路基沉降观测数据分析

路基沉降观测数据分析
摘要：在道路的施工过程中，道路路基沉降的观测对于工程设计方式有着非常重要的作用，能够极大地影响道路的施工质量。

该文从沉降观测的方案入手，通过对某工程实例的分析，引出路基沉降观测数据的分析过程。

关键词：路基沉降观测
对于路基变形监测的方法而言，沉降观测是其主要的观测手段之一。

而在沉降观测中，对于沉降观测数据的分析是沉降观测的主要工作。

下面我们从沉降观测的方案入手进行分析。

1 路基沉降观测的方案
1.1 划分沉降观测阶段
在进行路基观测时，首先要做的是将路基的观测过程进行阶段性划分，其一般可以分为两个阶段：路堤的填筑时期，结构层的施工时期。

对于路堤的填筑时期而言，其一般都是指在对原地面以及软土基进行处理之后的整个填筑过程。

而对于结构层的施工阶段而言，其主要是指完成对路槽以下的路基的处理工作，并使其达到相应的设计方案标准，使其能够进行路面施工工作以及路面底基层的施工工作。

1.2 对路基填筑进行观测
(1)沉降标的组成
沉降标是由三部分组成的：管节、保护管箍、底座。

(2)加工沉降标
在对沉降标的加工过程中，要选用若干600×600×9?mm规格的沉降钢板以及一根直径20的自来水管或者钢管为原材料，将三块沉降钢板焊接在沉降板地中心位置，而对于其中钢管或自来水管道而言，则要求其根据填土的高度不同而进行改变。

一般来说，该管的长度与填土的高度呈正相关的关系。

(3)埋设沉降标
在进行沉降标的埋设过程中,如果该地段内存在砂垫层,就需要通过在砂垫层上铺设一层土,将其压实后进行埋设。

在水泥搅拌桩地段的沉降标埋设时,要注意是先在钢板下面铺设5cm左右的黄沙层,在安设沉降板时,要注意将底板安放水平,并且要对砂垫层进行适度地松散处理,从而使得地板能够与砂垫层完全接触,然后在地板与砂垫层的接触位置进行回填土处理,并将其夯实,以防止局部空虚的现象出现。

对于一般地段的沉降标埋设则只需要在原来地面上铺设两层土,并将其压实,然后就可以进行沉降标的埋设工作。

(4)检验测量仪器
在测量设备的选用方面,要选择双面格式的木质配对标尺来作为
测量的水准尺。

同时,在使用水准尺进行测量之前,要对水准器进行校验,对其外观进行检验,要求圆水准器的i角≤20,对其十字丝进行校验,对其水准仪的交叉误差进行校验。

在进行测量的过程中,也要对上述校验内容进行定期的检验,从而确保测量的准确性。

2 通过对某公路的测量进行数据分析
2.1 工程概况
某公路全长79.87?km，其运营已达11年，其主要以软土路基为主，且具有较差的均匀性，其淤泥层厚度在2.3～35.4?m范围内，含水量在60％～76％范围内，为了对其进行扩建，故对其软土路基进行沉降测量。

2.2 测量精度
在进行路基沉降测量时，使用了二等水准的测量方法。

采用了LEICA NA2型号的精密光学水准仪与测微仪。

其精度标准为±0.3?mm/km，分度值为0.01?mm。

水准标尺选用铟钢精密水准标尺，其基辅差是(4.5?mm±0.05?mm)，在观测时，要严格控制其前后的仰视差，要求其仰视差不能超过1.0?m，累计值不能超过3.0?m，其高差闭合差不能超过mm。

2.3 测量点的布设
在布设工作基点时，要尽量选择基本无沉降的桥台上；在布设沉
降观测点时，要在右半幅的路面上选择21个有代表性的断面，在每个断面设置2个观测点，将一个设置在路面的路肩上，另一个设置在中央的分隔带上；在布设水准基点时，要将其布设在沉降范围之外，以公路中心为轴线，在距离其50～200?m的范围内进行布设。

对其进行连续三个月的观测，如果没有出现沉降则说明该路段稳定，并且要在以后的的观测中定期对其进行检查。

2.4 测量数据分析
现在有很多测量分析方法，如：灰色系统法、遗传算法、BP神经网法、以及曲线拟合法。

本文采用的是等步长GM灰色模型来对其进行分析。

由于GM灰色模型分析方法需要原始测量数据维数不低于4维，在对测量数据进行分析的方面具有非常大的优越性。

在该公路的沉降观测中用了一年时间，进行7次测量，因此采用该模型的分析方法，能够有效地保证分析的精确度。

（1）建立模型
设原始数据序列为M（0）={m(0)(1),m(0)（2），……，m（0）（n）}，将其进行一次累加处理，设其数据序列为M（1）={m（1）（1），m(1)(2)，……，m（1）（n）}，之后再对X（1）序列进行紧邻均值处理，设其序列为P（1）={p（1）（1），p（1）（2），……，p（1）（n）}，在上式中，m（1）（t）=（t=1，2,3，…，n）p（1）（t）=0.5（m （1）（t）+m（1）（t-1）），（t=2,3…，n）
那么，可以列出响应方程
（t=0,1,2，…；a，b为待估常数）
设其参数向量为，那么，可以根据最小二乘法的计算方法计算出a，b的值，
其中B=Y=[m(0) (2) m(0)(3) … m(0)]τ
根据其响应方程的计算方法，能够算出时间序列累积沉降量M （1），通过用公式
（t=1,2，3，…），就能够将其还原成通过原始数据M（0）预测的数据序列。

其中，在GM模型中，一般采用后验差法与残差法来对其精度进行检验。

本文采用残差法，对其精度进行检验。

残差e（0）（t）=m（0）（t）-
相对残差k（0）（t）=|e（0）（t）/m（0）（t）
其中，残差与相对残差的值越大，那么，其预测的精度就越差。

根据式，，，那么，可以求出其方差比c=s2/s1以及误差概率p=，通常情况下，其精度评价标准为：一级精度，p>0.95,c>0.35;二级精度(合格精度)，0.80<p<0.95,0.35<c<0.50。

通过以上公式，可以计算出其中点、边点的最终沉降量为27.089335?mm，49.952705?mm。

(2)分析
通过对数据的处理看出，软土地基逐渐的趋于稳定，但是第六次与第七次之间相差2.52mm，其值仍然大于允许沉降的范围，故在接下来的时间里，仍要对其进行定期的检测，直至稳定。

3 结语
在道路工程的施工中,必须要适时的对公路的沉降进行检测,从而及时的对公路进行维修,保证公路的质量,从而有效地对人们的出行安全形成保障,促进我国经济健康快速发展。

参考文献
[1] 崔爱明,刘建生,纪若野.某高速公路软土地基沉降观测数据分析[J].岩土工程界,2009(11).
[2] 尚金光,张献州.高速铁路路基沉降观测分析与评估方法研究[J].路基工程,2011(3).
[3] 王建业,周世军.高速铁路路基沉降观测及曲线拟合[J].四川建筑,2012(5).。