第二章 路基工程沉降观测及评估

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路基沉降观测目的： 一是用来指导现场路基施工填筑速率; 二是用来推算路基工后沉降。
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《铁路特殊路基设计规范》要求： “在软土地基上填筑路堤时，应在边坡坡脚外设置边桩， 在路堤中心线地面上设置沉降观测设备，进行水平位移和沉 降观测，控制填土速率，测定地基沉降值，同时作为验交时 控制工后沉降量的依据。” 《时速300-350公里新建客运专线铁路设计暂行规定》要求： “软土及松软土地基上填筑路堤时，应在边坡坡脚外设置 边桩进行水平位移观测，在路堤基底地面设置沉降观测设备 进行沉降观测。在路堤填筑过程中，必须控制填土速率。控 制标准应为：路堤中心地面沉降速率≤1.0cm/每昼夜，坡脚 水平位移速率≤0.5cm/每昼夜。应根据沉降观测情况进行综 合分析，以推算地基的最终沉降量，并及时调整工艺、工法 使地基处理达到预定的控制要求，同时应作为验交时控制工 后沉降量的依据。”
施工方：数据精准、可靠、及时、按频次”，元器件埋设 规范、保护到位， 观测“三固定” 监理方：全程旁站、数据验算检查、平行抽检观测 咨询方：提供观测过程的全方位技术支撑，评估观测数据 （阶段性和最终结论） 设计方：提供设计上的技术支持（设计原则、设计变更） 建设单位：协调各方工作，完善沉降管理工作
位移观测边桩观测方法: 采用水平位移观测方法，按测量精度要求和频次定期观测位移观测边桩 水平位移。
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单点沉降计：是一种埋入式电感调频类智能型位移传 感器，由电测位移传感器、测杆、锚头、锚板及金属 软管和塑料波纹管等组成。
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单点沉降计埋设要求 采用钻孔引孔埋设，钻孔孔径Ф108 或Ф127，钻孔垂直，孔深应 达到硬质稳定层（最好为基岩），并与沉降仪总长一致。根据 钻孔深度配置沉降计的下锚段的标准节长度，实测标准节长度 应减掉单点沉降计的长度。 孔口应平整密实。安装前先在孔底灌浆，以便固定底端锚板， 安装时锚杆朝下，法兰沉降板朝上，注意要用拉绳保护以防止 元件自行掉落，采用合适方法将底端锚板压至设计深度。每个 测试断面埋设完成后，位移计引出导线用钢丝波纹管进行保护， 并挖槽集中从一侧引出路基，引入坡脚观测箱内。沉降板上填 筑一层填料后，或埋设完成后3～5 天待缩孔完成后测试零点， 初始值测量时需进行三次以上，且该值稳定（每次误差不超过 0.5mm）取平均值作为初始值。 观测路堑换填基底沉降或隆起变形埋设在换填基底面，表面应 平整密实；观测路基本体变形按设计断面图埋设。
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总体工作流程
设计单位沉降观测与评估技术交底 咨询评估单位制定相应实施细则 施工单位的细则学习与沉降数据管理软件培训 施工单位的沉降观测实施、监理单位全程监督检查、咨询 评估单位与设计单位的技术辅助服务 咨询评估单位出具工程评估意见
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重点工作内容的各方职责
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（二）路基沉降观测和分析 2．沉降观测断面的间距一般不应大于50m，对于地势平坦、 地基条件均匀良好、高度小于5m的路堤或路堑可放宽到 100m；对于地形、地质条件变化较大地段应适当加密。.对 地形横向坡度大或地层横向厚度变化大的地段，应布设不少 于1个横向观测断面。一个沉降观测单元（连续路基沉降观 测区段为一单元）应不少于2 个观测断面。路堤与不同结构 物的连接处应设置沉降观测断面，每个路桥过渡段设置距离 桥头5～10m、20～30m、50m 处分别设置一个沉降观测断面， 每个横向结构物每侧各设置一个观测断面。沉降观测装置应 埋设稳定，观测期间应对观测装置采取有效的保护措施。
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《客运专线无碴轨道铁路设计指南》要求： “软土路堤在填筑过程中，必须控制填土速率。控制标准 为：路堤中心地面沉降速率每昼夜不得大于10mm，坡脚水 平位移速率每昼夜不得大于5mm。”“土质地基路基均应进 行工后沉降分析。路基在无碴轨道铺设完成后的工后沉降应 满足扣件调整和线路竖曲线圆顺的要求。”
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（二）路基沉降观测和分析
1、沉降观测的准备工作

