浅析铁路路基沉降评估中预测模型的选择

２０１１年第１８期　科技强向导　◇交通与路建◇　浅析铁路路基沉降评估中预测模型的选择　陈洁菲　（中铁十九局集团有限公司　云南昆明６５２１ｏｏ）　【摘要】从铁路行车的安全性来考虑，路基沉降已经成为越来越受关注的重要指标。因．ｅＬ，在实际的铁路工程中．对路基施工与使用期间　的沉降量的进行预测具有重要的意义。新建铁路的线下工程沉降评估主要是评估无砟轨道的铺设条件．本文结合新建铁路沉降评估的相关特　．最，浅析铁路路基沉降评估中预测模型的选择。　【关键词】铁路；铁路路基；沉降评估；预测模型；模型选择　１．路基沉降影响因素的相关分析　殊性主要表现在以下三个方面　路基沉降的影响因素与任何事物一样由内因与外　决定，我们在　２．１要求数学模型具备连续性与单调性　计算路基沉降、预测路基最终沉降及对比实测值时，要注意每一个观　恒载作用下沉降量是连续的．而且会随着时间的增加而相应增　测断面。甚至是每一个观测点的沉降量都是不尽相同的　、　加。用数学函数ｓ（ｆｊ表示ｔ时刻沉降，那么此函数对时问ｔ求导应＞Ｏ，　从整体上来分析．影响路基沉降变形的因素主要包括两大类．即　即　自然因素与人为因素　影响软土路基沉降的自然因素主要是地基土的　ｄｓｆ１）／ｄｒ≥０　应力历史、压缩性、渗透性、压缩层厚度及地下水位变化等：人为因素　若用负数表示沉降值．那么上述不等式的符号则为≤　则主要是地基处理方法、加荷方式及加载速率等　而实际能观测到的　２．２预测远期沉降要求数学模型具备有界性　路基沉降量一般是几种因素共同作用下的结果，所以．在对路基沉降　恒载作用下沉降速率会随着时问的增加而逐渐变小．最后慢慢趋　量进行预测分析时．要尽可能选取其他条件相近的点位来进行比较分　于稳定。而且．沉降评估主要是针对工后沉降的．这要求沉降预测的数　析。　学模型本身能够达到求取极限的目的　这就要求预测出ｔ—　时的沉　以客运专线软土路基为例．路基沉降影响因素一般包括以下几大　降．至少是无砟轨道主体设计年限内（一般不小于６Ｏ年）的最终沉降　类：　量，那么．沉降预测的数学模型本身要能够求取极限　１．１路基型式对沉降发展的影响　其它岩土工程中的沉降预测一般是短期预测．比如．建筑基坑工　比如，在对路堤、路堑及路桥过渡段三种型式的测点进行预测时。　程中可以通过坑壁附近的沉降观测判断基坑侧壁的稳定性：软土路基　路基在路桥过渡段一般采用刚度过渡的设计方案．这种设计可以增加　填筑工程对路堤边坡稳定性的判断主要是通过原地面或路基表面的　桥台或涵洞附近填筑路基本体的整体刚度．对地基土体的沉降影响较　沉降观测．一般只需要短期预测一天或者几天之内的沉降　小　至于路堤与路堑的问题．多是土体应力历史所致　路基型式的沉降　２．３对预测的可靠性要求较高　发展规律与沉降变形的量化工作．还有待深入研究。　新建铁路线路必须具备高平顺性与高可靠性．无砟轨道的工后沉　１．２多级填筑不同时期对沉降曲线发展的影响　降标准对此有严格的规定。我国现行的《新建时速３００～３５０ｋｍ客运专　在施工期间．填土高的路段沉降量比较大．填土低的路段沉降量　线铁路设计暂行规定》要求无砟轨道地段路基工后沉降一般不得超过　则比较小。在填土暂停之后．路基断面各部位会有延续时间很长的沉　扣件的允许调高量１５ｍｍ．而且对纵向差异沉降也有严格的限值要求　降，但主要发生在填土过程中。多级填筑加载时，地基沉降曲线的变化　所以．铁路路基沉降评估预测必须具有较高的可靠性　规律在填筑前期与后期都有显著不同。　