某客运专线路基工程沉降观测

摘要：通过对路基工程的沉降观测资料进行分析，预测工后沉降，提出控制路基沉降的措施，确定无碴轨道的铺设时间，评估路基工后沉降控制效果，确保无碴轨道结构的安全。

关键词：无砟轨道、路基、沉降观测、双曲线法

中图分类号：U213文献标识码： A

一、标准及规范

1、《客运专线无碴轨道铺设条件评估技术指南》（铁建[2006]158号）；

2、《客运专线无碴轨道铁路工程测量技术暂行规定》；

3、《国家一、二等水准测量规范》（GB-91）

4、《工程测量规范》（GB0026-93）

二、监测网建立及技术要求

1、沉降监测网的建立、精度要求等应符合《客运专线无碴轨道铁路工程测量技术暂行规定》的要求；

2、沉降监测网应在施工高程控制网的基础上进行加密建立，按二等水准测量的精度和测量方法要求进行施测。

3、高程基准网点间距一般不宜大于200m。

4、观测前，对所使用的仪器和设备，应进行检验校正，并保留检验记录。

5、在沉降观测基准网建立后，应对水准基点做好保护工作，应定期对沉降观测基准网进行复测，提出复测成果，复测周期不大于6个月。

6、水准仪和水准标尺各项技术指标应符合《国家一、二等水准测量规范》规定。

三、观测内容

1、以路基面沉降和地基沉降观测为主；

2、路堑沉降观测部位为基床表层的底面处；

3、路堤沉降观测为基床底层顶面的路基总沉降和地基面处地基部分总沉降；

4、对于地基条件复杂和填土高度大的路堤，还包括路堤中部的沉降观测和地基处理范围的下限处地基深部的沉降观测。

四、观测断面和测点布置

1、观测断面布置

（1）沉降观测断面的间距一般不应大于50 m。地形、地质条件变化较大地段应适当加密（以设计文件为准），应不大于25m布设一个断面。

（2）对地形横向坡度大或地层横向厚度变化的路基工点应布设不少于1个横向观测断面。

（3）一个沉降观测单元应不少于2个观测断面。

2、观测点布置

（1）沉降观测可在线路两侧地基、路肩和线路中心设置观测桩或在线路中心设置沉降板。

（2）对于路堤观测断面，在线路中心线布设一组沉降板，路肩两侧布设变形观测桩。

（3）有预压土路堑地段，每个路堑断面在线路中心设沉降板一组，两侧路肩各设观测桩1个。无预压土路堑地段，每个路堑断面在两侧路肩各设观测桩1个。

（4）沉降变形观测点设计图和埋设要求，设计单位结合具体设计方案并参照《无碴轨道铺设条件评估技术指南》，在实施性沉降观测设计方案中明确。

图1 路堤沉降观测断面观测标志布置示意图

图2 路堑沉降观测断面观测标志布置示意图

五、观测频度

沉降观测分为四阶段进行，每个阶段的沉降观测的频次应根据沉降的发生与发展规律及沉降大小确定，一般应按照如下观测频度进行。

第一阶段：路基填筑施工期间的观测，主要观测路基填土期间地基与堤身的沉降变形以及路堤坡脚边桩位移与沉降。本阶段沉降观测每填筑一层应观测一次；同时应保证不超过3天观测1次。

第二阶段：路基填筑完成且预压后，自然沉落期的沉降观测，该阶段应对路基基床底层顶面的沉降及路基基底沉降进行系统的观测，直到工后沉降评估可满足铺设无碴轨道的要求为止。本阶段的沉降观测频度为：第1～15天每3天一次，第16～90天每7天一次，第90～180天每15天一次。

