鐵路路基沉降變形觀測(cè)實(shí)施方案-夏坤-楊嘉豐-劉楊舟

1、鐵路路基沉降變形觀測(cè)實(shí)施方案【內(nèi)容提要】 結(jié)合錫烏鐵路對(duì)路基沉降的要求，提出了沉降測(cè)量的重要性，詳述了鐵路路基沉降觀測(cè)的技術(shù)與要求，以確保施工質(zhì)量和運(yùn)營(yíng)安全，可為今后路基沉降測(cè)量提供參考。【關(guān) 鍵 詞】 鐵路 路基 沉降觀測(cè) 實(shí)施方案錫烏鐵路對(duì)路基工程的工后沉降要求嚴(yán)、標(biāo)準(zhǔn)高，設(shè)計(jì)中對(duì)土質(zhì)路基進(jìn)行了沉降變形計(jì)算，采取了相應(yīng)的設(shè)計(jì)措施。而影響沉降計(jì)算的因素較多，沉降計(jì)算的精度不足以控制工后沉降。施工期必須按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行系統(tǒng)的沉降變形動(dòng)態(tài)觀測(cè)。通過(guò)對(duì)沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)系統(tǒng)綜合分析評(píng)估，驗(yàn)證或調(diào)整設(shè)計(jì)措施，使路基工程達(dá)到規(guī)定的變形控制要求。分析、推算出最終沉降量和工后沉降，合理確定軌道開始鋪設(shè)時(shí)間，確保軌

2、道結(jié)構(gòu)鋪設(shè)質(zhì)量。為統(tǒng)一沉降變形觀測(cè)系統(tǒng)的技術(shù)要求，保證沉降變形系統(tǒng)的質(zhì)量，制定本方案。1、沉降變形觀測(cè)范圍、內(nèi)容根據(jù)不同的路基高度及不同的地基條件，主要內(nèi)容有：1.1、路基面的沉降變形觀測(cè) 1.2、路基基底沉降觀測(cè) 1.3、路堤本體的沉降觀測(cè) 1.4、過(guò)渡段：路橋、路遂、路涵、堤塹過(guò)渡段沉降觀測(cè)2、路基沉降變形觀測(cè)2.1、斷面及點(diǎn)的設(shè)置原則2.1.1、路基沉降觀測(cè)以路基面沉降和地基沉降觀測(cè)為主。沉降變形觀測(cè)斷面根據(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；測(cè)點(diǎn)的設(shè)置位置滿足設(shè)計(jì)要求，同時(shí)還需對(duì)施工掌握的地質(zhì)、變形等情況調(diào)整或增設(shè)。2.1.2、觀測(cè)點(diǎn)設(shè)在同一個(gè)橫斷面上，這樣有利于測(cè)點(diǎn)看護(hù)，便

3、于集中觀測(cè)，統(tǒng)一觀測(cè)頻率，更重要的是便于各觀測(cè)項(xiàng)目數(shù)據(jù)的綜合分析。2.1.3、路基面觀測(cè)斷面沿線路方向的間距一般不大于50m；地勢(shì)平坦、地基條件均勻良好的路塹、高度小于5m的路堤可放寬到100m；地形、地質(zhì)條件變化較大地段適當(dāng)加密觀測(cè)斷面。 2.1.4、一般路基填筑至路基基床表層頂面，加堆載預(yù)壓的路堤填筑至基床底層表面后，在路基面設(shè)觀測(cè)樁，進(jìn)行路基面沉降觀測(cè)，時(shí)間不少于6個(gè)月。根據(jù)觀測(cè)結(jié)果，分析評(píng)價(jià)地基的最終沉降量完成時(shí)間，及時(shí)調(diào)整設(shè)計(jì)措施使地基處理達(dá)到預(yù)定的控制要求。同時(shí)做為竣工驗(yàn)收時(shí)控制沉降量的依據(jù)。2.1.5、測(cè)點(diǎn)及觀測(cè)元器件的埋設(shè)位置符合設(shè)計(jì)要求，且標(biāo)設(shè)準(zhǔn)確、埋設(shè)穩(wěn)定。觀測(cè)期間對(duì)觀測(cè)點(diǎn)

