关于铁路路基沉降监测技术应用的探讨

关于铁路 路基沉降监测技术应用的探讨

刘铁军

(中铁二十三局集团第四工程有限公司 四川 成都 610091)

摘要：随着我国社会经济的飞速发展，铁路交通已经成为了我国经济发展的重要命脉之一。路基沉降变形和稳定是铁路工程建设期和运营期重点关注的问题,沉降变形控制将是铁路工程填方路基施工期、运营期的重要控制指标。本文重点探讨了路基沉降监测的具体实施方案，希望能够给业内人士带来借鉴应用。

关键词：路基沉降；监测；实施方案

引言

作为最基本的土工结构物，路基在建设以及后期运营过程中往往面临着沉降和稳定方面的问题，为了在施工期间有效掌握填方路基的沉降变形状态，必须要进行路基沉降变形和稳定观测。一方面能够对施工过程中填方路基的安全和稳定提供有效保障，另一方面还能对路基工后沉降进行有效的预测和监控，将沉降变形控制在可控范围内。

一、路堤填筑多发问题分析

1、由于地基抗剪强度不足，导致路基本体可能出现整体侧向滑动的问题，造成边坡外侧局部发生土体隆起现象。

2、在构造物和填方路基的交界处容易出现不均匀沉降现象。

二、路基沉降变形观测的目的

1、对路基的填筑速度进行科学的控制和调整。

2、通过沉降观测能够有效确定基床表层的具体施工时间。

3、对沉降进行实测能够给工后沉降的预测提供合理依据。

三、路基沉降变形观测的项目

路基观测项目所涉及的主要部分是地基土体的变形，其中包括垂直变形观测和水平变形观测，具体的观测项目如表1所示。

表1 路基沉降观测项目表

四、地基变形监测实施原则

1、设置监测断面应遵循的原则

1.1 在设置测点过程中，首先必须要遵循工程中具体的设计要求，同时还要充分结合施工现场的地形及地质状况，对观测点进行一定的调整。

1.2 需要在同一断面上进行观测点的设置，从而有利于测点看护的实现，为集中观测提供有利条件，同时要对观测频率进行统一，除此之外，这样设计能够为观测项目中相关数据的综合分析奠定基础。

1.3 在设置沉降观测断面过程中，理论上各断面之间的间距要小于50米，同时结合施工现场实际的地质条件以及工点长度来调整观测断面的数量。在过渡段以及现场地质条件变化较大的地段需要合理的增加观测断面的数量，在过渡段要保证有1～2个监测横断面。

1.4 在路基施工过程中，当施工进度位于基床表层厚度的一半时开始为期不小于6个月的路基面监测，根据实际的监测数据来对完成最终沉降量所需要的时间进行分析，及时对施工方案和工艺进行调整，从而保证路基能够很好的实现施工前所预定的相关要求，同时这些监测数据也是工后沉降量竣工时的验收依据。

2、观测频度和精度

在观测过程中要保持频率与位移速率之间有效的匹配。当位移量相对较小时，观测频率也要相应减小；位移量变大，则观测频率随之加大。当出现位移曲线突增时更要注重变形观测的跟踪效果，对其产生的原因进行合理分析，进而确定需要采取的相应处理措施。

观测精度：通常来说至少要达到二级水准测量所要求的标准。

观测频度：在完成所有观测元件的埋设后，对初始数据进行观测和记录，在正式进行路堤填筑施工前要再一次对元件进行有效的复测，并且将其作为做种的初始读数。如果出现异常数据以及环境条件变化的情况要进行及时的观测，查明造成数据异常的原因并立即进行整改。

五、沉降变形观测的具体要求

(1)观测要求

安排专人在现场进行沉降变形观测实施，在观测点周围设置一定的水准点，便于实现长期观测，对水准点的高程进行严格控制。每次观测前要严格的检查和校验有关的仪器和设备，防止由于设备故障而造成数据的误差。由专门负责人来收集和整理每个观测点的数据，保证数据记录的详细和准确。

(2)沉降观测小组

在观测过程中设置一定的小组，专门负责埋设设备以及测量和保护等工作，小组中要进行明确的分工，确保责任落实到人。

(3)观测方法

①按国家二等精密测量方法来进行相应标高的测量，保证±1mm的测量精度。

②在剖面沉降测试中通过沉降仪来完成，保证灵敏度为0.01mm，以及8mm/30m测量精度。

③通过水准仪来连续的观察沉降板一段时间，对高程进行观测和记录，确定其初始高程。

④用全站仪来观测位移边桩。在设置基准桩时，在监测横断面的延长线的外端于路基两侧设置基准桩，保持其与最外侧边桩的距离≥30m(即基准桩不受土体变形影响)，这样，在监测范围外侧由两排基准桩形成控制网，用以观测边桩位移。边桩控制标准：边桩控制在每昼夜≤3mm。

