高速铁路沉降观测技术要点分析
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高速铁路沉降观测技术要点分析
摘要：高速铁路沉降观测技术及评估是检验高速铁路施工质量与安全的重要保证，也是预测线下工路最终沉降量和工后沉降，确定合理无碴轨道铺设时间的关键，为保证高速列车安全、平稳、舒适运行, 铁路沉降观测技术必须得到相关部门、技术人员的高度重视。
关键词：高速铁路；沉降观测技术；要点
前言：
随着我国铁路交通建设事业的不断发展，高速铁路的大量修建已经成为我国铁路交通事业发展的必然趋势。为满足高速列车运行的安全性和舒适性，确保高铁桥墩和路基的施工安全和使用寿命，高速铁路对轨道的平顺性提出了更高要求。沉降观测是通过测量物体的高程变化以反映其沉降量的一种测量途径，有效控制线下工程沉降是保持轨道高平顺性的前提。因此，在高速铁路的建设中，我们必须将沉降观测运用到对高铁客运专线的施工中，并制定详细的方案，组织专业人员实施沉降监测和信息化施工控制。
1、高速铁路沉降监测的主要内容
(1)沉降监测方案的制定；
(2)沉降监测点的布设及维护；
(3)沉降监测（高程控制）基准网的建立；
(4)全线路基面沉降、桥梁沉降普查观测；
(5)沉降监测（高程控制）基准网的定期复测；
(6)车站建构筑物、全线（路基、桥梁、函涵洞）、重点观测
地段的长期或定期沉降观测；
(7)沉降监测综合分析报告的编写。
沉降监测网中的一、二等水准观测应按照国家《国家一、二等水准测量规范》（GB/T 12897-2006） 规定的技术要求施测。精度要求见下表：
（沉降监测网水准测量精度要求）
①观测工作结束后，应及时整理和检查外业观测手薄。
②监测网的平差计算与精度评定，应采用经典严密平差法或自由网平差法。
③成果资料整理，水准观测外业观测和内业计算工作结束后，需要对各种资料进行整理，装订成册。外业期间属于手工记录的原始资料，不得有连环涂改、就字改字、转抄现象出现。
④各种资料的装订要求能尽量包括路线完整的资料，装订厚度适宜。
2、沉降观测技术分析
2.1、桥墩沉降观测
在桥墩和承台上分别设置观测标；承台为临时观测标，当墩身观测标正常使用后，承台观测标随基坑回填将不再使用。一般设置两个观测标。墩身的观测点位于墩身两侧，在墩底高出地面或水位1.0m左右。如果墩身较矮立尺比较困难时，可将桥墩观测标位置降低或设置在对应墩身埋标位置的墩帽上。
2.2、路基沉降观测
无论是在路基的设计过程中，还是在施工过程中，在路基强度达到破坏之前就可能出现不能容许的大变形，而路基变形直接反映到轨面上，过大或不均匀的变形将造成轨道的不平顺，这就无法满足高速运营的要求。因此如何认真做好路基沉降观测，严格控制路基工后沉降，这将是高速铁路和客运专线路基修建的重点。不同的结构部位、不同的填方高度 、不同的地基条件需设置不同的沉降观测断面。
2.2.1、路桥沉降监测一般规定
高速铁路路桥沉降监测精度采用变形测量三等精度，具体指标见表1的规定。
（表1 沉降监测等级及精度要求）
路桥工后沉降量应符合下列规定，所有超过此规定的区段都必须按异常沉降增加监测断面和频次，为轨道线形维护提供准确数据。①无砟轨道路基工后沉降应满足扣件调整能力和线路竖曲线圆顺的要求。工后沉降不宜超过15mm；沉降比较均匀，允许工后沉降为30mm。路堤与路堑、桥梁、涵洞及隧道等构造物交界处的差异沉降不应大于5 mm，不均匀沉降造成的折角不应大于1/1000。②有
砟轨道路基工后沉降应符合表2的要求。
（表2 有砟轨道路基工后沉降标准）
2.2.2、沉降监测（高程控制）基准网
(1)沉降监测（高程控制）基准网的布设应遵循各自布网，兼顾（路局）整体（联网）；分层控制，便于观测的原则布设；(2)沉降监测基准网，由基准点和部分工作基点构成。起、闭于基岩点上的一等水准路线。基准网的主要技术要求，应符合表3的规定。
（表3 沉降监测基准网的主要技术要求）
注：n为测段的测站数。
(3)沉降监测工作网，由部分基准点、工作基点和沉降观测点构成。布设成起、闭于沉降监测基准网点上的二等水准路线。工作网的主要技术要求，应符合表4的规定。
