淺析無碴軌道沉降原位觀測技術

陳鳳英

(哈爾濱鐵道職業技術學院,黑龍江哈爾濱 150086)

淺析無碴軌道沉降原位觀測技術

陳鳳英

(哈爾濱鐵道職業技術學院,黑龍江哈爾濱 150086)

以某高速鐵路為背景,分析了無碴軌道原位觀測的概念及重要性,深入分析了變形監測網的建立方式和沉降觀測原件的埋設方法和觀測過程。對其他無碴軌道工程沉降觀測具有很好的實踐指導意義。

無碴軌道 原位觀測 原件埋設

1 引言

無碴軌道是我國軌道結構的發展方向，是我國客運專線、高速鐵路、地鐵等等軌道交通線路普遍采用的形式，它與普通有碴軌道鐵路相比，最主要的是控制線下工程的工后沉降和不均勻沉降。由于施工現場條件變化及人為因素，設計估算不足以控制工后沉降和差異沉降。需要在施工過程中進行按規定的頻率和精度進行原位觀測，有效控制工后沉降和沉降速率，保證施工質量。

原位觀測是相對于移動測量而言的，是將觀測設備埋設在穩定的路基中的設計位置，并采取措施做好保護，防止施工干擾。在填土過程中，按照規定的頻率和速度進行觀測，整理數據并繪制“填土高～時間～沉降量”關系曲線圖。根據曲線圖分析土體的位移發展趨勢，判斷地基的穩定性。根據分析結果重新調整、修改設計，指導施工，如此循環反復，直至工程竣工。

2 主要設備配備

GPS系統、DS05級高精度數字水準儀、全站儀。

3 沉降控制測量

3.1 變形監測網

在路基施工前，按照國家二等水準測量要求建立路基沉降變形監測網。沉降觀測監測網布設方法分為三級：

(1)基準點。按照二等精密高程控制測量布置，需要建立在地質穩定的地區，比大地水準網穩定性更高，建立在變形監測區以外，屬于深埋水準點。

(2)工作點。高程傳遞點，觀測期位置穩定。屬于進一步加密水準點，加密間距滿足變形監測要求。

(3)沉降變形點。埋設在路基或者地基中，結構牢固合理、便于觀測，形式簡潔美觀，對路基和地基的外觀無破壞。埋設位置具有典型性，能反映沉降變形的特征，如路基橫斷面中點、路肩等位置。

監測網點應進行定期復測，防止個別點位由于自然條件和人為因素的破壞和移動。

3.2 基本要求

(1)基準點應進行穩定性檢驗。(2)觀測前，所有儀器進行校正。(3)為了減小系統誤差，防止誤差累積，每次沉降變形觀測時應符合：

①盡量在相同環境下進行觀測，水準測量每往返需要讀數兩次，一次完成每往返觀測。

圖1 觀測點設置圖

②為消除中誤差，線路為閉合或附合線路。每次觀測使用固定的基準點，使用同一臺儀器和設備，按照固定的觀測路線和觀測方法進行。

③當成像清晰、穩定時再讀數。

④水準點大風、下雨、施工后進行聯測，防止標高變動。

4 觀測斷面元件埋設

觀測原件應埋設在同一橫斷面上，主要以路基面和地基沉降觀測為主。兩個觀測斷面間距一般為50m以下，當路堤高度小于5m或者地質條件好的路塹段，間距可達到100m，觀測時間不少于6個月。路基段常見觀測埋設橫斷面如圖1所示。

(1)沉降觀測樁：用C15混凝土澆注固定在設計位置，材料為不銹鋼棒，直徑20mm，頂部磨圓刻成十字花，底部焊接彎鉤。用水準儀按照二等測量標準測量十字花處標高作為初始讀數。

(2)沉降板：由混凝土底板、測桿、保護套管組成，埋設在設計要求位置。混凝土底板混凝土C20，尺寸一般為0．50m×0．50m×0．03m。測桿為直徑40mm的鋼管，保護套管為PVC材料，內徑大于鋼管，一般為75mm。當地面平整度不滿足時，可用100mm的砂墊層找平，確保底板與地面均勻接觸，測桿與地面垂。測桿埋設完畢后，第一次讀桿頂標高作為初始讀數。隨著填筑高度的增加逐漸接高沉降板。用內接頭機械連接測桿，PVC保護套管用銅材料的管外接頭連接，一次接高500mm。

(3)位移觀測樁：位移觀測樁采用開挖埋設或者洛陽鏟，埋在地表以下不小于1．5m處，據路堤兩側坡腳1m處。位移觀測邊樁采用C15鋼筋混凝土預制，斷面150mm×150mm，高度大于1．6m，樁頂露出地面不應大于0．1m，樁頂預埋半圓形不銹鋼耐磨測頭。完成埋設后測量側頭標高及距基樁的距離，作為初始讀數。

5 結語

(1)工后沉降的控制是鋪設無碴軌道的關鍵，為保證路基的工后沉降符合設計要求，必須對對路基沉降變形進行觀測和系統的評估。

(2)原位觀測是一種較好的控制工后沉降和沉降速率的方法，在觀測過程中，需要建立合適的變形檢測網和正確埋置觀測原件，并在施工過程中做好保護。

(3)需要根據觀測數據繪制“時間-荷載-沉降”曲線并分析路基的穩定性，據分析結果重新調整、修改設計，指導施工，如此循環反復，直至工程竣工。

(4)路基沉降變形觀測與分析評估已廣泛應用于國內外工程實踐中，但該技術還不夠成熟，有待進一步完善。應在實踐工作中不斷進行總結，積累經驗。

[1]鐵建設[2006]158號,客運專線鐵路無碴軌道鋪設條件評估技術指南[S].

[2]鞠國江.無碴軌道鐵路路基沉降觀測及評估[J].鐵道標準設計,2009(8):19-22.