浅谈高速铁路路基沉降观测技术的应用
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浅谈高速铁路路基沉降观测技术的应用
发布时间：2022-05-19T06:11:09.154Z 来源：《中国建设信息化》2022年第3期 作者： 肖超群
[导读] 本文对高铁路基沉降观测技术进行相关综述。并且结合了郑徐高铁兰考南站路基沉降监测进行了研究分析，阐述了路基沉降观测技术在高铁建设中的重要性，为今后高铁路基沉降观测提供一些可借鉴的经验。
肖超群
湖南省勘查设计研究院有限公司,湖南长沙 410000
摘要：我国社会经济、科技迅速兴起，蓬勃发展，推动了高铁工程建设。在施工中，为满足民众对高铁运行速度、舒适度与安全性的需求，要做好高速铁路沉降变形监测的工作，其中尤其是要加强对路基沉降的监测工作。本文对高铁路基沉降观测技术进行相关综述。并
且结合了郑徐高铁兰考南站路基沉降监测进行了研究分析，阐述了路基沉降观测技术在高铁建设中的重要性，为今后高铁路基沉降观测提
供一些可借鉴的经验。
关键词：高速铁路；路基沉降；观测技术；应用
前言：高铁路基一直以其不稳定、薄弱的特点给高铁工程建设造成了巨大的挑战，路基沉降观测也逐渐成为了施工中的重要环节。尤其是高铁经过多次提速之后，更成为了人们中长途出行的常见方式之一。在高流量的荷载下，高铁路基不仅受到轨道自重的压力，同时也
承受了来往列车的应力，从而出现了沉降问题。若是不谨慎观测和处理，不规律或者部分不均匀沉降则可能导致裂缝颠簸，甚至出现安全
事故。由此可见，对路基沉降观测技术要点进行分析对我国高铁发展有着重要的意义。
1 工程概况
本段工程位于河南省兰考县境内，区段范围内主要为平原麦区，地势较平缓开阔，呈舒缓波状，略有起伏，多辟为农田，间布有水塘、村舍,沟渠纵横，道路密布。线下工程施工范围为：DK0105+537.000～DK0107+070.000，全长1.5km。全段为无砟轨道，需要在施工过
程中进行沉降观测。
2 路基沉降观测方案
2.1工作基点的布设
施工过程中基点以铁路勘察第四设计院提供的CPI、CPII高程点为基准，按二等水准测量的要求进行加密，水准基点沿线路200米左右设置一个。水准基点要求有较高的稳定性，其埋设深度应在冻土层以下1.0m为宜，顶部应为不锈钢钢头。在高铁后期运营中基点以路基两
端桥台或延伸桥上的CPIII为基准。
2.2沉降监测点位的布置
沉降观测点埋设在需要测定的沉降变形体上。点位应设在能反应沉降变形体的特征部位，不但要求牢固、便于观测、形式美观，结构合理，且不破坏沉降变形体的外观和使用。本施工路基沉降变形监测正线路基位于巨厚第四系覆盖层地区，路基沉降变形监测以路基面和
地基沉降监测为主，路基面监测采用观测桩,地基土沉降监测以沉降板为主。
2.2.1路桥、路涵过度断沉降标的设置
观测点一般不大于50m，在距桥头1m处设置一个沉降观测断面，涵洞每侧外边缘2m设置一个沉降断面包括沉降板和沉降监桩，在涵洞顶部沿过渡段对角线方向埋设一个观测断面，以观测涵洞本身的总沉降和差异沉降。
2.3变形监测测量方案
2.3.1水准网的观测按照国家二等水准施测，采用单路线往返观测。每次观测均形成闭合检验条件。
2.3.2水准仪使用DS05或DS1型仪器，仪器及配套水准尺均应在有效合格检定期内。水准仪与水准尺在使用前及使用过程中，经常规检校合格，水准仪视准轴与水准管轴的夹角均不超过15″。仪器各种设置正确，其中有限差要求的项目按规范要求在仪器中进行设置，并在数
据采集时自动控制，不满足要求的在现场进行提示并进行重测。
2.3.3外业测量一条路线的往返测使用同一类型仪器和转点尺垫，沿同一路线进行。观测成果的重测和取舍按《国家一、二等水准测量规范》（GB/T 12897-2006）有关要求执行。观测时，视线长度≤50m，前后视距差≤1.0 m（光学），≤1.5 m（电子）；前后视距累积差
≤3.0m（光学），≤6.0 m（电子）；视线高度≥0.3m（光学），≥0.5m（电子）；测站限差：两次读数差≤0.4mm，两次所测高差之差≤0.6
mm，检测间歇点高差之差≤1.0 mm；观测读数和记录的数字取位：使用DS05 或DS1级仪器，读记至0.05mm或0.1mm；使用数字水准仪读记至0.01mm。
