铁路路基沉降观测的技术探讨

关键词：铁路路基 沉降观测 技术探讨 

　　特殊地区、特殊地质条件或高等级的道路对路基和边坡的稳定性要求极高，在路基填筑过程和道路使用过程中均需要进行变形监测。路基变形监测工作主要包括沉降观测和边坡位移观测。这里结合工程实例，对铁路路基变形监测中的沉降监测进行研究和探讨。 

　　1 基准点和监测点的布设要点 

　　1.1 沉降观测基准点的布设 

　　每个独立的监测网应设置不少于3个稳固可靠的基准点以便互相检核。大型工程的变形监测，水平位移监测基准点应设立强制归心观测墩，垂直位移监测基准点宜采用双金属标或钢管标。变形监测工作应尽量利用基准点直接对监测点实施监测，当基准点距离监测点过远或其他特殊情况时，可设置工作基�c。工作基点应选在相对稳定的位置，需要定期利用基准点检查其稳定性。 

　　观测点安置并稳固后，应及时进行首次观测。每个观测点的首次坐标或高程测量应在同期观测两次，较差满足要求时取平均值。每次变形观测时，应采用相同的图形（观测路线、站位、尺位、镜位等）和观测方法、固定观测仪器和设备、固定观测人员在基本相同的环境和观测条件下进行。在整个监测周期内，应根据控制点的稳定性和实际需要对基准点和工作基点的稳定性进行检测。 

　　沉降观测基准网应布设成闭合环状、附合水准路线或结点水准网等形式，并应按二等水准测量的技术要求进行施测。在软土地基施工区，水准点应设于土质坚硬的地点或已稳定的老建筑物上，且距离路基坡脚不宜小于50 m，并应按二等水准点的标志埋设混凝土标石。当所有水准点埋设完成并稳定后，应对其进行联测。 

　　为了减小因转点过多而对观测成果的影响，应根据需要在沉降观测的断面附近布设工作基点，工作基点一般埋设混凝土标石。当路基施工到一定高度时，应将工作基点转移到有灌注桩基础的桥面上，并距桥头伸缩缝2 m左右，作为路基完工后的沉降观测工作基点。这样不但观测方便，而且点位稳定，便于长期保存。 

　　1.2 路基沉降观测板的埋设 

　　路基沉降观测标志由沉降板底座、测杆和保护测杆的钢管组成，随着填土的增高，测杆及保护管亦应加长，每节长度不超过50 cm或100 cm，应保证接高后的测杆顶面高出保护管上口。在沉降观测标志安装前应先将地面整平，应保持底板的水平及测杆的垂直度。沉降板的构造如图1所示，底座是一块50 cm×50 cm的钢板，测杆是直径为20 mm的圆钢，钢管护套内径为40 mm。 

　　对于测杆及护管的长度不但应便于施工，而且应便于观测。在施工时，每填筑一层路基增加一节连接杆和套管，防止因连接杆和套管露出路基过高而导致在路基碾压时被破坏。沉降板及位移边桩应根据设计要求布设在有软土的地方，其数量及具体位置应符合设计要求，通常布置时应考虑以下几点：（1）有地基处理的段落内都应布设沉降观测点，且应在路堤高度较大处增加观测点。（2）河塘路段的前后和中间应布设沉降观测断面，而且应在每个通道内至少设置一个沉降观测点。（3）对于路中的沉降板应埋设在中线偏右1.1～1.2 m处，其位置应严格控制，以免与防撞护栏或路缘石位置冲突。（4）对于无中间分隔带的单车道通常设置于两侧路肩上，超高路段设置于超高侧的路肩上。对于中间有分隔带的双车道应布置在路中线处。（5）桥头（桥台侧）、箱头（通道或箱涵侧）、管涵侧以及沿河渠布置的左、右观测点，埋设时应顺应桥台、通道、涵洞以及河渠的伸展方向埋设，如图2所示。桥梁过渡段和一般路段的左、右点应按桩号埋设，即在左、右点垂直于路线方向。 