３．铁路路基沉降评估中预测模型的选择与分析　１．３加载速度对最终沉降的影响　《客运专线铁路无砟轨道铺设条件评估技术指南》（以下简称《指　施工效率对路基的最终沉降的影响几乎为零．若加荷速度快．则　南》）有规定：路基沉降根据填筑完成或堆载预压后不少于三个月的实　施工后沉降就相应比较小　但若填筑速度过快，会导致孔隙水压力过　际观测数据作多种ｆｆ｝１线的回归分析，进行沉降预测。其中，此《指南》列　大．损害路基的稳定性　出了十余种沉降预测方法．如三点法、星野法、抛物线法、双ｆ｝ｆ｝线法、指　１．４填土高度对路基沉降的影晌　数曲线法、沉降速率法、灰色理论及人工神经网络等分析方法。但这些　一般来说，填土的高度值越大。其地基沉降量就越大，所以在路堤　预测方法基本上可以分为两大类，即曲线回归分析法与系统科学法。　的设计过程中，要注意设置好路堤的高度上限．减少自重，以此来降低　曲线回归分析法有一定的显式数学表达式，系统科学法则不然，它是　地基沉降度。据观测资料显示，路基沉降量会随填土高度的增高而增　在进行数据处理与分析时采用某种系统科学理论。比如，《指南》中提　大．但因路基沉降还受路基宽度与侧向变形等因素的影响，沉降量与　到的灰色理论与神经网络这两种预测方法就属于系统科学法。下面笔　填土高度关系在衰减趋势上并不呈线性关系　者就肘这两种预测模型进行简要解析。　１．５地下水位变化对路基沉降的影响　３．１　线回归分析法预测模型分析　地下水位的变化对路基的沉降影响主要表现在降水量上．据实际　回归分析是数理统计学的一个重要分支．它的应用范围非常广　观测显示．多雨季节沉降量会大大减小．甚至有波动的迹象．随着降雨　泛　而且回归模型的数学形式不仅可以基于一定的理论推导．而且也　的增多．地下水的分布与渗流条件也整体影响着沉降眭状。　能根据曲线的近似。但是，它还是需要根据实测数据进行回归分析，这　１．６路基侧向位移对沉降的影响　种回归分析能满足新建铁路路基沉降预测特殊性中数学模型具备连　软土地基沉降若不计次固结沉降．主要由周结沉降与由侧向位移　续性与单调性的要求．而且在各类回归法预测模型的有界性考察分析　引起的沉降两部分组成　固结沉降与土的压缩特性及应力的大小有　中有显示．除抛物法外．其它几类回归模型都可以求得极限。　关。而瞬时沉降则一般因侧向变形引起．这种侧向变形与荷载引起的　３．２系统科学法预测模型分析　剪应力及土的抗剪强度有关　另外，侧向变形引起的沉降大小也与因　３．２．１灰色理论　施工速度而致的外荷载增长速度有关　据位移与沉降观测资料显示．　灰色模型是灰色系统理论通过关联分析．提取建模所需要的变　地基的侧向位移与垂直沉降具有一定的关系　量．并通过离散函数对时序数据进行加工与处理．实现离散数据建立　１．７不同地基处理方法对沉降的影响　微分方程的动态模型．它不具备极限特征．只适用于路基短期沉降预　比如．砂垫层预压处理段的沉降因主要受地质条件与填土高度的　测。　影响．在厚软土的高填方路段的沉降量比较大　砂垫层预压处理软土　３．２．２神经网络　地基的方法比较适用于填土高度不大且软土层厚度较溥的工程条件　神经网络是运用由隐层、输人层以及输出层组成的非线性映射能　２．新建铁路路基沉降预测的特殊性　力对实测数据进行直接建模．它对数学模型的精确度要求不高，常用　路基沉降预测数学模型的确定要经过模型实际意义的检验．也必　的算法如ＢＰ算法等。它是一种模仿人脑的预测模型．