软土路基沉降观测数据处理分析资料

软土路基沉降观测数据处理分析

杨堃

内容提要

高速铁路是现代化铁路的重要标志，集中体现了当代高新技术的发展成果，代表着当今世界铁路的发展方向。无砟轨道的永久变形只能通过调整扣件来恢复轨道的几何形状，但扣件的调整量非常有限，只能依靠严格限制线下工程的沉降量来解决。因此，高速铁路无砟轨道的铺设与运营，对路基、桥涵、隧道等线下工程的工后沉降要求严格、标准高。

关键词：高速铁路沉降观测区域沉降

1.高速铁路发展概述

高速铁路是现代化铁路的重要标志，集中体现了当代高新技术的发展成果，代表着当今世界铁路的发展方向。但是，高速铁路，特别是时速在300km以上铁路的出现，对中国传统的铁路设计、施工、检测、养护维修提出了新的挑战，在许多方面深化和改变了传统的观念和思想。由于高速铁路的高速性和较高的平稳性要求，传统的有砟轨道已不能满足高速铁路的要求，无砟轨道以其稳定性好、耐久性强、刚度均匀、维修工作量少等综合优势得到广泛的应用，国内新建高速铁路大多采用无砟轨道形式。

相对于有砟轨道，无砟轨道对结构的刚度、基础的沉降更加敏感。无砟轨道的永久变形只能通过调整扣件来恢复轨道的几何形状，但扣件的调整量非常有限，只能依靠严格限制线下工程的沉降量来解决。因此，高速铁路无砟轨道的铺设与运营，对路基、桥涵、隧道等线下工程的工后沉降要求严格、标准高，一般要求工后沉降不超过15mm（《高速铁路沉降变形观测评估理论与实践》中解释为铺轨完成后所产生的沉降）。但是，就目前的沉降计算精度，还不足以达到控制无砟轨道工后沉降的要求，因此，在工程设计阶段设计单位应对变形监测进行规划、设计，施工时建立线下工程变形监测网，施工单位对线下工程进行及时准确的变形监测，最终由评估单位对变形监测所采集的数据进行系统的分析和评估，推算出最终沉降量和工后沉降，确定无砟轨道合理的铺设时间。

作为高速铁路的施工单位，要在施工阶段进行线下工程沉降变形监测工作，做好数据的采集，计算和分析，为后续的评估工作做好准备。由于路基工程沉降变形监测具有复杂性和广泛的代表性，笔者文以津秦客运专线滨海北站路基为例对沉降变形观测进行初步的探讨和分析。

2.工程概况

津秦客运专线工程线路途经的天津市所辖的河东区、东丽区、塘沽区、汉沽区、宁河县、向北经丰南至唐山市区、沿线地表均不同程度存在区域沉降问题，其中，以军粮城、汉沽两个漏斗区沉降变形尤为显著，本地区又以软土地质为主，加之地下水的无序开采，造成地区性的地表沉降，甚至不同季节地表沉降速率均有差异，由此给高速铁路的安全造成了不可预知的危害。

中铁二十二局第一工程有限公司承建路基区段位于天津市汉沽区，属于津秦客运专线Ⅰ标段，里程：DK67+195.7～DK69+615.92,长度2.3km。本路基区段正处在汉沽地下漏斗区，在本工程施工过程中，已发现可能是地表区域沉降导致基准点（工作基点）高程发生变化，沉降观测过程中也时常发现线路闭合差难以满足规范要求的现象，观测中也发现某阶段区域沉降给数据造成了很大影响，出现累计沉降量不可预知性，这对研究线下工程自身变形状态造成一定干扰，并直接影响评估单位对工后沉降预测值的失真。

3.沉降观测概况

3.1 工程区域沉降监测网

本区段路基设用I、Ⅱ、Ⅲ、IV四种类型监测断面，Ⅱ型断面仅在桥头布置，一般每间隔3个I型监测断面设置一个Ⅲ型监测断面。

I型监测断面包括沉降监测桩和沉降板。沉降监测桩每断面设置5个，施工完基床底层后，预压土填筑前，距左、右线中心4.7m处于基床底层顶面埋设2个沉降监测桩，其余3个于基床表层施工完成后布置于双线路基中心及距两侧路肩1m处的基床表层顶面上；沉降板位于路堤中心，位于桩帽板板顶，随填土增高而逐渐接高测杆及保护套管。

Ⅱ型监测断面包括沉降监测桩和定点式剖面沉降测试压力计。沉降监测桩每断面设置5个，埋设方法同I型监测断面；定点式剖面沉降测试压力计位于路堤中心，基底铺设碎石垫层的地段朴实于垫层顶面，基底设混凝土板地段置于板顶面。

Ⅲ型监测断面包括沉降监测桩、沉降板和剖面管。沉降监测桩每断面设置3个，布置于双线路基中心及距两侧路肩1m处的基床表层顶面上；沉降板位于路堤中心，底板埋设于基床底层顶面上，随填土增高而逐渐接高测杆及保护套管，横剖面管埋设于路堤基底碎石垫层顶面处。

路堤于横向结构物过渡段，于横向结构物顶部沿横向结构物的对角线方向铺设剖面沉降管。横向结构物两侧外边缘各2m处设置一个I型观测断面。

3.2 工程区域沉降监测网

津秦客运专线区域沉降监测网以天津市JY02、唐山市唐钢基岩点为约束点，采用国家

85高程基准，按国家一、二等水准规范要求的二等精度进行往返观测，观测频次为每三月一次。

3.3 本区段工作基点情况

本路基区段含CPⅠ点一个、CPⅡ点四个，自己加密工作基点五个，在实际情况中基准点、工作基点的沉降并不是我们预想的那样均匀变化，而是受气候，地下水等诸多因素的影响，基准点、工作基点可能出现短时间内的突变情况。由于其变化的不均匀性和不规律性，就要求我们及时的进行水准网的复测，从而更清晰的掌握基准点、工作基点的变化情况。

本区段2010年3月、2010年7月、2010年10月，设计院对津秦客运专线进行了三期水准网复测。2010年4月、2010年7月、2010年10月施工单位共进行了三次加密水准网复测，均按国家一、二等水准规范要求的二等精度进行往返观测，以设计院提供的基准点BM038，BM041为约束点进行整网平差。

表3-3-1 设计院复测成果对比表

表3-3-2 施工单位复测成果对比表

从设计院复测成果来看，本区段内基准点高程总体呈现沉降趋势，累计最大沉降出现在CPⅠ022点，为29.5mm，其它基准点沉降也在10mm以上，但第三期较第二期成果略有上升，这说明本区段区域沉降的不均匀性和不规律性；从施工单位复测成果可以看出加密工作基点较基准点变化情况普遍偏大，但总体趋势和基准点变化情况吻合。基准点及工作基点的无序波动给沉降变形观测工作带来了巨大影响。

基于以上的背景和原因，如何解决区域沉降问题对线下工程沉降变形的影响，进而确保沉降观测工作的顺利实施，沉降变形观测数据的合理性和沉降评估工作的顺利进行。本文将