高速鐵路路基沉降與變形觀測(cè)控制技術(shù)研究

趙斌

[摘要]文章分析高速鐵路路基沉降變形觀測(cè)的意義和目的，介紹目前比較常用的幾種路基沉降變形觀測(cè)方法，分析路基沉降觀測(cè)的工作原理以及路基觀測(cè)斷面和觀測(cè)點(diǎn)的具體設(shè)置要求，提出了觀測(cè)控制技術(shù)的要求，以供參考。

[關(guān)鍵詞]高速鐵路;路基沉降;變形觀測(cè)

文章編號(hào)：2095-4085（2019）03-0093-02

近年來(lái)隨著我國(guó)高速鐵路工程建設(shè)里程的不斷增加以及列車(chē)速度的不斷提高，高速公路工程的覆蓋范圍也在不斷擴(kuò)大，且對(duì)工程施工質(zhì)量也提出了更高的要求。高速公路工程施工中，路基施工是決定其整體質(zhì)量的關(guān)鍵因素，要求其具有足夠的強(qiáng)度和規(guī)定范圍內(nèi)的沉降量來(lái)滿足其軌道對(duì)行駛列車(chē)的支撐要求。而路基施工中的難點(diǎn)就是對(duì)路基沉降量的控制。路基在鋪軌之前發(fā)生與預(yù)留沉降量不符的沉降，則會(huì)導(dǎo)致線路的整體高程不符合要求，這就需要在施工中加強(qiáng)對(duì)高速鐵路路基沉降變形的觀測(cè)，并采取一定的措施來(lái)對(duì)路基沉降量進(jìn)行控制。

1高速鐵路路基沉降變形觀測(cè)的意義

在高速鐵路路基施工中對(duì)其沉降量進(jìn)行觀測(cè)，主要就是對(duì)沉降量等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析來(lái)實(shí)時(shí)掌握其變化規(guī)律，一旦出現(xiàn)沉降量不符合要求的情況就需要針對(duì)性采取措施進(jìn)行處理。也就是說(shuō)通過(guò)路基沉降變形觀測(cè)可以對(duì)填土速率進(jìn)行調(diào)整，并且對(duì)沉降趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)，以此可以對(duì)預(yù)壓卸載時(shí)間和其他部分的施工時(shí)間進(jìn)行確定，以及對(duì)施工期間的沉降土方量進(jìn)行計(jì)算。在對(duì)施工之后的沉降量進(jìn)行預(yù)測(cè)之后，就可以采取相應(yīng)措施將其控制在允許的范圍之內(nèi)，還可以對(duì)設(shè)計(jì)方案的合理性進(jìn)行驗(yàn)證以及在此基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化。

2常用沉降變形觀測(cè)方法

2.1沉降板

沉降板主要由鋼板、連接管以及套護(hù)管等組成，通常所用鋼地板的尺寸為30cmx30cm，厚度為8mm，在對(duì)沉降板標(biāo)高變化進(jìn)行測(cè)量時(shí)需要其符合二等水準(zhǔn)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)用此方法需要在路基中心進(jìn)行沉降板的設(shè)置，而且在基地鋪設(shè)碎石墊層的路段則需要在墊層頂面上進(jìn)行設(shè)置，而如果底板為混凝土，則需要在底板頂面進(jìn)行設(shè)置。不僅如此，在對(duì)沉降板進(jìn)行設(shè)置時(shí)需要進(jìn)行10cm砂墊層的設(shè)置并進(jìn)行找平，而且要確保測(cè)桿與地面保持垂直。在沉降板設(shè)置完成之后需要進(jìn)行一定厚度墊層的回填并進(jìn)行保護(hù)套管的設(shè)置，確保保護(hù)套管的高度要比沉降板測(cè)桿的高度略低。在保護(hù)套管設(shè)置完成之后需要在管口上口的位置進(jìn)行加蓋封口，且使用填料來(lái)對(duì)其周?chē)M(jìn)行填筑以確保套管的穩(wěn)定性。在上述步驟完成之后利用沉降板進(jìn)行沉降變形觀測(cè)時(shí)，起始讀數(shù)應(yīng)為沉降板測(cè)桿桿頂?shù)臉?biāo)高讀數(shù)，而且在施工中隨著路基填筑施工的進(jìn)行也需要對(duì)沉降板測(cè)桿和保護(hù)套管進(jìn)行接長(zhǎng)，而且每次接長(zhǎng)的高度應(yīng)控制在0.5m～1m的范圍內(nèi)，通過(guò)對(duì)接長(zhǎng)前后對(duì)桿頂標(biāo)高變化量的測(cè)量來(lái)對(duì)接長(zhǎng)量進(jìn)行計(jì)算和確定。此外還要確保在上述接長(zhǎng)過(guò)程中套管的垂直度符合要求。

