鐵路路基沉降觀測的技術探討

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測中的沉降觀測的技術在特殊地區、特殊地質條件下開展工作進行較詳細的探討。先對沉降觀測基準點和監測點布設進行分析，從而針對路基沉降觀測技術在軟土地基應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。

關鍵詞：鐵路路基 沉降觀測 技術探討

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

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

1 基準點和監測點的布設要點

1.1 沉降觀測基準點的布設

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

觀測點安置并穩固后，應及時進行首次觀測。每個觀測點的首次坐標或高程測量應在同期觀測兩次，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、固定觀測儀器和設備、固定觀測人員在基本相同的環境和觀測條件下進行。在整個監測周期內，應根據控制點的穩定性和實際需要對基準點和工作基點的穩定性進行檢測。

沉降觀測基準網應布設成閉合環狀、附合水準路線或結點水準網等形式，并應按二等水準測量的技術要求進行施測。在軟土地基施工區，水準點應設于土質堅硬的地點或已穩定的老建筑物上，且距離路基坡腳不宜小于50 m，并應按二等水準點的標志埋設混凝土標石。當所有水準點埋設完成并穩定后，應對其進行聯測。

為了減小因轉點過多而對觀測成果的影響，應根據需要在沉降觀測的斷面附近布設工作基點，工作基點一般埋設混凝土標石。當路基施工到一定高度時，應將工作基點轉移到有灌注樁基礎的橋面上，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，而且點位穩定，便于長期保存。

1.2 路基沉降觀測板的埋設

路基沉降觀測標志由沉降板底座、測桿和保護測桿的鋼管組成，隨著填土的增高，測桿及保護管亦應加長，每節長度不超過50 cm或100 cm，應保證接高后的測桿頂面高出保護管上口。在沉降觀測標志安裝前應先將地面整平，應保持底板的水平及測桿的垂直度。沉降板的構造如圖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，鋼管護套內徑為40 mm。

對于測桿及護管的長度不但應便于施工，而且應便于觀測。在施工時，每填筑一層路基增加一節連接桿和套管，防止因連接桿和套管露出路基過高而導致在路基碾壓時被破壞。沉降板及位移邊樁應根據設計要求布設在有軟土的地方，其數量及具體位置應符合設計要求，通常布置時應考慮以下幾點：（1）有地基處理的段落內都應布設沉降觀測點，且應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布設沉降觀測斷面，而且應在每個通道內至少設置一個沉降觀測點。（3）對于路中的沉降板應埋設在中線偏右1.1～1.2 m處，其位置應嚴格控制，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置于兩側路肩上，超高路段設置于超高側的路肩上。對于中間有分隔帶的雙車道應布置在路中線處。（5）橋頭（橋臺側）、箱頭（通道或箱涵側）、管涵側以及沿河渠布置的左、右觀測點，埋設時應順應橋臺、通道、涵洞以及河渠的伸展方向埋設，如圖2所示。橋梁過渡段和一般路段的左、右點應按樁號埋設，即在左、右點垂直于路線方向。

1.3 軟土地基沉降觀測

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

（1）為了觀測到路基各部位的總沉降量，應在路基填筑開始前完成首次觀測。

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

（3）在沉降板埋設基本不影響施工的條件下，路基的施工應做到碾壓均勻，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系以及驗證推算竣工后沉降方法的準確性，對部分試驗段應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；當填筑間歇時間較長時，每3天觀測一次，連續觀測三次，然后每隔一周觀測一次；當路堤填筑完畢進入預壓期后，每1個月觀測一次，直至預壓期結束，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據的記錄與整理，繪制每個觀測點的荷載—時間—沉降曲線。對沉降觀測資料應及時分析，尤其是在預壓期和放置期，應對路基沉降的發展趨勢進行分析，以便在必要時采取補救措施。

2.2 路基沉降評估方法

路基沉降預測一般采用曲線回歸法，常用的方法有雙曲線法、指數曲線法、沉降速率法及灰色預測法等。路基沉降預測曲線回歸法應滿足以下要求：（1）應根據路基填筑完成或堆載預壓后3個月以上的實測數據做回歸分析，確定沉降變形的趨勢，曲線回歸的相關系數不低于0.92。（2）沉降預測的可靠性應經過驗證，間隔3個月以上的兩次預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壓后，最終的沉降預測時間應滿足：S（t）≥0.75×S（t→∞）。式中，S（t）為預測時的沉降觀測值；S（t→∞）為預測的最終沉降值。（4）設計沉降計算的總沉降量與通過實測資料預算的總沉降量之差，原則上不宜大于10 mm。（5）路基填筑完成或經預壓荷載后應有不少于6個月的觀測和調整期，持續沉降觀測應不少于6個月，并根據觀測資料繪制沉降曲線，按實測沉降數據分析并推算總沉降量、工后沉降值，初步確定路面施工時間。觀測數據不足以評估或工后沉降評估不能滿足設計要求時，應繼續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測，根據3個月的監測數據，繪制時間—沉降量曲線，并預測6個月的沉降量及剩余沉降量，從而決定路面施工時間。當推算的工后沉降量滿足評估標準時，方可進行路面施工；當沉降分析結果表明不能在計劃的工期內施工時，則應研究確定是延長路基沉降時間，還是采取調整預壓土高度、調整預壓時間、增加地基加固等工程措施。

參考文獻

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