沉降观测技术在某高铁无砟轨道路基中的应用研究

[关键词]沉降观测；无砟轨道；高铁；应用研究 

　　0.引言 

　　沉降观测就是测量被观测对象的前后高度变化。在我国相关测量技术中，沉降观测技术广泛地应用于古建筑物、高层建筑等测量中。而在我国高速铁路的相关测量中，沉降观测技术也得到了重大发展。我国高速铁路路基普遍采用的是无砟轨道技术，这一技术最关键的就是路基的沉降问题。无砟轨道有着速度快、稳定性好的特点，这一特点也要求轨道路基必须保持在统一的水平面上，也就不允许在高铁运营中有过大沉降的发生[1]。因此，研究沉降观测技术在高铁无砟轨道路基中的应用有着鲜明的时代性和实用性。 

　　1.沉降观测技术设计 

　　1.1 工程概况： 

　　某高铁无砟轨道试验段全长20千米，路基长为5千米，试验段所处地区为我国中部地区的低山丘陵地带，线路沿线地势起伏，交通不便，地质条件比较复杂。地表被粘性较重的红壤覆盖，厚度为3-5米，地下有少量石灰岩分布，下部的泥岩呈节理发育。调查发现，试验路段有三种路基填料：灰岩和粘土，粘土量占三分之一左右；混合料，灰岩和粘土约占三分之二，其余为砂眼和砂砾；改良红层泥岩。有四种路基结构的形式，分别是桩板结构、桩网结构、换填地基、CFG 桩复合地基。 

　　1.2 沉降标准 

　　为保证高铁运营的安全性和舒适性，无砟轨道对工后路基的沉降要求非常严格；要求沉降不应大于15mm，路桥、路隧结构物过渡段的沉降差不大于5mm，并且无砟轨道的铺设必须经过分析评估满足要求，铺设完毕之后，继续观测1-3年，查看其沉降程度。 

　　1.3 观测精度与频率 

　　观测仪器上，本文选用的是徕卡DNA03电子水准仪，精度控制在 0. 3 毫米，这种精度可以保证将真实的路基沉降量给采集出来。观测之前，对各种仪器的指标进行检验和校正，以便在使用时减小误差。仪器在连续使用三个月之后，为保证测量准确性，也需要重新进行校正。本文研究所用的测量精度等级为二等水准，采用单路线往返观测，每次观测均形成闭合检验条件。这是由无砟轨道路基对沉降的敏感度以及高速铁路对路基沉降的要求决定的。 

　　观测频率方面，观测频率根据需要观测地点的性质决定，原则上适应于沉降速率即可。在对路基填筑过一层之后，就开始观测沉降情况，记录相关数据进行专业分析[2]。在间歇期之内，观测次数适量增加，间歇期是考验路基沉降的关键时期，如在观测期间突然增大了沉降量，则需要进行跟踪观测，找出造成沉降量突然增大的原因，并分析沉降造成的影响，依据分析的结果采取相关措施予以解决。 

　　1.4 观测时间要求 

　　在观测时间上，无砟轨道铺设需满足如下条件：路基填筑完成或堆载预压后，观测时间一般不少于6个月；对不同地质状况的地基，时间也不相同，如对于非岩石地基沉降观测，观测时间也不能少于6个月，对于地质条件较好的岩石地基，则可以相应的缩短观测时间，一般观测两个月左右即可。对于梁体徐变上拱终张拉和隧道主体，则需在完成后有不少于3个月的观测时间，以查看其沉降状况。 

　　2.沉降观测技术在高铁无砟轨道路基中的应用 

　　2.1 技术指标 

　　根据国家对于客运专线无砟轨道铁路工程测量的相关规定和《国家一、二等水准测量规范》有关技术要求，沉降观测的主要技术指标将如表1和表2所示[3]。 

　　2.2 监测网点的分布 

　　2.2.1分布条件 

　　观测路基的沉降状况，需要选择不同的监测网点和检测面，沉降观测断面及点的设置则要根据被观测地点的地形、地质条件来决定。同时还应综合考虑地基压缩层厚度，路堤高度等。 

　　针对不同的路基状况，可设置不同的观测点，设置的方式和距离也有差别。一般的路堤50m设置一个观测断面，但地势平坦、地基条件良好地段则可适当放宽，改成100m设置一个观测断面；基底沉降板和路面观测桩的设置在一般情况下是同时进行的；剖面沉降管的埋设可针对部分高填路堤、预压段和过渡段进行，单点沉降计则需要设置在路堑的膨胀土地段，以单点为对象观测沉降数据。 

　　2.2.1监测元件的设置 

　　沉降板是路基沉降观测中最常用的监测元件。它主要由钢底板、金属测杆及保护套管组成。这种监测元件不同部位的埋设条件也不一样，在复合地基上应埋人褥垫层顶部嵌入10cm，沉降板安放整体与地面垂直。 

　　剖面沉降管是监测基底或过渡段的常用监测元件。它能够纵向不均匀沉降。剖面沉降管主要由PVC导槽管、孔口盖、测读仪、接头和测斜仪探头及等组成。在复合地基中，剖面沉降管主要在褥垫层顶面开槽埋设，沉降管的连接要注意导线槽的对正，不得扭曲。 

　　路面观测桩一般用来标记路基表面的沉降状况。在一个断面中，路面观测桩一般设置左、中、右三个。设置位置高出埋设表面5mm，需要注意的是，路面观测桩顶部是半圆形钢筋，因而需要做好防锈处理。此外，还有单点沉降计主要用于测量基底的沉降程度，一般设置在路堑的膨胀土地段。 

　　2.3 数据采集 

　　测量过程中，要做好人员、仪器、测量环境条件、测量方式、水准点和工作基点的配合，保证测量数据的准确性。要树立随时观测理念，在路基的各个阶段都要注意观测，记录好数据[4]。特别是要注重路基填筑和桥涵主体完成到无砟轨道铺设这一阶段的观测，这涉及到高速铁路能否顺利通车，铁路设计是否符合标准。保证观测数据的连续性，在变化中寻找规律。 

　　3.沉降观测分析 

　　施工期间严格按设计要求进行沉降观测，结合此高铁工程的设计结构、地质特征，并结合前期大量路基沉降观测数据，针对沉降变形量采用了常用的拓展双曲线、规范双曲线等沉降观测方法进行了分析对比，验证或调整沉降设计参数，必要时进行地质复查并采取沉降控制措施，使结构物达到规定的沉降要求，。在此次观测试验中测量值、绝对误差、相关系数、相对误差、最大沉降量、工后沉降量是主要对比参数，稳定性、适用性和准确性则是此次试验需要进行分析验证的结果。 

　　4.结束语 

　　鉴于高铁的高速化和舒适度，高铁无砟轨道对于线路要求很高，因此对于路基的沉降要求也高。文章认为运用沉降观测技术，及时观测数据分析预测总沉降和工后沉降量，合理确定无砟轨道的铺设时间，对保证高铁施工的质量有重大意义。文章分析了某高铁沉降观测技术在无砟轨道路基中的应用，以期对相关研究有一些指导意义。 

　　参考文献 

　　[1]杨宏光，乔炳宇.沉降观测技术在武广高铁无砟轨道中的应用[J].北京测绘，2013，2（1）： 123-125. 

　　[2]梁启行.沉降观测技术在某工程项目中的应用探析[J].城市建设理论研究，2012，2（20）： 87-89