2.2沉降觀測(cè)樁

沉降觀測(cè)樁所用的材料為C15混凝土，形狀為方形或者是圓形，前者的邊長(zhǎng)以及后者的直徑都為0.1m，在此觀測(cè)樁中進(jìn)行直徑為16mm鋼筋的埋設(shè)，樁的長(zhǎng)度為0.6m，樁埋入機(jī)床表層以下的深度為0.55m。待基床表層級(jí)配碎石完成施工以后，通過(guò)測(cè)量埋置在設(shè)計(jì)位置，樁周0.15m用C15混凝土澆注固定，埋設(shè)完成后用水準(zhǔn)儀按照二等水準(zhǔn)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量樁頂標(biāo)高作為起始讀數(shù)。

3路基沉降觀測(cè)的工作原理與觀測(cè)方案

3.1路基沉降觀測(cè)的工作原理

在進(jìn)行路基沉降觀測(cè)時(shí)，要以水準(zhǔn)基點(diǎn)為依據(jù)，而且在保持高程不變的情況下定期對(duì)高程的測(cè)出監(jiān)測(cè)點(diǎn)相對(duì)高差進(jìn)行計(jì)算，以及對(duì)水準(zhǔn)基點(diǎn)的相對(duì)高程進(jìn)行計(jì)算。通過(guò)上述觀測(cè)和計(jì)算就可以得出不同期間監(jiān)測(cè)點(diǎn)的高程變化規(guī)律。

3.2路基觀測(cè)斷面設(shè)置原則

路基沉降變形觀測(cè)的主要方面就是路基面沉降觀測(cè)以及基地沉降觀測(cè)。而且在進(jìn)行觀測(cè)時(shí)需要按照地質(zhì)條件及結(jié)構(gòu)部位等不同來(lái)進(jìn)行具體設(shè)置，在對(duì)觀測(cè)斷面進(jìn)行調(diào)整或增設(shè)時(shí)，也需要按照施工過(guò)程中的地質(zhì)以及地形變化情況來(lái)確定。除了需要按照一般的原則來(lái)對(duì)觀測(cè)斷面進(jìn)行設(shè)置之外，還需要滿足以下設(shè)計(jì)要求。一是針對(duì)基地沉降觀測(cè)來(lái)說(shuō)，通常將觀測(cè)斷面的間距設(shè)置為200m，而如果是松軟土地基則需要縮小間距為40m，而且在每個(gè)工點(diǎn)的位置將觀測(cè)斷面增加到2個(gè)。針對(duì)路橋過(guò)渡段進(jìn)行基地沉降觀測(cè)，還需要在起始位置分別進(jìn)行觀測(cè)斷面的設(shè)置。此外，針對(duì)路基面沉降觀測(cè)來(lái)說(shuō)，需要將觀測(cè)樁設(shè)置在路基面中心以及左右兩側(cè)的路肩位置，而且所設(shè)置的觀測(cè)樁需要采用C15混凝土來(lái)進(jìn)行灌注，觀測(cè)斷面的設(shè)置間距為100m，每個(gè)工點(diǎn)的位置需要進(jìn)行1個(gè)或以上的觀測(cè)斷面的設(shè)置。二是針對(duì)路堤與不同結(jié)構(gòu)物的連接位置，需要在路橋過(guò)渡段以及路基橫向結(jié)構(gòu)物兩側(cè)分別進(jìn)行沉降觀測(cè)斷面的設(shè)置。三是在一個(gè)沉降觀測(cè)單元中需要設(shè)置至少2個(gè)觀測(cè)斷面。四是如果所在地形的橫向坡度在1：5以上或者是此地段的底層橫向厚度發(fā)生變化，則需要在此位置進(jìn)行至少一個(gè)橫向觀測(cè)斷面的設(shè)置。五是在對(duì)軟土以及松軟土路堤進(jìn)行填筑時(shí)，沿著線路的縱向進(jìn)行觀測(cè)斷面的設(shè)置時(shí)應(yīng)控制間距為50m，而且在兩側(cè)坡腳的位置之外2m以及10m的位置分別進(jìn)行觀測(cè)樁的設(shè)置。

