湿陷性黄土。填土：路基段落内分布素填土、杂填土等人工堆积层。黄土：场地黄土分布教连续，根据土工试验成果，湿陷性主要存在于0～5.0m范围内，黄土湿陷程度为轻微~中等，黄土地基湿陷等级为轻微。3、地质构造及地震场地位于山前冲洪积倾斜平原地貌单元，地形较平坦。场地下伏基岩埋藏深度较深，但岩面起伏较大，覆盖层厚度不均匀，根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）（2016年版）表4.1.1判定：属建筑抗震一般地段。4、气象特征济南年平均气温：14.5℃；年平均最高气温：19℃；年平均最低气温：10℃

历史最高气温：43℃出现在1955年；历史最高气温：-20℃出现在1953年

年平均降雨量：687毫米。5、地下水特征根据调查沿线水文地质资料，结合钻孔揭露地层情况分析，本次勘察范围内沿线地下水类型可分为两个含水层（组）：松散岩类孔隙含水层（组）、碳酸盐岩裂隙—岩溶含水层（组）。（1）松散岩类孔隙含水层本次勘察揭露的含水层主要为第四系孔隙承压水，主要地层为⑩4、⑭4、⑯5层卵石层，勘探期间该含水层水头标高约为27.8～29.34m左右。（2）碳酸盐岩裂隙—岩溶含水层碳酸盐岩岩溶水具承压性，含水层为碳酸盐岩地层。单孔涌水量＞5000m³/d，水化学类型为HCO3—Ca型水，矿化度小于1g/L，根据初勘钻探揭露水位情况，结合区域地质资料综合分析，勘察期间，岩溶水水头标高约为28.7m左右，沿线岩溶水与第四系孔隙水联系密切。2.3病害段路基概况1、试车线基本情况：本项目试车线主要用于电客车调试，是对车辆进行动态性能试验的线路，其线路标准通与正线一致，试车线里程BCK0+000～BCK1+050(DEK0+000)～DEK0+647.76,全长1667.76m，分为盖下（BCK0+000～BCK1+025）990m和盖外（BCK1+025～DEK0+647.76）677.76m两部分。路基均为填方路基，基床底层及路堤基床以下部位填料，采用B、C组类填料。2、本次路基不均匀沉降分别在两个标段不同部位产生，其中二标段在BCK0+055～BCK0+060段共1处5米，试车线轨面出现不均匀沉降有3-5cm,在盖下位置；一标段在BCK1+025～BCK1+055、DEK0+195～DEK0+205、DEK0+295～DEK0+335、DEK0+395～DEK0+405段，共4处60米均在盖外,试车线柜面出现了不均匀沉降有1-12cm。3、现场施工工况：本次发生沉降路段盖下部分2019年8月7日至2019年12月20日完成，2020年发生沉降的路基段盖外路基段2020年3月25日开始开始填筑路基本体，2020年3月31日路堤及基床基本填筑完成。4、病害段路基沉降评估概况2020年3月25日至月底路基填筑完成后，4月中旬试车线供电试车，至6月底汛期降雨后，盖外路基出现局部较大沉降，施工单位采取局部注浆处理，轨道单位采用了捣固、补充道砟等措施进行处理，7月中旬再次发现盖下路局沉降，为彻底整治试车线铁路路基下沉病害，2020年,7月23日施工单位组织专家组对试车线路基沉降进行了分析评估。按照2020年7月23日专家评估意见：（1）通过灌砂法，结合动力触探，进一步查明压实填土的质量；（2）查明压实填土以下地层的分布和性质；（3）在查明沉降产生的原因基础上，合理确定注浆孔的布置和处理深度；细化施工工艺和注浆参数；（4）完善加固期间及加固后路基的竖向变形观测方案。2.4沉降后采取的措施截止目前施工单位已完成路基检测并完善了路基的竖向变形观测方案：（1）2020年7月24日开始对全线路基开始检测，检测结果，全线路基压实系数符合要求详见检测报告；（2）动力触探结果评定为中密，符合要求，详见检测报告；（3）试车线路基最大填土厚度为5.85m，压实填土以下地层5m-7m通过钻孔取样该地层内未发现湿陷性黄土层，表明路基基底原状黄土层已全部清理；（4）本次包含沉降路段在内的评估区段路基共布设了76个观测点，对加固期及加固后路基竖向变形进行观测。三、路基沉降加固处理措施3.1加固范围本次由施工单位中铁四局和中铁十六局实施路基下沉整治工作。根据前期对一标段在BCK1+025～BCK1+055、DEK0+195～DEK0+205、DEK0+295～DEK0+335、DEK0+395～DEK0+405段，共4处60米盖外路基进行注浆加固后监测数据表明，该4段路基沉降得以控制，注浆效果较为明显，观测数据详见表3.1-2。另外场段二标对BCK0+055～BCK0+060段路基沉降段采取回填道砟捣实处理。截至目前，经沉降观测，未见异常沉降，具体数据详见沉降监测报告。