高速鐵路線下路基工程沉降觀測技術(shù)

1、高速鐵路線下路基工程沉降觀測技術(shù)摘要 ：本文主要結(jié)合哈齊鐵路客運專線線下路基工程沉降觀測工作， 詳細介紹了路基沉 降觀測斷面和觀測點的設(shè)置、 觀測方法和具體技術(shù)要求。 利用沉降觀測資料分析、 預(yù)測工后 沉降，指導(dǎo)進行信息化施工，為合理確定無砟軌道鋪設(shè)時間，確保鋪設(shè)質(zhì)量提供依據(jù)。關(guān)鍵詞 ：路基 沉降觀測 技術(shù)要求1 前言 近年來，為了滿足我國鐵路交通建設(shè)事業(yè)的不斷發(fā)展，以及列車提速等多方面的要求， 高速鐵路的廣泛修建已經(jīng)成為我國鐵路交通事業(yè)發(fā)展的必然趨勢， 在鐵路線路工程的設(shè)計與 施工中， 路基沉降觀測是重要的技術(shù)管理項目之一， 對于工程項目整體質(zhì)量的實現(xiàn)也具有重 要的意義。2 工程概況 哈爾濱

2、至齊齊哈爾鐵路客運專線地處東北地區(qū)黑龍江省西南部與內(nèi)蒙古、 吉林三省區(qū)交 會處， 線路起自黑龍江省省會哈爾濱市， 向西北方向經(jīng)肇東、 安達、大慶，止于齊齊哈爾市。 我分部承建哈爾濱至齊齊哈爾客運專線 HQTJ-4標(biāo)DK191+222.78DK196+897.49段路基工 程，為了滿足沉降觀測工作需要，我分部內(nèi)共有 CPII 水準點 4 個，自己加密沉降觀測工作 基點 17 個，埋設(shè)路基沉降觀測斷面 103 個（其中 B1 型觀測斷面 59 個、 B2 型觀測斷面 23 個、 A 型觀測斷面 21 個）。3 沉降變形測量一般要求3.1. 沉降變形測量點分類與布設(shè)要求3.1.1 沉降變形測量點的分

3、類 沉降變形測量點分為基準點，工作基點和沉降變形觀測點三類。3.1.2. 沉降變形測量點布設(shè)基本要求3.1.2.1 基準點。 要求建立在沉降變形區(qū)以外便于長期保存的穩(wěn)定地區(qū)；基準點使用全線的深埋水準點、CPI、 CPII 和二等水準點。每個獨立的監(jiān)測網(wǎng)應(yīng)設(shè)置不少于 3 個穩(wěn)固可靠的基準點，且基準點得間距不宜大于 1km 。3.1.2.2 工作基點。要求埋設(shè)在比較穩(wěn)定的位置， 在觀測期間穩(wěn)定不變， 測定沉降變形點時作為高程和坐標(biāo) 的傳遞點。 工作基點除使用普通水準點外， 按照國家二等水準測量的技術(shù)要求進一步加密水 準基點或設(shè)置工作基點至滿足工點沉降變形監(jiān)測需要。 加密后的水準基點 （含工作基點）

4、 間 距 200m 左右時，可基本保證線下工程垂直位移監(jiān)測需要。3.123 沉降變形點。直接埋設(shè)在要測定的沉降變形體上。點位應(yīng)設(shè)立在能反映沉降變形體沉降變形的特征部 位；不但要求設(shè)置牢固，便于長久保存和觀測，還要求形式美觀，結(jié)構(gòu)合理，且不破壞沉降 變形體的外觀和使用。3.2. 變形測量等級及精度要求哈齊線沉降變形測量按變形測量三等規(guī)定執(zhí)行（見表3-1）表3-1變形測量等級及精度要求變形測量 等級沉降變形（垂直位移）測量水平位移觀測沉降變形點的高程中誤差（mm相鄰沉降變形點的高程中誤差（mm沉降變形點點位中誤差 （mm二等±0.5±0.3±3.0三等±1.

