凍土地區(qū)路基沉降觀測的探討

摘 要:本文通過對(duì)哈大客運(yùn)專線路基施工中沉降實(shí)踐研究，對(duì)路基沉降觀測的關(guān)鍵技術(shù)與要求進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)和探討，以確保施工質(zhì)量和運(yùn)營安全，可為今后路基沉降測量提供參考。

關(guān)鍵詞:客運(yùn)專線 路基 沉降觀測

中圖分類號(hào):TU7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-098X(2012)04(a)-0100-02

引言

近年來，鐵路不斷提速，客運(yùn)專線飛速發(fā)展，測量工作的技術(shù)要求不斷提高，向更高更精的層面發(fā)展，并逐步走向了實(shí)際意義上的指導(dǎo)施工。路基是鐵路線路工程的一個(gè)重要組成部分，是承受軌道結(jié)構(gòu)重量和列車載荷的基礎(chǔ)，也是線路工程中最薄弱最不穩(wěn)定的環(huán)節(jié)。路基沉降觀測對(duì)控制鐵路工程質(zhì)量，確保工后沉降滿足設(shè)計(jì)要求至關(guān)重要。為了做好客運(yùn)專線施工期間的沉降觀測，能夠及時(shí)有效的指導(dǎo)施工，本文通過對(duì)路基的沉降觀技術(shù)要求，觀測方法，以及觀測中對(duì)現(xiàn)場的一些保護(hù)措施進(jìn)行了簡單的探討。

1 沉降觀測要求

為達(dá)到路基沉降觀測的目的，建立沉降與時(shí)間的關(guān)系，了解產(chǎn)生沉降的部位，沉降觀測應(yīng)考慮如下要求。

(1)為了觀測到各部位的總沉降，從路基填土開始，沉降觀測也隨即進(jìn)行。

(2)沉降標(biāo)志的埋設(shè)是在施工過程中進(jìn)行的，施工單位的填筑施工要與標(biāo)志的埋設(shè)作好協(xié)調(diào)，做到互不干擾、影響。

路堤的填筑進(jìn)度要及時(shí)告知負(fù)責(zé)埋設(shè)沉降板的人員，避免錯(cuò)過最佳埋設(shè)機(jī)會(huì)。觀測設(shè)施的埋設(shè)及沉降觀測工作應(yīng)按本方案所要求，不能影響路基填筑質(zhì)量的均勻性。

(3)在沉降板埋設(shè)基本不影響施工的條件下，路基的施工應(yīng)作到碾壓的均勻性，質(zhì)量的一致性，使沉降觀測資料具有良好的代表性。

(4)為了分析施工期沉降和工后沉降、施工期沉降與總沉降的關(guān)系以及驗(yàn)證推算工后沉降方法的準(zhǔn)確性，對(duì)部分有代表性路基(暫定工程試驗(yàn)段)，進(jìn)行運(yùn)營期間的長期沉降觀測，以期得到最終沉降量。

(5)沉降水準(zhǔn)的測量精度為±1mm，讀數(shù)取位至0.1mm。

2 觀測斷面和觀測點(diǎn)的布置

2.1 觀測斷面布置

2.1.1 沉降觀測斷面的間距一般不應(yīng)大于50m。地形、地質(zhì)條件變化較大地段應(yīng)適當(dāng)加密(以設(shè)計(jì)文件為準(zhǔn))，應(yīng)不大于25m布設(shè)一個(gè)斷面。

2.1.2 對(duì)地形橫向坡度大或地層橫向厚度變化的路基工點(diǎn)應(yīng)布設(shè)不少于1個(gè)橫向觀測斷面。

2.1.3 一個(gè)沉降觀測單元(連續(xù)路基沉降觀測區(qū)段為一單元)應(yīng)不少于2個(gè)觀測斷面。

2.2 觀測點(diǎn)布置

2.2.1 沉降觀測可在線路兩側(cè)地基、路肩和線路中心設(shè)置觀測樁或在線路中心設(shè)置沉降板。

2.2.2 對(duì)于路堤觀測斷面，在線路中心線布設(shè)一組沉降板，路肩兩側(cè)布設(shè)變形觀測樁。

2.2.3 有預(yù)壓土路塹地段，每個(gè)路塹斷面在線路中心設(shè)沉降板一組，兩側(cè)路肩各設(shè)觀測樁1個(gè)。無預(yù)壓土路塹地段，每個(gè)路塹斷面在兩側(cè)路肩各設(shè)觀測樁1個(gè)。

