淺談高速鐵路路基沉降觀測方法

李育凌 （中鐵二十四局集團安徽工程有限公司，安徽 合肥 230011）

0 引 言

目前，我國已建成多條高速鐵路，并且繼續(xù)在建。在施工過程及運營過程中路基沉降是個難題，路基沉降時時刻刻發(fā)生，穩(wěn)定需要時間，因此，定期進行沉降觀測不可避免。文獻[1]～[4]要求路基沉降觀測斷面的間距一般不大于50m。路橋過渡段、路隧過渡段、路涵過渡段，于不同結構物起點5m～10m處、距起點20m～30m處、50m處各設一個斷面，涵洞兩側(cè)2m處設一個觀測斷面。路堤地段觀測斷面包括3個沉降觀測樁（布置于雙線路中心及左右線中心兩側(cè)各2m處）、1個沉降板（布置于雙線路基中心）。路塹地段觀測斷面包括2個沉降觀測樁布置于左右線中心兩側(cè)各2m處。沉降觀測按照三等垂直位移監(jiān)測網(wǎng)、二等水準測量技術要求施測。在線路聯(lián)調(diào)聯(lián)試及運營后，沉降觀測點除雙線路中心沉降觀測樁及沉降觀測板，其余都要轉(zhuǎn)移到路基支承層或其他固定位置。由此可以看出，沉降觀測點位數(shù)量比較多，沉降觀測工作量很大。筆者嘗試采用軌道基準點高程測量方法進行觀測，比較沉降觀測測量精度及測量結果，基本一致，但是測量效率極大提高。

1 軌道基準點高程測量

軌道基準點高程測量方法為：在兩個CPⅢ點中部安置水準儀，后視一個CPⅢ點(如CPⅢ1)，前視另一個CPⅢ點（如CPⅢ2），采用中視法測量該區(qū)間所有的軌道基準點，然后搬站至CPⅢ2和CPⅢ3之間，相鄰兩測站之間應該至少重疊1個軌道基準點，重復上一個測站過程一直閉合到最后一個CPⅢ點上。然后進行返測，完成一個測段測量，并將同一測段的往返測觀測數(shù)據(jù)保存到一個文件中，然后進行下一測段的測量。測量的CPIII點左右側(cè)CPIII都可以，測段首末CPⅢ點作為約束點，其余聯(lián)測的CPⅢ點作為檢核點，附合水準線路長度約為300m。為保證相鄰測段高程的平順過渡，相鄰測段之間應重疊3～5個軌道基準點。軌道基準點高程測量見圖1。

水準儀設站點架設于相鄰兩個CPⅢ控制點之間，每一測站要求如表1所示。

軌道基準點高程觀測技術要求 表1

單程水準測量起閉于CPⅢ控制點的允許閉合差限值應按下式計算：

式中：a——CPⅢ點高程控制點允許偏差，取值0.5mm

b——每公里水準測量的偶然中誤差，精密水準取值2mm

S——單程水準測量線路長度（km）

一測段內(nèi)往返測相鄰CPIII之間高差較差應小于0.6mm，各測站計算出的各軌道基準點的高程值與其中值的偏差不應大于0.3mm。一個測段內(nèi)及相鄰測段重疊區(qū)內(nèi)的軌道基準點高程較差不應超過±0.3mm。軌道基準點高程取往返測獨立平差后的平均值。

2 軌道基準點高程測量與路基沉降觀測主要技術要求比較

高速鐵路路基沉降觀測文獻[1]要求路基沉降觀測相鄰變形觀測點的高程中誤差1.0mm，相鄰路基沉降觀測點的高差中誤差0.5mm，每站高差中誤差0.3mm，往返較差、附合或環(huán)線閉合差限值應按下式計算：

式中：n 為測站數(shù)

按照路基沉降觀測段斷面間隔50m，每個斷面2個沉降觀測樁，首尾觀測樁距離沉降觀測基準點50m，則附合路線閉合差按（1）、（2）式計算比較如表2。

由表2不難看出，軌道基準點高程測量附合路線閉合差較路基沉降觀測附合路線閉合差限值更小，相應的外業(yè)測量要求其實更高。

就每一測站而言，根據(jù)（2）式計算往返較差應小于0.6mm，與軌道基準點高程測量一測段內(nèi)往返測相鄰CPIII之間高差較差應小于0.6mm相一致。其次，高速鐵路路基沉降觀測每站高差中誤差0.3mm，與軌道基準點高程測量各測站計算出的各軌道基準點的高程值與其中值的偏差不應大于0.3mm，一個測段內(nèi)重疊軌道基準點高程較差不應超過±0.3mm也相吻合。

附合路線閉合差計算比較表 表2

3 算例分析

合福客專安徽段某段短路基連接橋隧，沉降觀測點埋設如圖2所示。

按照路基沉降觀測要求進行觀測，同時采用軌道基準點高程測量方法進行觀測。經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，此段路基沉降觀測每公里偶然中誤差0.79mm/km,采用軌道基準點高程測量方法觀測每公里偶然中誤差0.38mm/km,實際是由于測站數(shù)減少，精度計算結果提高。經(jīng)過嚴密平差，兩種測量方法平差成果比較如表3。

由表2較差結果可以看出，基本沒有差異。當然，路基線路長了，需要進行沉降觀測的點多了，較差會有一些。

兩種測量方法平差成果比較 表3

4 結 論

通過以上比較分析，可以肯定，軌道基準點高程測量方法在測量精度和測量結果上都能滿足高鐵路基沉降觀測要求，可以大大提高外業(yè)測量效率。當然，在實際采用軌道基準點高程測量方法進行路基沉降觀測各測段之間沒有必要進行重疊3～5個沉降觀測點，重疊一個即可。此外，筆者也對軌道基準點路基高程測量數(shù)據(jù)進行整體進行平差計算，平差結果變化很小，需要提醒的是，當線路長路、沉降觀測點多了，軌道基準點高程測量方法計算觀測每公里偶然中誤差應該按環(huán)閉合差統(tǒng)計計算比較合適，因為每一個沉降觀測點往返觀測都會形成一個閉合環(huán)，這樣精度計算比較吻合實際。

[1]TB10601-2009,高速鐵路工程測量規(guī)范[S].北京：中國鐵道出版社,2010.

[2]朱穎.客運專線無砟軌道鐵路工程測量技術[M].北京：中國鐵道出版社,2009.

[3]楊廣慶,劉延吉,楊生偉.鐵路客運專線路基施工技術[M].北京：中國鐵道出版社,2006.

[4]陳善雄,宋劍,周全能,李明領.高速鐵路沉降變形觀測評估[M].北京：中國鐵道出版社,2010.