鐵路路基沉降觀測的技術(shù)探討

梁勇

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2017.11.044

摘 要：該文主要對圍繞鐵路路基變形監(jiān)測中的沉降觀測的技術(shù)在特殊地區(qū)、特殊地質(zhì)條件下開展工作進行較詳細的探討。先對沉降觀測基準(zhǔn)點和監(jiān)測點布設(shè)進行分析，從而針對路基沉降觀測技術(shù)在軟土地基應(yīng)用研究并提出一些注意問題。文章在最后提出了一些路基沉降評估方法并分析說明，旨在同行間交流與參考。

關(guān)鍵詞：鐵路路基 沉降觀測 技術(shù)探討

中圖分類號：U213.1 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）04（b）-0044-02

特殊地區(qū)、特殊地質(zhì)條件或高等級的道路對路基和邊坡的穩(wěn)定性要求極高，在路基填筑過程和道路使用過程中均需要進行變形監(jiān)測。路基變形監(jiān)測工作主要包括沉降觀測和邊坡位移觀測。這里結(jié)合工程實例，對鐵路路基變形監(jiān)測中的沉降監(jiān)測進行研究和探討。

1 基準(zhǔn)點和監(jiān)測點的布設(shè)要點

1.1 沉降觀測基準(zhǔn)點的布設(shè)

每個獨立的監(jiān)測網(wǎng)應(yīng)設(shè)置不少于3個穩(wěn)固可靠的基準(zhǔn)點以便互相檢核。大型工程的變形監(jiān)測，水平位移監(jiān)測基準(zhǔn)點應(yīng)設(shè)立強制歸心觀測墩，垂直位移監(jiān)測基準(zhǔn)點宜采用雙金屬標(biāo)或鋼管標(biāo)。變形監(jiān)測工作應(yīng)盡量利用基準(zhǔn)點直接對監(jiān)測點實施監(jiān)測，當(dāng)基準(zhǔn)點距離監(jiān)測點過遠或其他特殊情況時，可設(shè)置工作基點。工作基點應(yīng)選在相對穩(wěn)定的位置，需要定期利用基準(zhǔn)點檢查其穩(wěn)定性。

觀測點安置并穩(wěn)固后，應(yīng)及時進行首次觀測。每個觀測點的首次坐標(biāo)或高程測量應(yīng)在同期觀測兩次，較差滿足要求時取平均值。每次變形觀測時，應(yīng)采用相同的圖形（觀測路線、站位、尺位、鏡位等）和觀測方法、固定觀測儀器和設(shè)備、固定觀測人員在基本相同的環(huán)境和觀測條件下進行。在整個監(jiān)測周期內(nèi)，應(yīng)根據(jù)控制點的穩(wěn)定性和實際需要對基準(zhǔn)點和工作基點的穩(wěn)定性進行檢測。

沉降觀測基準(zhǔn)網(wǎng)應(yīng)布設(shè)成閉合環(huán)狀、附合水準(zhǔn)路線或結(jié)點水準(zhǔn)網(wǎng)等形式，并應(yīng)按二等水準(zhǔn)測量的技術(shù)要求進行施測。在軟土地基施工區(qū)，水準(zhǔn)點應(yīng)設(shè)于土質(zhì)堅硬的地點或已穩(wěn)定的老建筑物上，且距離路基坡腳不宜小于50 m，并應(yīng)按二等水準(zhǔn)點的標(biāo)志埋設(shè)混凝土標(biāo)石。當(dāng)所有水準(zhǔn)點埋設(shè)完成并穩(wěn)定后，應(yīng)對其進行聯(lián)測。

為了減小因轉(zhuǎn)點過多而對觀測成果的影響，應(yīng)根據(jù)需要在沉降觀測的斷面附近布設(shè)工作基點，工作基點一般埋設(shè)混凝土標(biāo)石。當(dāng)路基施工到一定高度時，應(yīng)將工作基點轉(zhuǎn)移到有灌注樁基礎(chǔ)的橋面上，并距橋頭伸縮縫2 m左右，作為路基完工后的沉降觀測工作基點。這樣不但觀測方便，而且點位穩(wěn)定，便于長期保存。

1.2 路基沉降觀測板的埋設(shè)

路基沉降觀測標(biāo)志由沉降板底座、測桿和保護測桿的鋼管組成，隨著填土的增高，測桿及保護管亦應(yīng)加長，每節(jié)長度不超過50 cm或100 cm，應(yīng)保證接高后的測桿頂面高出保護管上口。在沉降觀測標(biāo)志安裝前應(yīng)先將地面整平，應(yīng)保持底板的水平及測桿的垂直度。沉降板的構(gòu)造如圖1所示，底座是一塊50 cm×50 cm的鋼板，測桿是直徑為20 mm的圓鋼，鋼管護套內(nèi)徑為40 mm。

