[12-11 17:01:08] 来源：http://www.tmgc8.com 铁路工程 阅读：3574次
摘要：本文介绍了客运专线路基沉降变形观测的内容、观测断面和观测点的布设、变形观测元件的选取及埋设、变形观测的具体实施过程以及测量精度和测量频率的要求，对路基沉降评估的方法及注意事项进行了举例和详细阐述。
关键词：客运专线 路基 沉降变形 观测 评估
0 引言
客运专线路基变形包括三个部分：列车动荷载作用下路基面弹性变形、列车动荷载作用下路基基床产生的累计变形、地基及路堤工后压密沉降。路基面弹性变形，是在列车动荷载作用下可恢复的变形，与基床表面支承刚度密切相关，采用强化基床，一般在1mm左右。路基基床累计变形，是基床岩土在列车荷载反复作用下出现的不可恢复的塑性变形，与基床岩土材料、动强度、动模量密切相关。采用强化基床，基床累计变形很小，其累计变形值约在1～2cm以内，累计变形率在1～2mm/年。地基及路堤工后压密沉降，受地基岩土性质及相应地基处理措施、填料性质及压实标准影响较大，不确定因素多，是工程建设管理控制的重点。
复杂和多样的环境，同样复杂和多样的岩土，以及岩土材料本身固有的不确定性和变异性，使路基工程十分复杂，路基工程的沉降变形迄今为止尚无准确的计算方法计算。因此，为有效控制客运专线路基工程的变形，必须采取措施：建立线下构筑物沉降变形观测网，采取高精度测量仪器对线下构筑物变形进行观测；采取科学有效的方法对线下构筑物工后沉降变形进行预测和评估；采取信息化施工方法，工后沉降不能满足设计要求时，应采取必要的加速或控制沉降措施。
1 变形观测的内容和观测点布置
根据不同的路基高度及不同的地基条件，主要内容有：①路基面的沉降变形观测；②路基基底沉降变形观测；③路堤本体的沉降变形观测。
观测断面及观测点布设基本原则：
①路基沉降变形观测应以路基面沉降和地基沉降观测为主。沉降变形观测断面应根据不同的地基条件，不同的结构部位等具体情况设置；沉降变形观测点的布设位置应满足设计要求，同时还应针对施工掌握的地质、地形等情况调整或增设。
②沉降变形观测点应设在同一横断面上，这样有利于测点保护，便于集中观测、统一观测频率，更重要的是便于各观测项目数据的综合分析。
③路基面变形观测断面沿线路方向的间距一般不大于50m；地势平坦、地基条件均匀良好的路堑、高度小于5m的路堤可放宽到100m；地形，地质条件变化较大地段应适当加密观测断面。
④一般路基填筑至基床表层顶面，而加载预压的路堤填筑至基床底层表面后，在路基面设观测桩，进行路基面沉降变形观测，时间不少于6个月。根据观测结果，分析评价地基的最终沉降量完成时间，及时调整设计措施使地基处理达到预定的控制要求。同时作为竣工验收时控制沉降量的依据。
⑤观测点及观测元器件的埋设位置要符合设计要求，并且埋设准确、稳定。观测期间要对观测点采取有效的保护措施，防止施工机械的碰撞，人为因素的破坏，务必使观测工作能善始善终，取得满意成果。
⑥观测断面的设置及观测内容、元件的布设应根据地形、地质条件、地基压缩层厚度、路堤高度、地基处理方法、堆载预压等具体情况，结合沉降预测方法和工期要求具体确定。
2变形观测元件的选取和埋设
变形观测元件的选取应满足工后沉降的评估需要以及精度要求。路基面采用沉降观测桩观测，地基面采用沉降板、剖面沉降管和电测元件相结合进行观测。
对于剖面观测管、单点沉降计等电测元件检测仪器的选配，要选用高灵敏度、高精度、高可靠性好的仪器；仪器企业厂家应具有相应的生产许可证、计量器具许可证和质量等证明文件，并具有良好的工程应用业绩和信誉评价。
