哈大客专路基监测方案.doc

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客运专线路基沉降观测施工及总结

李科诚

（中交四航局第一工程有限公司

引言：

在高速铁路客运施工过程中，为了保证本线软土路基的工程质量、有效控制工后沉降、提高设计质量，同时保证路基的稳定与适用，必需加强“零观测”（即初始值）的过程控制。

高速铁路对地基要求甚高，为了实现其“安全、舒适、高速”的服务目的，在使用年限内不出现较大的工后沉降，同时还应避免不均匀沉降的发生。

随着我国“五横五纵八联”高速铁路网的全面展开，高填方路堤和软土路基也越来越多，综合哈大铁路施工过程采集数据，就路基沉降观测进行简单探讨。

关键词：

高速铁路：

路基；沉降；观测

1工程概况

中交四航局哈大铁路客运专线工程经理部承建的是III标二个工区，施工段里程为DK650+212.4～DK674+463.69，线路全长24.25km，位于吉林省四平市内。

主要工程为：

双龙河特大桥992.81m、跃进大桥207.33m、曲家屯特大桥17287.32m，桥梁总长约18.487km，占标段总长度的76.24%；路基3段，总长约5.76km，占标段总长度的23.76%。

本工程在路基中心线设计布置169个基床底层顶面沉降观测点，168基底沉降观测点，344个路肩沉降观测点。

埋设边桩328个点，以监测加固区及其周围地表的水平位移和沉降。

具体见表1。

2控制网的建立

2.1水平位移监测网的建立

水平位移监测网可采用独立坐标系统按三等精度要求建立，并一次布网完成。

水平位移控制点应布设在路基两侧能通视水平位移边桩，且不受施工影响的稳定地基内。

按三等导线测量对路基导线点进行加密。

采用标称精度为2″、2mm+2ppm的莱卡全站仪施测，加密时起闭于设计单位所交的CPⅠ或CPⅡ点。

角度采用方向观测法观测各1测回，距离对向观测2测回并进行、加乘常数改正、气象改正和投影改正。

应符合铁道部现行《新建铁路工程测量规范》（TB10101）的相关规定

2.2沉降变形监测网的建立

在施工高程控制网的基础上建立沉降变形监测网，布设水准基点和工作基点。

沉降变形监测网按二等水准测量的精度和测量方法要求进行施测，沉降变形观测点的水准测量采用二等变形观测测量技术要求。

考虑到本标段地势平坦，在沿线已设的水准基点基础上，在线路两侧按距离不大于1公里增设水准基点，水准基点设在变形区以外的岩石、原状土层上，或设在稳固的建筑物、构筑物上。

在两水准基点之间沿线路方向按间距不大于200米、距路基中心距离小于100米布设工作基点，工作基点间距宜小于100m。

工作基点布设在不受施工干扰的稳定土层内，采用顶端圆滑的Φ28mm长60cm钢筋插入基桩中，基桩应埋入当地冻结线以下不小于0.5m，采用混凝土浇注固定，并按顺序编号。