在预测路基沉降　须要考虑到沉降评估工作本身的特殊性　新建铁路路基沉降预测的特　时序问题时要先经过学习训练与预测两个必不可少【下转第２２１页）　◇水币ｌＪ专论◇　科技鼹向导　２０１１年第１８期　给排水工程中的问题及其对策探讨　王瑞恭　（汕头市澄海区源达给排水工程有限公司　广东【摘汕头５１　５８００）　要】水是生命之源　在我们的日程生活中，是一天也离不开水的　建筑里的给水排水工程正是为了保证我们日常生活的用水需要而存　在的。人们对用水有着很高的要求，同时意味着给我们的给排水工程提出了新的要求。在建筑给排水工程中总会出现这样或那样的问题．来影　响我们的用水质量。在本文中，笔者根据自己的经验，罗列出了在给排水工程中，通常会遇到的问题，并且通过笔者的分析，提出一些有效的解　决办法．．笔者是在结合了工程的实际设计经验和国家的规范要求。来提出在设计中的一些技巧和注意事项的．希望能为用户在日常的使用和维　护中提供参考。　【关键词】给排水工程；建筑；设计；问题　１．给水管道的减压与降噪的问题　在现代的居民建筑中．双卫设置逐渐增多．它们一般里厨房和卫　４．地漏的水封处理　在我国的《建筑给水排水设计规范》中，有明确的规定：“地漏水封　深度不得小于５０ｍｍ　出现这样一种硬性规定．是为了防止在水封被　生问都有一段距离．而且管段比较长。在用水的过程中．用水末端不可　避免的会产生噪音．而又由于上述构造会使得噪音影响加大．有时还　会造成外网压力过高　为了避免了这种情况．建议在建设给排水工程　分户的水管采用ＤＮ２５．这种水管不仅可以避免上述问题．达到降噪的　效果．而且还可以避免由于水流过快引起的管道共振而引起的颤动和　噪音。所以说．水管道的减压和降噪并不是无计可施的．只要在设计建　筑的过程中．意识到这个问题，在合适的部分采用合适的材料．这些问　破坏后．污水管道内的有害气体窜人室内影响人的正常生活．污染了　室内的环境　但是很遗憾的是，目前来说．在实际的建设和施工过程　中．一些单位为了降低工程的造价，不顾规定．采购一些价格低廉的地　漏使用在给排水工程中．这样不合要求的地漏会使得水封的高度满足　不了规定的要求．因而出现污水管道内有害气体泄漏到室内的情况　另外．有一些居民不懂得这些原理．他们在装修房子时．选择的地漏也　题都是可以迎刃而解的　是不够科学合理的．他们往往会选择一些外表美观但是水封很浅的不　锈钢地漏。这样在实际的使用过程中，在正常排水时．地漏的水封有可　２．给水管材的选择问题　在给排水工程中．给水管材的选择是一个十分重要的问题　它就　能会由于压方被破坏．而造成有害气体进入室内．严重影响居民的正　相当于是整个工程的动脉．关系着所有用户的用水质量和用水安全问　常生活。所以．在这种情况下，我们的设计人员在设计给排水工程时．　题，同时也是给排水工程中需要特别考虑的部分。在过去的建筑中．我　在地漏这一部风最好采用高水封．从源头上来避免这些问题　们一般选择的给水管材一般是镀锌钢管　我们都知道镀锌钢管长期浸　５．空调凝结水的排放问题　泡在水中，往往会渐渐的发生锈蚀，使得管道寿命受到限制　而且镀锌　随着人们生活水平的提高．空调进入千家万户　在使用空调的过　钢管在使用长期的使用过程中．不可以避免的会有一些锌元素渗入到　程中．由于空调会产生凝结水．这些水如果是无组织的排放就很容易　水巾，影响用水质量，进而使得生活用水不能满足水质卫生标准　现在　引起纠纷。从我们的经验来看由于这个问题而使得楼上楼下的居民出　来说．