第三阶段：预压土方卸载、铺设基床表层（级配碎石层）、无碴轨道铺设期间及正式运营前的观测。本阶段的沉降观测频度为：前15天每3天一次，第15天后每7天一次。

第四阶段：试运营期间的观测，本阶段的沉降观测主要进行路基面观测桩的观测，一般每月1次，必要时进行路基本体沉降及地基土沉降的观测。

六、观测精度

沉降水准的测量精度为±1 mm，读数取位至0.1 mm。

七、观测要求

1、为了观测到各部位的总沉降，从路基填土开始，沉降观测也随即进行。

2、沉降标志的埋设是在施工过程中进行的，施工单位的填筑施工要与标志的埋设作好协调，做到互不干扰、影响。

3、为了分析施工期沉降和工后沉降、施工期沉降与总沉降的关系以及验证推算工后沉降方法的准确性，对部分有代表性路基（暂定工程试验段），进行运营期间的长期沉降观测，以期得到最终沉降量。

八、评估方法和判定标准

1、观测资料整理

（1）采用《客运专线路基沉降观测记录表》做好观测数据的记录与整理。

（2）根据观测资料，及时完成有关图表的绘制，主要包括：

1)每个观测标志点的荷载――时间――沉降曲线；

2)绘制每个观测标志点的――曲线

图4 ――曲线 （为横坐标，纵坐标）

Sn为时间段每n天的沉降值，为时间段每n天沉降值的累计值，在同一图上绘有沉降标准曲线，曲线示意如图4。

(3)对沉降观测资料及时分析，以便在必要时采取补救措施。

2、路基沉降分析评估工作应根据下列资料综合分析：

(1)路基沉降观测资料；

(2)路基地段的线路设计纵断面图、工程地质纵横断面图、设计图纸和说明书、沉降计算报告等相关设计资料；

(3)施工过程、施工核查以及填料、级配、地基和压实检验情况等施工资料；

(4)施工质量控制过程和抽检情况等监理资料。

3评估分析方法

（1）双曲线法：

双曲线方程为： （1―1）

（1―2）

――时间t时的沉降量；――最终沉降量(t＝)；S0――初期沉降量(t＝0)；

a、b――将荷载不再变化后的3组早期实测数据代入上式组成方程组求得的系数；

沉降计算的具体顺序：1、确定起点时间(t＝0)，可取填方施工结束日为t＝0

2、根据实测资料计算t／（St-S0），见图1。

图1用实测值推算最终沉降的方法

3、绘制t与t/(St-S0)的关系图，并确定系数a，b见图2。

图2求a，b方法

4、计算St

5、由沉降―时间双曲线关系推算出S-t曲线。

上述公式反映了平均沉降速度，按双曲线规律减少的假定前提下绘出的。

说明：①起点日之前的沉降量S0即为初期沉降量，见图1。

②图1，预压时间至少应大于三个月，否则偏差大。

③当地基土为成层地基时，应分层绘制沉降过程线，否则会对残余沉降估计偏低。

（1）路基沉降预测曲线回归法应满足以下要求：

根据路基填筑完成或堆载预压后不少于3个月的实际观测数据作回归分析，确定沉降变形的趋势，曲线回归的相关系数不应低于0.92；沉降预测的可靠性应经过验证，间隔不少于3个月的两次预测最终沉降的差值不应大于8 mm；

（2）最终的沉降预测时间应满足：s(t)/s(t=∞)≥75%

式中s(t)――预测时的沉降观测值；

s(t=∞)――预测的最终沉降值。

注：沉降和时间以路基填筑完成或堆载预压后为起始点。

（3）设计沉降计算总沉降量与通过实测资料预测的总沉降量之差值原则上不宜大于10mm。

（4）路基填筑完成或施加预压荷载后应有不少于6个月的观测和调整期，持续沉降观测不少于6个月的时间，根据这6个月以上的监测数据，绘制“时间-沉降量"曲线，按实测沉降数据分析并推算总沉降量、工后沉降值，初步确定无碴轨道铺设时间。

（5）在3个月后进行第一次预测，根据3个月的监测数据，绘制“时间-沉降量"曲线，按实测沉降数据初步预测6月的沉降量及剩余沉降量，以决定运架梁的时间。

（6）当推算的工后沉降值满足评估标准时，才能铺设无碴轨道。

3、评估标准

（1）根据实测沉降观测资料推算的路基工后沉降量不超过扣件允许的沉降调高量15mm；

（2）沉降比较均匀的路基，推算最大工后沉降量不超过30mm，并且调整轨面高程后圆顺的竖曲线半径应不小于（为设计最高速度，km/h）。