5、0±0.5±6.03.3.變形監(jiān)測網(wǎng)主要技術(shù)要求及建網(wǎng)方式3.3.1沉降變形監(jiān)測網(wǎng)3.3.1.1 沉降變形監(jiān)測網(wǎng)的主要技術(shù)要求沉降變形監(jiān)測網(wǎng)主要技術(shù)要求按表3-2執(zhí)行表3-2沉降變形監(jiān)測網(wǎng)主要技術(shù)要求等級相鄰基準點高 差中誤差（mm每站高差中誤差（mn）往返較差、附合 或環(huán)線閉合差（mm檢測已測高差較差（mm使用儀器、觀測方法及要求二等0.50.150.3 P n0.4 %： nDS05型儀器，按國家一等水 準測量的技術(shù)要求施測。三等1.00.30.6島0.8 nDS05型儀器，按國家二等水 準測量的技術(shù)要求施測。注：n為測站數(shù)3.3.1.2沉降變形監(jiān)測網(wǎng)建網(wǎng)方式線下工程沉

6、降變形監(jiān)測網(wǎng)由沉降監(jiān)測基準點、工作基點或包含部分沉降變形點組成附合或閉合水準路線，一般按沉降變形等級三等（國家二等水準測量）的要求施測。3.3.2水平位移監(jiān)測網(wǎng)3.3.2.1 水平位移監(jiān)測網(wǎng)主要技術(shù)要求哈齊線水平位移監(jiān)測按三等規(guī)定執(zhí)行（見表3-3）表3-3 水平位移監(jiān)測網(wǎng)主要技術(shù)要求等相鄰基準點的平均邊長測角中誤測邊中誤差水平角觀測測回數(shù)級點位中誤差（mr）（m差（”）(mr)DJ0.5 DJ1DJ2等±3.0w 400± 1.02.069w 200±1.82.0469等±6.0w 450±1.84.0469w 350±2.54.03

7、463.4沉降變形測量具體要求341沉降變形水準測量執(zhí)行國家二等水準測量要求，采用單路線往返觀測。 對線下工程沉降變形點的測量，應(yīng)形成附合或閉合水準路線，水準路線經(jīng)過的工作基點或基準點不得少于2個。342應(yīng)使用DS05級及以上的自動安平電子水準儀，儀器及配套水準標(biāo)尺均應(yīng)在有效 的合格檢定期內(nèi)。水準儀與水準尺在使用前及使用過程中，經(jīng)常規(guī)檢校合格，水準儀視準軸與水準管軸的夾角均不超過15。儀器各種設(shè)置正確，其中有限差要求的項目按規(guī)范要求在儀器中進行設(shè)置，并在數(shù)據(jù)采集時自動控制，不滿足要求時應(yīng)根據(jù)儀器的提示進行重測。3.4.3外業(yè)測量一條路線的往返測使用同一類型儀器和轉(zhuǎn)點尺墊，沿同一路線進行。觀測成

8、果的重測和取舍按國家一、二等水準測量規(guī)范（GB/T 12897-2006 ）二等水準有關(guān)要求執(zhí)行。觀測時，視線長度w50m,前后視距差w 1.5 m ,前后視距累積差w 6.0 m，視線高度0.55m且w 2.80m。測站限差：兩次讀數(shù)差w 0.4mm，兩次所測高差之差w 0.6 mm,檢 測間歇點高差之差w 1.0 mm。觀測讀數(shù)和記錄的數(shù)字取位：使用數(shù)字水準儀讀記至0.01mm。3.4.4觀測時，一般按后-前-前-后的順序進行，對于有變換奇偶站功能的電子水準儀， 按以下順序進行：往測：奇數(shù)站為后一前一前一后偶數(shù)站為前一后一后一前返測：奇數(shù)站為前一后一后一前偶數(shù)站為后一前一前一后3.4.5每

