高速鐵路路基沉降觀測的技術要點分析

仲崇輝 王利民

近年來，為了滿足我國鐵路交通建設事業(yè)的不斷發(fā)展，以及列車提速等多方面的要求，高速鐵路的廣泛修建已經(jīng)成為我國鐵路交通事業(yè)發(fā)展的必然趨勢。在鐵路線路工程的設計與施工中，路基沉降觀測是重要的技術管理項目之一，對于工程項目整體質量的實現(xiàn)也具有重要的意義。路基是承受高速鐵路軌道結構重量和列車載荷的基礎，也是線路工程中最不穩(wěn)定、最薄弱的環(huán)節(jié)，因此，在高速鐵路的建設過程中，科學、合理的運用路基沉降觀測技術是提升工程質量，確保項目交付使用后路基、軌道、橋梁的穩(wěn)定性，滿足設計要求的關鍵項目[1]。

1 高速鐵路路基沉降觀測技術應用的基本要求

從目前國際鐵路交通建設事業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀而言，我國高速鐵路建設在技術、工藝、管理理念、質量標準、列車運行速度等方面與歐美、日本、韓國等國家仍有明顯的差距[2]。我國在超高速鐵路工程中已經(jīng)廣泛的應用沉降觀測技術，但是其在高速鐵路建設中的應用仍處于起步階段，很多細節(jié)問題方面存在較多的弊端與不足，因此，在我國高速鐵路路基沉降觀測技術的應用過程中，工程技術人員、地質探測人員一定要堅持科學、合理、客觀的技術理念，進而全面提高路基沉降觀測的效率和質量，為工程項目的設計和施工提供翔實的地質數(shù)據(jù)。

1)沉降觀測工作對觀測儀器、設備的要求。由于高速鐵路在沉降觀測技術的應用中要求極高的精準度，保證高速鐵路路基在不斷增加負荷的情況下，也能測出準確的數(shù)據(jù)。國內(nèi)鐵路建設技術標準中明確指出:沉降觀測的誤差值不能大于變形值的 1/20～1/10，因此，沉降觀測時要使用精密水準儀，一般的水準儀會受到環(huán)境和季節(jié)溫差的影響，因此在沉降觀測中要避免出現(xiàn)這種情況，使用受此影響較小的精密水準儀。即使因條件所限，沒有精密水準儀，也應使用第一標尺進行觀測[3]。

2)沉降觀測對時間的要求。高速鐵路對沉降觀測時間有著極嚴格的限制。如果是第一次進行沉降觀測必須嚴格按照觀測時間進行，否則得出的數(shù)據(jù)不是最原始的數(shù)據(jù)，沉降觀測將不具有實際意義。在其他的各個階段中進行復檢，根據(jù)具體的施工情況按時進行，絕不能不測或是補測，只有這樣得出的沉降觀測數(shù)據(jù)才是精確的，沉降觀測才能在高速鐵路設計與施工中起到應有的作用。

3)路基沉降觀測人員的職業(yè)素質要求。在高速鐵路的設計與施工中，沉降觀測人員必須經(jīng)過專業(yè)系統(tǒng)的學習，并經(jīng)常參加由國家各級地質管理部門組織的業(yè)務培訓，不斷提高自身專業(yè)素養(yǎng)和職業(yè)素質。在高速鐵路施工中，沉降觀測人員不能完全照搬書本上的理論知識，要能靈活運用，準確的運用誤差原理并根據(jù)現(xiàn)場復雜的觀測情況進行原因分析，并找到解決方法。專業(yè)，快捷，準時的完成觀測任務是一個合格沉降觀測人員必須具有的職業(yè)素質[4]。

4)要求極高的觀測精準度。根據(jù)高速鐵路工程建設地區(qū)地質條件、水位條件、氣候環(huán)境、溫度、濕度等條件的不同，選用的沉降觀測精密程度也不同。在沒有特殊的技術和質量要求的高速鐵路工程項目中，二級觀測的觀測方法基本可以滿足技術需求。