2.3.4观测时，一般按后-前-前-后的顺序进行，对于有变换奇偶站功能的电子水准仪，按以下顺序进行：
（1）往测：奇数站为后—前—前—后
偶数站为前—后—后—前
（2）返测：奇数站为前—后—后—前
偶数站为后—前—前—后
2.3.5路基沉降观测的频次不低于下表的规定。实际工作进行时，观测时间的间隔还要看地基的沉降值和沉降速率，两次连续观测的沉降差值大于4mm时应加密观测频次。当出现沉降突变、地下水变化及降雨等外部环境变化时应增加观测频次。路基施工各节点时间（包括
路基堆载预压土前后、卸载预压土前后、运梁车架桥机通过前后、基床表层施工、轨道板底座施工、铺板、轨道板精调以及铺轨时间）应
具有沉降观测数据。观测过程中及时整理绘制“填土－时间－沉降”曲线图，观测应持续到工程验收交由运营管理部门继续观测。 表1 路基沉降观测频次表
3数据分析及成果
3.1数据的采集与分析
与传统的路基沉降观测完全由人从头至尾进行数据的采集、分析、处理不同，兰考南站路基沉降观测为铁路总公司沉降变形监测信息一体化平台的监测试点，数据都是由信息化平台系统进行监测以及分析处理，这样就完全保证了数据的真实性、准确性、可靠性，避免了
人为编造假数据或者在测量过程中由于操作失误而导致数据不合格等问题，提高了沉降工作的效率。现场数据由仪器采集后通过蓝牙设备
将数据传至手机APP中，再由手机APP进行数据的分析与处理最后上传至铁路总公司的沉降变形监测信息一体化平台进行分析。采集数据过
程如下图所示。
图4 信息一体化平台对沉降断面数据的成图处理
图5 信息一体化平台监测频次台账
3.2数据评估分析
沉降评估应分为两次进行，第一次为预压土卸载前沉降趋于稳定后进行第一次预评估，第二次为无砟轨道铺设需前进行终评估。路基沉降预测采用双曲线回归法，根据路基实际荷载情况及观测数据，应作回归分析及预测，综合确定沉降变形的趋势，曲线回归的相关系数
不应低于0.92。沉降预测的可靠性应经过验证，间隔不少于3个月，两次预测最终沉降的差值不应大于5mm。
4 影响路基沉降的几点要素
4.1地质影响，地质条件不稳定或地下水位下降会加剧高铁路基的沉降。
4.2施工影响，在施工过程中路基的填筑阶段，由于路基不断负重填筑的改良土或碎石，加上施工机械需要对路基本体的夯实，此时路基沉降的速度也会加剧。
4.3施工变更影响，在兰考南站施工过程中，由于后期引入了菏兰线铁路，导致兰考南站本体路基个别段落需要进行加宽处理，加宽处的路基加重了荷载，同时桩基的受力也会额外变大，经过后期的数据分析对比，帮宽处的路基比没有处理过的路基段沉降量都有不同幅度
的增大。
4.4周边建筑影响，兰考南站路基沉降过程中，其对应的站房、站台、维修工区等断面区域的路基沉降量相对也要相对多些。
4.5农田水井的影响，高铁路基周边的农田灌溉水井多，时间长了也会导致地下水位的变化，从而影响路基的沉降。
5 体验与心得
长期以来，高速铁路飞速发展，但观测技术却在原地踏步多年。由于沉降观测需要长期投入大量的人力物力，且短期内又获得不了收益，导致高铁一线施工现场未对沉降观测工作引起足够的重视。但高速铁路的沉降监测在高铁安全运营中却又起着至关重要的作用，所以
应该加大对高速铁路沉降监测的投入。
当前，沉降观测的发展趋势是在已有观测技术方法的基础上不断引入其他学科的方法，研究发展学科交叉型技术方法，从而不断提高高速铁路沉降观测测的精度等技术指标，并适应长期高频率的对路基沉降情况的监测。不断引入最新的现代卫星、电子、自动化、计算机
等高新技术，使沉降观测不断向着高精度、实时、智能化的方向发展。同时国内路基沉降观测技术管理体系的建立和巩固也要注重科学、
合理、客观的原则，并要真正落到实处，只有以健全的路基沉降观测技术管理思路体系为保障，才能确保高速铁路工程建设的整体进度和
质量。
参考文献：
[1]聂延垒,葛俊涛.高速铁路路基沉降观测的关键技术探讨[J].装备维修技术,2019(03):31.DOI:10.16648/j.cnki.1005-2917.2019.03.023.
[2]李建武.高速铁路路基沉降观测的技术要点分析[J].工程建设与设计,2018(14):57-59.DOI:10.13616/j.cnki.gcjsysj.2018.07.225.