水准基点控制网建网

选点、埋标 施测方法，精度


数据处理

人员、仪器设备准备

Fra Baidu bibliotek组织机构建立
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细则要解决的三个问题



点位布设问题 ---探测变形空间分布的情况 测量精度问题 ---探测多大的变形量 测量频率问题 ---探测何种规律变化的变形量
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沉降评估的重要性
服务施工 建设
铺轨时机 的确定
轨道平顺 性的保证
高铁安全 性、舒适 性的必然 要求
运营的需 要
长期、高 效、稳定
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变形观测与分析评估是一项系统工程
设计措施与 计算
施工过程中 的实施监测
无砟轨道铺 设条件的评 估
运营期间的 观测验证与 安全
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（二）路基沉降观测和分析 断面观测点包括沉降观测桩、沉降板、剖面沉降管、单点沉 降计、分层沉降计、定点式剖面沉降测试压力计等沉降观测 设备，还包括测斜管、水位井、孔隙水压计、位移桩等辅助 设备。
目前主要采用沉降观测桩、沉降板、剖面沉降管、单点沉降 计和位移桩。
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沉降观测桩： 桩体选择Φ 20mm 不锈钢棒，顶部磨圆并 刻画十字线，底部焊接弯钩，待基床表层级 配碎石施工完成后，通过测量埋置在设计位 置，埋置深度不小于0.3m，桩周0.15m 用 C20 混凝土浇筑固定，完成埋设后测量桩顶 标高作为初始读数。 路肩沉降观测桩观测方法 采用水准测量方法，按测量精度要求和频次 定期观测路肩观测桩顶面测点高程。
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横剖面沉降观测方法
采用横剖仪和水准仪进行横剖面沉降观测。每次观测时，首先用水准仪测出 横剖面管一侧的观测桩顶高程，再把横剖仪放置于观测桩顶测量初值，然后 用横剖仪测量各测点。区间每2.0m 测量一点，车站内测点间距可为3.0m。
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位移边桩：采用C15 钢筋混凝土预制，断面采用15cm×15cm 正方形，长度 不小于1.5m。并在桩顶预埋Φ20mm 钢筋，顶部磨圆并刻画十字线。 1） 边桩埋置深度在地表以下不小于1.0m，桩顶露出地面不应大于10cm。 2） 埋置方法采用洛阳铲或开挖埋设，桩周以C15 混凝土浇筑固定，确保边 桩埋置稳定。完成埋设后采用全站仪测量边桩标高及距基桩的距离作为初始 读数。
沉降观测可在线路两侧地基、路肩和线路中心设置观测桩， 在地基和基床底层的顶面设置剖面沉降管，或在线路中心 设置沉降板。
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（二）路基沉降观测和分析 1．一般情况下，路基沉降观测应以地表沉降观测、路基面 沉降观测、水平位移观测为主，其它的观测按设计要求设置。
沉降观测断面沉降板与坡面稳定观测桩埋置位置示意图
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重点工作阶段的数据处理
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沉降评估流程与职责上的一些突出问题
施工方 观测进度滞后，观测点数完成情况不理想； 观测频次未严格执行； 存在测量误差超限情况； 内业资料整理不规范； 施工单位未及时对观测数据进行自检，对异常数据进行分 析并补测；
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（一）一般规定 路基填筑完成或施加预压荷载后应有不少于6个月的观测 和调整期。 观测期内，路基沉降实测值超过设计值20%及以上时，应 及时会同建设、勘察设计等单位查明原因。 路基沉降观测断面的设置及观测断面的观测内容应根据地 形地质条件、地基处理方法、路堤高度、堆载预压等具体 情况，结合沉降预测方法和工期要求具体确定观测方案。
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第二章 路基工程沉降观测及评估
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一、路基沉降评估方法 沉降的定义 基础设施在竖直方向产生的变形，包括下沉和隆起，向 下为“正”，向上为“负”。 差异沉降定义(无砟轨道） 在铺轨工程完成以后，路桥或路隧等连接处产生的沉降 差。 折角的定义(无砟轨道） 在铺轨工程完成以后，路基与桥梁或隧道间由于过渡段 沉降造成的弯折角度。