2.2.4 組合式沉降板對(duì)于減少路基填筑的施工干擾有優(yōu)勢(shì)，實(shí)施前應(yīng)制定操作細(xì)則、做好培訓(xùn)。

2.2.5 沉降變形觀測點(diǎn)設(shè)計(jì)圖和埋設(shè)要求，設(shè)計(jì)單位結(jié)合具體設(shè)計(jì)方案并參照《無碴軌道鋪設(shè)條件評(píng)估技術(shù)指南》，在實(shí)施性沉降觀測設(shè)計(jì)方案中明確。

3 沉降觀測的頻度

沉降觀測分為四階段進(jìn)行，每個(gè)階段的沉降觀測的頻次應(yīng)根據(jù)沉降的發(fā)生與發(fā)展規(guī)律及沉降大小確定，一般應(yīng)按照如下觀測頻度進(jìn)行。

第一階段:路基填筑施工期間的觀測，主要觀測路基填土施工期間地基與堤身的沉降變形以及路堤坡腳邊樁位移與沉降。本階段沉降觀測應(yīng)與施工配合，每填筑一層應(yīng)觀測一次;同時(shí)應(yīng)保證不超過3天觀測1次。

第二階段:路基填筑施工完成且預(yù)壓土方施加后，自然沉落期的沉降觀測，該階段應(yīng)對(duì)路基基床底層頂面的沉降及路基基底沉降進(jìn)行系統(tǒng)的觀測，直到工后沉降評(píng)估可滿足鋪設(shè)無碴軌道的要求為止。本階段的沉降觀測頻度為:第1～15天每3天一次，第16～90天每7天一次，第90～180天每15天一次。

第三階段:預(yù)壓土方卸載、鋪設(shè)基床表層(級(jí)配碎石層)、無碴軌道鋪設(shè)期間及正式運(yùn)營前的觀測。本階段的沉降觀測頻度為:前15天每3天一次，第15天后每7天一次。

第四階段:試運(yùn)營期間的觀測(對(duì)于需進(jìn)行運(yùn)營期進(jìn)行沉降觀測的路基)。本階段的沉降觀測主要進(jìn)行路基面觀測樁的觀測，一般每月1次，必要時(shí)進(jìn)行路基本體沉降及地基土沉降的觀測。

實(shí)際工作進(jìn)行時(shí)，觀測時(shí)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(shí)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(shí)應(yīng)增加觀測頻次。

4 沉降觀測方法

4.1 基準(zhǔn)值的建立

基準(zhǔn)值的建立一般分三種情況:以初始值為基準(zhǔn)(即以監(jiān)測對(duì)象未受荷載前原始狀態(tài)下的觀測值);以首次值為基準(zhǔn)值(一般要求獨(dú)立測兩次，取平均值為基準(zhǔn)值);以某次測值作基準(zhǔn)值(如某工況達(dá)到觀測條件時(shí))。沉降變形監(jiān)測網(wǎng)主要利用現(xiàn)有全線二等水準(zhǔn)網(wǎng)成果，可根據(jù)需要獨(dú)立建網(wǎng)，按二等水準(zhǔn)精度測量要求控制，高程系統(tǒng)按設(shè)計(jì)文件規(guī)定的進(jìn)行(如:1985 國家高程基準(zhǔn)、黃海高程系)，根據(jù)需要，局部可采用獨(dú)立或施工高程系統(tǒng)，但必須保持連接段的系統(tǒng)一致或確立各高程系統(tǒng)之間的正確換算關(guān)系。根據(jù)哈大鐵路首級(jí)控制網(wǎng)的分布情況，沉降變形監(jiān)測網(wǎng)加密點(diǎn)至少應(yīng)與本工程首級(jí)高程網(wǎng)二個(gè)二等水準(zhǔn)基點(diǎn)聯(lián)測(CPⅡ)，且使用時(shí)應(yīng)做穩(wěn)定性檢測，加密點(diǎn)應(yīng)每季度進(jìn)行1次穩(wěn)定性檢測。

4.2 觀測程序及注意事項(xiàng)