9、一測段均為偶數(shù)測站結(jié)束。4路基工程沉降變形測量4.1觀測點布置原則路基沉降觀測斷面上的觀測點根據(jù)不同的地基條件，不同的結(jié)構(gòu)部位等具體情況設(shè)置。4.1.1混凝土基床路堤地段采用A型觀測斷面（見圖 4-1）, A型斷面包括沉降板和不銹鋼測釬?；彩┕ね瓿珊螅诼返讨行穆裨O(shè)沉降板，其底板位于混凝土路堤頂面。預(yù)壓土 卸載后，拆除沉降板，并于距左、右線中心兩側(cè)各2.2m處于基床表層埋設(shè) 2根不銹鋼測釬（0 20mm, L > 0.15m，頂部磨圓并刻劃十字線，下端削尖）4.1.2軟土、松軟土路堤地段采用B1、B2兩種型式的觀測斷面。B1型觀測斷面包括沉降觀測樁、沉降板和位移邊樁（見圖 4-2）。沉

10、降觀測樁每斷面設(shè) 置5個，施工完基床底層后，預(yù)壓土填筑前，距左、右線中心4.7m處于基床底層頂面埋設(shè)2個沉降觀測樁，其余 3個于基床表層施工完成后布置于雙線路基中心及距兩側(cè)路肩1m處的基床表層頂面上； 沉降板位于路堤中心，基底鋪設(shè)碎石墊層的地段埋設(shè)于墊層頂面，基底設(shè)混凝土板地段設(shè)于板頂面，隨填土增高而逐漸接高測桿及保護套管。預(yù)壓土卸載后，拆除沉降觀測樁1和沉降觀測樁2，同時將使沉降板的測桿和保護套管降低至基床表層頂面上。 右側(cè)坡腳外2m，12m處，分別設(shè)置位移觀測邊樁，以便監(jiān)測加載期間路基的穩(wěn)定性。當(dāng)線 路鄰近既有線，設(shè)置邊樁不足時，可以不設(shè)邊樁。4,7W（：4,8）4,7圖4-2 軟土、松軟

11、路堤沉降監(jiān)測剖面元件布置示意圖（ B1型）B2型觀測斷面包括沉降觀測樁、沉降板、位移邊樁和剖面沉降管（見圖4-3）。沉降觀測樁每斷面設(shè)置2個，基床表層施工完成后，布置于距兩側(cè)路肩1m處的基床表層頂面上，沉降板位于路堤中心，底板埋設(shè)于基床底層頂面上， 隨填土增高而逐漸接高測桿及保護套管； 路堤基底鋪設(shè)碎石墊層的的地段，橫剖面管埋設(shè)于基底碎石墊層頂面處，基底設(shè)混凝土板地段，橫剖面管埋設(shè)于混凝土板頂面處。預(yù)壓土卸載后，拆除沉降板。右側(cè)坡腳處2m, 12m處，分別設(shè)置位移觀測邊樁，以便監(jiān)測加載期間路基的穩(wěn)定性。當(dāng)線路鄰近既有線，設(shè)置邊 樁不足時，可以不設(shè)邊樁。ms圖4-3 軟土、松軟路堤沉降監(jiān)測剖面元

12、件布置示意圖（ B2型）4.2路基沉降觀測元件的埋設(shè)4.2.1沉降觀測樁的埋設(shè)選擇20mm不銹鋼棒，頂部磨圓并刻劃十字線，底部焊接彎鉤，待基床表層級配碎石施工完成后，在觀測斷面通過測量埋置在設(shè)計位置，埋置深度不小于0.3m，樁周0.15m用C15混凝土澆筑固定（見圖 4-4）,完成埋設(shè)后測量樁頂標(biāo)高作為初始讀數(shù)。圖4-4路基沉降觀測樁埋設(shè)布置圖4.2.2沉降板的埋設(shè)通常由底板、金屬測桿（0 40鋼管）及保護套管（$ 75 PVC管）組成。鋼筋混凝土底板尺寸為 50cmx 50cm,厚3cm或鋼底板尺寸為 30x 30cm，厚0.8cm （見圖4-5）。測桿頂帽圖4-5路基沉降板埋設(shè)布置圖4.2