变形观测元件的埋设方法如下：
①沉降观测桩：
沉降观测桩的制作及埋设：采用Φ20mm底端带弯头的钢筋，钢筋原长不小于40cm，底部做成带弯钩状，观测点钢筋头为半球状，高出埋设表面5mm，表面做好防锈工作。一般路基填筑至基床表层顶面，加载预压路堤填筑到基床顶面后，挖坑埋置于设计位置，坑深30cm，边长15cm，用砂浆浇注固定，见下图1示。
②沉降板：
沉降板的组成：由钢底板、金属测杆（Φ40mm厚壁镀锌铁管）及保护套管（直径不小于Φ75mm、壁厚不小于4mm的硬PVC管）组成，钢底板尺寸为50cm*50cm，厚1cm，见下图2示。www.tmgc8.com
路基沉降板的埋设：①埋设位置按设计要求的位置确定，沉降板埋在褥垫层顶部并嵌入其内10cm，采用中粗砂回填密实，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保护套筒，完成沉降板的埋设工作。②采用水准仪按国家一等精密水准测量方法测量埋设就位的沉降板测杆杆顶标高作为初始读数，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1m为宜，接长前后测量杆顶标高变化量确定接高量。金属测杆用内接头连接，保护套筒用PVC管外接头连接。
3 变形观测方法及要求
3.1 路基变形观测的一般要求
①变形监测网按二等变形测量等级技术要求建立，变形观测点的水准测量采用一等变形观测测量技术要求。②建立变形观测网，布设水准基点和工作基点。在沿线施工已设水准基点的基础上，按距离不大于1km增设水准点，水准基点应设在变形区以外的岩石或原状土层上，亦可利用稳固的建筑物、构筑物设立水准点。为满足沉降变形观测精度要求在两水准基点之间沿线路方向按间距不大于200m、距路基中心距离小于100m布设工作基点。工作基点应布设在不受施工干扰的稳定土层内，以便长期保存和使用的地点。采用Φ20mm长60cm顶端圆滑的钢筋打入土中，桩周上部30cm用混泥土浇注固定并编号。高程采用施工高程控制网系统并与施工高程控制网联测。全线二等水准测量贯通后，将变形监测网与二等水准点联测，统一归化为二等水准基点上。③所使用的仪器和设备定期检查并作详细记录，每次测量采用同一仪器，固定观测人员，采用相同的观测路线和观测方法，在基本相同的环境和观测条件下工作。④各种原始测量记录真实、可靠，并有可追溯性；计算成果和图表清晰、签署齐全，并妥善保存。
3.2 观测频度要求
①所有观测元件埋设后，必须测试初始读数，在路堤正式填筑前，必须对所有元件进行复测，作为正式初始读数。
②路基施工各阶段沉降观测频度应满足下表1要求：
③测试过程中发现异常必须及时查明原因，尽快妥善处理。
3.3 观测方法及测量精度要求
①所有高程水准测量应满足二等变形等级测量技术要求，按国家一等精密水准测量方法施测（国家一等水准的要求：DS0.5型仪器，视线长度≤15m，前后视距差≤0.3m，视距累积差≤1.5m。往返较差、附和或环线闭合差≤0.15mm视线高度最小读数0.5mm）。测量精度：±1mm；读数取值0.1mm。
②单点沉降计采用智能型频率检测仪器进行测试，单点沉降计量程200mm，精度1%，灵敏度0.05mm。
③剖面沉降采用剖面沉降仪进行测试，精度8mm/30m，灵敏度0.01mm。
④静力水准仪采用智能型频率检测仪器进行测试，静力水准仪量程100mm，精度1mm，灵敏度0.01mm。
3.4 元件保护要求
①各工程项目部应成立专门监测测试小组，进行元器件的埋设、观测和保护工作，小组人员分工明确，责任到人。