觀測路線應(yīng)組成閉合環(huán)、附合路線或帶結(jié)點(diǎn)的觀測網(wǎng)，并且至少聯(lián)測兩個(gè)以上高等級(jí)點(diǎn)。觀測采用單路線往返測?？筛鶕?jù)路線土質(zhì)選用尺一般情況下，觀測還應(yīng)注意以下事項(xiàng):采用相同的觀測路線和觀測方法;同一路線使用同一儀器和設(shè)備;固定觀測人員;在基本相同的環(huán)境和觀測條件下工作。在進(jìn)行往測時(shí)，奇數(shù)測站照準(zhǔn)標(biāo)尺分劃的順序?yàn)楹笄扒昂?，偶?shù)測站照準(zhǔn)標(biāo)尺分劃的順序?yàn)椋昂蠛笄?返測時(shí)，奇、偶測站照準(zhǔn)標(biāo)尺的順序分別與往測偶、奇站相同。

5 沉降觀測的保障措施

(1)組織現(xiàn)場技術(shù)員及施工人員學(xué)習(xí)相關(guān)作業(yè)指導(dǎo)書，提高對(duì)沉降觀測標(biāo)的保護(hù)意識(shí)，以科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)和實(shí)事求是的態(tài)度，從嚴(yán)從細(xì)做好原位測試及施工期觀測的各項(xiàng)工作，正確地監(jiān)控、檢驗(yàn)和指導(dǎo)工程施工。

(2)施工過程中為了保護(hù)監(jiān)測點(diǎn)，防止車輛碾撞，填筑施工時(shí)現(xiàn)場技術(shù)員進(jìn)行協(xié)調(diào)，周圍用50cm×50cm的沉降保護(hù)架圍起來，做到互不干擾、影響，沉降管周圍的填料采用人工夯實(shí)，現(xiàn)場方面派專人進(jìn)行巡察，如發(fā)現(xiàn)有缺失，破壞的沉降觀測點(diǎn)及時(shí)上報(bào)并加以處理。

(3)由測量專業(yè)工程師組織集體學(xué)習(xí)，培訓(xùn)后上崗，按照規(guī)范要求，采用相同的觀測方法和路線，進(jìn)行觀測，及時(shí)的收集整理數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)的及時(shí)可靠性。

(4)加強(qiáng)儀器設(shè)備的檢查、維護(hù)工作，確保監(jiān)測工作正常進(jìn)行。一旦發(fā)現(xiàn)儀器、設(shè)備受損，除即報(bào)告項(xiàng)目負(fù)責(zé)人外，應(yīng)及時(shí)修復(fù)或更換，所有觀測儀器嚴(yán)格按儀器說明書或監(jiān)理工程師的指示預(yù)先進(jìn)行校正率定，禁用不合格的儀器。

(5)制定獎(jiǎng)罰制度，對(duì)于現(xiàn)場保護(hù)到位的的作業(yè)隊(duì)伍給與獎(jiǎng)勵(lì)，各個(gè)觀測小組進(jìn)行月度考核，對(duì)于按規(guī)定要求完成的小組進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)，以提高觀測人員的積極性。

5.1 評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)

(1)根據(jù)實(shí)測沉降觀測資料推算的路基工后沉降量不超過扣件允許的沉降調(diào)高量15mm;

(2)沉降比較均勻的路基，推算最大工后沉降量不超過30mm，并且調(diào)整軌面高程后圓順的豎曲線半徑應(yīng)不小于(為設(shè)計(jì)最高速度，km/h);

(3)路橋或路隧交界處的差異沉降不應(yīng)大于5mm，過渡段沉降造成的路基與橋梁或隧道的折角不應(yīng)大于1/1000。

5.2 適用范圍

本方法適用時(shí)速大于200Km/h的客運(yùn)專線的路基工程的沉降觀測。當(dāng)時(shí)速小于200Km/h的時(shí)，宜可以按相關(guān)規(guī)定降低觀測精度，等級(jí)，以及頻次的方法觀測，但要滿足設(shè)計(jì)等相關(guān)要求。

6 結(jié)語

本文通過對(duì)哈大客運(yùn)專線季節(jié)性凍土路基沉降監(jiān)測的技術(shù)要求、規(guī)范要求、埋點(diǎn)要求及觀測的方法進(jìn)行了系統(tǒng)的整理和分析，在施工和監(jiān)測過程中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，提高了沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)的真實(shí)性，有效性和可指導(dǎo)性。并對(duì)觀測成果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，建立模型回歸分析，及時(shí)指導(dǎo)施工，預(yù)計(jì)工后沉降，為今后路基沉降監(jiān)測提供了技術(shù)依據(jù)和理論依據(jù)。

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