4、采取有效的保護(hù)措施，防止施工機(jī)械的碰撞，人為因素的破壞，務(wù)必使觀測(cè)工作能善始善終，取得滿意成果。2.2、觀測(cè)斷面及點(diǎn)的設(shè)置、元件布設(shè)觀測(cè)斷面的設(shè)置及觀測(cè)斷面的觀測(cè)內(nèi)容、元件的布設(shè)根據(jù)地形、地質(zhì)條件、地基壓縮曾厚度、路堤高度、地基處理方法、堆載預(yù)壓等具體情況，結(jié)合沉降預(yù)測(cè)方法和工期要求具體確定。2.2.1 路堤填高<3m，且地基壓縮層厚<5m地段見表1。序號(hào)觀測(cè)內(nèi)容觀測(cè)元件觀測(cè)點(diǎn)數(shù)量斷面間距附注1路基面沉降觀測(cè)觀測(cè)樁3個(gè)/斷面50m地勢(shì)平坦、地基條件良好地段可100m2基底沉降觀測(cè)沉降板1個(gè)/斷面200m根據(jù)工點(diǎn)工期等具體情況適當(dāng)增設(shè)2.2.2、路堤下地基壓縮層厚5m地段及路基填高3

5、.0、地基壓縮層厚<5m地段見表2。順號(hào)觀測(cè)內(nèi)容觀測(cè)元件觀測(cè)點(diǎn)數(shù)量斷面間距附注1路基面沉降觀測(cè)觀測(cè)樁3個(gè)/斷面50m地勢(shì)平坦、地基條件良好地段或高度小于5m路堤地段可100m2路堤基底沉降觀測(cè)沉降板1-2個(gè)/斷面50100m地基面橫坡大于1：5時(shí)，每個(gè)斷面埋設(shè)2個(gè)3路堤基底全斷面沉降觀測(cè)剖面沉降管1個(gè)/斷面一般地段和各類過(guò)渡段路基25%的剖面埋設(shè)剖面沉降觀測(cè)管作校核剖面，校核剖面基底同時(shí)布置沉降板與剖面沉降管。4改良土填土沉降觀測(cè)單點(diǎn)沉降計(jì)1個(gè)/斷面200m根據(jù)改良土工點(diǎn)、土質(zhì)等具體情況，且改良土路堤填高大于5m時(shí)適當(dāng)增設(shè)。2.2.3、路堤加載預(yù)壓地段路堤加堆載預(yù)壓地段按上述表2.2.2

6、項(xiàng)布設(shè)斷面及點(diǎn)，其中路基面沉降觀測(cè)在路提填筑到基床底層表面后，在基床底層表面兩側(cè)設(shè)觀測(cè)樁，在路基面中間設(shè)沉降板后，加載預(yù)壓進(jìn)行沉降觀測(cè)。待預(yù)壓卸除基床表層填筑后，在路基面兩側(cè)及線路中心設(shè)置沉降觀測(cè)樁。2.2.4、土質(zhì)路塹地段 土質(zhì)路塹（含基巖全風(fēng)化層）一般地段只設(shè)路基面沉降觀測(cè)樁23個(gè)/斷面，斷面間距50m，地勢(shì)平坦、地基條件良好地段間距100m；當(dāng)?shù)鼗貙訛榧t黏土、膨脹土?xí)r，同時(shí)在換填底面埋設(shè)單點(diǎn)沉降計(jì)觀測(cè)地基沉降或隆起情況。2.3、觀測(cè)元件的選取、埋設(shè)2.3.1、觀測(cè)元件的選取應(yīng)滿足工后沉降的評(píng)估需要以及精度要求。路基面采用觀測(cè)樁觀測(cè)，地基面采用沉降板、剖面沉降管和電測(cè)元件相結(jié)合進(jìn)行觀測(cè)。