监理方 监理单位平行观测未到位； 旁站和测点埋设监督未到位； 评估方 动态评估渠道不畅通 ； 不能及时发现、掌握现场观测情况，解决存在的问题；
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沉降评估流程与职责上的一些突出问题
评估方 评估单位的意见不能及时贯彻； 关键技术环节尚有待解决； 设计方 过程技术服务不到位； 建设方 建设指挥部不能全面掌握情况，管理机制不到位。
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沉降板观测方法 采用水准测量方法，按测量精度要求和频次定期观测沉降板 测杆顶面测点高程。沉降板观测时应在测杆头上套一个专用 的测量帽。测量帽下部以刚好套入测杆为宜，测量帽上部以 中心为一半球型的测点。在沉降板测杆接高时应同时测量接 高前后的测杆高程。
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剖面沉降管：采用专用塑料硬管，其抗弯刚度应适应被测土
沉降评估不到位的实际问题
不能正常 按工期进 行铺轨
建设期的 轨道底座 板开裂
运营期的 轨道底座 板开裂
舒适性、 安全性降 低
运营期的 工程质量 事故
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沉降评估的总体原则
总体原则：重点路基，兼顾桥隧，过程监控，信息化监测， 快速传递数据，成果可控。 观测实施的重点：“数据精确、准确、可靠、及时、连续、 按频次”，规范元器件的埋设和保护，执行“三固定”原则。 加强管理、规范管理、多方协调。
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路基总沉降是由不同阶段的沉降组成，与铁路运营直接 相关的是路基的工后沉降，要注意有砟轨道和无砟轨道 对工后沉降计算的起点是不一样的。
有砟轨道和无砟轨道对工后沉降计算的起点是不一样的，有 砟轨道工后沉降从B点开始计算，无砟轨道从A点开始计算。
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路基的工后沉降主要由： 路基填土的压密下沉； 行车引起的基床累计变形； 地基产生的路基工后沉降； 三部分组成。
体的竖向位移要求，导管内十字导槽应顺直，管端接口密合。剖 面沉降测量是将剖面沉降仪探头预埋在剖面沉降管十字导槽内， 从一端按一定间距依次读数。
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剖面沉降管埋设要求 1）路基基底剖面沉降管在地基加固及垫层施工完毕后，填土至0.6m 高度碾 压密实后开槽埋设，开槽宽度20～30cm，开槽深度至地基加固垫层顶面， 槽底回填0.2m 厚的中粗砂，在槽内敷设沉降管(沉降管内穿入用于拉动测头 的镀锌钢丝绳)，其上夯填中粗砂至与碾压面平齐。 2）在涵顶敷设沉降管的应涵顶填土0.6m 厚开槽施工埋设，原则同基底剖面 管埋设方法。 3）沉降管埋设位置挡土墙处应预留孔洞。沉降管敷设完成后，在两头设置 0.5 m×0.5 m×0.95m C20 素混凝土保护墩。并于一侧管口处设置监测桩， 监测桩采用C20 素混凝土灌注，断面采用0.5 m×0.5 m×1.6m，并在桩顶预 埋半圆形不锈钢耐磨测头,监测桩用钢筋混凝土保护盒保护。待上部一层填 料压实稳定后，连续监测数日，取稳定读数作为初始读数。 4）采用横剖仪和水准仪进行横剖面沉降观测。每次观测时，首先用水准仪 测出横剖面管一侧的观测桩顶高程，再把横剖仪放置于观测桩顶测量初值， 然后用横剖仪测量各测点。区间每2.0m 测量一点，车站内测点间距可为 3.0m。
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沉降板 应严格按设计要求进行埋设，一般情况如 下：由钢底板、金属测杆（φ40mm 镀锌铁管） 及保护套管（φ75mm PVC 管）组成。钢底板 尺寸为50cm×50cm，厚1 cm。
1） 沉降板位于路堤中心，基底铺设碎石垫层的地段埋设于垫层顶面， 基底设混凝土板地段置于板顶面；沉降板埋设位置应按设计测量确定， 埋设位置处可垫10cm 砂垫层找平，埋设时确保测杆与地面垂直。 2） 放好沉降板后，回填一定厚度的垫层，再套上保护套管，保护套 管略低于沉降板测杆，上口加盖封住管口，并在其周围填筑相应填料， 稳定保护套管，完成沉降板的埋设工作。 3） 采用水平仪按二级测量标准测量埋设就位的沉降板测杆杆顶标高 作为初始读数，随着路基填筑施工逐渐接高沉降板测杆和保护套管， 每次接长高度以1m 为宜，接长前后测量杆顶标高变化量确定接高量。 金属测杆用内接头连接，保护套管用外PVC 管外接头连接。 4） 接长套管时应确保垂直，避免机械施工等因素导致套管倾斜。