在沉降观测基准网建立后，对水准基点做好保护工作，发现丢桩或桩位有移动现象，尽快恢复和补测桩点。

另外，应期对沉降观测基准网进行复测，提出复测成果，复测周期不大于6个月。

序号

桩号里程

长度

组成部分

观测断面情况

监测点数量统计

1

DK650+213.4~DK651+207.21

992.81m

双龙河大桥

--

--

2

DK651+207.21~DK652+339

1131.79m

路堤部分

43个常规观测断面

86个沉降板，86个沉降观测桩，86水平位移观测桩

3

DK653+489~DK653+679

190m

路堑部分

8个常规观测断面

9个沉降板，16个沉降观测桩

4

DK653+684~DK655+002.90

1316.1m

路堤部分

39个常规观测断面

78个沉降板，78个沉降观测桩，78水平位移观测桩

5

DK672+292.14~DK674+463.69

2171.55m

路堤部分

82个常规观测断面

164个沉降板，164个沉降观测桩，164水平位移观测桩

监测断面数量合计

172个常规监测断面

监测仪器布置数量合计

337个沉降板，344个沉降观测桩，328水平位移观测桩

表1监测点布设及数量统计

2.3沉降变形观测主要技术要求

沉降变形观测网的主要技术要求

等级

相邻基准点高差中误差（mm）

每站高差中误差（mm）

往返较差、附合或环线闭合差（mm）

监测已测高差较差（mm）

使用仪器、观测方法及要求

三等

1.0

0.3

0.6

0.8

DS05或DS1型仪器，按暂行规定二等水准测量的技术要求施测

变形测量精度

垂直位移测量

水平位移观测

变形观测点的高程

中误差（mm）

相邻变形观测点的高程

中误差（mm）

变形观测点的点位

中误差（mm）

±0.5

±0.3

±6.0

各等级水准观测主要技术要求

等级

水准尺

类型

水准仪

等级

视距

（m）

前后视距差（m）

测段的前后视距累积差（m）

视线高度（m）

二等

因瓦

DS1

≤50

≤1.0

≤3.0

下丝读数

≥0.3

DS05

≤60

精密水准

因瓦

DS1

≤60

≤2.0

≤4.0

下丝读数

≥0.3

DS05

≤65

三等

双面

DS3

≤65

≤3.0

≤6.0

三丝能读数

因瓦

DS1/DS05

≤80

2.4水平位移监测网主要技术要求

水平位移监测网主要技术要求

相邻基准点的点位

中误差（mm）

平均边长

（m）

测角中误差

（″）

最弱边相对中误差

作业要求

±6.0

<350

±1.8

≤1/70000

按照国家三等平面控制要求观测

<200

±2.5

≤1/40000

3沉降与水平位移观测

3.1沉降观测

沉降观测采用组合沉降板观测法

3.1.1基本原理

在地基表层埋设由钢筋混凝土板（或钢板）、测杆、保护套组成的沉降观测板，由人工通过水准仪测设测杆顶部的高程变化量来推断地基的总体沉降量。

沉降板由钢筋混凝土底板（或钢板）、测杆和保护套管组成，钢筋混凝土板尺寸50cm×50cm×5cm，测杆采用φ40cm钢管，垂直固定在底板中心，保护套管采用PVC管，套管尺寸能以套住测杆且半径比测杆略大2~3cm为宜，测杆略高于套管顶，用顶帽封住管口（如图3.1）。

测杆

套管

顶帽

底板

图3.1沉降观测板结构示意图

3.1.2埋设技术

地基处理施工完毕后，在设计位置挖坑进行沉降板埋设，埋设时要注意底板放置水平，可以采用中、粗砂垫层找平，测杆应高于填土面50cm，采用原位土将坑回填密实。

埋设完毕后，填写沉降板埋设考证表，记录好测点埋设时间、位置、初始高程等数据。

随着填土增高，将测杆和套管相应接高，保证测杆和套管高于填土面，防止填料落入阻碍测杆自由沉落。

顶帽高出碾压面高度不小于50cm。

施工过程中要保护好测杆，防止车辆碾撞，其周围的填料采用人工夯实。

各类路基工点的沉降观测断面及点的设置、观测元器件布置按设计图纸要求，具体布置见设计图。

3.1.3数据采集

沿线路纵向布置沉降观测水准测量高程控制网，并根据现场测点分布情况设置临时水准点，通过临时水准点进行日常观测，定期（或对测量数据存在疑问时）对临时水准点进行复核。

沉降板观测要求按二等水准测量的规定进行，所采用水准仪精度不低于1mm（DS05、DS1型），仪器使用前应经过校验。

3．2水平位移观测

3.2.1埋设位置

一般路段沿纵向每50m设置一个观测断面，同时，每一路段应不少于3个断面；桥头路段应设置2~3个观测断面；结构物纵向坡脚、填挖交界的填方端等特殊路段均应增设观测点。

位移观测边桩，应根据需要埋设在路堤两侧坡脚或坡脚以外3~5m处，并结合稳定分析，在预测可能的滑裂面与地面的切面位置布设测点，一般在坡脚以外1~10m范围内设置3~4个位移边桩。

