沉降觀測(cè)技術(shù)在某高鐵無(wú)砟軌道路基中的應(yīng)用研究

[關(guān)鍵詞]沉降觀測(cè)；無(wú)砟軌道；高鐵；應(yīng)用研究 

　　0.引言 

　　沉降觀測(cè)就是測(cè)量被觀測(cè)對(duì)象的前后高度變化。在我國(guó)相關(guān)測(cè)量技術(shù)中，沉降觀測(cè)技術(shù)廣泛地應(yīng)用于古建筑物、高層建筑等測(cè)量中。而在我國(guó)高速鐵路的相關(guān)測(cè)量中，沉降觀測(cè)技術(shù)也得到了重大發(fā)展。我國(guó)高速鐵路路基普遍采用的是無(wú)砟軌道技術(shù)，這一技術(shù)最關(guān)鍵的就是路基的沉降問(wèn)題。無(wú)砟軌道有著速度快、穩(wěn)定性好的特點(diǎn)，這一特點(diǎn)也要求軌道路基必須保持在統(tǒng)一的水平面上，也就不允許在高鐵運(yùn)營(yíng)中有過(guò)大沉降的發(fā)生[1]。因此，研究沉降觀測(cè)技術(shù)在高鐵無(wú)砟軌道路基中的應(yīng)用有著鮮明的時(shí)代性和實(shí)用性。 

　　1.沉降觀測(cè)技術(shù)設(shè)計(jì) 

　　1.1 工程概況： 

　　某高鐵無(wú)砟軌道試驗(yàn)段全長(zhǎng)20千米，路基長(zhǎng)為5千米，試驗(yàn)段所處地區(qū)為我國(guó)中部地區(qū)的低山丘陵地帶，線路沿線地勢(shì)起伏，交通不便，地質(zhì)條件比較復(fù)雜。地表被粘性較重的紅壤覆蓋，厚度為3-5米，地下有少量石灰?guī)r分布，下部的泥巖呈節(jié)理發(fā)育。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，試驗(yàn)路段有三種路基填料：灰?guī)r和粘土，粘土量占三分之一左右；混合料，灰?guī)r和粘土約占三分之二，其余為砂眼和砂礫；改良紅層泥巖。有四種路基結(jié)構(gòu)的形式，分別是樁板結(jié)構(gòu)、樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)、換填地基、CFG 樁復(fù)合地基。 

　　1.2 沉降標(biāo)準(zhǔn) 

　　為保證高鐵運(yùn)營(yíng)的安全性和舒適性，無(wú)砟軌道對(duì)工后路基的沉降要求非常嚴(yán)格；要求沉降不應(yīng)大于15mm，路橋、路隧結(jié)構(gòu)物過(guò)渡段的沉降差不大于5mm，并且無(wú)砟軌道的鋪設(shè)必須經(jīng)過(guò)分析評(píng)估滿(mǎn)足要求，鋪設(shè)完畢之后，繼續(xù)觀測(cè)1-3年，查看其沉降程度。 

　　1.3 觀測(cè)精度與頻率 

　　觀測(cè)儀器上，本文選用的是徠卡DNA03電子水準(zhǔn)儀，精度控制在 0. 3 毫米，這種精度可以保證將真實(shí)的路基沉降量給采集出來(lái)。觀測(cè)之前，對(duì)各種儀器的指標(biāo)進(jìn)行檢驗(yàn)和校正，以便在使用時(shí)減小誤差。儀器在連續(xù)使用三個(gè)月之后，為保證測(cè)量準(zhǔn)確性，也需要重新進(jìn)行校正。本文研究所用的測(cè)量精度等級(jí)為二等水準(zhǔn)，采用單路線往返觀測(cè)，每次觀測(cè)均形成閉合檢驗(yàn)條件。這是由無(wú)砟軌道路基對(duì)沉降的敏感度以及高速鐵路對(duì)路基沉降的要求決定的。 

