高速鐵路沉降觀測技術(shù)的研究與應(yīng)用

摘要：本文結(jié)合滬杭客運專線沉降觀測工作，總結(jié)了沉降觀測工作的技術(shù)要點：合理的施工組織、建立穩(wěn)定的基準網(wǎng)、保護好觀測點、配置精密儀器、科學施測、及時處理數(shù)據(jù)、嚴格按頻次觀測。為保證高速列車安全、平穩(wěn)、舒適運行，高速鐵路沉降觀測技術(shù)及評估是檢驗高速鐵路施工質(zhì)量與安全的重要保證。

關(guān)鍵詞：高速鐵路 沉降 觀測 技術(shù) 研究 應(yīng)用

1 導言

高速鐵路，時速300km以上，是由性質(zhì)迥異的構(gòu)筑物（橋、隧、涵、路基等）和軌道構(gòu)成的，它們相互作用、相互依存、相互補充、共同構(gòu)成剛度均勻的線路結(jié)構(gòu)，相對于普通鐵路，高速鐵路更強調(diào)列車運行的平順性和舒適性。

為保證高速列車安全、平穩(wěn)、舒適運行，高速鐵路沉降觀測技術(shù)及評估是檢驗高速鐵路施工質(zhì)量與安全的重要保證。

2、工程概況

新建上海至杭州鐵路客運專線站前工程HHZQ-5標段起訖里程DK75+065～DK103+850，長28.785km。

本標段共有路基3.047km，占本標段總長的11%。共有橋梁25.737km，占標段全長的89%。其中步云特大橋5標內(nèi)長度6.556km，嘉桐特大橋5標內(nèi)長度19.117km，該兩座橋工程規(guī)模大，結(jié)構(gòu)類型多，為本標段的重點工程。正線無砟軌道57.570km，站場1座，即嘉興南站。

3、沉降觀測

沉降變形測量程序為：建立沉降變形觀測網(wǎng)-埋設(shè)觀測斷面和觀測點-量測記錄-資料歸檔-數(shù)據(jù)匯總-分析評估。

1）基準網(wǎng)建立：在中鐵第四勘察設(shè)計院提供的二等水準點的基礎(chǔ)上進行加密設(shè)置工作基點，加密后的水準基點（含基準點）間距200～300m左右，按照國家二等水準測量的技術(shù)要求進行測量后用于沉降觀測使用。

2）成立觀測小組：項目部成立了沉降觀測領(lǐng)導小組下設(shè)七個觀測小組，領(lǐng)導小組負責沉降觀測工作技術(shù)培訓、組織實施，觀測小組負責觀測標埋設(shè)、保護及觀測工作。

3）埋設(shè)觀測標：按照設(shè)計要求設(shè)置觀測斷面：路基段埋設(shè)沉降板、沉降觀測樁、位移邊樁、深層沉降儀；橋梁埋設(shè)承臺觀測標、墩臺觀測標、梁體觀測標。

4）日常觀測：每個沉降觀測小組配置3名專職測量人員、1名資料員，負責各自管段內(nèi)的沉降觀測外業(yè)測量工作及內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理。

5）觀測頻次要求：

6）資料提交：每月1日、16日，各沉降觀測小組將觀測數(shù)據(jù)提交至項目部領(lǐng)導小組，領(lǐng)導小組對數(shù)據(jù)進行匯總、檢查、分析，對各觀測小組進行考核。

7）評估進展：主體工程完工后觀測期滿足3個月的區(qū)段，觀測小組先進行資料整理分析，分析合格后提交至項目部領(lǐng)導小組，領(lǐng)導小組審核合格后按滬杭公司要求上報至評估單位進行評估。目前本項目28.785km橋梁及路基已全部通過評估，進入無砟軌道施工。

4、數(shù)據(jù)分析評估與應(yīng)用

沉降數(shù)據(jù)分析評估分為路基工程沉降評估、橋涵工程沉降評估、過渡段沉降評估及區(qū)段工程綜合評估。

評估判斷標準如下：

1）根據(jù)實際荷載情況及觀測數(shù)據(jù)，進行回歸分析及預測，綜合確定沉降變形的趨勢，曲線回歸的相關(guān)系數(shù)不應(yīng)低于0.92。

