淺談路基沉降觀測及工后沉降評估

【關鍵詞】客運專線；路基；沉降變形；觀測；評估

　　1.1 沉降觀測的必要性和目的

　　1.1.1 在勘察設計階段，設計人員根據(jù)地質條件、土層物理力學參數(shù)、填土高度、地基加固措施、工期等計算總沉降量及工后沉降量，選擇地基加固措施。但由于黃土地基本身的復雜性、參數(shù)選取的精度、計算方法的局限性，以及施工過程的影響等因素，設計中沉降計算只能是一種估算，其精度難以滿足客運專線的高標準要求。因此客運專線沉降控制必須根據(jù)施工期間的實測沉降數(shù)據(jù)，采用數(shù)學方法對最終沉降量、沉降速率、工后沉降量進行推算。借此確定鋪軌時機。實測沉降數(shù)據(jù)及分析還可作為預測運營期間可能的維修工作量和周期依據(jù)之一。

　　1.1.2 客運專線路基施工過程的沉降觀測以及利用觀測資料進行沉降沉降推算，是確�？瓦\專線路基，尤其是軟弱地基上的路基工后沉降得到有效控制的必須措施。此外，路基沉降觀測也是路基施工過程控制的必須手段。如：控制填土速率以確保路基的穩(wěn)定，預測還需預壓的時間以指導下步施工計劃的安排，以及，及時評價地基加固措施的有效性等。

　　1.2 沉降觀測設置原則及觀測內容

　　1.2.1 路基變形觀測的范圍：

　　1 接近或超過臨界高度的路堤；

　　2 采用砂墊層、排水砂井加固的路堤；

　　3 必須進行預壓的橋頭路堤及采用加固措施的較高路堤；

　　4 超過設計允許填土速度施工的路堤；

　　5 對路基工后沉降要求較高的路基；

　　6 對全面施工具有指導意義的代表性路堤。

　　所有土質地基均需進行工后沉降分析，對不滿足工后沉降控制標準的地基需進行處理，且要求路基填筑完成或施加預壓荷載后,保證6～18個月的沉降觀測和調整期，經(jīng)工后沉降評估分析滿足要求時方可鋪設無碴軌道。

　　1.2.2 軟土路基觀測樁設置原則

　　路基兩側設置邊樁用來觀測土的側向位移值及其發(fā)展趨勢，從而判斷地基的穩(wěn)定性。 邊樁設置原則：視加固地段的地形地貌情況，順線路方向在路堤兩側或一側坡腳外2m、10m布置二排，線路縱向樁間距以10～20m為宜。邊樁多用100mm×100mm× 1000mm的硬木制成。硬底橫坡大的軟土路堤，視加固地段的地形地貌，坡腳兩側或一側反壓護道頂及坡腳外2m、20m（根據(jù)填土高度或滑弧影響范圍確定）設永久性觀測樁。應設置在最危險斷面上，且每個工點應不少于2個監(jiān)測斷面，路堤填筑及通車運營過程中必須進行觀測。

　　1.2.3 沉降觀測設置原則：采用地基沉降觀測與路基面沉降觀測相結合的觀測系統(tǒng)。

　�、� 路堤基底沉降觀測：應根據(jù)地基工程地質條件并結合工程情況確定，在橋、涵路過渡段兩端、地層地質條件變化較大處，必須在路基中心地基面設置沉降觀測板，其它地段一般按100～200m左右在路基中心地基面設置沉降觀測板。

　　② 路基填筑完成后，在路基面中心以及兩側路肩每隔20～50m左右，與路基中心地基面設置沉降觀測板對應，設置沉降觀測樁。

　�、� 選擇代表性工點進行地基深層沉降觀測，以研究地基深層沉降變化。

　　1.2.4 地面沉降板的設置：

　　1 在60mm×800mm×800mm的木低板上聯(lián)40mm×40mm的方木的觀測桿。觀測桿每桿長1.5m，上端包有鐵皮接頭，以便隨填土高度的增大而接長。觀測桿外面套一竹保護管，管端作成楔口形以便接長。安裝沉降板前需將地面整平，以便保持目紙板的水平及表桿的垂直。在填土高達1m以后，根據(jù)填土部分的壓縮量，將竹套管上拔一定距離，以免由于填土部分的壓縮而影響地面沉降數(shù)值。

