路基课题2-路基沉降动态变形监测技术研究

武广客运专线路基课题研究之二

路基沉降动态变形监测技术研究

1概述

铁路路基因组成材料颗粒之间存在空隙，在运营荷载的长期作用下，沉降变形是不可避免的。铁路客运专线的路基，为满足在列车高速运行条件下线路的平顺，保障运营舒适和行车安全，必须对路基总沉降量和工后沉降有所掌握并严格控制。武广铁路客运专线借鉴国外高速铁路路基工程建设的经验，并大量吸收近几年在秦沈、遂渝、京沪等铁路路基施工沉降变形的监测成果，在设计文件中，设置了路基沉降动态变形监测系统。沉降动态变形监测的内容包括路基面沉降监测、路基本体沉降监测、基底沉降监测、深厚层地基分层沉降监测、软土地基水平位移监测、复合地基加筋（土工格栅）应力应变监测共六个方面。其中前五项是路基沉降动态变形监测的主要内容。

路基沉降变形监测的目的，是以实际变形监测数据为基础，采用科学的方法对路基的沉降变形综合分析和评估，验证设计并检验施工质量，全面掌握路基的变形动态，分析和推算路基的最终沉降量和工后沉降。这既是保障客运专线路基工程质量的需要，也是铁路工程科学设计、科学施工的重要体现和基本要求。

近些年，在我国部分铁路建设项目上，通过对路基沉降变形监测的试验段试验，积累了许多宝贵的经验，这次在武广客运专线路基设计上，充分地吸收了其中的成果，为在施工中系统收集武广客运专线路基沉降变形资料奠定了基础。

在路基沉降动态变形监测方面，过去我们做的工作很有限。通过对这一课题的研究，可以使我们对路基沉降动态变形监测的方法、沉降变形的规律以及沉降变形综合分析和评估有一个初步的认识，进而对以后在客运专线路基工程施工阶段如何进行沉降动态变形监测和控制做好必要的准备。

2武广客运专线路基沉降的控制要求

武广客运专线路基沉降，规定了工后沉降、沉降速率、不均匀沉降、

过渡段差异沉降形成的折角和差异沉降错台五项要求，控制标准见下表：

3路基工后沉降的组成

路基沉降变形的控制，核心内容是工后沉降和总沉降量的控制。路基工后沉降变形的分类方法很多，从引起路基变形的受力条件分析，主要有下列三个方面因素所组成：

（1）路基面在列车荷载作用下发生的变形；

（2）路堤本体在自重作用下的压实沉降；

（3）地基的压密沉降。

根据资料，路基面在列车荷载作用下发生的变形，虽然在列车运营期间始终存在，但通过提高路基面材料的质量、提高压实标准等控制措施，该部分变形大多在5mm以内；路堤本体在自重作用下的压实沉降随路堤填料的性质、填筑高度的不同虽大小不一，但一般都在路基填筑高度的0.1%~0.55%范围，路基填筑施工后1～2年基本完成；而地基的压密沉降，因路基高度和地基条件的不同，沉降差异较大，这部分变形一般经历的时间比较长，是路基沉降变形监测的重点。

4监测剖面与监测点的设置

4.1监测剖面设置原则

（1）监测数据可比性强，便于分析评估。

依据这一原则，对路基面沉降监测、路基本体沉降监测、基底沉降监测、深厚层地基分层沉降监测四项内容，设置于路基同一剖面。

（2）密度合理，具有代表性。

依据这一原则，监测剖面的布置，在路基工点及段落、路基长度、地质条件方面需相互兼顾。

武广客运专线设计规定：路基每个工点不少于2个监测剖面，且剖面间距不大于50m。在地质条件差异大、地形变化大的地段及发生沉降差异较大的过渡段范围需适当加密，一般20m布置一处，过渡段折角处必须有

监测剖面。此外，软土地基的水平位移监测及复合地基加筋（土工格栅）应力应变监测与路基面沉降监测、路基本体沉降监测、基底沉降监测、深厚层地基分层沉降监测剖面的位置应协调。

4.2布置方法

当路基基底或下卧压缩层为平坡时，路堤主监测点设置在线路中心；当地表横坡或下卧土层横坡大于20%时，在填方较高侧或压缩层较厚侧增加监测点。路基底沉降与路堤本体沉降的监测点，一般布置于路基基底和基床底层顶面。软土及松软土路基填筑时，沿线路纵向每隔30~50m在距坡脚外2m处设置位移边桩，以控制填土速率，控制标准为：路堤中心地面沉降速率小于1.0cm/d，坡脚水平位移速率小于0.5cm/d。

4.3武广客运专线路基沉降变形监测点布置图

路基沉降变形监测，一般路堤地段监测剖面监测点布置见下图：

路基沉降变形监测剖面基本布置示意图

4.4监测点布置说明

4.4.1路基面沉降监测

路堤地段分别于路基中心、两侧路肩各设一个监测点，每个监测剖面共3个点，采用监测桩（包桩），路基成形后设置。

路堑地段，对厚层土质及全风化层路堑、红粘土和膨胀土路堑、花岗岩全风化层路堑与浅挖路堑（挖深≤3.0m），分别于路基中心、两侧路肩各设一个监测点，每个监测剖面共3个点，采用监测桩（包桩），路基成形后设置。

4.4.2路基本体沉降监测

于路基本体内设置监测点。当路基采用A、B组填料填筑时，采用高精度智能型单点沉降计埋设于线路中心的路基基床表层底部，一个监测剖面设一个测点；当路基采用改良土填筑时，用高精度智能型分层沉降计分层埋设，分层厚2.0~3.0m，分别于基床表层底部、基床底层底部设置，路基填高大于6.0m，在基床以下路基中增加一个监测点。路基成形后钻孔埋设。

当地表横坡大于20%时，于线路中心、较高侧的线路外侧3.1m处，分别采用高精度智能型单点位移计监测，每个剖面设2个测点。

4.4.3基底沉降监测

分别于路堤基底地面的线路中心（当地表横坡大于20%时，于线路中心、较高侧的线路外侧3.1m处）除埋设高精度智能型单点沉降计监测外，每隔一个剖面增设沉降板进行校核，各剖面设1~2个测点，路堤填筑前埋设。

4.4.4深厚层地基分层沉降监测

土层、全风化层厚度≥10m（软土、松软土厚度>6m）的地基，每隔50m 设置一处深层沉降监测剖面，过渡段路基必须设置。采用高精度智能型串联式分层沉降计，于路基中心地基中设置，分层厚度2.0~3.0m，在路基填筑前钻孔埋设。每个剖面一个测孔。

当地表横坡大于20%时，于线路中心、较高侧或压缩层较厚侧的线路外侧3.1m处分别采用智能型分层沉降计监测，除埋设高精度智能型单点沉降计监测外，每个剖面设2个测点。

4.4.5软土地基水平位移监测

软土、松软土路基地段，沿线路纵向每隔30~50m在距坡脚外2m处设置边桩进行水平位移监测，每个剖面设2个测点。

4.4.6加筋（土工格栅）应力应变监测

高填方或陡坡填土地段边坡土工格栅加筋补强，分别于路堤两侧边坡（边坡中部、地面以上2~3 m处）的土工格栅设置智能数码柔性位移计，对土工格栅的拉伸和压缩变形进行监测，每个剖面设4个测点。

路堤基底铺土工格栅加筋（特别是低路堤地基采用桩网结构加固）时，于路堤基底地面的线路中心、左右线中心至坡脚中间点附近的桩间土或桩