苗蘭弟，任慶國(guó)

(1.陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 高鐵工程學(xué)院，陜西 渭南 714000；2.陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 城軌工程學(xué)院，陜西 渭南 714000)

近年，國(guó)內(nèi)高速鐵路發(fā)展迅速，為滿足運(yùn)營(yíng)需求，我國(guó)自主創(chuàng)新的CRTSⅢ型無(wú)砟軌道得以廣泛應(yīng)用，鑒于后續(xù)仍有大量類似工程，進(jìn)而仍有必要開展CRTSⅢ型無(wú)砟軌道的相關(guān)研究，其中，施工階段的關(guān)鍵技術(shù)是其實(shí)施過(guò)程的基礎(chǔ)，且工后沉降穩(wěn)定性是其后期安全運(yùn)營(yíng)的保證，因此，開展CRTSⅢ型無(wú)砟軌道關(guān)鍵技術(shù)分析及工后沉降穩(wěn)定性評(píng)價(jià)具有重要意義[1-3].在CRTSⅢ型無(wú)砟軌道關(guān)鍵技術(shù)研究方面，吳立娜[4]基于工程實(shí)踐，總結(jié)了無(wú)砟軌道施工過(guò)程中的常見問(wèn)題，并提出了對(duì)應(yīng)控制措施；孫彬等[5]則對(duì)無(wú)砟軌道施工過(guò)程中的自密實(shí)混凝土技術(shù)進(jìn)行了針對(duì)性研究，有效提高了施工質(zhì)量.上述研究雖取得了一定成果，但不同工程地質(zhì)條件具有區(qū)域性差異，進(jìn)而仍有必要進(jìn)一步開展CRTSⅢ型無(wú)砟軌道的關(guān)鍵技術(shù)分析.同時(shí)， 有關(guān)CRTSⅢ型無(wú)砟軌道工后沉降穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方面的研究相對(duì)較少，多偏向于沉降監(jiān)測(cè)成果的基礎(chǔ)特征分析，如朱旭等[6]、寇東華[7]和李洋等[8]均是基于現(xiàn)場(chǎng)沉降監(jiān)測(cè)成果，進(jìn)行沉降變形規(guī)律及擬合研究，缺乏工后沉降的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)；值得指出的是，工后沉降穩(wěn)定性評(píng)價(jià)是一個(gè)復(fù)雜過(guò)程，需構(gòu)建系統(tǒng)性評(píng)價(jià)模型.首先，受人為及環(huán)境條件限制，沉降數(shù)據(jù)往往含有一定誤差信息，有必要進(jìn)行沉降數(shù)據(jù)的預(yù)處理，且鑒于Morlet復(fù)小波在誤差信息剔除方面的優(yōu)越性，利用其實(shí)現(xiàn)工后沉降數(shù)據(jù)的誤差剔除，以期為后續(xù)穩(wěn)定性評(píng)價(jià)奠定良好的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)；其次，由于尖點(diǎn)突變理論[9]和重標(biāo)極差分析[10]在巖土工程中具有較好的適用性，進(jìn)而利用兩者分別實(shí)現(xiàn)工后沉降的穩(wěn)定性現(xiàn)狀評(píng)價(jià)及發(fā)展趨勢(shì)評(píng)價(jià).

因此，結(jié)合上述分析，本文以成貴線為工程背景，開展CRTSⅢ型無(wú)砟軌道關(guān)鍵技術(shù)分析及工后沉降穩(wěn)定性評(píng)價(jià)研究，以期為類似工程提供一定的參考.

1 基本原理

結(jié)合論文思路，本文主要包含兩部分內(nèi)容，其一，結(jié)合CRTSⅢ型無(wú)砟軌道的施工流程，進(jìn)行施工階段的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題分析和解決措施研究，為類似工程提供一定的借鑒；其二，以無(wú)砟軌道工后沉降監(jiān)測(cè)成果為基礎(chǔ)，先利用Morlet復(fù)小波實(shí)現(xiàn)沉降數(shù)據(jù)的誤差剔除，再利用尖點(diǎn)突變理論和重標(biāo)極差分析進(jìn)行工后沉降穩(wěn)定性分析，以彌補(bǔ)無(wú)砟軌道工后沉降研究欠缺的短板.