3.3觀測(cè)點(diǎn)的設(shè)置原則

在對(duì)觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行設(shè)置時(shí)，需要滿足便于進(jìn)行觀測(cè)點(diǎn)看護(hù)和集中、統(tǒng)一觀測(cè)的要求，而且為了便于對(duì)不同觀測(cè)項(xiàng)目的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，需要在觀測(cè)點(diǎn)設(shè)置時(shí)在同一個(gè)斷面上進(jìn)行設(shè)置，而且可以滿足反映路基準(zhǔn)確沉降情況的要求。這就需要將沉降觀測(cè)點(diǎn)在最能反映沉降特征并且便于進(jìn)行觀測(cè)的位置，而且還要避免在施工各種對(duì)其造成破壞或者是掩埋的問(wèn)題，確保其觀測(cè)的連續(xù)性和有效性。在對(duì)路基水準(zhǔn)路線進(jìn)行觀測(cè)時(shí)則需要滿足國(guó)家二等水準(zhǔn)測(cè)量精度的要求來(lái)形成附和水準(zhǔn)路線。

4觀測(cè)控制技術(shù)要求

首先要求技術(shù)人員在進(jìn)行觀測(cè)時(shí)要對(duì)所需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合采集和實(shí)時(shí)處理，準(zhǔn)確記錄初測(cè)值以及測(cè)量后期測(cè)量結(jié)果之間的差距，通過(guò)數(shù)據(jù)來(lái)掌握沉降路基的基本規(guī)律。其次就是為了確保測(cè)量精度，要選擇合適的水準(zhǔn)儀等儀器和工具，確保所用設(shè)備的精度，且在無(wú)故障的情況下對(duì)全線進(jìn)行往返測(cè)量，確保精度滿足規(guī)范要求。此外還要在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理時(shí)要結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況，并且通過(guò)位移觀測(cè)差值與觀測(cè)初始位移來(lái)對(duì)項(xiàng)目累積沉降量進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，然后通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)對(duì)上述數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并進(jìn)行地質(zhì)位移沉降曲線和曲線圖的繪制。對(duì)于標(biāo)高等測(cè)量精度需要控制在1mm的精度要求之內(nèi)，讀數(shù)需要精確到0.01mm，測(cè)距觀測(cè)位移誤差應(yīng)控制在3mm以內(nèi)，水平角方向誤差為2.5°。

5 結(jié)語(yǔ)

為了確保高速鐵路路基施工質(zhì)量以確保工程施工整體的質(zhì)量和安全，需要通過(guò)路基沉降觀測(cè)技術(shù)的應(yīng)用和控制來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)沉降量的掌握和控制，通過(guò)應(yīng)用合適的變形觀測(cè)方法以及滿足一定的變形觀測(cè)和控制技術(shù)要求，實(shí)現(xiàn)高速鐵路路基沉降與變形控制的目的，保證工程施工的質(zhì)量和安全。

參考文獻(xiàn)：

[1]張萬(wàn)濤，高速鐵路路基幫填沉降變形控制及監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用探討[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2017，（04）：50-53.

[2]郭子良，高速鐵路路基沉降觀測(cè)與預(yù)測(cè)評(píng)估技術(shù)簡(jiǎn)介[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2016，（12）：113-114.