高速鐵路路基沉降觀測技術應用實踐

趙云

（中鐵十六局集團第四工程有限公司，北京 101400）

1 沉降觀測的基本要求

1.1 遵循“五定”原則

“五定”原則是指開展沉降觀測時，工作基點、基準點與被觀測點的點位必須穩定，現場觀測人員位置要穩定，儀器、設備要穩定，觀測線路、程序與方法要穩定，沉降觀測時周圍環境基本保持一致。嚴格遵循“五定”原則不但能減少觀測誤差，也能保證復測結果與首測結果一致，確保沉降量數據更加真實有效。

1.2 儀器設備、人員素質要求

為精確觀測荷載不斷提高下的建筑物沉降情況，通常測量誤差不能大于變形值的1/20～1/10。因此，在沉降觀測過程中觀測人員應配備精密的儀器設備，確保使用儀器時不受環境及溫差影響，以減少誤差。

觀測人員必須接受專業學習及技能培訓，熟練掌握儀器的操作規程，熟悉測量理論，能針對不同工程特點、具體情況采用不同的觀測方法及程序，對觀測中出現的問題能夠分析原因，并正確運用誤差理論進行平差計算，做到按時、快速、精確完成觀測任務。

1.3 觀測點要求

一般而言，觀測點最好埋設在可以反映沉降特征的地帶。在選址過程中，要考慮所設置的觀測點在建筑縱橫面上的對稱性，均勻分布在建筑物周圍，相鄰的兩點間距應按照設計位置埋設，設計圖紙上會專門繪制這些觀測點的分布圖；在設計基礎上對路橋、路涵過渡段等特殊地段進行適當加密[1]。

2 沉降觀測技術在高速鐵路路基中的應用

2.1 路基沉降觀測元件布設

一般路堤地段觀測斷面由沉降觀測樁、沉降板兩部分組成。沉降觀測樁通常設置為3個，需要在每個斷面區域進行設置，主要設置在雙線路基中心及左右中心線兩側各3.2m處；沉降板設置為1個，在每個斷面區域進行設置，通常位于雙線路基中心。

2.2 路基沉降觀測元件埋設與觀測

2.2.1 沉降板

沉降板的埋設要嚴格按照相關要求進行操作，它通常由三部分組成，分別是鋼底板、保護套管、金屬測桿。鋼底板尺寸為500mm×500mm×16mm。將10m的砂墊層平鋪在路基區域，保證測桿處于垂直狀態；將沉降板放置在本區域，則需要通過回填方式覆蓋墊層，墊層的覆蓋厚度是固定的，隨后將PVC套管套置其中。為了方便觀測，PVC套管的設置高度要稍微低于測桿，以埋設好的測量桿頂面高程作為觀測的初始讀數[2]。

2.2.2 沉降監測樁

沉降監測樁應選擇底部焊接彎鉤、頂部磨圓的Φ20mm鋼筋，高速鐵路基層表層配碎石施工完成后，可以通過測量的方式將觀測斷面埋設在相應區域，深度要超過0.3m，高度要略高于保護層10m，將C15混凝土澆筑在木樁周圍的0.15m處，完成埋設工作后,以測量目標的頂部超出標高的位置做出測量的初始讀數。

2.2.3 剖面沉降管

路基基地剖面沉降管在路基地基加固施工完成后，要進行土方回填，通常填土高度為0.6m，隨后進行碾壓，挖掘寬度為20～30cm、深度為30cm的溝，上下各鋪5～10cm細砂。將剖面沉降罐鋪設在挖掘的溝槽內，用中粗砂夯實溝槽并碾平。沉降管埋設完成后在兩頭設置0.5m×0.5m×0.95m的C15混凝土保護墩，砌筑觀測井，加設蓋板。待上部一層填料壓實穩定后，連續監測數日，取穩定讀數作為初始讀數[3]。

2.2.4 單點沉降計

單點沉降計是當前信息化技術在高速鐵路路基建設應用中的重要表現形式，可以根據區域內的頻率智能化地進行位移傳遞，由測桿、電測位移傳感器、錨頭、塑料波紋管、錨板、金屬軟管等組成。單點沉降計通過鉆孔引孔的方式埋設，孔深達到巖基為宜，孔口處于平整密實的狀態。埋設完成后3～5天待縮孔完成后測試零點。初始測量需進行三次以上，數值穩定后取平均值作為初始值。

2.3 路基沉降觀測周期及頻次

路堤地段從路基填土開始進行，路塹地段從級配碎石頂面施工完成后開始觀測。路基填筑完成或施加預壓荷載后應有不少于6個月的觀測期。路基沉降觀測頻次如表1所示。

表1 路基沉降觀測頻次

3 路基沉降觀測方法及數據處理

3.1 路基水準路線觀測

為保證觀測數據的真實度，路基水準路線觀測必須嚴格按照二等水準測量精度要求形成附合水準路線，沉降變形觀測點位布設及水準路線觀測如圖1所示。

圖1 沉降變形觀測點位布設及水準路線觀測示意圖

3.2 沉降觀測數據處理

3.2.1 沉降數據整理

外業采集沉降觀測數據完畢后，應對數據進行整理分析，并形成沉降觀測表。沉降觀測表要反映出本次沉降、累計沉降、沉降速率等數據，用于評定構筑物是否趨于穩定。沉降觀測記錄表如表2所示。

表2 沉降觀測記錄表

3.2.2 繪制沉降觀測曲線圖

對沉降觀測數據整理分析后，要根據數據繪制沉降觀測曲線圖，如圖2所示。

圖2 沉降觀測曲線圖

3.2.3 判斷沉降量是否趨于穩定

將沉降觀測數據導入觀測軟件，計算后生成相關數據，得出某段路基沉降量在多少天后趨于穩定，穩定值為多少，并對路基段數據進行繼續觀測，驗證數據是否準確，確保線路運營后的質量。

4 結語

當前高速鐵路建設迅速發展，確保高速鐵路的安全性和穩定性至關重要。因此，在高速鐵路路基施工中，應用沉降觀測技術保證施工質量。對沉降觀測方法以及觀測元件設置原則進行介紹，可以讓觀測人員根據現場實際情況來選擇使用觀測方法，確保路基沉降觀測能夠真實反映沉降情況，以便采取相應的處理措施。