結(jié)合上述分析過(guò)程劃分，得出本文涉及的理論方法主要包括Morlet復(fù)小波的誤差信息剔除、尖點(diǎn)突變理論的穩(wěn)定性現(xiàn)狀評(píng)價(jià)和重標(biāo)極差分析的變形趨勢(shì)判斷，將兩者的應(yīng)用原理分述如下：

1.1 誤差信息剔除模型的構(gòu)建

受人為及環(huán)境條件限制，無(wú)砟軌道工后沉降數(shù)據(jù)往往含有一定的誤差信息，可將其監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表示為：

yt=q(t)+ε(t)

(1)

式中：yt為沉降監(jiān)測(cè)值；q(t)為實(shí)際沉降值；ε(t)為誤差信息；t為時(shí)間節(jié)點(diǎn).

在以往誤差信息剔除過(guò)程中，多利用小波變換進(jìn)行去噪處理，但其應(yīng)用過(guò)程只能利用待處理序列的幅頻特性，無(wú)法充分發(fā)揮變形數(shù)據(jù)的相位信息，缺乏突變信息的檢測(cè)處理，存在一定不足；由于Morlet復(fù)小波能有效識(shí)別變形數(shù)據(jù)的相位信息，不僅能協(xié)調(diào)處理相頻特性和幅頻特性，還能準(zhǔn)確捕捉奇異點(diǎn)，適用性較強(qiáng)，進(jìn)而利用其剔除無(wú)砟軌道工后沉降數(shù)據(jù)的誤差信息.

Morlet復(fù)小波具連續(xù)復(fù)小波特性，包含了實(shí)部和虛部?jī)刹糠郑罢邽榕己瘮?shù)，后者為奇函數(shù)，應(yīng)用過(guò)程中的表達(dá)式Ψt為：

ψt=(πfb)0.5exp(2jπfct)exp(-t2/fb)

(2)

式中：fb為寬帶參數(shù)；j為衰減參數(shù)；fc為中心頻率參數(shù).

在Morlet復(fù)小波應(yīng)用過(guò)程中，鑒于高斯窗口具有較好的對(duì)稱特性，將其窗口參數(shù)設(shè)置為高斯窗；同時(shí)，為對(duì)比體現(xiàn)本文Morlet復(fù)小波的分離效果，將其分離結(jié)果與部分sym小波函數(shù)的分離結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析.同時(shí)，在以往誤差信息剔除效果評(píng)價(jià)過(guò)程中，常用的評(píng)價(jià)指標(biāo)有均方根誤差、信噪比及平滑度等指標(biāo)，鑒于各類指標(biāo)基本含義及方法的差異，為保證評(píng)價(jià)過(guò)程的全面性和綜合性，本文提出基于上述三個(gè)指標(biāo)為基礎(chǔ)，構(gòu)建出剔除效果評(píng)價(jià)的綜合指標(biāo)，即：

Z=zx+zj+zp

(3)

式中：Z為綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)；zx、zj和zp分別為均方根誤差、信噪比及平滑度指標(biāo)的歸一化值(避免各類指標(biāo)單位差異影響).

根據(jù)綜合指標(biāo)Z值大小可判斷工后沉降數(shù)據(jù)誤差信息剔除的效果，即Z值越大，剔除效果越好；反之，剔除效果越差.

