浅论高速铁路沉降观测技术

浅谈高速铁路沉降观测技术

张XX

（中铁二十一局宝兰客专咸阳 712000）

摘要：高速铁路工程沉降变形观测是确保铺设质量的基础，对保障高速列车的安全平稳运行和高速铁路轨道的几何平顺性及稳定性有极大作用，是确定合理无砟轨道铺设时间的关键。本文结合宝兰客专西坪隧道沉降观测实例，介绍了高速铁路沉降观测的技术要求，布设方案和观测过程，对高速铁路隧道沉降观测技术进行了总结。

关键词：高速铁路；沉降观测；测点布设；二等水准

1 引言

近年来，随着我国经济建设的推进，高速铁路建设也得以迅猛发展。高平顺性和高稳定性是高速铁路的两个重要特点，这两个特点决定了高铁工程沉降变形监测的意义和重要性。高速铁路无砟轨道对工后沉降要求严格、标准高，沉降受到的影响因素也较多，因此对高速铁路沉降观测的数据生产过程必须严格把关，使作业过程规范化，保证沉降监测作业的顺利实施，从而有力保障高速铁路的建设。

1.1工程概况

宝兰客专西坪隧道位于天水市麦积区伯阳镇与社堂镇之间渭河右岸黄土覆盖的黄土梁峁区，设计为双线式无砟轨道隧道，隧道起点里程IDK750+027，终点里程IDK754+304.8，全长4284.624m，隧道洞身全部位于湿陷性黄土地层中，通过段地形起伏较大，洞身段最大埋深244m，海拔高程1102～1342m，相对高差约340m。

1.2电子水准仪

相对于其它测量仪器，电子水准仪出现较晚，这主要是由于水准仪和水准标尺不仅在空间上是分离的，而且两者的距离可以以1米多变化到100米，因此在技术上引起数字化读数的困难，但经过数十年的发展，现在人们已经攻克这一难题，电子水准仪也已普及，并具有能自动读数，作业效率高，精度高，操作简便等优点。电子水准仪又称数字水准仪，它采用条码标尺进行读数，将仪器照准条码尺并调焦使条码尺成像清晰，人工完成照准和调焦之后，标尺条码一方面被成像在望远镜分化板上，供目视观测，另一方面通过望远镜的分光镜，标

尺条码又被成像在光电传感器（又称探测器）上，即线阵CCD器件上，供电子读数。

2 沉降观测技术要求

隧道内采用无砟轨道时，应进行沉降观测及评估。沉降观测从仰拱施工结束后进行观测，变形观测期一般不应少于3个月。观测数据不足或工后沉降评估不能满足设计要求时，应适当延长观测期。预测的无砟轨道隧道基础工后沉降值不应大于15mm，地质条件较好、沉降趋于稳定且设计及实测沉降总量不大于5mm时，可判定隧道基础沉降满足无砟轨道铺设条件。

表2-1 隧道基础沉降观测频次

观测阶段

观测频次

观测期限观测周期

无砟轨道隧底工程

完成后

3个月1次/周

无砟轨道铺设后3个月

0～1个月1次/周

1～3个月1次/2周表2-2水准测量主要技术标准

等级每千米高差

全中误差

（mm）

路线长度

（km）

水准仪等级水准尺

观测次数往返较差

或闭合差

（mm）

与已知点符合或

表2-3水准测量观测要求

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≥0.55

3 沉降观测线路

隧道内沉降观测按二等水准方法进行，采用莱卡DNA03电子水准仪进行现场观测，该水准仪具有奇偶站变换功能，按以下顺序进行：

往测：奇数站为后—前—前—后

偶数站为前—后—后—前

返测：奇数站为前—后—后—前

偶数站为后—前—前—后

图3-1隧道沉降观测水准路线示意图

4 沉降观测测点布设

隧道内一般地段沉降观测断面的布设根据地质围岩级别确定，一般情况下，Ⅲ级围岩每400m、Ⅳ级围岩每300m、Ⅴ级围岩每200m布设一个观测断面，地应力较大、断层破碎带、膨胀土、湿陷性黄土、明暗交界、围岩变换等不良和复杂地质区段适当加密布设，观测断面间距宜为50～100m。隧道仰拱施作完成后，每个观测断面在仰拱两侧布设一对沉降观测点，待水沟电缆槽施工完成，将观测点转移至两侧边墙，高于水沟盖板顶面0.2m处，如图2-2所示。

图4-1 隧道观测标最终埋设位置示意图

埋设于仰拱上的观测点，可按桥梁承台观测点设置；埋设于边墙上的观测点，可按桥梁墩身观测点设置要求进行设置，并应符合图2-3的要求。

竖向安装

图4-2 隧道变形观测点埋设方法

5 隧道内现场量测

5.1仪器与设备

表5-1 仪器设备表

设备型号数量莱卡电子水准仪DNA03 2

配套条码尺配套条形灯条形灯电池~

~

~

2（套）

2

2

三脚架~ 2

外接蓝牙~ 2

数据线~ 2

量测手机Android 2

5.2 洞内观测

由于隧道较长，现场安排两组人员进行观测，每组三人，分段测量，采取二等水准测量方法按规划好的附和水准线路进行观测。组装好水准尺和和条形灯，立在观测标上，将水准仪架在两水准尺中间位置，连接外接蓝牙设备，在手机端打开沉降观测软件，打开蓝牙连接仪器，确定连接没有问题，开始量测。按后前前后、前后后前的顺序进行观测，观测的数据会实时传送到手机，一个测站完成后软件会自动计算该点的高程和两次观测的差值，即该点的沉降值，确定所得的数据没有超限或其它问题后，搬站进行下一站的测量，返测路线应与往测路线相同，依此方法完成整个测段的测量。

5.3 数据处理上传

一个测段测量完成后，点击测量结果查看往返测的闭合差有无超限，没有问题后点击平差，对所测的数据进行平差处理，查看每个点的平差结果是否符合要求，整个水准线路是否合格，若不合格则分析问题原因，重新进行观测，数据都合格就可以保存数据然后上传系统，等待评估。

6 结语

通过西坪隧道沉降观测实例体现了沉降变形监测对于保障高速铁路的建设的重要意义，