②元件埋设前应根据现场情况进行编码，有导线的元件应将导线引出至路基坡脚观测箱内，并做好观测箱的保护。
③所有观测元件埋设或观测过程中损坏要及时补埋或经设计、监理确认采取其它替代措施。
④沉降板埋设后，制作相应的标示旗或保护架插在上方，凡沉降板一米范围内的土方要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，以确保沉降板不受损坏。
⑤各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。
3.5 资料整理要求
①所有测试数据应真实、可靠，并有可追溯性；记录必须清晰，不得涂改；测试、记录人员必须签名。
②人工测试数据要当天及时输入电脑，核对无误后在计算机内保存，自动采集测试数据要及时在计算机内备份，沉降观测资料及时输入沉降观测管理信息系统，以保证各相关单位在观测过程中时随时监控。观测中有沉降异常情况应及时通知有关各方及时处理。
③按照资料提交要求及时对测试数据进行整理、分析、汇总，绘制有关分析曲线及完成有关报告。
④路基填筑过程中要及时整理中心沉降观测点的沉降量，当路堤中心地基处沉降观测点沉降量大于10mm/天时，要及时通知项目部，并要求停止填筑施工，待沉降稳定后再恢复填土，必要时采取卸载措施。www.tmgc8.com
⑤观测数据和观测报告作为铺设无碴轨道前评判路基工后沉降是否满足要求，以及作为工程竣工验收的依据。
4 保证变形观测质量的措施
①观测基点和观测点必须坚固稳定。②观测基点必须定期与CPⅠ、CPⅡ或水准基点联测。③观测仪器的精度必须满足反映变形的要求。④观测工作应尽可能做到四个固定：第一、人员固定；第二、仪器固定；第三、使用固定的水准点；第四、按照固定的日期、方法及路线进行观测。⑤观测点首次观测数据是以后各次观测用以比较的根据，必须提高首次测量的精度,宜在同期进行两次观测后确定。⑥参与观测人员必须经过培训才能上岗。⑦观测设施的保护，确保施工过程中不受扰动或破坏，发现或怀疑工作基点扰动，立即与水准基点联测，找出原因，采取相应的补救措施。⑧及时提交观测数据和相关资料，并对观测数据的真实、可靠性负责。⑨野外测量应备详细的测量记录，记录要清晰、整齐、不得涂改，应做长期保存。⑩成立变形观测小组，并且人员稳定、分工明确。 爱护测量仪器设备，规范操作，定期维修保养，变形观测仪器要有专人进行安全妥善地保管、要定期进行年检，确保仪器的正常使用。
沉降变形观测异常原因分析：①沉降曲线在第二次观测即发生回升现象的原因，首次观测精度不高。②沉降曲线在中间某点突然抬升的原因，水准点或观测基点被扰动。③沉降曲线自某点起逐渐回升的原因，水准点或观测基点下沉。④沉降曲线波浪起伏的原因，测量误差。
5 变形观测结果的分析、评估
5.1 一般规定
①路基上铺设无碴轨道前，应对路基变形系统的评估，确认路基的工后沉降和变形符合设计要求。
②路基填筑完成或预压荷载后应有不少于6个月的观测和调整期，观测数据不足以评估时要继续观测；工后沉降评估不能满足设计要求时，应采取必要的加速或控制沉降措施。
③评估时发现异常现象或对原始记录资料存在疑问，可进行必要的检查。
5.2 计算和实测沉降的比较
①比较计算的总沉降量与实测总沉降量主要目的是：审核设计阶段的沉降计算模型和参数是否符合实际；估计真实的路基压缩模量Es，以便确定铺设无碴轨道结构（自重）产生的附加沉降；如果施工期观察到的沉降明显大于计算沉降量，超过设计20％及以上时，而且经过检查排除测量仪器和人为错误，可尽早检查修改设计，保证路基的工后沉降满足要求。