1.2 穩(wěn)定性評(píng)價(jià)模型的構(gòu)建

由于無(wú)砟軌道工后沉降穩(wěn)定與否具有復(fù)雜的突變特征，鑒于尖點(diǎn)突變理論對(duì)其具有較強(qiáng)的識(shí)別能力及其被廣泛應(yīng)用于巖土領(lǐng)域，具有較強(qiáng)的適用性和有效性，進(jìn)而將其作為本文無(wú)砟軌道工后沉降穩(wěn)定性的現(xiàn)狀評(píng)價(jià)方法[9].據(jù)尖點(diǎn)突變理論的基本原理，將其實(shí)現(xiàn)過(guò)程詳述如下：

①構(gòu)建突變函數(shù).由于尖點(diǎn)突變理論的標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)構(gòu)建相對(duì)復(fù)雜，以往多是先以基坑累計(jì)變形序列為基礎(chǔ)，采用Matlab軟件的cftool擬合工具箱實(shí)現(xiàn)其四次多項(xiàng)式擬合，得到初步擬合函數(shù)Ut：

Ut=a0+a1t+a2t2+a3t3+a4t4

(4)

式中,ai為擬合參數(shù)，i=1,2,3,4；t為時(shí)間變量.

再通過(guò)Tschirhaus變換實(shí)現(xiàn)初步擬合函數(shù)的轉(zhuǎn)換處理，使之轉(zhuǎn)變?yōu)榧恻c(diǎn)突變分析的標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)U：

U=x4+μx2+vx+c

(5)

式中：μ、υ為突變參數(shù)；c為常數(shù).

②突變特征參數(shù)求解.在擬合函數(shù)向標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)的Tschirhaus變換過(guò)程中，擬合參數(shù)與突變參數(shù)間具有如下關(guān)系：

(6)

(7)

再通過(guò)突變參數(shù)求解突變特征值Δ：

Δ=8μ3+27v2

(8)

③穩(wěn)定性評(píng)價(jià).利用突變特征值Δ可進(jìn)行無(wú)砟軌道工后沉降的穩(wěn)定性現(xiàn)狀評(píng)價(jià)，判據(jù)為：當(dāng)Δ<0時(shí)，說(shuō)明工后沉降處于不穩(wěn)定狀態(tài)，各類構(gòu)建設(shè)施不能正常運(yùn)營(yíng)；當(dāng)Δ=0時(shí)，說(shuō)明工后沉降穩(wěn)定性處理臨界狀態(tài)；當(dāng)Δ>0時(shí)，說(shuō)明工后沉降處于穩(wěn)定狀態(tài)，各類構(gòu)建設(shè)施均能正常運(yùn)營(yíng).同時(shí)，鑒于突變特征值Δ=0屬臨界狀態(tài)，得出突變特征值越趨近于0，其穩(wěn)定性相對(duì)越弱.

1.3 變形趨勢(shì)判斷模型的構(gòu)建

重標(biāo)極差分析(Rescaled Range Analysis，簡(jiǎn)稱：R/S分析)是一種單形分析方法，能有效評(píng)價(jià)變形序列的長(zhǎng)期相關(guān)性，進(jìn)而利用其實(shí)現(xiàn)無(wú)砟軌道工后沉降的變形趨勢(shì)判斷，以間接評(píng)價(jià)其穩(wěn)定性發(fā)展?fàn)顟B(tài)，將其應(yīng)用過(guò)程詳述如下[10]：

若將工后沉降序列表示為{Ni}(i=1,2,…,N)，對(duì)其進(jìn)行子序列劃分，子序列長(zhǎng)度設(shè)定為n，共計(jì)劃分A個(gè)；并將每個(gè)子序列設(shè)定為Ia(a=1,2,…,A)，求得其均值為ea.

在子序列劃分基礎(chǔ)上，求解各子序列的累計(jì)離差Xk,a：

(9)

式中：Nk,a為子序列中的節(jié)點(diǎn)沉降值.