對于測桿及護管的長度不但應(yīng)便于施工，而且應(yīng)便于觀測。在施工時，每填筑一層路基增加一節(jié)連接桿和套管，防止因連接桿和套管露出路基過高而導(dǎo)致在路基碾壓時被破壞。沉降板及位移邊樁應(yīng)根據(jù)設(shè)計要求布設(shè)在有軟土的地方，其數(shù)量及具體位置應(yīng)符合設(shè)計要求，通常布置時應(yīng)考慮以下幾點：（1）有地基處理的段落內(nèi)都應(yīng)布設(shè)沉降觀測點，且應(yīng)在路堤高度較大處增加觀測點。（2）河塘路段的前后和中間應(yīng)布設(shè)沉降觀測斷面，而且應(yīng)在每個通道內(nèi)至少設(shè)置一個沉降觀測點。（3）對于路中的沉降板應(yīng)埋設(shè)在中線偏右1.1～1.2 m處，其位置應(yīng)嚴格控制，以免與防撞護欄或路緣石位置沖突。（4）對于無中間分隔帶的單車道通常設(shè)置于兩側(cè)路肩上，超高路段設(shè)置于超高側(cè)的路肩上。對于中間有分隔帶的雙車道應(yīng)布置在路中線處。（5）橋頭（橋臺側(cè)）、箱頭（通道或箱涵側(cè)）、管涵側(cè)以及沿河渠布置的左、右觀測點，埋設(shè)時應(yīng)順應(yīng)橋臺、通道、涵洞以及河渠的伸展方向埋設(shè)，如圖2所示。橋梁過渡段和一般路段的左、右點應(yīng)按樁號埋設(shè)，即在左、右點垂直于路線方向。

1.3 軟土地基沉降觀測

根據(jù)《建筑變形測量規(guī)范》（JGJ8-2007）的規(guī)定，軟土地基的沉降觀測應(yīng)按國家二等水準(zhǔn)測量或二級建筑變形測量精度要求進行。觀測過程中應(yīng)注意以下問題：

（1）為了觀測到路基各部位的總沉降量，應(yīng)在路基填筑開始前完成首次觀測。

（2）由于沉降觀測標(biāo)志的埋設(shè)與施工同步進行，因此，路基填筑要與標(biāo)志的埋設(shè)做好協(xié)調(diào)，做到互不干擾。觀測設(shè)施的埋設(shè)及沉降觀測工作的進行不得影響路基填筑的均勻性。

（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)做到碾壓均勻，使沉降觀測資料具有良好的代表性。

（4）為了分析施工期間沉降和竣工后沉降、施工期沉降與總沉降的關(guān)系以及驗證推算竣工后沉降方法的準(zhǔn)確性，對部分試驗段應(yīng)進行運營期間的長期沉降觀測。

路基沉降觀測頻率：在施工期間，每填筑一層觀測一次；在填筑間歇期間，對于重點路段（如臨界高度以及高路堤段）每3天觀測一次；當(dāng)填筑間歇時間較長時，每3天觀測一次，連續(xù)觀測三次，然后每隔一周觀測一次；當(dāng)路堤填筑完畢進入預(yù)壓期后，每1個月觀測一次，直至預(yù)壓期結(jié)束，將多余填料卸除為止。道路基層沉降觀測頻率：底基層和基層分兩次輾壓，一般每碾壓半層或一層觀測一次。若一個層次二次碾壓時間相隔很短，則可合并成一次觀測。

2 路基沉降評估方法

2.1 沉降觀測資料整理

必須做好沉降觀測數(shù)據(jù)的記錄與整理，繪制每個觀測點的荷載—時間—沉降曲線。對沉降觀測資料應(yīng)及時分析，尤其是在預(yù)壓期和放置期，應(yīng)對路基沉降的發(fā)展趨勢進行分析，以便在必要時采取補救措施。

2.2 路基沉降評估方法

路基沉降預(yù)測一般采用曲線回歸法，常用的方法有雙曲線法、指數(shù)曲線法、沉降速率法及灰色預(yù)測法等。路基沉降預(yù)測曲線回歸法應(yīng)滿足以下要求：（1）應(yīng)根據(jù)路基填筑完成或堆載預(yù)壓后3個月以上的實測數(shù)據(jù)做回歸分析，確定沉降變形的趨勢，曲線回歸的相關(guān)系數(shù)不低于0.92。（2）沉降預(yù)測的可靠性應(yīng)經(jīng)過驗證，間隔3個月以上的兩次預(yù)測最終沉降量的差值不得大于8 mm。（3）路基填筑完成或堆載預(yù)壓后，最終的沉降預(yù)測時間應(yīng)滿足：S（t）≥0.75×S（t→∞）。式中，S（t）為預(yù)測時的沉降觀測值；S（t→∞）為預(yù)測的最終沉降值。（4）設(shè)計沉降計算的總沉降量與通過實測資料預(yù)算的總沉降量之差，原則上不宜大于10 mm。（5）路基填筑完成或經(jīng)預(yù)壓荷載后應(yīng)有不少于6個月的觀測和調(diào)整期，持續(xù)沉降觀測應(yīng)不少于6個月，并根據(jù)觀測資料繪制沉降曲線，按實測沉降數(shù)據(jù)分析并推算總沉降量、工后沉降值，初步確定路面施工時間。觀測數(shù)據(jù)不足以評估或工后沉降評估不能滿足設(shè)計要求時，應(yīng)繼續(xù)觀測或采取必要的加速或控制沉降的措施。（6）在3個月后進行第一次預(yù)測，根據(jù)3個月的監(jiān)測數(shù)據(jù)，繪制時間—沉降量曲線，并預(yù)測6個月的沉降量及剩余沉降量，從而決定路面施工時間。當(dāng)推算的工后沉降量滿足評估標(biāo)準(zhǔn)時，方可進行路面施工；當(dāng)沉降分析結(jié)果表明不能在計劃的工期內(nèi)施工時，則應(yīng)研究確定是延長路基沉降時間，還是采取調(diào)整預(yù)壓土高度、調(diào)整預(yù)壓時間、增加地基加固等工程措施。

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