　　觀測(cè)頻率方面，觀測(cè)頻率根據(jù)需要觀測(cè)地點(diǎn)的性質(zhì)決定，原則上適應(yīng)于沉降速率即可。在對(duì)路基填筑過(guò)一層之后，就開(kāi)始觀測(cè)沉降情況，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行專(zhuān)業(yè)分析[2]。在間歇期之內(nèi)，觀測(cè)次數(shù)適量增加，間歇期是考驗(yàn)路基沉降的關(guān)鍵時(shí)期，如在觀測(cè)期間突然增大了沉降量，則需要進(jìn)行跟蹤觀測(cè)，找出造成沉降量突然增大的原因，并分析沉降造成的影響，依據(jù)分析的結(jié)果采取相關(guān)措施予以解決。 

　　1.4 觀測(cè)時(shí)間要求 

　　在觀測(cè)時(shí)間上，無(wú)砟軌道鋪設(shè)需滿(mǎn)足如下條件：路基填筑完成或堆載預(yù)壓后，觀測(cè)時(shí)間一般不少于6個(gè)月；對(duì)不同地質(zhì)狀況的地基，時(shí)間也不相同，如對(duì)于非巖石地基沉降觀測(cè)，觀測(cè)時(shí)間也不能少于6個(gè)月，對(duì)于地質(zhì)條件較好的巖石地基，則可以相應(yīng)的縮短觀測(cè)時(shí)間，一般觀測(cè)兩個(gè)月左右即可。對(duì)于梁體徐變上拱終張拉和隧道主體，則需在完成后有不少于3個(gè)月的觀測(cè)時(shí)間，以查看其沉降狀況。 

　　2.沉降觀測(cè)技術(shù)在高鐵無(wú)砟軌道路基中的應(yīng)用 

　　2.1 技術(shù)指標(biāo) 

　　根據(jù)國(guó)家對(duì)于客運(yùn)專(zhuān)線無(wú)砟軌道鐵路工程測(cè)量的相關(guān)規(guī)定和《國(guó)家一、二等水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范》有關(guān)技術(shù)要求，沉降觀測(cè)的主要技術(shù)指標(biāo)將如表1和表2所示[3]。 

　　2.2 監(jiān)測(cè)網(wǎng)點(diǎn)的分布 

　　2.2.1分布條件 

　　觀測(cè)路基的沉降狀況，需要選擇不同的監(jiān)測(cè)網(wǎng)點(diǎn)和檢測(cè)面，沉降觀測(cè)斷面及點(diǎn)的設(shè)置則要根據(jù)被觀測(cè)地點(diǎn)的地形、地質(zhì)條件來(lái)決定。同時(shí)還應(yīng)綜合考慮地基壓縮層厚度，路堤高度等。 

　　針對(duì)不同的路基狀況，可設(shè)置不同的觀測(cè)點(diǎn)，設(shè)置的方式和距離也有差別。一般的路堤50m設(shè)置一個(gè)觀測(cè)斷面，但地勢(shì)平坦、地基條件良好地段則可適當(dāng)放寬，改成100m設(shè)置一個(gè)觀測(cè)斷面；基底沉降板和路面觀測(cè)樁的設(shè)置在一般情況下是同時(shí)進(jìn)行的；剖面沉降管的埋設(shè)可針對(duì)部分高填路堤、預(yù)壓段和過(guò)渡段進(jìn)行，單點(diǎn)沉降計(jì)則需要設(shè)置在路塹的膨脹土地段，以單點(diǎn)為對(duì)象觀測(cè)沉降數(shù)據(jù)。 

　　2.2.1監(jiān)測(cè)元件的設(shè)置 

　　沉降板是路基沉降觀測(cè)中最常用的監(jiān)測(cè)元件。它主要由鋼底板、金屬測(cè)桿及保護(hù)套管組成。這種監(jiān)測(cè)元件不同部位的埋設(shè)條件也不一樣，在復(fù)合地基上應(yīng)埋人褥墊層頂部嵌入10cm，沉降板安放整體與地面垂直。 