同時(shí)，基于累計(jì)離差計(jì)算結(jié)果，進(jìn)一步求解各子序列的極差值Ra：

(10)

其次，再求解各子序列的標(biāo)準(zhǔn)差Sa：

(11)

在前述極差和標(biāo)準(zhǔn)差求解基礎(chǔ)上，得到各子序列的重標(biāo)極差(R/S)a：

(12)

在n值條件下，對(duì)各子序列的重標(biāo)極差進(jìn)行均值(R/S)n求解，即：

(13)

由式(13)可知，子序列長(zhǎng)度n與(R/S)n具有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，即通過(guò)改變子序列長(zhǎng)度，可求得若干散點(diǎn)(n，(R/S)n)，且lgn和lg(R/S)n間具線性關(guān)系：

lg(R/S)n=lgC+H*lgn

(14)

式中：H為Hurst指數(shù)；C為擬合常數(shù).

類比前述式(4)的擬合過(guò)程，也利用Matlab軟件的cftool擬合工具箱實(shí)現(xiàn)式(14)的擬合，并通過(guò)擬合得到的Hurst指數(shù)來(lái)判斷無(wú)砟軌道工后沉降序列的發(fā)展趨勢(shì)，判據(jù)為：當(dāng)0.5

同時(shí)，引入CM統(tǒng)計(jì)量進(jìn)行工后沉降序列的相關(guān)性評(píng)價(jià)，求解公式為：

CM=22H-1-1

(15)

當(dāng)CM值>0時(shí)，說(shuō)明工后沉降序列呈正相關(guān)；反之，呈負(fù)相關(guān).同時(shí)，CM統(tǒng)計(jì)量的絕對(duì)值越大，說(shuō)明其相關(guān)性越強(qiáng).

2 關(guān)鍵施工技術(shù)分析

隨著我國(guó)高速專線的日益增加，軌道施工技術(shù)也不斷發(fā)展，其中，CRTSⅢ型板式無(wú)砟軌道具有顯著的應(yīng)用前景，其優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)為：結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單，能建立清晰的力學(xué)模型；自密實(shí)混凝土層，能消除部分施工誤差；施工工藝簡(jiǎn)單，具較強(qiáng)的耐久性.

在近年施工的高速鐵路中，成貴線采用了CRTSⅢ型板式無(wú)砟軌道，本節(jié)重點(diǎn)結(jié)合其施工過(guò)程的關(guān)鍵技術(shù)開展分析，以期為類似工程積累經(jīng)驗(yàn)，具體如下：

2.1 軌道鋪設(shè)精度控制技術(shù)分析

由于高速鐵路客車多是高速運(yùn)營(yíng)，進(jìn)而其鋪軌精度要求較高，施工過(guò)程的主要問(wèn)題包括：鋪設(shè)扣件精度超出可調(diào)范圍，需拆除返工，或在可調(diào)范圍以內(nèi)，增加扣件用量；甚至在工后出現(xiàn)幾何形態(tài)改變，造成列車停運(yùn)整治等.基于上述問(wèn)題現(xiàn)象，對(duì)其問(wèn)題成因進(jìn)行分析，主要包括：軌道鋪設(shè)固定措施不牢固，加之監(jiān)控不力，使得軌道板發(fā)生位移；過(guò)程措施的驗(yàn)收及復(fù)測(cè)未嚴(yán)格按照規(guī)范執(zhí)行，造成鋪設(shè)誤差未被及時(shí)發(fā)現(xiàn)；軌道板自身精度欠缺，影響了軌道幾何形態(tài).

結(jié)合上述問(wèn)題現(xiàn)狀及成因分析，將軌道鋪設(shè)精度控制技術(shù)總結(jié)如下：

①為滿足設(shè)計(jì)需要，工程施工線路可能遇到各種不利地質(zhì)條件，如軟土、膨脹土等地質(zhì)條件.同時(shí)，由于不利工后沉降對(duì)軌道鋪設(shè)精度具有較大影響，必須加以嚴(yán)格控制.因此，在工程施工前，應(yīng)加強(qiáng)線路工程沉降評(píng)估工作，若發(fā)現(xiàn)不利地層，必須采取切實(shí)措施避免其對(duì)工程沉降變形的影響;