5)在進行觀測時的具體要求。在即將進行施工觀測時，先核查觀測儀器是否齊全，對需要長期使用的儀器進行仔細檢查，看儀器的各方面指標是否符合標準，在觀測過程中，各方面人員互相配合，經(jīng)常溝通協(xié)商，認真負責，做到不漏測不少測，為高速鐵路提供有力的觀測數(shù)據(jù)。

6)沉降觀測對觀測地點的要求。沉降觀測是一項十分嚴謹?shù)墓ぷ?，對觀測點有很高的要求，既要方便進行觀測也要最能準確反映沉降情況。觀測點通常會選擇地勢較為平坦的位置，且地貌的橫向與縱向相對稱，它們之間的最佳距離在 20m左右。

2 高速鐵路路基沉降觀測的方法及技術要點

2.1 工作基點樁的定位與埋設

在高速鐵路路基沉降觀測工作中，工作基點樁的制作與埋設是重要的環(huán)節(jié)之一，如果在觀測中技術人員不能準確的定位工作基點樁，必然會導致觀測結果出現(xiàn)嚴重的誤差。在高速鐵路路基觀測中，工作基點樁的定位要根據(jù)實際觀測對象的分布情況而確定，并且要利用設置多個施工控制點的方法，增加位移監(jiān)測控制點的數(shù)量，進而保證觀測結果和采集數(shù)據(jù)的科學性、準確性。一般情況下，當路堤填筑高度高于埋管位置30 cm的填土壓實以后，在垂直線路方向開挖出寬20 cm，深30 cm的溝槽，整平槽底并在溝底鋪設一層 5 cm～10 cm厚的細砂[5]。目前，在國內(nèi)高速鐵路路基觀測中，工作基點樁的定位與預埋是較為常見的技術難點之一，所以工程地質探測單位一定要在綜合各項技術標準的同時，構建嚴格的定期校核制度，以便技術人員可以隨時掌握控制點的坐標和高程變化情況，及時更改施工計劃。施工期每周校核一次，坐標校核采用控制網(wǎng)的方法。

2.2 地表沉降量的觀測方法

在高速鐵路路基觀測中，對于地表沉降量的觀測是極為重要的項目之一，其直接關系到路基、軌道、橋梁的穩(wěn)定性能，并且對于高速列車在運行中的安全性能有較大的影響。高速鐵路工程項目地表沉降量的觀測方法是在原地面上埋設沉降板，其包括:管箍、沉降桿、沉降地板、保護套管和套管帽等基本部分，觀測人員在沉降板上進行相關觀測工作，并按照觀測技術規(guī)定的樁號斷面將沉降板埋入土層中[6]。

2.3 地表水平位移量及隆起量的觀測方法

由于受到施工項目所在地地質條件和水位條件的影響，不同地段的地表水平位移量及隆起量具有較大的差別，所以觀測人員要結合實際地質情況，對于不同地段分別進行科學的觀測[7]。地表水平位移量及隆起量是通過埋設邊樁進行觀測，埋設在路堤兩側趾部以及邊溝外緣以外 10m范圍內(nèi)，并結合穩(wěn)定性分析其預測可能，在滑移面與面的切面位置進行合理、均勻的布設。

2.4 地下土體水平位移的觀測方法

高速鐵路路基觀測過程中，地下土體水平位移的觀測要結合工程項目所在地的地質條件和巖層構造來進行，由于地下土體水平位移一般具有一定的規(guī)律性，所以觀測人員可以采用反復觀測，集中統(tǒng)計的方法，首先將有 4個相互垂直導槽的測斜管埋入需要進行觀測的土體中[8]。在進行觀測工作時，觀測人員要將活動式測頭放入測斜管，使測頭上的導向滾輪卡在測斜管內(nèi)壁的導槽中沿槽滾動，活動式測頭可連續(xù)地測定沿測斜管整個深度的水平位移變化情況。