　　1.3 软土地基沉降观测 

　　根据《建筑变形测量规范》（JGJ8-2007）的规定，软土地基的沉降观测应按国家二等水准测量或二级建筑变形测量精度要求进行。观测过程中应注意以下问题： 

　　（1）为了观测到路基各部位的总沉降量，应在路基填筑开始前完成首次观测。 

　　（2）由于沉降观测标志的埋设与施工同步进行，因此，路基填筑要与标志的埋设做好协调，做到互不干扰。观测设施的埋设及沉降观测工作的进行不得影响路基填筑的均匀性。 

　　（3）在沉降板埋设基本不影响施工的条件下，路基的施工应做到碾压均匀，使沉降观测资料具有良好的代表性。 

　　（4）为了分析施工期间沉降和竣工后沉降、施工期沉降与总沉降的关系以及验证推算竣工后沉降方法的准确性，对部分试验段应进行运营期间的长期沉降观测。 

　　路基沉降观测频率：在施工期间，每填筑一层观测一次；在填筑间歇期间，对于重点路段（如临界高度以及高路堤段）每3天观测一次；当填筑间歇时间较长时，每3天观测一次，连续观测三次，然后每隔一周观测一次；当路堤填筑完毕进入预压期后，每1个月观测一次，直至预压期结束，将多余填料卸除为止。道路基层沉降观测频率：底基层和基层分两次辗压，一般每碾压半层或一层观测一次。若一个层次二次碾压时间相隔很短，则可合并成一次观测。 

　　2 路基沉降评估方法 

　　2.1 沉降观测资料整理 

　　必须做好沉降观测数据的记录与整理，绘制每个观测点的荷载―时间―沉降曲线。对沉降观测资料应及时分析，尤其是在预压期和放置期，应对路基沉降的发展趋势进行分析，以便在必要时采取补救措施。 

　　2.2 路基沉降评估方法 

　　路基沉降预测一般采用曲线回归法，常用的方法有双曲线法、指数曲线法、沉降速率法及灰色预测法等。路基沉降预测曲线回归法应满足以下要求：（1）应根据路基填筑完成或堆载预压后3个月以上的实测数据做回归分析，确定沉降变形的趋势，曲线回归的相关系数不低于0.92。（2）沉降预测的可靠性应经过验证，间隔3个月以上的两次预测最终沉降量的差值不得大于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：S（t）≥0.75×S（t→∞）。式中，S（t）为预测时的沉降观测值；S（t→∞）为预测的最终沉降值。（4）设计沉降计算的总沉降量与通过实测资料预算的总沉降量之差，原则上不宜大于10 mm。（5）路基填筑完成或经预压荷载后应有不少于6个月的观测和调整期，持续沉降观测应不少于6个月，并根据观测资料绘制沉降曲线，按实测沉降数据分析并推算总沉降量、工后沉降值，初步确定路面施工时间。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测，根据3个月的监测数据，绘制时间―沉降量曲线，并预测6个月的沉降量及剩余沉降量，从而决定路面施工时间。当推算的工后沉降量满足评估标准时，方可进行路面施工；当沉降分析结果表明不能在计划的工期内施工时，则应研究确定是延长路基沉降时间，还是采取调整预压土高度、调整预压时间、增加地基加固等工程措施。 

　　[1] 李青岳，陈永奇.工程测量学[M].北京：测绘出版社，2008. 

　　[2] GB50026-2007 工程测量规范.中华人民共和国行业标准[S].北京：中国计划出版社，2007. 

　　[3] TB10601-2009 高速铁路工程测量规范.中华人民共和国行业标准[S].北京：中国铁道出版社，2009. 

　　[4] 卢健康，任自珍，岑敏仪.客运专线无砟轨道施工平面控制网优化设计[J].铁道工程学报，2007（8）：49-52.