②據(jù)無(wú)砟軌道鋪設(shè)精度問(wèn)題成因統(tǒng)計(jì)，超六成原因是由CPⅢ控制網(wǎng)的管理不足造成的，加之其是軌道工程精度控制的基礎(chǔ)，為保證鋪設(shè)精度，應(yīng)加強(qiáng)CPⅢ控制網(wǎng)的精度控制及復(fù)測(cè)，具體措施為：嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行CPⅢ控制網(wǎng)布設(shè)及評(píng)估，并在后期進(jìn)行定期復(fù)測(cè)，及時(shí)糾正誤差;

③由于鋪設(shè)軌道前會(huì)進(jìn)行大量基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，各類設(shè)施設(shè)計(jì)尺寸、沉降要求等對(duì)軌道鋪設(shè)精度也具有直接影響，因此，在鋪設(shè)軌道前，應(yīng)嚴(yán)格組織各類線下工程驗(yàn)收，若發(fā)現(xiàn)精度問(wèn)題，應(yīng)采取切實(shí)措施消除線下工程的誤差影響，以保證后續(xù)鋪軌精度;

④由于軌道板是采用預(yù)制工藝，其自身尺寸精度對(duì)后期鋪軌精度具有直接影響，為避免該類問(wèn)題，應(yīng)加強(qiáng)軌道板預(yù)制工藝控制，并嚴(yán)格控制軌道板的進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收.

2.2 自密實(shí)混凝土施工技術(shù)分析

如前所述，自密實(shí)混凝土能消除部分施工誤差，是CRTSⅢ型板式無(wú)砟軌道的關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)技術(shù)，進(jìn)而其施工技術(shù)控制顯得格外重要.目前，施工過(guò)程常見的施工問(wèn)題主要是自密實(shí)混凝土厚度偏差大及其與軌道板間的離縫問(wèn)題.造成上述問(wèn)題的成因主要是：自密實(shí)混凝土施作前的底座標(biāo)高控制不當(dāng)或凹槽內(nèi)積水未清除造成的.

結(jié)合上述問(wèn)題成因分析，將自密實(shí)混凝土施工過(guò)程的關(guān)鍵技術(shù)總結(jié)為：施作自密實(shí)混凝土前，加強(qiáng)底座標(biāo)高核實(shí)，并及時(shí)調(diào)整不當(dāng)標(biāo)高；其次，仔細(xì)觀察底座限位凹槽內(nèi)是否有積水，若遇積水，應(yīng)及時(shí)排出.

2.3 底座施工技術(shù)分析

根據(jù)前述分析，底座標(biāo)高及凹槽積水等對(duì)自密實(shí)混凝土施工質(zhì)量具有一定影響，進(jìn)而底座的規(guī)范施工也格外重要.底座在施工過(guò)程中的主要質(zhì)量問(wèn)題是四角裂紋及表面裂紋，其原因主要是由于凹槽多為矩形，四角易受收縮集中應(yīng)力影響；同時(shí)，施工過(guò)程中，施工人員振搗不當(dāng)，致使粗骨料與細(xì)骨料分布不均，受收縮變形而產(chǎn)生裂縫.

為保證底座施工質(zhì)量，施工過(guò)程的關(guān)鍵技術(shù)主要為：嚴(yán)格控制底座混凝土的配合比，并加強(qiáng)施做后的養(yǎng)護(hù)，確?；炷恋目沽研?；盡量采用人工振搗，并注重振搗方式，確保骨料比例及均勻性，或在適當(dāng)部位，增設(shè)防裂鋼筋.

上述主要總結(jié)了CRTSⅢ型板式無(wú)砟軌道在施工過(guò)程中常見的工程問(wèn)題，并結(jié)合其成因，進(jìn)行了關(guān)鍵控制技術(shù)分析和總結(jié)，為類似工程提供了一定的參考.

3 工后沉降穩(wěn)定性分析

前述關(guān)鍵技術(shù)分析已為CRTSⅢ型板式無(wú)砟軌道施工過(guò)程提供了技術(shù)指導(dǎo)，該節(jié)重點(diǎn)對(duì)無(wú)砟軌道施工后的工后沉降進(jìn)行穩(wěn)定性分析，用于評(píng)價(jià)前述施工過(guò)程技術(shù)控制的效果及填補(bǔ)該類研究的空缺，以便為無(wú)砟軌道施工提供理論支持.