　　剖面沉降管是監(jiān)測(cè)基底或過(guò)渡段的常用監(jiān)測(cè)元件。它能夠縱向不均勻沉降。剖面沉降管主要由PVC導(dǎo)槽管、孔口蓋、測(cè)讀儀、接頭和測(cè)斜儀探頭及等組成。在復(fù)合地基中，剖面沉降管主要在褥墊層頂面開(kāi)槽埋設(shè)，沉降管的連接要注意導(dǎo)線槽的對(duì)正，不得扭曲。 

　　路面觀測(cè)樁一般用來(lái)標(biāo)記路基表面的沉降狀況。在一個(gè)斷面中，路面觀測(cè)樁一般設(shè)置左、中、右三個(gè)。設(shè)置位置高出埋設(shè)表面5mm，需要注意的是，路面觀測(cè)樁頂部是半圓形鋼筋，因而需要做好防銹處理。此外，還有單點(diǎn)沉降計(jì)主要用于測(cè)量基底的沉降程度，一般設(shè)置在路塹的膨脹土地段。 

　　2.3 數(shù)據(jù)采集 

　　測(cè)量過(guò)程中，要做好人員、儀器、測(cè)量環(huán)境條件、測(cè)量方式、水準(zhǔn)點(diǎn)和工作基點(diǎn)的配合，保證測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。要樹(shù)立隨時(shí)觀測(cè)理念，在路基的各個(gè)階段都要注意觀測(cè)，記錄好數(shù)據(jù)[4]。特別是要注重路基填筑和橋涵主體完成到無(wú)砟軌道鋪設(shè)這一階段的觀測(cè)，這涉及到高速鐵路能否順利通車(chē)，鐵路設(shè)計(jì)是否符合標(biāo)準(zhǔn)。保證觀測(cè)數(shù)據(jù)的連續(xù)性，在變化中尋找規(guī)律。 

　　3.沉降觀測(cè)分析 

　　施工期間嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行沉降觀測(cè)，結(jié)合此高鐵工程的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、地質(zhì)特征，并結(jié)合前期大量路基沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)，針對(duì)沉降變形量采用了常用的拓展雙曲線、規(guī)范雙曲線等沉降觀測(cè)方法進(jìn)行了分析對(duì)比，驗(yàn)證或調(diào)整沉降設(shè)計(jì)參數(shù)，必要時(shí)進(jìn)行地質(zhì)復(fù)查并采取沉降控制措施，使結(jié)構(gòu)物達(dá)到規(guī)定的沉降要求，。在此次觀測(cè)試驗(yàn)中測(cè)量值、絕對(duì)誤差、相關(guān)系數(shù)、相對(duì)誤差、最大沉降量、工后沉降量是主要對(duì)比參數(shù)，穩(wěn)定性、適用性和準(zhǔn)確性則是此次試驗(yàn)需要進(jìn)行分析驗(yàn)證的結(jié)果。 

　　4.結(jié)束語(yǔ) 

　　鑒于高鐵的高速化和舒適度，高鐵無(wú)砟軌道對(duì)于線路要求很高，因此對(duì)于路基的沉降要求也高。文章認(rèn)為運(yùn)用沉降觀測(cè)技術(shù)，及時(shí)觀測(cè)數(shù)據(jù)分析預(yù)測(cè)總沉降和工后沉降量，合理確定無(wú)砟軌道的鋪設(shè)時(shí)間，對(duì)保證高鐵施工的質(zhì)量有重大意義。文章分析了某高鐵沉降觀測(cè)技術(shù)在無(wú)砟軌道路基中的應(yīng)用，以期對(duì)相關(guān)研究有一些指導(dǎo)意義。 

　　參考文獻(xiàn) 

　　[1]楊宏光，喬炳宇.沉降觀測(cè)技術(shù)在武廣高鐵無(wú)砟軌道中的應(yīng)用[J].北京測(cè)繪，2013，2（1）： 123-125. 

　　[2]梁?jiǎn)⑿?沉降觀測(cè)技術(shù)在某工程項(xiàng)目中的應(yīng)用探析[J].城市建設(shè)理論研究，2012，2（20）： 87-89