高速铁路沉降观测数据分析

高速铁路沉降观测数据分析

吴晓辉

兰新铁路甘青有限公司甘肃兰州730000

摘要：高速铁路建设中，沉降观测是一项必不可少的项目，在铺设轨道板前正确的获得线下工程沉降变形，确认工后沉降和变形符合设计要求并满足沉降控制标准，能更好的保证无砟轨道铺设后的质量，所以沉降观测数据必须采用先进、成熟、科学的观测手段取得，且必须真实可靠，能真实反映工程实际状况。甘青公司推行“新建宝兰客专（甘肃段）沉降观测信息化管理系统”+“配套管理办法”的模式，实现了宝兰客专沉降观测自动化管理，使用沉降观测信息化平台的数据结合现场施工阶段进行数据的分析，并应用于指导下一步的施工。

关键词：沉降；观测；异常；数据；分析

前言

沉降信息化管理系统的建立，完成了沉降观测数据的采集、处理、及时上传，并且还增加了超限提示功能，使用者可以从网页客户端和手机客户端随时查看沉降信息。在日常的管理中，我们可以利用客户端实时掌握沉降观测情况，关注沉降观测点的数据变化，把握沉降观测数据的分析要点，及时对沉降数据进行分析，发现结构物的地质及结构物本身存在的问题。

1．沉降数据及时分析的必要性。

高速铁路沉降观测是为了在高速铁路建设过程中及时发现地质及主体施工质量上存在的问题，让参建单位及时掌握相关信息，整治存在的问题，保证高速铁路建设工作的顺利开展。若不及时对沉降数据进行分析，则失去了沉降观测的意义，可能造成工程缺陷的遗漏，留下安全隐患，造成后期返工现象，影响施工进度，对人力资源、经济财产造成重大损失，有的甚至造成施工安全事故。所以沉降观测数据及时分析，掌握相关施工阶段主体工程的真实沉降信息，有助于让主体结构的沉降始终保持在可控范围，是对施工进度、工程质量及施工安全的有效保证。

2．沉降数据的分析要点。

2.1单次沉降值较大的异常数据分析。

通过沉降信息化管理平台的预警，可及时发现单次沉降值过大的测点（沉降速率＞0.08mm/d）。发现此类测点，初步判定为数据异常，然后进行综合检查与分析确认是否真实存在异常。一般数据异常产生主要由以下几点造成：①施工干扰，例如：隧道内道床板施工模板干扰，施工材料堆压，砼的振捣等外部因素引起；②测点破坏；③测量错误；④不同的施工阶段荷载的变动导致沉降较大，例如“路基堆载预压阶段增加荷载、运梁车通过”等载荷变化较大，此类原因还应结合当次沉降值进行分析该沉降是否合理；⑤初始值采集后沉降观测标志发生位移。通过分析确认本次沉降数据是否属于异常有效，如果该数据异常无效，则进行相应的数据修正，例如沉降观测标志破坏后重新埋设，则进行归零处理；如果数据异常有效，则进一步分析数据的异常的原因，及时处理，为下一步施工做指导。下面以3个不同的案例分析3种不同原因导致的单次沉降较大的情况。

例1：某桥梁进行沉降观测，某次沉降观测后连续4个桥墩左右观测数据的单次沉降量较大，单次沉降值为8mm~14.75mm；发现信息化管理平台预警提示后，管理人员初步认为这4个桥墩的沉降观测数据存在异常；现场检查沉降观测标志正常且同观测段落的其它沉降观测标志数据正常，排除测点破坏及基点发生变化的可能，查看当时的施工阶段为架梁车首次通过，初步判定该数据异常有效，通知现场检测人员及时分析排查，并上报业主，通过设计、施工、监理多方分析，现场进行地质补充勘察，发现桩端岩层下存在软弱夹层，设计院及时提出整治方案，保证了工程质量。该例案中沉降观测点的数据异常是由于架梁车通过时荷载变化较大引起，但单次沉降值较大，认为该沉降不合理，及时进行地质勘测，找出了原因，保证了工程质量。

例2：某涵洞，布设有64个涵洞观测标志，在5月26日测量完成后，上传测量数据，系统发生超限预警提示，通过客户端查看沉降观测数据发现该涵洞所有测点数据反映：该涵洞上拱严重（上拱值均大于80毫米），管理人员立即通知现场人员对沉降观测标志进行检查，标志埋设正常，随后对基准点进行复测，基准点高程未发生明显变化，查看结构物，未发现有裂缝与明显的上拱现象，初步判断判断该期数据是一期测量错误数据，安排现场人员对该涵洞进行从新测量，测量结果显示：该涵洞的沉降观测标志高程与5月26日测量前的高程值基本相同，最终判断5月26日测量数据为错误数据，对该期数据进行剔除。下面为该涵洞某一测点的差值沉降图与累计沉降图，从图中可以看出，发现测量错误，重新测量后，累计沉降值回归正常。该案例中沉降观测数据异常是由于测量错误导致，不予采信。