7、 對(duì)于剖面沉降管、單點(diǎn)沉降計(jì)等電測(cè)元件及檢測(cè)儀器的選配，應(yīng)選用高靈敏度、高精度、高可靠性及穩(wěn)定性好的儀器；儀器企業(yè)廠家應(yīng)具備有相應(yīng)的生產(chǎn)許可證、計(jì)量器具許可證和質(zhì)量等證明文件，并具有良好的工程應(yīng)用業(yè)績(jī)和信譽(yù)評(píng)價(jià)。2.3.2、觀測(cè)元件的埋設(shè)觀測(cè)元件除沉降觀測(cè)樁外，均在地基加固完成后路堤填筑施工前埋設(shè)。2.3.2.1、沉降觀測(cè)樁（點(diǎn)）：在一般路基填筑至基床表層頂面，加載預(yù)壓路堤填筑到基床底層頂面后，埋設(shè)沉降觀測(cè)樁（點(diǎn)），路基面兩側(cè)觀測(cè)樁一般設(shè)在距左右線路中心3.2m處。埋設(shè)規(guī)格見下圖1。觀測(cè)點(diǎn)鋼筋頭為半球形，高出埋設(shè)表面5mm，表面做好防銹處理。圖1：路基面沉降觀測(cè)點(diǎn)設(shè)置參考圖（單位：mm）2.3

8、.2.2、沉降板：由鋼底板、金屬測(cè)桿（40厚壁鍍鋅鐵管）及保護(hù)套管（直徑不小于75、壁厚不小于4的硬PVC管）組成，鋼底板尺寸為50×50，厚1；具體按武廣客專路基大樣圖集中的圖樣焊接組裝。采用水準(zhǔn)儀按國(guó)家一等精密水準(zhǔn)測(cè)量方法測(cè)量沉降板標(biāo)高變化。 沉降板應(yīng)埋入褥墊層頂部嵌入10，采用中粗砂回填密實(shí)，再套上保護(hù)套管，保護(hù)套管略低于沉降板測(cè)桿，上口加蓋封住管口，并在其周圍填筑相應(yīng)填料穩(wěn)定保護(hù)套管，完成沉降板的埋設(shè)工作。采用水準(zhǔn)儀按國(guó)家一等精密水準(zhǔn)測(cè)量方法測(cè)量埋設(shè)就位的沉降板測(cè)桿桿頂標(biāo)高作為初始讀數(shù)，隨著路基填筑施工逐漸接高沉降板測(cè)桿和保護(hù)套管，每次接長(zhǎng)高度以1m為宜，接長(zhǎng)前后測(cè)量桿頂標(biāo)高

9、變化量確定接高量。 2.3.2.3、單點(diǎn)沉降計(jì)：?jiǎn)吸c(diǎn)沉降計(jì)是一種埋入式電感調(diào)頻類智能型位移傳感器，由電測(cè)位移傳感器、測(cè)桿、錨頭、錨板及金屬軟管和塑料波紋管等組成。采用鉆孔引孔埋設(shè)，鉆孔孔徑108或127，鉆孔垂直，孔深應(yīng)達(dá)到硬質(zhì)穩(wěn)定層（最好為基巖），孔口應(yīng)平整密實(shí)。觀測(cè)路塹換填基底沉降或隆起變形埋設(shè)在換填基底面，表面應(yīng)平整密實(shí)；觀測(cè)路基本體變形按設(shè)計(jì)斷面圖埋設(shè)。 2.3.2.4、剖面沉降管：采用專用塑料硬管，其抗彎剛度應(yīng)適應(yīng)被測(cè)土體的豎向位移要求，管端接口密合。剖面沉降測(cè)量是將剖面沉降儀探頭預(yù)埋在剖面沉降管槽內(nèi)，按一定間距依次讀數(shù)，起始端管口標(biāo)高采用水平儀按國(guó)家一等精密水準(zhǔn)測(cè)量方法進(jìn)行測(cè)量，再