同一观测断面的边桩应埋在同一横轴线上。

边桩应埋设稳固。

3.2.2基本原理

采用全站仪，通过测量预先埋设测点的坐标或测线与基准线之间夹角的变化来判定测点水平方向位移变化情况，从而判别地基土侧向位移情况。

位移边桩采用C15号砼预制，断面为15cm×15cm，长度不小于1.5m，并在桩顶预埋强制对中测头。

3.2.3埋设技术

位移边桩埋设可以采用人工挖坑后，将预制桩放入坑内固定稳当，再采用C15砼浇筑固定，确保边桩埋设的稳定。

边桩埋设深度在地表以下不小于1.4m，桩顶露出地面不应大于0.1m，埋设于距离路基坡脚2m或10m处。

埋设完毕，待包边混凝土凝固后，进行初始值测读，并填写埋设考证表，记录测点埋设时间、位置、初始读数。

3.2.4数据采集

观测前沿线路纵向设置水平位移观测网，根据线路两侧通视条件，可以采取视准线法或坐标测量法进行。

3．3施工期间沉降控制

路堤中心线地面沉降速率大于10mm/d，或者坡脚水平位移速率大于5mm/d时，应立即停止路基填筑，待观测值恢复到限值以内再进行填筑。

3．4数据采集频率

沉降观测频率在路基填筑期间，每天观测一次；沉降量突变时，应增加观测频率，每天观测2~3次。

各种原因暂时停工期间，前2天每天观测一次，以后每3天测试一次。

填筑施工完成后至无碴轨道期间，前15天内每3天观测一次，第15~30天每星期观测一次，第30天后每15天观测一次，雨后应加密观测。

无碴轨道铺设后至试运营期间每月观测一次。

具体应根据观测数据的变化情况，调整观测频度。

路基沉降观测频次

观测阶段

观测频次

填筑或堆载

一般

1次/天

沉降量突变

2～3次/天

两次填筑间隔时间较长

1次/3天

堆载预压或

路基施工完毕

第1个月

1次/周

第2、3个月

1次/10天

3个月以后

1次/2周

6个月以后

1次/月

冬季：

冻结期与冻融期

观测频次比平常期增加一倍。

无碴轨道铺设后

第1个月

1次/2周

第2、3个月

1次/月

3～12个月

1次/3月

3．5观测精度要求

沉降水准的测量精度为±1mm，读数取位至0.1mm。

4沉降观测要求

（1）为了观测到各部位的总沉降，从路基填土开始，沉降观测也随即进行。

（2）沉降观测置镜点、观测路线、观测人员、观测设备一般应固定，在成像清晰稳定的条件下进行观测，不得在日出后及日出前约半小时及其他不宜观测的天气情况下作业；作业中应经常对水准仪及水准尺的水准器和i角进行检查；在同一测站观测时，不得两次调焦，以确保观测成果的质量。

（3）填筑施工要与标志的埋设作好协调，做到互不干扰、影响。

路堤的填筑进度要及时告知负责埋设沉降板的人员，避免错过最佳埋设机会。

观测设施的埋设及沉降观测工作应按本方案所要求，不能影响路基填筑质量的均匀性。

（4）在沉降板埋设基本不影响施工的条件下，路基的施工应作到碾压的均匀性，质量的一致性，使沉降观测资料具有良好的代表性。

（5）为了分析施工期沉降和工后沉降、施工期沉降与总沉降的关系以及验证推算工后沉降方法的准确性，对部分有代表性路基（暂定工程试验段），进行运营期间的长期沉降观测，以期得到最终沉降量。

5数据分析

五总结

综上数据可见：

路基填筑过程中，路基沉降变化受填料层数、填筑速度、压实度以及时间等影响。

路基在填筑过程中，层数逐渐增加，代表所承受荷载越来越重，沉降会有所起伏，但在填筑过程中一直成正比变化；填筑速度越快，变化值越大；当每层压实度越大时沉降量会相对小一点，单不是很明显；当路基填至标高时以及进行堆载预压后其沉降值随着时间的变化而变化最后基本趋于稳定，最后达到设计与