13、.2.1 沉降板埋設(shè)位置應(yīng)按設(shè)計測量確定，埋設(shè)位置處可墊10cm砂墊層找平，埋設(shè)時確保測桿與地面垂直。422.2 放好沉降板后，回填一定厚度的墊層，再套上保護套管，保護套管略低于沉降板測桿，上口加蓋封住管口，并在其周圍填筑相應(yīng)填料穩(wěn)定套管，完成沉降板的埋設(shè)工作。4.2.2.3 測量埋設(shè)就位的沉降板測桿桿頂標(biāo)高讀數(shù)作為初始讀數(shù)，隨著路基填筑施工逐漸接高沉降板測桿和保護套管，每次接長高度以0.5m為宜，接長前后測量桿頂標(biāo)高變化量確定接高量。金屬測桿用內(nèi)接頭連接，保護套管用PVC管外接頭連接。4.2.2.4 接長套管時應(yīng)確保垂直，避免機械施工等因素導(dǎo)致套管傾斜。4.2.3位移邊樁的埋設(shè)在兩側(cè)路堤坡腳

14、外 2m及12m （或10m）處各設(shè)一個位移觀測邊樁。位移觀測邊樁采用C15鋼筋混凝土預(yù)制，斷面采用15cmx 15cm正方形，長度不小于最大凍深+0.35m。并在樁頂預(yù)埋20mm半圓形不銹鋼耐磨測頭。邊樁埋置深度在地表以下不小于最大凍深+0.25m，樁頂露出地面不應(yīng)大于10cm。埋置方法采用洛陽鏟或開挖埋設(shè)，樁周以C15混凝土澆筑固定，確保邊樁埋置穩(wěn)定。完成埋設(shè)后采用經(jīng)緯儀（或全站儀）測量邊樁標(biāo)高及距基樁的距離作為初始讀數(shù)。4.2.4剖面沉降管的埋設(shè)路基基底剖面沉降管在地基加固施工完畢后，填土至0.6m高度碾壓密實后開槽埋設(shè)，開槽寬度2030cm，開槽深度至地基加固表層頂面，槽底回填0.2m

15、厚的中粗砂，在槽內(nèi)敷設(shè)沉降管（沉降管內(nèi)穿入用于拉動測頭的鍍鋅鋼絲繩），其上夯填中粗砂至與碾壓面平齊。沉降管埋設(shè)位置擋土墻處應(yīng)預(yù)留孔洞。沉降管敷設(shè)完成后，在兩頭設(shè)置0.5 mx 0.5 m x 0.95mC15素混凝土保護墩。兩頭應(yīng)砌筑觀測坑，并加設(shè)蓋板，以方便觀測及對孔口進行長期保護， 并做好坑內(nèi)及其周圍的排水。并于一側(cè)管口處設(shè)置觀測樁，觀測樁采用C15素混凝土灌注，斷面采用0.5 mx 0.5 m x最大凍深+0.35m ,并在樁頂預(yù)埋半圓形不銹鋼耐磨測頭。待上部一層填料壓實穩(wěn)定后，連續(xù)監(jiān)測數(shù)日，取穩(wěn)定讀數(shù)作為初始讀數(shù)。路基剖面沉降管埋設(shè)布置見圖4-6圖4-6 路基剖面沉降管埋設(shè)布置圖4.3

16、路基沉降觀測技術(shù)要求4.3.1觀測方法431.1橫剖面沉降觀測方法采用橫剖儀和水準儀進行橫剖面沉降觀測。每次觀測時，首先用水準儀測出橫剖面管一側(cè)的觀測樁頂高程， 再把橫剖儀放置于觀測樁頂測量初值，然后用橫剖儀測量各測點。應(yīng)根據(jù)所使用的橫剖儀的種類確定測點距離。使用傳感式儀器必須按照儀器的要求距離進行測 量，此種儀器一般要求為 0.5m;使用水壓式儀器時，區(qū)間每2.0m測量一點，車站內(nèi)測點間距可為3.0m。在測量前應(yīng)和儀器廠商溝通，了解儀器的性能及操作要求。4.3.1.2 沉降板觀測方法采用水準測量方法，按測量精度要求和頻次定期觀測沉降板測桿頂面測點高程。沉降板 觀測時應(yīng)在測桿頭上套一個專用的測