　　2 沉降板由一根直桿(直徑=20～30mm的鋼管或自來水管)和600×600×9mm的沉降鋼板組成。直桿用三根斜鋼筋焊接在沉降板上，沉降板埋設在路基的底面或砂墊層下。為了使沉降桿不受破壞，桿長應隨填土升高而逐段接高。每段接管的長度為20～30mm，兩端有螺紋接頭與空心管緊絞連接。

　　1.2.5 軟土路基位移觀測：

　　位移運用精度較高的經(jīng)緯儀、水平儀進行觀測。觀測精度應準確到1mm。一般填土低于臨界高度時，每兩天觀測一次即可；接近或超過臨界高度時應每天觀測并繪制“填土高――時間――位移量”關系曲線圖，隨時分析填筑期間的穩(wěn)定情況，以利指導施工。通常每上、下班時各觀測一次，兩次觀測值之差除以觀測時間（h）在乘以24（h）即可作為日平均沉降量、位移量。一般認為，日平均水平位移量小于10～15mm，日平均垂直位移量小于10mm是安全的。若連續(xù)數(shù)日平均位移量超過以上數(shù)值，應停止填筑，加強觀測。特別要注意路堤中裂縫出現(xiàn)及發(fā)展情況，必要時應立即采取措施。設永久性觀測樁軟土路堤工點，運營后二年內每個月監(jiān)測一次。如觀察變形出現(xiàn)異常時，應專門研究評估本段路堤的穩(wěn)定性，并迅速采取加固措施、確保行車安全。

　　1.2.6 路基地面沉降觀測內容

　　對路基中心地基沉降和路基面沉降進行觀測；對代表性工點進行地基深層沉降觀測和地基側向（水平）位移觀測。用來掌握地層表面的總沉降量及沉降量隨填土增高和時間的變化情況，以便判斷地基在填筑中的穩(wěn)定性和推測路基的工后沉降量。

　　1.2.7 孔隙水壓力儀觀測

　　孔隙水壓力儀是測定不同時間、不同荷載作用下孔隙水的消散過程，以推算地基強度的增長情況，檢算地基的穩(wěn)定性，控制施工速度的一種主要儀器。但其構造復雜，只有在重要工程中才使用。

　　1.2.8 沉降觀測方法

　　標高測量：按國家二等水準測量精度標準進行。 邊樁位移測量：采用全站儀進行。 其它測試元件設備－采用相應儀器進行人工或自動觀測。

　　1.2.9 沉降觀測頻度

　�、� 在路堤正式填筑前，必須對所有埋設元件設備進行復測，作為初始讀數(shù)。

　�、� 路堤填筑施工期間，一般情況每天測試一次。

　�、� 在路堤填筑施工完成后，前15天內每3天觀測一次，第15～30天每星期觀測一次，第30～90天每15天觀測一次，以后每個月觀測一次。

　　④ 測試過程中發(fā)現(xiàn)異常必須及時查明原因，近快妥善處理。

　　1.3．工后沉降評估方法

　　1.3.1 沉降量推算是指根據(jù)實測沉降觀測資料，利用數(shù)學方法對后期沉降速率、總沉降量、以及工后沉降值進行計算分析的一種方法。借此確定鋪軌時間，并可作為預測運營期間可能的維修工作量和周期的依據(jù)。根據(jù)沉降觀測資料，還可來指導施工，控制施工填土速率。實測沉降是確�？瓦\專線路基，尤其是松軟土路基沉降得到有效控制的必須環(huán)節(jié) 。

　　1.3.2 實測沉降推算:有雙曲線方程式法、指數(shù)曲線法、對數(shù)曲線法、圖解的雙曲線法等。目前鐵路工程中多采用雙曲線法推算工后沉降，該法也是公路軟土路基設計施工規(guī)范推薦采用的方法。

　　1.3.3 沉降的反演分析推算：利用先前實測沉降曲線進行反演分析,修正地基土設計參數(shù),并重新進行沉降計算，再由實測沉降驗證，經(jīng)過多次循環(huán)分析計算，預測工后沉降量。該法進行計算時所用到的土層參數(shù)是利用先前實測曲線進行反演推算出來的，且經(jīng)過實測沉降驗證，因此也更符合實際情況。

　　參考文獻

　　[1] 《客運專線無碴軌道鐵路工程測量暫行規(guī)定》（鐵建設【2006】189號）

　　[2] 《新建鐵路測量規(guī)范》（TB10101-9989號）