同時(shí)，工后沉降穩(wěn)定性分析主要包含三個(gè)步驟，一是剔除沉降數(shù)據(jù)的誤差信息，避免其對(duì)后續(xù)分析結(jié)果的影響；二是利用尖點(diǎn)突變理論進(jìn)行工后沉降的穩(wěn)定性現(xiàn)狀評(píng)價(jià)；三是利用重標(biāo)極差分析判斷工后沉降的發(fā)展趨勢(shì)，以評(píng)價(jià)其后續(xù)發(fā)展?fàn)顟B(tài).結(jié)合上述步驟，將具體分析過(guò)程進(jìn)行總結(jié).

3.1 數(shù)據(jù)來(lái)源說(shuō)明

高速客運(yùn)專線線下工程類型較多，其中，橋梁工程需設(shè)置基礎(chǔ)、承臺(tái)及上部構(gòu)件等，施加的附加荷載相對(duì)最大，使其產(chǎn)生的沉降變形也應(yīng)相對(duì)最大，因此，限于篇幅，本文重點(diǎn)研究橋梁段的工后沉降穩(wěn)定性.同時(shí)，結(jié)合文獻(xiàn)[11]，津秦客專屬較早的高速客運(yùn)專線，經(jīng)過(guò)燕山山脈，具低山丘陵及平原地貌，地形起伏較大；為保證其符合高速客運(yùn)專線要求，設(shè)計(jì)了大量橋梁工程，其中，專線二標(biāo)段下塢薊運(yùn)河特大橋是其代表性橋梁之一，設(shè)計(jì)里程DK073+956.35～ DK077+943.97；橋址區(qū)屬大陸性季風(fēng)氣候，冬季具凍土區(qū)特征，積雪厚度約9 cm.鑒于該橋梁的工程重要性，對(duì)其進(jìn)行了工后沉降監(jiān)測(cè)，且對(duì)工后過(guò)程進(jìn)行階段性劃分，共計(jì)劃分為兩階段，即工后一階段：橋梁線下基礎(chǔ)完成至鋪軌完成；工后二階段：鋪軌完成至試運(yùn)營(yíng)階段.其中，工后一階段的監(jiān)測(cè)周期為1次/周，共計(jì)監(jiān)測(cè)301 d，得到44周期數(shù)據(jù)；工后二階段的監(jiān)測(cè)周期為1次/15 d，共計(jì)監(jiān)測(cè)165 d，得到12周期數(shù)據(jù).最后，為保證分析結(jié)果的準(zhǔn)確性，選取三個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比分析研究，即選取170#監(jiān)測(cè)點(diǎn)、186#監(jiān)測(cè)點(diǎn)和201#監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比分析，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)成果如表1所示.

表1 工后一、二階段的沉降數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

表1 不同工后階段的沉降數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì) 續(xù)表

3.2 沉降數(shù)據(jù)的預(yù)處理

如前所述，工后沉降數(shù)據(jù)往往含有一定的誤差信息，先利用Morlet復(fù)小波實(shí)現(xiàn)其誤差信息剔除，且為驗(yàn)證本文誤差剔除方法的有效性，再將其剔除效果與傳統(tǒng)sym小波剔除效果進(jìn)行對(duì)比分析，所得結(jié)果如表2所示.

由表2可知，不同小波函數(shù)或方法的誤差剔除效果存在明顯差異，對(duì)比三類小波的剔除效果可知，Morlet復(fù)小波的評(píng)價(jià)指標(biāo)Z值為2.753，相對(duì)最大，其次sym小波，說(shuō)明Morlet復(fù)小波的誤差剔除效果相對(duì)最優(yōu)，驗(yàn)證了本文數(shù)據(jù)處理思路的有效性.因此，利用Morlet復(fù)小波對(duì)所有工后沉降數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，以剔除其含有的誤差信息，以保證后續(xù)分析結(jié)果的準(zhǔn)確性.