图1.涵洞测点的差值沉降图（左）与累计沉降图（右）

例3：某隧道在7月1日施工完找平层后及时埋设好沉降观测标志，于7月2日进行初始值采集，7月9日测量完后及时上传数据，发现大部分沉降观测点发生上拱现象，上拱值在1mm~2mm，对现场进行检测，观测标志完好，结构物检测未发现缺陷。通过后期持续观测，沉降数据稳定。分析原因为：找平层施工完毕，7月2日混凝土没有终凝便采集初始值，7月9日测量时由于混凝土的徐变影响，沉降观测标志发生位移，沉降观测点的实际高程与7月9日采集的初始值发生了较大变化，所有两次测量的差值过大，导致数据出现异常。

2.2连续变化的沉降异常数据分析。

1.2.1非连续变化但波动较大且整体沉降趋势统一的数据分析。

由于现场施工干扰，观测点的测量数据会产生波动，当波动值连续观测均过大时（同标段，同观测组，同台仪器观测数据比较）我们应检查现场因素，确认原因。沉降波动较大主要有以下2种原因：①沉降观测标志松动；②测点被轻微破坏，例如测点埋设较高，被车俩碾压或磨损。

1.2.2波动较小且连续趋势性变化的数据分析。

当观测点出现连续性变化时，形成的原因一般为：①观测标志连续下沉或上浮，②基准点连续下沉或上浮。应及时对原因进行分析，必要时进行现场检测，保证主体工程质量。

①观测标志连续下沉或上浮。例如：某一隧道的某一段落的所有沉降观测数据都出现连续上拱，

图2上拱段落的沉降观测点的沉降趋势图

现场查看沉降观测标志正常，复核该测段使用的基准点，基准点正常，初步判断该段数据异常有效，随后组织现场勘测，发现该段隧道有纵向裂缝，安排取芯检测，发现仰拱底部往下4m~5m泥岩已软化，施工单位就此问题及时对该段隧道进行了整治，保证了工程质量。

图3取芯检测的软化泥岩

②基准点连续下沉或上浮。例如：某桥梁测段从8月3日至9月1日，从系统发现所有测点连续4期出现连续上拱现象，累计上拱值为2mm~3mm，该桥梁的梁体已架设完成8个月且前期数据稳定。现场查看沉降观测标志正常。通过此现象，认为该段时间的测量数据出现异常但可信度较低，通过复核基准点，发现该段所使用的基准点发生缓慢下沉2mm。分析原因：该测量段落控制点埋设位置不合理，上面有车辆碾压痕迹，造成控制点的下沉，影响了沉降观测点的数据，造成数据的连续上拱。

图4受车辆碾压后的控制点（左）及两次复测高程值对比（右）

2.3同一断面观测点之间的沉降差异值的分析。

对同一断面，应分析左右沉降观测点存在的差异沉降。同断面差异沉降过大的原因：①结构物左右沉降不均匀；②测量过程中存在的误差累计导致左右沉降出现较大差异；③测量过程中的操作失误产生的粗差导致左右沉降出现较大差异。在遇到差异沉降值过大时，我们应查看相邻观测断面的沉降数据，分析该差异沉降是区域性还是单个断面；若在一定区域内均发生此现象，则应复核控制点，检测地质情况；若是单独断面发生此现象，则应检查测点并复核该结构物上面显著特征点的高程与平面坐标。

3现场数据质量的控制。

采用沉降信息化管理系统，实时的查看沉降观测数据，反应主体工程的质量问题；为了能真实的反映结构物的沉降变化情况，我们需要提高沉降观测质量，保证每次测量上传的沉降观测数据都真实有效，所以要对现场沉降测量数据质量进行严格控制。现场沉降观测质量的控制方法：

①选择在比较稳定的位置（远离地下水丰富、重型机械碾压及频繁过车地段）布设沉降观测的基准点并设置相应的保护措施；定期复测基准点并修正基准点高程；

②采取措施保护沉降观测标志；

③对沉降观测使用的仪器必须进行检定并保证在检定有效期内使用；

④测量过程中采用五固定原则：（1）采用相同的网形或者观测路线和观测方法；（2）使用同一套仪器和设备；（3）固定观测人员；（4）固定基准点点和工作基点；（5）在基本相同的环境和观测条件下工作。

⑤在施工阶段，测量附近有大型机械施工，震动厉害时应停止观测，施工结束后继续观测。

结束语

综上所述，高质量的沉降观测数据与正确的沉降观测数据分析方法，能更好的对沉降观测数据进行有效分析，甄别异常数据反映的现象，确保高速铁路工程建设的顺利进行，保证高速铁路工程建设质量。