高速鐵路路基常用沉降變形監(jiān)測方法探究

于來波

（四川西南交大鐵路發(fā)展有限公司，成都610000）

高速鐵路路基常用沉降變形監(jiān)測方法探究

于來波

（四川西南交大鐵路發(fā)展有限公司，成都610000）

本文主要介紹幾種較為常用的路基沉降以及變形監(jiān)測方法，并對這些方法的工作原理、結(jié)構(gòu)組成、技術(shù)要點等進(jìn)行綜合探討，促進(jìn)地基、路基沉降變形監(jiān)測措施得到不斷提升和完善。在掌握各種常用路基沉降變形監(jiān)測方法組成構(gòu)件、技術(shù)原理、應(yīng)用優(yōu)缺點等基礎(chǔ)上，以工程實際情況作為根據(jù)，選擇最佳的方法對路基沉降變形進(jìn)行監(jiān)測，才能保證監(jiān)測所得數(shù)據(jù)的精確性。

高速鐵路；路基；沉降變形；監(jiān)測

了解路基沉降狀況對軌道鋪設(shè)的實施具有重要意義。本文通過對高速鐵路工程施工、護(hù)養(yǎng)過程中常用路基沉降變形監(jiān)測技術(shù)、方法進(jìn)行分析，旨在促進(jìn)監(jiān)測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性得到進(jìn)一步的提高。

1　常用監(jiān)測方法

1.1沉降板觀測法

圖1　沉降板Fig.1 Settlement plate

在組成結(jié)構(gòu)上，該種方法主要由鋼板、連接管以及套護(hù)管三個部分組成，見圖1。隨著路基逐漸被填高，連接桿與護(hù)管二者均需不斷接長。通常情況下，將每節(jié)護(hù)管、連接桿長度控制在50～100cm范圍內(nèi)。接管過程中須接管前、后具體高程測出，并對接管長度進(jìn)行計算，記錄好，為測量對比分析提供依據(jù)。土層出現(xiàn)位移變形時，其所存在的沉降板也隨著變形，進(jìn)而帶動連接管發(fā)生變化，其表征即為路基沉降。通過測量連接管管口變化前、后的高程，對連接管長度進(jìn)行換算，使之轉(zhuǎn)變?yōu)槌两蛋逅幬恢玫某两盗俊?/p>

該種方法需應(yīng)用到的測量技術(shù)以及相應(yīng)的要求具體表現(xiàn)如下：應(yīng)用高精度電子水準(zhǔn)儀以及該儀器所配備的銦瓦水準(zhǔn)尺觀測沉降板具體沉降變形，相關(guān)觀測均嚴(yán)格按照技術(shù)及設(shè)備要求進(jìn)行，保證觀測精度。為了能夠獲取精確的高速鐵路路基或地基內(nèi)部實際沉降信息，首先需獲取沉降板初始讀數(shù)，初始讀數(shù)為沉降板連接管管口具體高程。在實施路基填筑施工過程中，逐漸將連接管以及護(hù)管接高。

1.2變形觀測樁觀測法

在結(jié)構(gòu)上，該種方法主要應(yīng)用到圓形鋼筋（Ф2cm），將頂端磨圓，將底端做成一個T形彎鉤。通常情況下，觀測樁需要在基床表層或底層表面填筑施工完成之后，將觀測樁埋設(shè)于其表面。一般可在同一個斷面埋設(shè)3個點，深度控制在＜0.5m。挖孔澆筑的直接通常選擇為15cm孔，選用的是C15混凝土澆筑固定。通常將鋼筋頂部設(shè)置為凸形或半球形，高出其表面的距離為3～5mm，通過采取涂漆等措施防止其表面生銹。靜止3d之后便可進(jìn)行觀測。通常需觀測3次將高程初始值明確。

1.3傳感器監(jiān)測法

傳感器類監(jiān)測為目前在路基沉降變形監(jiān)測中應(yīng)用較為普遍的方法，最常用的傳感器主要為剖面沉降儀、單（多）點沉降計、分層沉降儀。

1.3.1單（多）點沉降計

在結(jié)構(gòu)上，單點沉降計主要由位移計、錨頭、連接桿、法蘭盤等共同組成，其可長時間進(jìn)行監(jiān)測，且監(jiān)測操作為自動化。在工作原理上，對錨頭和沉降盤二者間填料或地層所發(fā)生的壓縮變形進(jìn)行測量。按照實際要求，將錨頭設(shè)置在相應(yīng)的位置，法蘭盤設(shè)置于路基體內(nèi)或者地基表面，從路基側(cè)面將傳輸線引出。在地基發(fā)生變形的情況下，法蘭盤會出現(xiàn)協(xié)同變形，進(jìn)而使存在于位移計中的導(dǎo)磁體出現(xiàn)相應(yīng)的滑移，憑借自動或人工采集數(shù)據(jù)的方式將位移變形量測出，最終測試出路基沉降變形。

1.3.2剖面沉降儀

剖面沉降測量主要是憑借預(yù)埋于路基底部的橫剖管，選用剖面沉降儀嚴(yán)格依據(jù)相應(yīng)的間距依次進(jìn)行讀數(shù)，通過對剖面沉降管所產(chǎn)生的變化進(jìn)行測量來了解和掌握路基的沉降量。選用水準(zhǔn)儀，嚴(yán)格按照二等水準(zhǔn)精度對起始端口實際高程進(jìn)行量測，然后對量測所得數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，將各個位置處地基發(fā)生的具體沉降量算出。實施觀測的過程中，首先需要將橫剖儀設(shè)置為基準(zhǔn)點頂測量初值，再保持均勻速度將橫剖儀探頭拉入橫剖管內(nèi)，使用配套的耐拉拽鍍鋅鋼絲繩將需要測量的各個測點拉動。