（表4 沉降监测工作网的主要技术要求）
注：n为测段的测站数。
(4)基准点（数据起算点），应选用位于沉降监测线路两端的国家高程控制网一等水准路线上的稳固基岩水准点。每条监测线路至少应有2个基准点。
2.2.3、深厚层地基应分层沉降监测
深厚层地基应分层沉降监测，采用Φ108mm 机动钻孔，Φ49mm PVC 管引孔埋设，电磁式深层沉降仪进行观测。路基沉降观测点布设示意图如图2 所示。沉降板应严格按设计要求进行埋设，其构造分为底板、φ40 镀锌铁的金属测杆及φ75 PVC 保护套管，50cm×50cm×3mm 钢筋混凝土底板如图1 所示。
（图1 沉降板构造）
（图2 路基沉降观测点布设）
沉降观测桩选择底部焊接弯钩(图3)，顶部磨圆的Φ20mm 钢筋，待基床表层绵级配碎石施工完成后，在观测断面通过测量埋置在设计位置(图4)，不小于0.3m 的埋置深度，桩周0.15m用C15 混凝土浇筑固定，完成埋设后测量桩顶标高作为初始读数。
（图3 沉降观测桩布置图）
（图4 路基剖面沉降管埋设布置图）
2.2.4、沉降观测点及重点地段的观测断面布设要求
(1)沉降观测点应设置在能反映沉降监测体沉降特征的位置上, 应尽量延用建设过程中设置的观测点以保证观测数据的连续性；(2)桥梁墩、台的新埋沉降观测点应埋设暗标观测点。观测点应布设在桥墩两侧高于地面0.5 m 左右的对角位置和高于地面0.5 m 左右的桥台的两侧；(3)结合轨道控制基准网的复测，所有CPIII 点和维护基点都为线上沉降观测点进行周期观测。重点地段布设沉降观
测断面进行测量；(4)重点地段沉降观测断面原则设置在下行侧CPIII点里程处并根据需要插入加密断面；(5)路基面上还应带入建设过程已有的观测桩；(6)沉降异常地段（可结合轨控连续出现不良等情况进行判断）根据需要每10－20m设一个观测断面；(7)路基地段、过渡段，每个观测断面应至少设置三个观测点，分别位于两侧路肩及线路中心，必要时还应在路基坡脚外一定距离处增设沉降观测点。在埋设条件和环境不允许情况下可以将线路两侧的CPⅢ点做为路堤沉降观测点进行观测；
2.2.5、路基沉降观测频次要求
2.2.6、沉降测量工作的基本要求
使用水准基点时应做稳定性检验，并以稳定或相对稳定的点作为沉降变形的参考点，且应有一定数量的稳固、可靠的点以供校核。每天观测前，对所使用的仪器和设备做检验校正，并保留检验记录。每次沉降变形观测应符合以下要求。
(1)严格按水准测量规范的要求进行观测。首次（即归零期）观测应进行往返观测，并取观测结果的中数，以经严密平差处理后的高程值作为变形测量起始值；
(2)参与观测的人员必须经过培训才能上岗，并有固定的观测人员；(3)为了将观测时的系统误差减到最小，各次观测应使用同一台仪器和设备，前后视观测最好用同一水准尺。必须按照固定的路线和方法进行观测，观测路线必须闭合，使用固定的工作基点对应沉降变形观测点进行观测。实行“五固定”，即固定水准基点和工作基点、固定观测人员、固定测量仪器、固定监测环境条件、固定测量路线和方法，以提高观测数据的准确性；(4)观测时要避免阳光直射，且在基本相同的环境和观测条件下工作；(5)成像清晰，稳定时再读数；(6)随时观测，随时检核计算，观测时要一次完成，中途不能中断；(7)当发现沉降监测数据出现异常时（如沉降突变、桥墩上升、桥墩左右侧差异沉降量过大、线路纵向相邻测点沉降差异较大等），必须首先自查，提交自查分析报告。在确保观测数据精度合格的前提下，应当在当天进行内页整理，针对异常数据进行分析，并及时采取处理措施，将其填写在观测数据处理文件的说明文档中。
4、结束语
沉降观测是一门实践性、技术性、专业性很强的工作，对工程的整体进度和质量都具有重要的影响，沉降观测数据的分析结果为桥梁架设、铺渣和铺轨工作提供了依据，并保证了施工的准确性和安全性，是高铁建设中必不可少的工作环节，必须要得到相关部门、技术人员的高度重视，进而更好地服务于工程建设与管理。
参考文献：
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