高速鐵路路基沉降觀測(cè)技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐

趙云

（中鐵十六局集團(tuán)第四工程有限公司，北京 101400）

1 沉降觀測(cè)的基本要求

1.1 遵循“五定”原則

“五定”原則是指開展沉降觀測(cè)時(shí)，工作基點(diǎn)、基準(zhǔn)點(diǎn)與被觀測(cè)點(diǎn)的點(diǎn)位必須穩(wěn)定，現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)人員位置要穩(wěn)定，儀器、設(shè)備要穩(wěn)定，觀測(cè)線路、程序與方法要穩(wěn)定，沉降觀測(cè)時(shí)周圍環(huán)境基本保持一致。嚴(yán)格遵循“五定”原則不但能減少觀測(cè)誤差，也能保證復(fù)測(cè)結(jié)果與首測(cè)結(jié)果一致，確保沉降量數(shù)據(jù)更加真實(shí)有效。

1.2 儀器設(shè)備、人員素質(zhì)要求

為精確觀測(cè)荷載不斷提高下的建筑物沉降情況，通常測(cè)量誤差不能大于變形值的1/20～1/10。因此，在沉降觀測(cè)過程中觀測(cè)人員應(yīng)配備精密的儀器設(shè)備，確保使用儀器時(shí)不受環(huán)境及溫差影響，以減少誤差。

觀測(cè)人員必須接受專業(yè)學(xué)習(xí)及技能培訓(xùn)，熟練掌握儀器的操作規(guī)程，熟悉測(cè)量理論，能針對(duì)不同工程特點(diǎn)、具體情況采用不同的觀測(cè)方法及程序，對(duì)觀測(cè)中出現(xiàn)的問題能夠分析原因，并正確運(yùn)用誤差理論進(jìn)行平差計(jì)算，做到按時(shí)、快速、精確完成觀測(cè)任務(wù)。

1.3 觀測(cè)點(diǎn)要求

一般而言，觀測(cè)點(diǎn)最好埋設(shè)在可以反映沉降特征的地帶。在選址過程中，要考慮所設(shè)置的觀測(cè)點(diǎn)在建筑縱橫面上的對(duì)稱性，均勻分布在建筑物周圍，相鄰的兩點(diǎn)間距應(yīng)按照設(shè)計(jì)位置埋設(shè)，設(shè)計(jì)圖紙上會(huì)專門繪制這些觀測(cè)點(diǎn)的分布圖；在設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上對(duì)路橋、路涵過渡段等特殊地段進(jìn)行適當(dāng)加密[1]。

2 沉降觀測(cè)技術(shù)在高速鐵路路基中的應(yīng)用

2.1 路基沉降觀測(cè)元件布設(shè)

一般路堤地段觀測(cè)斷面由沉降觀測(cè)樁、沉降板兩部分組成。沉降觀測(cè)樁通常設(shè)置為3個(gè)，需要在每個(gè)斷面區(qū)域進(jìn)行設(shè)置，主要設(shè)置在雙線路基中心及左右中心線兩側(cè)各3.2m處；沉降板設(shè)置為1個(gè)，在每個(gè)斷面區(qū)域進(jìn)行設(shè)置，通常位于雙線路基中心。

2.2 路基沉降觀測(cè)元件埋設(shè)與觀測(cè)

2.2.1 沉降板

沉降板的埋設(shè)要嚴(yán)格按照相關(guān)要求進(jìn)行操作，它通常由三部分組成，分別是鋼底板、保護(hù)套管、金屬測(cè)桿。鋼底板尺寸為500mm×500mm×16mm。將10m的砂墊層平鋪在路基區(qū)域，保證測(cè)桿處于垂直狀態(tài)；將沉降板放置在本區(qū)域，則需要通過回填方式覆蓋墊層，墊層的覆蓋厚度是固定的，隨后將PVC套管套置其中。為了方便觀測(cè)，PVC套管的設(shè)置高度要稍微低于測(cè)桿，以埋設(shè)好的測(cè)量桿頂面高程作為觀測(cè)的初始讀數(shù)[2]。

2.2.2 沉降監(jiān)測(cè)樁

沉降監(jiān)測(cè)樁應(yīng)選擇底部焊接彎鉤、頂部磨圓的Φ20mm鋼筋，高速鐵路基層表層配碎石施工完成后，可以通過測(cè)量的方式將觀測(cè)斷面埋設(shè)在相應(yīng)區(qū)域，深度要超過0.3m，高度要略高于保護(hù)層10m，將C15混凝土澆筑在木樁周圍的0.15m處，完成埋設(shè)工作后,以測(cè)量目標(biāo)的頂部超出標(biāo)高的位置做出測(cè)量的初始讀數(shù)。