表2 誤差剔除效果對(duì)比

3.3 穩(wěn)定性評(píng)價(jià)分析

據(jù)論文思路，以尖點(diǎn)突變理論進(jìn)行無(wú)砟軌道工后沉降的穩(wěn)定性分析，且按照工后階段性劃分進(jìn)行分別評(píng)價(jià)，具體如下：

(1)工后一、二階段穩(wěn)定性分析

通過(guò)計(jì)算統(tǒng)計(jì)，得工后一階段的穩(wěn)定性分析結(jié)果，三個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)在擬合過(guò)程中的擬合度介于0.690～0.826，擬合效果一般，所得后續(xù)分析參數(shù)的可信度相對(duì)較高；同時(shí)，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的突變特征值均大于0，說(shuō)明其均處于穩(wěn)定狀態(tài)，且以201#監(jiān)測(cè)點(diǎn)的穩(wěn)定性相對(duì)最好，其次是186#監(jiān)測(cè)點(diǎn)和170#監(jiān)測(cè)點(diǎn).類比前述，再利用尖點(diǎn)突變理論對(duì)工后階段二的沉降數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，三個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的擬合度介于0.739～0.866，略優(yōu)于工后階段一的擬合效果，也說(shuō)明工后階段二的后續(xù)分析參數(shù)具有較高的可信度；同時(shí)，三個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的突變特征值也都大于0，說(shuō)明各監(jiān)測(cè)點(diǎn)在工后二階段也均處于穩(wěn)定狀態(tài)，所得一、二階段結(jié)果如表3所示.

表3 工后一、二階段的穩(wěn)定性分析結(jié)果

總結(jié)前述工后兩階段的穩(wěn)定性分析，得出各監(jiān)測(cè)點(diǎn)在工后均處于穩(wěn)定狀態(tài)，且對(duì)比工后兩階段相應(yīng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的突變特征值可知，工后二階段的突變特征值相對(duì)更大，說(shuō)明隨工后時(shí)間持續(xù)，橋梁段穩(wěn)定性趨于增加，滿足后期運(yùn)營(yíng)要求.

3.4 變形趨勢(shì)判斷分析

據(jù)論文思路，前述尖點(diǎn)突變理論的穩(wěn)定性分析是用于無(wú)砟軌道工后沉降的穩(wěn)定性現(xiàn)狀分析，為評(píng)價(jià)其發(fā)展趨勢(shì)，再利用R/S分析進(jìn)行變形趨勢(shì)判斷，即通過(guò)工后沉降變形趨勢(shì)判斷來(lái)評(píng)價(jià)其穩(wěn)定性發(fā)展規(guī)律；同時(shí)，工后沉降不僅要關(guān)注其累計(jì)變形量，還應(yīng)關(guān)注其變形速率，進(jìn)而對(duì)工后沉降的累計(jì)序列和速率序列均進(jìn)行R/S分析.

通過(guò)R/S分析對(duì)工后一階段的變形趨勢(shì)分析，三個(gè)監(jiān)測(cè)在R/S分析過(guò)程中的擬合度均較趨近于1，說(shuō)明其分析過(guò)程較為可靠；同時(shí)，三個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)在不同序列中的Hurst指數(shù)均大于0.5，說(shuō)明工后一階段沉降序列具有正向持續(xù)性，即其發(fā)展趨勢(shì)與目前發(fā)展趨勢(shì)相同，結(jié)合表1，累計(jì)變形序列呈增加趨勢(shì)，說(shuō)明工后二階段的工后沉降仍將繼續(xù)增加，但速率序列目前呈下降趨勢(shì)，即其沉降速率將呈延續(xù)減小趨勢(shì)，得出工后二階段的工后沉降會(huì)進(jìn)一步增加，但增加幅度趨于減小，與工后二階段的實(shí)測(cè)結(jié)果一致，驗(yàn)證了R/S分析的準(zhǔn)確性；另外，在工后沉降序列相關(guān)性評(píng)價(jià)方面，得出各監(jiān)測(cè)點(diǎn)在工后一階段的沉降序列均具正相關(guān)，且累計(jì)序列較速率序列具有相對(duì)更大的相關(guān)性.