表3.1-1路基沉降观测表点号7月24日观测高程（m）7月25日观测高程（m）上午原始值下午差值上午差值下午差值BCK1+025.00040.01040.0100.00040.0100.00040.0100.000DEK0+205.00039.98639.987-0.00139.9860.00039.987-0.001DEK0+305.00040.15840.1580.00040.159-0.00140.1580.000DEK0+325.00040.08240.0820.00040.0820.00040.083-0.001DEK0+345.00040.23140.2310.00040.230.00140.2310.000DEK0+405.00040.05140.0510.00040.052-0.00140.0510.000表3.1-2路基沉降观测表点号7月26日观测高程（m）7月27日观测高程（m）上午差值下午差值上午差值下午差值BCK1+025.00040.0100.00040.0100.00040.0100.00040.0100.000DEK0+205.00039.9860.00039.9850.00139.9860.00039.9860.000DEK0+305.00040.1570.00140.1580.00040.1580.00040.159-0.001DEK0+325.00040.0820.00040.0820.00040.0810.00140.0820.000DEK0+345.00040.232-0.00140.2310.00040.2310.00040.230.001DEK0+405.00040.0500.00140.0510.00040.052-0.00140.0510.000表3.1-3路基沉降观测表点号7月28日观测高程（m）7月29日观测高程（m）上午差值下午差值上午差值下午差值BCK1+025.00040.0100.00040.0100.00040.0100.00040.0100.000DEK0+205.00039.9860.00039.9860.00039.9860.00039.9860.000DEK0+305.00040.1580.00040.1570.00140.1580.00040.1580.000DEK0+325.00040.083-0.00140.0820.00040.0810.00140.0820.000DEK0+345.00040.2310.00040.232-0.00140.2310.00040.2310.000DEK0+405.00040.0510.00040.052-0.00140.0510.00040.0510.000表3.1-4路基沉降观测表点号7月30日观测高程（m）上午差值下午差值BCK1+025.00040.0100.00040.0100.000DEK0+205.00039.9860.00039.9860.000DEK0+305.00040.159-0.00140.1580.000DEK0+325.00040.0820.00040.0820.000DEK0+345.00040.2310.00040.2310.000DEK0+405.00040.0500.00140.0510.000另外场段一标为消除路基工后沉降产生的隐患，根据实验检测结果本次拟对盖外路基（BCK1+055～DEK0+630）路基进行注浆加固处理。3.2加固方案根据现场路基沉降概况及施工条件，采用花管注浆法方案对路基沉降变形进行加固。3.2.1花管注浆钻孔布置注浆孔钻孔布置及钻孔倾角设计详见下图示，拟在导轨床基础两侧沿轴线方向各布置一排灌浆孔，孔间距2.0m，两排孔位呈梅花桩布置。钻孔位置与设计位置的偏差不得大于5cm。图3.2-1盖外路基断面图图3.2-2注浆管布置剖面图3.2-3注浆管平面布置图注浆钻孔采用可调整钻孔角度的钻机，按照与水平方向75°角进行钻孔，钻孔过程中及时测斜，及时纠偏，并做好钻孔记录。3.2.2注浆量估算估算原则：因注浆施工需考虑因素较多，目前尚无准确公式进行计算，参照7月中旬注浆相关经验，结合本项目注浆工艺及施工损耗，盖外路基估算消耗1200t水泥。3.2.3注浆工艺1、测量定位根据线路里程，确定施工中心线，确定开始点，结束点，确定钻孔孔位。2、工艺流程注浆时按照注浆孔间隔的顺讯注浆。为保证道床下部路基最大面积注浆，故将注浆管倾斜75°，钻孔下管后，及时封口防止注浆时浆液外漏。注浆工艺如下图所示。图3.2-4注浆工艺流程图（1）注浆水泥采用P.O32.5水泥，水泥浆液水灰比为0.8:1～1:1。必要时可采用水泥－水玻璃双液注浆。（2）注浆压力：初始为无压力，待裂隙充填满，转为压密注浆时一般为0.2～0.4Mpa，终孔压力0.2～0.5Mpa。施工过程中应根据路基面的变形情况及时调整。（3）注浆孔孔径宜为50mm，钻孔成孔后，应从钻杆内注入封闭水泥浆，然后再插入长6m孔径为25mm的金属花管，待封闭水泥浆凝固后进行注浆。（4）终注条件：①在终注压力下连续注浆10min的注入率不大于5L/min时，可终止注浆。②注浆压力过大，造成路基表面或坡面隆起或发生变形时，可终止注浆。3.2.4注浆注意事项1、注浆过程中因故停止，恢复供浆时应在断浆面上或者下重复搭接0.5m喷浆施工。2、旋喷钻机安防平稳，喷射孔和高压注浆泵距离不应大于50m。3、在注浆过程中应注意观察泵压及冒浆情况，施工工艺参数随之进行适当调整。3.2.5其他配套工程措施注浆过程中，对轨道及挡墙进行变形观测，不能因注浆压力过大，造成轨道及挡墙变形；同时在注浆完成后，继续观察一定周期，观察轨面