⑤选用的监测设备需要满足精度高，性能稳定的要求，同时应避免造成施工干扰。

(4)观测元件的埋设

①沉降变形监测桩：采用φ65mm长0.25m左右的带弯头的光圆钢筋。通常来说，在埋设沉降变形观测桩时，要求路基填筑位置处在基床表层顶面，预压路堤进度处在基床底层顶面，路基面的观测桩通常设置在距离左右线路中心约3.2m处。在预先设计的位置进行监测断面埋设时，要通过砂浆来对其进行包封固定，范围大约为深0.3m，桩周边长0.15m。

②沉降板：组成部分主要包括金属侧杆、保护套管以及钢底板等，钢底板长和宽各位50cm，厚度为1cm。遵循事先制定的设计图来完成焊接工程。沉降板标高变化严格遵循国家二等机密水准测量方法通过水平仪来进行测量。

沉降板要埋设在褥垫层顶，并且要嵌入大约10cm褥垫层内，埋设完成后通过中粗砂来回填处理。保护套管通畅要比测杆略低，在上口部分通过封盖来将管口封住，对于保护套管的稳定可以通过周围的填筑来实现。当沉降板埋设完成后，对其测杆杆顶的标高进行测量，并且将其作为初始读数。

③深层沉降仪：通常组成部分包括测杆、位移传感器、塑料波纹管以及金属软管。钻孔深度要深入到硬质的稳定层，同时保持钻孔垂直，完成钻孔后对空口进行平整和密实处理。

埋设要求：

A.如果地基采用的方法为桩处理，那么应在桩间的形心处埋设沉降板。

B.通过引孔埋设的方法，保持φ110的钻孔孔径，同时要保持钻孔的垂直，要保证钻孔的实际深度与沉降仪总长相同，钻孔完毕后要对孔口进行平整处理。

C.在进行安装前要先进行孔底的灌浆，从而将底端的锚板进行充分固定。

D.在安装沉降仪过程中，要将法兰沉降板朝上、锚板朝下，同时保护工作可以通过拉绳来得以实现，防止元件掉落。

④剖面沉降管：在这过程中要采用抗弯度适宜，能够满足土体竖向位移要求，具有较好柔韧性并且不易被压碎的专门的PVC管，顺直导管内的十字导槽，同时将管端的接头进行密封处理。在剖面沉降变形观测时，将沉降仪的探测导轮卡在导槽内，读取数据时按照一定的间距来进行，通过水准仪测量起始端管口的高程，在这过程中要严格按照二等精密水准测量方法来实行，测量完毕后对相应数据进行分析和处理，从而掌握不同位置的沉降量情况。

将剖面沉降管埋设在褥垫层顶面的槽中，埋设完成后用中粗砂对槽底找平，表面回填中粗砂与褥垫层相平；埋设剖面沉降管时，按设计要求通过螺钉来完成组装，通过外接头连接导管，其长度要比实际埋设长度长2m，两端通过管盖封闭。除此之外还要事先将一条镀锌钢丝层穿在导管内，从而能够进行沉降仪的牵引。保持沉降管导槽与地面垂直，对其两端部分进行充分的保护。当上部填料完成压实并且状态稳定后对其进行连续的监测，在数据中选择相对较为稳定的作为初始度数。

⑤位移边桩：采用钢筋砼来制作位移边桩，其规格尺寸为1.5×0.15×0.15m，将直径为6mm的一根半圆形侧头插入桩顶中心处，钢筋顶要露出砼面，长度大约保持在2～3mm，预先通过砂轮将其打平，完成埋设处理后将其挫成出十字形，并且与路基中线垂直，从而为观测提供由有利条件。

位移边桩埋设：在埋设位移边桩过程中尽量通过人工的挖坑进行，并且用土和砂等进行填充和压实处理，用砼来将桩周顶部5cm固定，保证边桩埋置的稳定。

6. 结束语

综上所述，在施工期间必须要开展沉降变形及稳定性的观测，这样不但可以确保路基在施工期间的稳定及安全，还可以精准的预测施工后的沉降变形量。本篇文章所探讨的有关路基沉降变形监测的实施方案，在实施过程中还存在一定的不足，希望业内人士给予批评指正，并且希望本篇文章可以为铁路路基沉降监测施工带来一定的借鉴，推动我国铁路建设行业的发展。

参考文献

[1] 王占海.路基沉降监测在公路拓宽工程中的应用[J].国防交通工程与技术. 2015(S1)

[2] 张学峰.高速公路软基沉降监测及处理技术分析[J].华东公路. 2014(03)

[3] 肖桃李,程飞,查春光.高速公路复合地基施工沉降监测与分析[J].长江大学学报(自科版). 2014(04)

作者简介：

刘铁军(1982-)男，汉族，大学本科，工程师，主要从事施工技术管理。