2.2.3 剖面沉降管

路基基地剖面沉降管在路基地基加固施工完成后，要進(jìn)行土方回填，通常填土高度為0.6m，隨后進(jìn)行碾壓，挖掘?qū)挾葹?0～30cm、深度為30cm的溝，上下各鋪5～10cm細(xì)砂。將剖面沉降罐鋪設(shè)在挖掘的溝槽內(nèi)，用中粗砂夯實(shí)溝槽并碾平。沉降管埋設(shè)完成后在兩頭設(shè)置0.5m×0.5m×0.95m的C15混凝土保護(hù)墩，砌筑觀測(cè)井，加設(shè)蓋板。待上部一層填料壓實(shí)穩(wěn)定后，連續(xù)監(jiān)測(cè)數(shù)日，取穩(wěn)定讀數(shù)作為初始讀數(shù)[3]。

2.2.4 單點(diǎn)沉降計(jì)

單點(diǎn)沉降計(jì)是當(dāng)前信息化技術(shù)在高速鐵路路基建設(shè)應(yīng)用中的重要表現(xiàn)形式，可以根據(jù)區(qū)域內(nèi)的頻率智能化地進(jìn)行位移傳遞，由測(cè)桿、電測(cè)位移傳感器、錨頭、塑料波紋管、錨板、金屬軟管等組成。單點(diǎn)沉降計(jì)通過鉆孔引孔的方式埋設(shè)，孔深達(dá)到巖基為宜，孔口處于平整密實(shí)的狀態(tài)。埋設(shè)完成后3～5天待縮孔完成后測(cè)試零點(diǎn)。初始測(cè)量需進(jìn)行三次以上，數(shù)值穩(wěn)定后取平均值作為初始值。

2.3 路基沉降觀測(cè)周期及頻次

路堤地段從路基填土開始進(jìn)行，路塹地段從級(jí)配碎石頂面施工完成后開始觀測(cè)。路基填筑完成或施加預(yù)壓荷載后應(yīng)有不少于6個(gè)月的觀測(cè)期。路基沉降觀測(cè)頻次如表1所示。

表1 路基沉降觀測(cè)頻次

3 路基沉降觀測(cè)方法及數(shù)據(jù)處理

3.1 路基水準(zhǔn)路線觀測(cè)

為保證觀測(cè)數(shù)據(jù)的真實(shí)度，路基水準(zhǔn)路線觀測(cè)必須嚴(yán)格按照二等水準(zhǔn)測(cè)量精度要求形成附合水準(zhǔn)路線，沉降變形觀測(cè)點(diǎn)位布設(shè)及水準(zhǔn)路線觀測(cè)如圖1所示。

圖1 沉降變形觀測(cè)點(diǎn)位布設(shè)及水準(zhǔn)路線觀測(cè)示意圖

3.2 沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)處理

3.2.1 沉降數(shù)據(jù)整理

外業(yè)采集沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)完畢后，應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，并形成沉降觀測(cè)表。沉降觀測(cè)表要反映出本次沉降、累計(jì)沉降、沉降速率等數(shù)據(jù)，用于評(píng)定構(gòu)筑物是否趨于穩(wěn)定。沉降觀測(cè)記錄表如表2所示。

表2 沉降觀測(cè)記錄表

3.2.2 繪制沉降觀測(cè)曲線圖

對(duì)沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)整理分析后，要根據(jù)數(shù)據(jù)繪制沉降觀測(cè)曲線圖，如圖2所示。

圖2 沉降觀測(cè)曲線圖

3.2.3 判斷沉降量是否趨于穩(wěn)定

將沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)導(dǎo)入觀測(cè)軟件，計(jì)算后生成相關(guān)數(shù)據(jù)，得出某段路基沉降量在多少天后趨于穩(wěn)定，穩(wěn)定值為多少，并對(duì)路基段數(shù)據(jù)進(jìn)行繼續(xù)觀測(cè)，驗(yàn)證數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確，確保線路運(yùn)營后的質(zhì)量。

4 結(jié)語

當(dāng)前高速鐵路建設(shè)迅速發(fā)展，確保高速鐵路的安全性和穩(wěn)定性至關(guān)重要。因此，在高速鐵路路基施工中，應(yīng)用沉降觀測(cè)技術(shù)保證施工質(zhì)量。對(duì)沉降觀測(cè)方法以及觀測(cè)元件設(shè)置原則進(jìn)行介紹，可以讓觀測(cè)人員根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況來選擇使用觀測(cè)方法，確保路基沉降觀測(cè)能夠真實(shí)反映沉降情況，以便采取相應(yīng)的處理措施。