17、量帽。測量帽下部以剛好套入測桿為宜，測量帽上部以 中心為一半球型的測點。在沉降板測桿接高時應(yīng)同時測量接高前后的測桿高程。431.3 沉降觀測樁觀測方法采用水準測量方法，按測量精度要求和頻次定期觀測路肩觀測樁頂面測點高程。4.3.1.4 位移邊樁觀測方法采用水平位移觀測方法，按測量精度要求和頻次定期觀測位移觀測邊樁水平位移。4.3.1.5 路基沉降觀測樁、沉降板等水準測量要求形成附合水準路線進行往返觀測，觀 測路線布置圖如圖 4-7所示。路基閒觀漁I臟 e沉降版 0工作基點 觀測方向圖4-7 路基沉降觀測點位布置及水準觀測路線示意圖4.3.2測量精度4.3.2.1 路基沉降觀測水準測量的精度為土

18、1.0mm，高程取位至0.1mm。觀測按國家二等水準測量要求執(zhí)行。4.322 剖面沉降觀測的精度應(yīng)不低于4mm/30m，橫剖面沉降測試儀最小讀數(shù)不得大于0.1mm。4.3.2.2 位移觀測測距誤差土 3mm，方向觀測水平角誤差為土 2.5。4.3.3觀測頻次路基（含過渡段）沉降觀測的頻次不低于表4-1的規(guī)定。實際工作進行時，觀測時間的間隔還要看地基的沉降值和沉降速率，兩次連續(xù)觀測的沉降差值大于4mm時應(yīng)加密觀測頻次。當(dāng)出現(xiàn)沉降突變、地下水變化及降雨等外部環(huán)境變化時應(yīng)增加觀測頻次。路基施工各節(jié)點時間（包括路基堆載預(yù)壓土前后、卸載預(yù)壓土前后、運 梁車架橋機通過前后、基床表層施工、軌道板底座施工、鋪

19、板、軌道板精調(diào)（或鋪砟）以及鋪軌時間）應(yīng)具有沉降觀測數(shù)據(jù)。觀測過程中及時整理繪制“填土 -時間-沉降”曲線圖，觀測 應(yīng)持續(xù)到工程驗收交由運營管理部門繼續(xù)觀測。表4-1路基沉降觀測頻次表觀測階段觀測頻次填筑或堆載一般1次/天每天填筑量超過3層時1次/每填筑3層沉降量突變23次/天兩次填筑間隔時間較長1次/ 3天堆載預(yù)壓或路基施工完畢第1個月1次/周第2、3個月1次/ 2周3個月以后1次/月架橋機（運梁車）通過全程前2次通過前后各1次；其后1 次/天，連續(xù)2次；其后1次/3 天，連續(xù)3次；以后1次/周無砟軌道鋪設(shè)后第1個月1次/ 2周第2、3個月1次/月312個月1次/ 3月434路基沉降觀測要求4.341為了觀測到各部位的沉降，從路基填土開始，沉降觀測也隨即進行。預(yù)壓地段按照相關(guān)要求在基床底層頂面設(shè)置臨時沉降觀測樁；非預(yù)壓地段，此時基床表層的級配碎石也未填筑，在路基中心及兩側(cè)各2m范圍內(nèi)設(shè)置臨時沉降觀測樁，臨時沉降觀測樁的材質(zhì)，埋置要求及觀測標(biāo)準與正式的沉降觀測完全相同，待預(yù)壓土卸載時，臨時沉降觀測樁隨之拆除或廢棄沉降板測桿隨之降低，待基床表層的級配碎石鋪設(shè)完成后，按照相關(guān)要求埋設(shè)正式的沉降觀測樁，開始觀測路基沉降。4.342 沉降板隨著預(yù)壓土的填筑而接高，隨預(yù)壓土的卸載而降低，觀測連續(xù)進行，剖面沉降管和位移觀測樁不受預(yù)壓土的影響。4.3.4.3 路基填