淺析無(wú)碴軌道沉降原位觀測(cè)技術(shù)

陳鳳英

(哈爾濱鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院,黑龍江哈爾濱 150086)

淺析無(wú)碴軌道沉降原位觀測(cè)技術(shù)

陳鳳英

(哈爾濱鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院,黑龍江哈爾濱 150086)

以某高速鐵路為背景,分析了無(wú)碴軌道原位觀測(cè)的概念及重要性,深入分析了變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)的建立方式和沉降觀測(cè)原件的埋設(shè)方法和觀測(cè)過(guò)程。對(duì)其他無(wú)碴軌道工程沉降觀測(cè)具有很好的實(shí)踐指導(dǎo)意義。

無(wú)碴軌道 原位觀測(cè) 原件埋設(shè)

1 引言

無(wú)碴軌道是我國(guó)軌道結(jié)構(gòu)的發(fā)展方向，是我國(guó)客運(yùn)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(xiàn)場(chǎng)條件變化及人為因素，設(shè)計(jì)估算不足以控制工后沉降和差異沉降。需要在施工過(guò)程中進(jìn)行按規(guī)定的頻率和精度進(jìn)行原位觀測(cè)，有效控制工后沉降和沉降速率，保證施工質(zhì)量。

原位觀測(cè)是相對(duì)于移動(dòng)測(cè)量而言的，是將觀測(cè)設(shè)備埋設(shè)在穩(wěn)定的路基中的設(shè)計(jì)位置，并采取措施做好保護(hù)，防止施工干擾。在填土過(guò)程中，按照規(guī)定的頻率和速度進(jìn)行觀測(cè)，整理數(shù)據(jù)并繪制“填土高～時(shí)間～沉降量”關(guān)系曲線圖。根據(jù)曲線圖分析土體的位移發(fā)展趨勢(shì)，判斷地基的穩(wěn)定性。根據(jù)分析結(jié)果重新調(diào)整、修改設(shè)計(jì)，指導(dǎo)施工，如此循環(huán)反復(fù)，直至工程竣工。

2 主要設(shè)備配備

GPS系統(tǒng)、DS05級(jí)高精度數(shù)字水準(zhǔn)儀、全站儀。

3 沉降控制測(cè)量

3.1 變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)

在路基施工前，按照國(guó)家二等水準(zhǔn)測(cè)量要求建立路基沉降變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)。沉降觀測(cè)監(jiān)測(cè)網(wǎng)布設(shè)方法分為三級(jí)：

(1)基準(zhǔn)點(diǎn)。按照二等精密高程控制測(cè)量布置，需要建立在地質(zhì)穩(wěn)定的地區(qū)，比大地水準(zhǔn)網(wǎng)穩(wěn)定性更高，建立在變形監(jiān)測(cè)區(qū)以外，屬于深埋水準(zhǔn)點(diǎn)。

(2)工作點(diǎn)。高程傳遞點(diǎn)，觀測(cè)期位置穩(wěn)定。屬于進(jìn)一步加密水準(zhǔn)點(diǎn)，加密間距滿足變形監(jiān)測(cè)要求。

(3)沉降變形點(diǎn)。埋設(shè)在路基或者地基中，結(jié)構(gòu)牢固合理、便于觀測(cè)，形式簡(jiǎn)潔美觀，對(duì)路基和地基的外觀無(wú)破壞。埋設(shè)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(diǎn)、路肩等位置。

監(jiān)測(cè)網(wǎng)點(diǎn)應(yīng)進(jìn)行定期復(fù)測(cè)，防止個(gè)別點(diǎn)位由于自然條件和人為因素的破壞和移動(dòng)。

3.2 基本要求

(1)基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)進(jìn)行穩(wěn)定性檢驗(yàn)。(2)觀測(cè)前，所有儀器進(jìn)行校正。(3)為了減小系統(tǒng)誤差，防止誤差累積，每次沉降變形觀測(cè)時(shí)應(yīng)符合：