2.5 觀測數(shù)據(jù)的采集與處理

在進行高速鐵路路基沉降觀測時，觀測人員一定要注意對于各項數(shù)據(jù)的實時采集和綜合處理，特別是要準確記錄初測值，以及后期測量的結果與初測值之間的差值，進而全面掌握工程項目所在路基沉降的基本規(guī)律。觀測人員在進行路基沉降觀測時，一定要在保證儀器、設備精確、無故障的情況下進行，數(shù)據(jù)的記錄一般需要由 2人以上共同進行，以防止出現(xiàn)錯記、漏記的現(xiàn)象。觀測人員在對于各類觀測數(shù)據(jù)進行綜合處理時，要結合高速鐵路項目設計和施工的實際要求，并根據(jù)每次觀測位移與初始觀測位移的差值，準確計算出項目所在地的累積沉降量，進而通過計算機軟件的分析繪制出距離—沉降曲線、位移曲線等地質圖紙，以便在高速鐵路項目設計和施工中使用。

3 高速鐵路路基沉降觀測技術管理思路創(chuàng)新的路徑

隨著我國鐵路交通建設事業(yè)的不斷發(fā)展，現(xiàn)行的路基沉降觀測技術管理思路中逐漸暴露出了一些弊端和問題，已經(jīng)難以全面適應現(xiàn)代化的工程管理理念，如果長期不能得到創(chuàng)新和發(fā)展，極有可能阻礙我國高速鐵路建設的步伐和質量的提升。高速鐵路路基沉降觀測技術管理思路的創(chuàng)新是我國現(xiàn)代鐵路建設行業(yè)管理制度發(fā)展的重要部分，絕對不容忽視。路基沉降觀測技術管理思路的創(chuàng)新不但要符合時代發(fā)展的需求，而且要適應行業(yè)的整體發(fā)展需要。

1)逐步對傳統(tǒng)的技術管理思路進行革新與完善。

在我國高速鐵路建設項目的管理工作中，傳統(tǒng)的路基沉降觀測技術管理思路普遍比較狹窄，而且在管理過程中只是單純的注重管理的形式和方法，相對忽略了技術管理的實際效果和意義，以及管理思路的革新與完善。路基沉降觀測技術管理思路的創(chuàng)新要對傳統(tǒng)的技術管理模式和方法進行必要的革新與完善，并要不斷的加強現(xiàn)代管理理論的研究與探討，逐步實現(xiàn)對傳統(tǒng)的管理思路進行革新與完善，使其在高速鐵路的建設中發(fā)揮更大的作用[9]。另外，只有在高速鐵路工程觀測單位、技術人員，以及政府相關管理機構和部門的共同努力下，才能逐步實現(xiàn)技術管理思路的全面創(chuàng)新。

2)建立健全的技術管理思路體系。

目前，在國內(nèi)高速鐵路路基沉降觀測技術管理思路工作中，普遍缺乏先進的管理理論和經(jīng)驗，難以形成健全的路基沉降觀測技術管理思路體系。路基沉降觀測技術管理思路體系的建立，要充分結合國內(nèi)外高速鐵路工程行業(yè)的先進管理經(jīng)驗，還要積極吸取世界上先進的鐵路工程技術管理思路和方法，加以綜合和整理，以逐步建立符合中國鐵路工程建設行業(yè)實際情況的施工管理思路體系[10]。國內(nèi)路基沉降觀測技術管理體系的建立和鞏固還要注重科學、合理、客觀的原則，并要真正落到實處，只有以健全的路基沉降觀測技術管理思路體系為保障，才能確保高速鐵路工程建設的整體進度和質量。

4 結語

為了滿足我國高速鐵路建設工作的發(fā)展需求，適時加強路基沉降觀測技術的應用與管理是極為重要的，也是保證高速鐵路建設質量、正常運營，以及延長鐵路使用壽命的先決條件，因此，在我國高速鐵路建設事業(yè)的發(fā)展中，路基沉降觀測工作的重要形式不容忽視，也是今后技術管理工作的重點項目之一，必須得到相關部門及技術人員的高度重視。

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