10、通過(guò)數(shù)據(jù)處理計(jì)算求出不同位置處地基的沉降量。 剖面沉降管在褥墊層頂面開槽埋設(shè)，槽底中粗砂找平，表面回填5cm中粗砂并與褥墊層相平，兩端部應(yīng)進(jìn)行有效保護(hù)。 2.3.3、每個(gè)工點(diǎn)觀測(cè)斷面及觀測(cè)點(diǎn)的數(shù)量，埋設(shè)觀測(cè)元件的種類、數(shù)量，根據(jù)設(shè)計(jì)要求和2.1、2.2條中原則由設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理方在現(xiàn)場(chǎng)核查確定。并填寫工點(diǎn)沉降觀測(cè)斷面、點(diǎn)布置表，見沉降觀測(cè)-01表。2.4、沉降變形的水準(zhǔn)測(cè)量精度為1mm，讀數(shù)取位至0.1mm；剖面沉降管的測(cè)量精度為8mm30m；單點(diǎn)沉降計(jì)觀測(cè)精度為測(cè)量值的1%，靈敏度為0.01mm。2.5、路基沉降觀測(cè)的頻次不低于表3的規(guī)定。當(dāng)環(huán)境條件發(fā)生變化或數(shù)據(jù)異常時(shí)應(yīng)及時(shí)觀測(cè)。表3：路基

11、沉降觀測(cè)頻次觀測(cè)階段觀測(cè)頻次填筑或堆載一般一次/天沉降量突變23次/天兩次填筑間隔時(shí)間較長(zhǎng)一次/3天堆載預(yù)壓或路基施工完畢第1個(gè)月一次/周第2、3個(gè)月一次/10天3個(gè)月以后一次/2周6個(gè)月以后一次/月無(wú)碴軌道鋪設(shè)后第1個(gè)月一次/2周第2、3個(gè)月一次/月312個(gè)月一次/3月3、過(guò)渡段沉降觀測(cè)3.1、過(guò)渡段沉降觀測(cè)應(yīng)以路基面沉降和不均勻沉降觀測(cè)為主，沉降觀測(cè)期與路基相同，不少于6個(gè)月。3.2、分別在路橋、路涵、路隧過(guò)渡段的結(jié)構(gòu)物起點(diǎn)、距結(jié)構(gòu)物起點(diǎn)510m處、1525m處、50m處各設(shè)一個(gè)觀測(cè)斷面，沿涵洞軸線設(shè)路基面觀測(cè)斷面，每個(gè)觀測(cè)斷面設(shè)3個(gè)觀測(cè)樁。3.3、路堤和路塹過(guò)渡段在分界處設(shè)路基面觀測(cè)斷面

12、，每個(gè)觀測(cè)斷面設(shè)3個(gè)觀測(cè)樁。3.4、沉降觀測(cè)水準(zhǔn)的測(cè)量精度不低于1mm，讀數(shù)取位至0.1mm。3.5 沉降觀測(cè)的頻次不低于表3的規(guī)定。當(dāng)環(huán)境條件發(fā)生變化或數(shù)據(jù)異常時(shí)應(yīng)及時(shí)觀測(cè)。4、沉降變形測(cè)量4.1 一般要求4.1.1、沉降變形觀測(cè)根據(jù)設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，沉降變形觀測(cè)網(wǎng)按三等變形測(cè)量等級(jí)技術(shù)要求建立，沉降變形觀測(cè)點(diǎn)的水準(zhǔn)測(cè)量采用二等變形觀測(cè)測(cè)量技術(shù)要求。4.1.2、建立沉降變形觀測(cè)網(wǎng)，布設(shè)水準(zhǔn)基點(diǎn)和工作基點(diǎn)。高程采用施工高程控制網(wǎng)系統(tǒng)并與施工高程控制網(wǎng)聯(lián)測(cè)。全線二等水準(zhǔn)測(cè)量貫通后，將沉降變形觀測(cè)網(wǎng)與二等水準(zhǔn)點(diǎn)聯(lián)測(cè)，統(tǒng)一規(guī)劃為二等水準(zhǔn)基點(diǎn)上。4.1.3、所使用的儀器和設(shè)備應(yīng)進(jìn)行定期檢查并作出詳細(xì)記錄