①盡量在相同環(huán)境下進(jìn)行觀測(cè)，水準(zhǔn)測(cè)量每往返需要讀數(shù)兩次，一次完成每往返觀測(cè)。

圖1 觀測(cè)點(diǎn)設(shè)置圖

②為消除中誤差，線路為閉合或附合線路。每次觀測(cè)使用固定的基準(zhǔn)點(diǎn)，使用同一臺(tái)儀器和設(shè)備，按照固定的觀測(cè)路線和觀測(cè)方法進(jìn)行。

③當(dāng)成像清晰、穩(wěn)定時(shí)再讀數(shù)。

④水準(zhǔn)點(diǎn)大風(fēng)、下雨、施工后進(jìn)行聯(lián)測(cè)，防止標(biāo)高變動(dòng)。

4 觀測(cè)斷面元件埋設(shè)

觀測(cè)原件應(yīng)埋設(shè)在同一橫斷面上，主要以路基面和地基沉降觀測(cè)為主。兩個(gè)觀測(cè)斷面間距一般為50m以下，當(dāng)路堤高度小于5m或者地質(zhì)條件好的路塹段，間距可達(dá)到100m，觀測(cè)時(shí)間不少于6個(gè)月。路基段常見觀測(cè)埋設(shè)橫斷面如圖1所示。

(1)沉降觀測(cè)樁：用C15混凝土澆注固定在設(shè)計(jì)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(zhǔn)儀按照二等測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量十字花處標(biāo)高作為初始讀數(shù)。

(2)沉降板：由混凝土底板、測(cè)桿、保護(hù)套管組成，埋設(shè)在設(shè)計(jì)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(cè)桿為直徑40mm的鋼管，保護(hù)套管為PVC材料，內(nèi)徑大于鋼管，一般為75mm。當(dāng)?shù)孛嫫秸炔粷M足時(shí)，可用100mm的砂墊層找平，確保底板與地面均勻接觸，測(cè)桿與地面垂。測(cè)桿埋設(shè)完畢后，第一次讀桿頂標(biāo)高作為初始讀數(shù)。隨著填筑高度的增加逐漸接高沉降板。用內(nèi)接頭機(jī)械連接測(cè)桿，PVC保護(hù)套管用銅材料的管外接頭連接，一次接高500mm。

(3)位移觀測(cè)樁：位移觀測(cè)樁采用開挖埋設(shè)或者洛陽(yáng)鏟，埋在地表以下不小于1．5m處，據(jù)路堤兩側(cè)坡腳1m處。位移觀測(cè)邊樁采用C15鋼筋混凝土預(yù)制，斷面150mm×150mm，高度大于1．6m，樁頂露出地面不應(yīng)大于0．1m，樁頂預(yù)埋半圓形不銹鋼耐磨測(cè)頭。完成埋設(shè)后測(cè)量側(cè)頭標(biāo)高及距基樁的距離，作為初始讀數(shù)。

5 結(jié)語(yǔ)

(1)工后沉降的控制是鋪設(shè)無(wú)碴軌道的關(guān)鍵，為保證路基的工后沉降符合設(shè)計(jì)要求，必須對(duì)對(duì)路基沉降變形進(jìn)行觀測(cè)和系統(tǒng)的評(píng)估。

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

(3)需要根據(jù)觀測(cè)數(shù)據(jù)繪制“時(shí)間-荷載-沉降”曲線并分析路基的穩(wěn)定性，據(jù)分析結(jié)果重新調(diào)整、修改設(shè)計(jì)，指導(dǎo)施工，如此循環(huán)反復(fù)，直至工程竣工。

(4)路基沉降變形觀測(cè)與分析評(píng)估已廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外工程實(shí)踐中，但該技術(shù)還不夠成熟，有待進(jìn)一步完善。應(yīng)在實(shí)踐工作中不斷進(jìn)行總結(jié)，積累經(jīng)驗(yàn)。

[1]鐵建設(shè)[2006]158號(hào),客運(yùn)專線鐵路無(wú)碴軌道鋪設(shè)條件評(píng)估技術(shù)指南[S].

[2]鞠國(guó)江.無(wú)碴軌道鐵路路基沉降觀測(cè)及評(píng)估[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),2009(8):19-22.