2）靜定結(jié)構(gòu)相鄰墩臺沉降量之差不超過5mm。

3）當前沉降量與預測最大沉降量比值不小于75%。

4）路基和橋梁在主體工程完工后觀測期大于3個月且沉降波動幅度在3.0mm之內(nèi)、沉降增量在±2mm之內(nèi)、最后4次（且觀測時間不少于一個月）觀測數(shù)據(jù)未出現(xiàn)連續(xù)下沉現(xiàn)象。

滬杭項目路基與橋梁已全部通過評估單位的評估，根據(jù)數(shù)據(jù)分析評估可知，本項目線下工程的沉降幅度大部分在5mm～10mm，少部分在10mm以上；除極少數(shù)相鄰墩臺施工時間相差較長，觀測起始時間相差較長不能滿足相鄰墩臺沉降差在5mm以內(nèi)，其余全部滿足要求；擬合曲線相關(guān)系數(shù)除極個別點不能滿足相關(guān)系數(shù)不小于0.92的限制要求，其余全部能滿足。目前絕大多數(shù)測點實測累計沉降值與預測最終沉降值之比不小于75%的要求，滿足評估標準。

根據(jù)本線沉降觀測工作的實際進展情況，沉降觀測工作的核心是提供真實可靠、連續(xù)的觀測數(shù)據(jù)。沉降觀測工作要點可歸結(jié)如下：

1）建立穩(wěn)定基準網(wǎng)：沉降觀測基準網(wǎng)要嚴格按照國家規(guī)范要求施測，基準網(wǎng)由于自然條件的變化，人為破壞等原因，不可避免的有個別點位會發(fā)生變化。為了驗證監(jiān)測網(wǎng)點的穩(wěn)定性，應(yīng)對其進行定期檢測。

2）任務(wù)包保：項目部成立領(lǐng)導小組下設(shè)觀測小組，根據(jù)監(jiān)測任務(wù)合理劃分觀測區(qū)段，實行包保責任制，每個小組固定專職人員負責各自區(qū)段沉降觀測點埋設(shè)、保護、定期觀測工作。

3）保護觀測點：嚴格按照設(shè)計要求的斷面、位置及材質(zhì)要求埋設(shè)觀測點，并按照要求進行編號，做好日常保護及轉(zhuǎn)移工作，防止因觀測點破壞造成數(shù)據(jù)缺失。

4）精密儀器：各觀測小組配置固定儀器，儀器要符合DS05級及其上精度級別的電子水準儀，儀器及配套水準尺要在有效合格檢定期內(nèi)。儀器各種設(shè)置正確，限差要求的項目要按照本項目或規(guī)范要求進行設(shè)置，在數(shù)據(jù)采集時自動控制，不滿足要求的在現(xiàn)場根據(jù)提示重新測量。

5）科學施測：同一區(qū)段每次觀測時要使用同一臺儀器及配件沿同一測量路線進行往返測量，禁止改變觀測路線、儀器或人員。嚴格按照《國家一、二等水準測量規(guī)范》要求進行水準測量、采集數(shù)據(jù)。

6）及時處理數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)采集后及時使用合格的軟件進行平差計算，數(shù)據(jù)合格的按照相關(guān)要求整理數(shù)據(jù)并提交，不合格的及時通知重新測量以保證數(shù)據(jù)的連續(xù)性。

7）嚴格按頻次施測：嚴格按照規(guī)范要求的各階段頻次進行沉降觀測測量，確保觀測數(shù)據(jù)連續(xù)，真實反映當期結(jié)構(gòu)物的沉降。觀測期不足的地段適當加密觀測頻次，以為后期評估提供更好的依據(jù)。

5、結(jié)束語

滬杭鐵路客運專線于2009年4月3日開工建設(shè)，2010年8月全線鋪通，2010年9月開始聯(lián)調(diào)聯(lián)試，2010年9至10月通過上海局及滬杭公司組織的靜、動態(tài)驗收，2010年10月8日通過鐵道部組織的初步驗收，認為工程總體質(zhì)量合格，能夠滿足動車組350km/h及以下速度的正常運行要求，目前運營正常。