13、；每次測(cè)量采用同一儀器，固定觀測(cè)人員，采用相同的觀測(cè)路線和觀測(cè)方法，在基本相同的環(huán)境和觀測(cè)條件下工作。4.1.4、各種原始測(cè)量記錄應(yīng)真實(shí)、可靠，并有可追溯性；計(jì)算成果和圖表清晰、簽署齊全，并妥善保存。4.1.5、參與觀測(cè)的人員必須經(jīng)過(guò)培訓(xùn)才能上崗，樣式見表4。表4：沉降觀測(cè)人員配置序號(hào)姓名性別年齡文化程度職稱職責(zé)12344.2、觀測(cè)水準(zhǔn)基點(diǎn)、工作基點(diǎn)的布設(shè)4.2.1、觀測(cè)水準(zhǔn)基點(diǎn)的布設(shè)我隊(duì)管段范圍內(nèi)的水準(zhǔn)基點(diǎn)采用設(shè)計(jì)院提供的12個(gè)等水準(zhǔn)點(diǎn)（設(shè)計(jì)院提供的應(yīng)急高程控制網(wǎng)中BS-504BS-515）。4.2.2、工作基點(diǎn)的布設(shè)為滿足沉降變形觀測(cè)精度要求，按照兩水準(zhǔn)基點(diǎn)之間沿線路方向按間距不大于200

14、m、距路基中心距離小于100m布設(shè)工作基點(diǎn)。工作基點(diǎn)采用設(shè)計(jì)院提供的等網(wǎng)及在其基礎(chǔ)上加密的14個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)（SJTK13SJTK26）。4.2.3、觀測(cè)網(wǎng)中，對(duì)工作基點(diǎn)定期與水準(zhǔn)基點(diǎn)進(jìn)行校核。當(dāng)對(duì)沉降觀測(cè)成果發(fā)生懷疑時(shí)，隨時(shí)進(jìn)行復(fù)測(cè)校核。4.3、沉降變形觀測(cè)主要技術(shù)要求4.3.1、沉降變形觀測(cè)網(wǎng)主要技術(shù)要求見表5。表5：沉降變形觀測(cè)網(wǎng)的主要技術(shù)要求等級(jí)相鄰基準(zhǔn)點(diǎn)高差中誤差（mm）每站高差中誤差（mm）往返較差、附合或環(huán)線閉合差（mm）監(jiān)測(cè)已測(cè)高差較差（mm）使用儀器、觀測(cè)方法的要求三等1.00.30.6n0.8nDS05或DS1型儀器，按暫行規(guī)定二等水準(zhǔn)測(cè)量的技術(shù)要求施測(cè)4.3.2、沉降變形觀測(cè)點(diǎn)

15、的精度要求和觀測(cè)方法見表6。表6：沉降變形觀測(cè)點(diǎn)的精度要求和觀測(cè)方法等級(jí)高程中的誤差（mm）相鄰點(diǎn)高差中誤差（mm）觀測(cè)方法往返較差、符合或環(huán)線閉合差（mm）二等±0.5±0.3按國(guó)家一等精密水準(zhǔn)測(cè)量0.3n4.3.3、一、二等水準(zhǔn)測(cè)量?jī)x器及主要技術(shù)要求見表7。等級(jí)儀器視線長(zhǎng)度（m）前后視距差（m）在任一測(cè)點(diǎn)上前后視距差累計(jì)（m）視線高度（下絲讀數(shù)）（m）一等DSZ05、DS05300.51.50.5二等DS1、DS05DS150，DS05601.03.03.04.4、測(cè)量觀測(cè)資料整理及提交資料4.4.1、一般要求4.4.1.1、觀測(cè)資料應(yīng)齊全、詳細(xì)、規(guī)范符合設(shè)計(jì)及細(xì)則要求