1.3.3分層沉降監(jiān)測儀

分層沉降儀主要由兩大部分組成，具體為探頭、測尺，所應(yīng)用的傳感器主要以電磁感應(yīng)原理作為根據(jù)進(jìn)行設(shè)計的，憑借鉆孔，選擇在指定的地下位置把磁感應(yīng)沉降環(huán)進(jìn)行預(yù)埋。傳感器在磁感應(yīng)環(huán)的過程中會有聲光警報發(fā)出，這時將孔口標(biāo)記點上所對應(yīng)的相應(yīng)鋼尺刻度顯示出來的數(shù)值進(jìn)行讀取，然后實施沉降管管口實際高程與其之間關(guān)系的建立，進(jìn)而便可對沉降環(huán)的實際位移情況進(jìn)行推導(dǎo)。

2　常用監(jiān)測方法特點

以上幾種方法均為高速鐵路中應(yīng)用較為普遍的路基沉降變形監(jiān)測方法。各種方法在實際應(yīng)用過程中均表現(xiàn)出各自的特點。因此，根據(jù)實際情況選擇合理的方法實施監(jiān)測，才能獲取最佳的檢測結(jié)果。

沉降板測量法所應(yīng)用到的相關(guān)技術(shù)均已經(jīng)較為成熟，在實施觀測過程中較容易對精度進(jìn)行控制，同時可擁有較為寬廣的監(jiān)控面，可根據(jù)實際情況和需要靈活設(shè)觀測站進(jìn)行觀測。該種方法的應(yīng)用缺陷主要表現(xiàn)為容易受風(fēng)、霧、雨、雪等氣象條件的影響，重復(fù)實施測量需要較大的工作量，觀測自動化難以實現(xiàn)等。同時，應(yīng)用該種方法實施監(jiān)測會對工程施工操作產(chǎn)生較大干擾，且監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性也會因施工操作受到影響。沉降觀測樁法的應(yīng)用缺陷也表現(xiàn)為對施工操作產(chǎn)生較大的破壞和干擾，施工操作在一定程度上也會降低監(jiān)測的準(zhǔn)確性。剖面沉降管法可實施多點測試，能夠更加全面地反映路基沉降和變形情況，但測試精度相對較差。

3　結(jié)語

路基沉降變形監(jiān)測數(shù)據(jù)的精確性對軌道鋪設(shè)施工的實施具有重要意義，因此，必須高度重視對高速鐵路路基沉降以及變形情況進(jìn)行密切監(jiān)測。在掌握各種常用路基沉降變形監(jiān)測方法組成構(gòu)件、技術(shù)原理、應(yīng)用優(yōu)缺點等基礎(chǔ)上，以工程實際情況作為根據(jù)，選擇最佳的方法對路基沉降變形進(jìn)行監(jiān)測才能保證監(jiān)測所得數(shù)據(jù)的精確性。

［1］TB10621-2009,中國《高速鐵路設(shè)計規(guī)范》（試行）［S］.中國鐵道出版社，2009.

［2］馮瑞玲.高速鐵路路基本體質(zhì)量控制技術(shù)［J］.筑路機械與施工機械化，2010，（10）：20-23.

［3］危鳳海.高速鐵路路基沉降的幾種原因及其監(jiān)測方法［J］.筑路機械與施工機械化，2010，（10）：24-26.

［4］李聰林.時速200Km鐵路橋梁樁基在高烈度地震軟土地區(qū)設(shè)計及沉降控制的基本特點［J］.鐵路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，2010，（4）：19-23.

［5］劉升傳，王連俊，等.高速鐵路CFG樁復(fù)合地基柔性載荷實驗研究［J］.工程地質(zhì)學(xué)報，2008，16（6）：813-819.

［6］劉煥強，張敏，等.客專鐵路路基A、B組填料凍脹性淺析［J］.鐵道工程學(xué)報，2010，（11）：23-26.

［7］余敦猛，楊果林.武廣客運專線紅粘土地基沉降預(yù)測［J］.科技創(chuàng)業(yè)月刊，2010，（2）：143-145.

［8］于春海，陶福金，等.鄭西客運專線試驗段路基沉降變形預(yù)測［J］.路基工程，2010，（1）：77-78.

［9］陳善雄，王星運.鐵路客運專線路基沉降預(yù)測的新方法［J］.巖土力學(xué)，2010，31（2）：478-482.

［10］張玉芝，杜彥良，孫寶臣，等.基于液力測量的高速鐵路無砟軌道路基沉降變形監(jiān)測方法［J］.北京交通大學(xué)學(xué)報，2013，12（01）：573-574.

［11］花梅.高速鐵路路基常用沉降變形監(jiān)測方法淺析［J］.鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，2014，09（S1）：117-118.

［12］周金國，崔書珍，朱成飛.高速鐵路路基運營維護(hù)沉降監(jiān)測技術(shù)設(shè)計研究［J］.重慶交通大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2016，24（02）：520-521.

Research on common settlement and deformation monitoring method for high-speed railway subgrade

YU Lai-bo
(Southwest Jiaotong University Railway Development Co.,Ltd.,Chengdu 610000,China)

In this paper,several commonly used roadbed settlement and deformation monitoring methods are introduced. The working principle,structure and technical points of these methods are discussed so as to promote the improvement of foundation and embankment deformation monitoring.It is necessary to select the best way to monitor the deformation of the roadbed,which can ensure the accuracy of the data.

High-speed railway;Subgrade;Settlement and deformation;Monitoring

U213

B

1674-8646（2016）19-0072-02

2016-08-09

于來波（1983-），男，學(xué)士，中級工程師。