能克服这些问题的管材是塑料水管。相比镀锌钢管来说．塑料管　现纠纷的情况也是并不少见的．很明显影响了邻里之间的感情　所以　材不仅质量要轻得多．耐压强度好．而且用翅料水管输送液体时所遇　说，在现代给排水工程设计的过程中，也应该将这个情况考虑在内．考　到的阻力小，由于是非金属材料．所以耐化学腐蚀的性能也较强　在如　虑住户的生活习惯．在经常安装空调的部分预先留出空调板并且设计　今提倡低碳的环境中．塑料管道显然比钢管低碳得多．不仅能省钢技　适合凝结水排放的管道　排水管道的设置应该使用专用管道．并且是　能，而且塑料管在安装的时候也比较容易　用技术经济学的眼光来考　与附近雨水口相通的．使得凝结水能通过专用管道散流到雨水口　如　虑管材的选择问题，应该分别从以下几个方面进行比较：使用压力、温　果采用直接接入水井的做法是不合适的．排水管底部使用间接排水会　度、使用环境、安装方法、业主的要求和住宅的档次等，一般情况下，尽　比较好．这样可以避免管道内雨水凝结倒灌进底层住户的现象　心综合的比较、评定之后．我们会发现选择塑料管材比较符合技术经　６．总结　济学的特点。　给排水工程是一个系统工程．从设计在施工的过程中．会遇到各种　３．生活饮用水池的卫生防护问题　各样的问题．每一个环节都是非常关键的．因为它是关系到居民用水安　在供水环节中．一个不可忽略的一环是生活饮用水池．它的防护　全的＿Ｔ程，其重要性可想而知。在本文中．笔者提出了在给排水工程中　措施好坏与饮用水水质好坏直接相关．因而受到人们的极大关注　一　常见了五个问题．并且针对每个问题都给出了一些建议．希望能于给排　般来说．是要求生活饮用水池在结构上是独立的．是独立于其他建筑　水ｌＴ程的设计有益。希望我国的给排水工程在设计和实施的过程中．会　部分而存在的。如果说利用建筑物的本体结构与饮用水池相连．使其　越来越精细，能为居民建成更高水平更合理的给排水工程。　成为饮水水池的壁板、底版和顶盖的话．这样会严重影响饮用水的水　质，因为连接起来的结构很容易造成地下水内渗．进而污染了水池中　【参考文献】　的饮用水。水箱中会有一些必要的开口，比如说有人孔、通气管、溢流　［１］王艳丽．浅谈民用建筑给排水设计中的几个问题『Ｊ１．中国给水排水，２００６，２２．　管等．这样的开口是与外界相通的．为了防止外界的昆虫由此进入箱　［２］蓝岳浅论建筑给排水设计施工中的几个常见问题及处理办法　建筑与规　内，在设计人孑Ｌ盖和盖底时．应该使二　者吻合紧密，不给外界昆虫进入　划设计．２００８．４．　的缝隙．而且．如果将富有弹性的无毒发泡材料嵌在接缝处．这样密封　［３］成纯赞建筑给排水工程中若干通病及其防治叫．给水排水，２００６，３．　效果会更好、　胡荣光．客运专线路基沉降规律影响因素分析与沉降预测『Ｄ１．中南大学硕士　（上接第２６０页）的过程。而其对远期沉降预测的“学习能力”还有待开　［２］发，目前仅限于短期预测。　学位论文．２００８．　［３］全敏，黄｜叵禹．铁路客运专线路基沉降观测及沉降估算＿Ｊ１．大众科技．２０１０．（５）．　【参考文献】　［１］刘俊飞，赵国堂．铁路路基沉降评估中预测模型［ＺＪ￣（１１）　［ＪＩ．铁道建筑．２０１０　［４］冯震，许兆义，王连俊，阎文发路基沉降的灰色理论预测及其应用［Ｎ］．北方交　通大学学报．２００４．ｆ４）．　ｆ５］杜立群．高速铁路软土地基路基沉降稳定分析及工后沉降预Ｎ￣Ｊ［ＤＩ．西南交通　大学硕士学位论文．２００６．　２２１