16、。4.4.1.2、人工測(cè)試數(shù)據(jù)，必須在觀測(cè)當(dāng)天及時(shí)輸入計(jì)算機(jī)，核對(duì)無(wú)誤后在計(jì)算機(jī)內(nèi)備份；自動(dòng)采集測(cè)試數(shù)據(jù)應(yīng)及時(shí)在計(jì)算機(jī)內(nèi)備份。沉降觀測(cè)資料及時(shí)輸入沉降觀測(cè)管理信息系統(tǒng)，以保證各相關(guān)單位在觀測(cè)過(guò)程中時(shí)時(shí)監(jiān)控。觀測(cè)中有沉降異常情況應(yīng)及時(shí)通知有關(guān)各方及時(shí)處理。4.4.1.3、按照提交資料要求及時(shí)整理、匯總、分析，按有關(guān)規(guī)定整編成冊(cè)。4.4.2、資料整理4.4.2.1、沉降觀測(cè)資料表1）工點(diǎn)沉降觀測(cè)斷面、點(diǎn)布置表 沉降觀測(cè)-012）沉降板觀測(cè)資料匯總表 沉降觀測(cè)-023）路基面沉降觀測(cè)資料匯總表 沉降觀測(cè)-034）單點(diǎn)沉降計(jì)測(cè)試資料匯總表 沉降觀測(cè)-045）剖面沉降管測(cè)試資料匯總表 沉降觀測(cè)-056）

17、繪制路堤施工過(guò)程和完成后填土高時(shí)間沉降曲線，沉降觀測(cè)-03附1。7）繪制路基面沉降時(shí)間沉降曲線，沉降觀測(cè)-03附2。注：對(duì)于預(yù)壓地段，在路基沉降觀測(cè)資料表的表頭中可增加有關(guān)預(yù)壓土情況（預(yù)壓高度、預(yù)壓時(shí)間等）。4.4.2.2、觀測(cè)點(diǎn)的平面、縱斷面和橫斷面布置圖及控制點(diǎn)與觀測(cè)量。4.4.2.3、標(biāo)石、標(biāo)志規(guī)格及埋設(shè)圖4.4.2.4、儀器檢測(cè)及校正資料 4.4.2.5、觀測(cè)記錄本（簿） 4.4.2.6、平差計(jì)算、測(cè)量成果質(zhì)量評(píng)定資料4.4.3 提交資料在路基面觀測(cè)第三個(gè)月末、六個(gè)月末及無(wú)碴軌道鋪設(shè)前以書面和電子文件將每個(gè)斷面（點(diǎn)）的路基面、地基面沉降觀測(cè)資料、沉降觀測(cè)結(jié)果分析報(bào)送評(píng)估單位。 在路基填筑過(guò)程中，對(duì)路基地基變形觀測(cè)，每7天就將觀測(cè)以數(shù)據(jù)庫(kù)電子文件形式及時(shí)報(bào)給分析評(píng)估單位；路基填筑完畢，路基面觀測(cè)樁開始監(jiān)測(cè)后則每半個(gè)月將觀測(cè)以數(shù)據(jù)庫(kù)電子文件形式及時(shí)報(bào)給分析評(píng)估單位，以便進(jìn)行工程中的沉降發(fā)展情況分析，并提出建議。5、沉降觀測(cè)中常見問題及其處理措施5.1、曲線第二次觀測(cè)即出現(xiàn)回升,至第三次后,曲線又逐漸下降原因:一般都是由于首次觀測(cè)成果存在較大誤差引起措施:第一次觀測(cè)成果作廢,采用第二次的觀測(cè)成果作為首次成果。5.2、曲線在中間某點(diǎn)突然回升原因:水準(zhǔn)點(diǎn)或觀測(cè)點(diǎn)被碰動(dòng)所致,且水準(zhǔn)點(diǎn)碰后標(biāo)高低于碰前標(biāo)高,觀測(cè)點(diǎn)碰后高于碰前措施:取相鄰另一觀測(cè)點(diǎn)的相同期間沉降量作為被碰觀測(cè)