同理，再對(duì)工后二階段進(jìn)行變形趨勢(shì)判斷，工后二階段的擬合度也較趨近于1，說(shuō)明其擬合效果也較優(yōu)， 分析結(jié)果的可信度較高； 同時(shí)，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)在工后二階段的Hurst指數(shù)也大于0.5，說(shuō)明工后二階段沉降序列具有正向持續(xù)性，其累計(jì)序列與速率序列的發(fā)展規(guī)律與工后一階段類似，得出后續(xù)工后沉降仍會(huì)呈小幅度增加；在變形序列的相關(guān)性方面，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的CM值均也大于0，具正相關(guān)性，且累計(jì)序列的相關(guān)性也大于速率序列的相關(guān)性，結(jié)果如表4所示.

表4 工后一、二階段的變形趨勢(shì)判斷結(jié)果

同時(shí)，為分析Hurst指數(shù)隨工后時(shí)間持續(xù)的變化規(guī)律，再對(duì)不同序列在工后兩階段的Hurst指數(shù)進(jìn)行對(duì)比作圖，如圖1.由圖1可知，累計(jì)序列的Hurst指數(shù)呈不同程度的減小趨勢(shì)，而累計(jì)序列的Hurst指數(shù)呈不同程度的增加趨勢(shì)，說(shuō)明各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的工后沉降呈持續(xù)收斂趨勢(shì)，其穩(wěn)定性將會(huì)延續(xù)現(xiàn)有穩(wěn)定狀態(tài)，滿足后期運(yùn)營(yíng)要求.

(a) 累計(jì)序列

(b) 速率序列圖1 不同工后階段的Hurst指數(shù)對(duì)比

通過(guò)前述穩(wěn)定性評(píng)價(jià)及變形趨勢(shì)判斷，得出本次分析橋梁段的工后沉降處于穩(wěn)定狀態(tài)，且變形趨勢(shì)趨于有利方向發(fā)展，滿足運(yùn)營(yíng)需求，為其后續(xù)工程奠定了理論基礎(chǔ)，具有重要意義.

4 結(jié)論

通過(guò)CRTSⅢ型無(wú)砟軌道關(guān)鍵施工技術(shù)分析及其工后沉降穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，主要得出如下結(jié)論：

(1)CRTSⅢ型板式無(wú)砟軌道具有顯著的應(yīng)用前景，但其施工過(guò)程要求較高，進(jìn)而應(yīng)注重施工過(guò)程的關(guān)鍵技術(shù)總結(jié)，以保證安全規(guī)范施工；

(2)通過(guò)尖點(diǎn)突變理論的穩(wěn)定性分析，得出各監(jiān)測(cè)點(diǎn)在工后均處于穩(wěn)定狀態(tài)，且工后二階段的突變特征值相對(duì)更大，具有相對(duì)更高的穩(wěn)定性；

(3)通過(guò)R/S分析的變形趨勢(shì)判斷，得出工后沉降的累計(jì)變形雖呈持續(xù)增加趨勢(shì)，但其增加速率不斷減小，說(shuō)明其沉降變形趨于穩(wěn)定，對(duì)后續(xù)工程施工及運(yùn)營(yíng)有利；

(4)限于篇幅，本文僅對(duì)橋梁段進(jìn)行了工后沉降穩(wěn)定性分析，建議在工程實(shí)際中，可按本文分析思路進(jìn)行其余路基段、隧道段的工后穩(wěn)定性分析，以便為高速客運(yùn)線路提供完整的工后沉降理論基礎(chǔ).

致謝：本文受陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院科學(xué)研究

基金項(xiàng)目(Ky2017-057)資助，特此致謝！