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摘要：随着我国高速铁路的大规模建设，沉降观测与评估工作在高铁建设中的作用越来越显著。对高铁沉降观测质量的控制受到铁道部、建设单位及参建单位的高度重视，本文笔者总结高铁沉降观测与评估工作经验，结合高速铁路沉降观测工作的特点对高铁沉降观测与评估质量控制需采取的措施进行了介绍。
关键词：高速铁路沉降观测 质量控制 评估分析
中图分类号：U238 文献标识码：A 文章编号：
1 概述
我国的高速铁路大多采用无砟轨道形式，这种轨道的道床铺设完成后是无法调整的，只能通过轨道扣件进行竖直方向调整，而轨道扣件的调整范围有限，所以对铺设无砟轨道后的沉降控制就要求比较高。根据我国目前使用的轨道扣件的可调范围，综合各种因素，我国把工后沉降值设置为15mm，过渡段不同结构物间差异沉降5mm，沉降引起沿线路方向的折角不大于1/1000。这就要求沉降观测的精度要很高，我国铁路规范要求沉降观测测量精度为±1mm，读数取位至0.1mm。高铁沉降观测精度的高要求必须有相应的控制措施来实现其质量要求。
2 组织与管理
《客运专线铁路无砟轨道铺设条件评估技术指南》（铁建设[2006]158号，以下简称158号文）和《客运专线铁路变形观测评估技术手册》（工管技[2007]77号，以下简称77号文）对建设单位、观测单位、平行观测单位、监理单位、评估单位的职责和分工进行了详细的描述，笔者总结如下：建设单位组织协调；观测单位按要求观测；平行观测单位核对观测单位观测数据的精度；监理单位监督检查保证数据的真实可靠；评估单位对资料进行分析，预测工后沉降。
组织与管理中质量控制点为：
①建设单位充分认识沉降观测与评估的重要性和艰巨性，委托专业队伍进行沉降分析和评估工作，并建立完善的沉降观测管理结构。
②观测单位应由专业测量人员组成，人员充足，并经过培训才能上岗。配置的仪器设备的精度、数量应满足沉降观测的需要，并在合格有效期内。
③平行观测单位应是与观测单位相互独立的第三方。
④监理单位要有专业监理工程师进行旁站监理。
⑤评估单位对观测人员进行培训和指导。抽检观测方法和数据，预测分析工后沉降。
3 基准网和观测网的布设
3.1基准网的布设
基准網是由基准点和工作基点组成，每个基准网至少有3个以上基准点组成。基准网是沉降观测工作数据处理的依据，基准网的稳定性直接关系着沉降观测数据的精度和可靠性。所以基准点和工作基点埋设的位置和方式就显得尤为重要。
基准点和工作基点的埋设位置和方式应遵循以下原则：
①施工影响范围以外，距离线路中线不宜超过100米；
②基准网内点（包括基准点和工作基点）间距200米左右为宜；
③埋设的位置应便于长期保存，避开水渠边、池塘边、河边等不稳定的地方，避开老百姓的耕地、低洼地等易积水的地方，避开振动作业的车间、工厂，避开高压线、输电塔、变电站、通信塔、地下管线、大树等地方。
④应埋设在基岩或原状土中，有冻土的地方，还应埋在至少冻土线以下0.5米。埋设方法应严格按照相关规范要求埋设。
3.2观测网的布设
观测点应按照设计要求布设在结构物的特征位置，观测标志应按设计要求加工和埋设。埋设时应做到以下几点：
①标志加工符合规范要求，埋设时机合理，标志坚固，并有保护措施；
②埋设的位置要便于立尺和观测，考虑后期施工对其的影响。
③各工程项目部应成立专门小组，进行元器件的埋设、测量和保护工作，小组人员分工明确，责任到人。
④元件埋设时应根据现场情况进行编号，有导线的元件应将导线引出至路基坡脚观测箱内。
⑤凡沉降板附近一米范围内土方应采用人工摊平及小型机具碾压，不得采用大型机械推土及碾压，并配备专人负责指导，以确保元器件不受损坏。
⑥各施工队应制定稳妥的保护措施并认真执行，确保元器件不因人为、自然等因素而破坏，元器件埋设后，制作相应的标识旗或保护架插在上方。路堤填筑过程中，派专人负责监督观测断面的填筑。
⑦观测网应布设成固定的闭合路线，需要转点时用￠20以上，0.3米长钢筋打入路面硬实地下作为转点，尽量少用尺垫。如需尺垫，必须选用2.5kg以上的尺垫，在观测过程中尺垫应踩实，避免尺垫下沉。
4 沉降观测
基准网和观测网要分级布网，分级计算。基准网要定期复测，一般地区每6个月复测一次，有区域沉降的每3个月复测一次。对复测结果及时分析，确保用于沉降观测数据起算的基准点的稳定性。
4.1沉降观测频率
观测网按规范要求观测，不同结构物不同施工阶段观测频率要求不同，如下表1：
沉降变形观测时间和频次一般规定 表1
注：该观测时间及频次都未涉及无碴轨道铺设后。
4.2观测方法和精度
沉降监测网观测采用国家二等水准测量方法，使用电子水准仪进行测量。每次观测前，对所使用的仪器和设备进行了检验校正，并保留检验记录。观测时实行“五固定”即“固定水准基点、工作基点，固定人，固定测量仪器，固定监测环境条件，固定测量路线和方法”。
水准测量精度要求表2
沉降观测中质量控制要点如下：
①必须坚持5固定原则，严格按照二等水准测量要求观测；
②水准仪使用DS05级仪器，仪器及配套水准尺均应在有效合格检定期内。水准仪与水准尺在使用前及使用过程中，经常规检校合格，水准仪视准轴与水准管轴的夹角均不超过15″。仪器各种设置正确，其中有限差要求的项目按规范要求在仪器中进行设置，并在数据采集时自动控制，不满足要求的在现场进行提示并进行重测。
③外业测量一条路线的往返测使用同一类型仪器和转点尺垫，沿同一路线进行。观测成果的重测和取舍按《国家一、二等水准测量规范》（GB/T 12897-2006）二等水准有关要求执行。观测时，视线长度≤50m，前后视距差≤1.5 m，前后视距累积差≤6.0 m，视线高度≥0.5m；对个别观测标设置高度比较高，造成仪器视线高度超过0.5m的限差规定情况，视线高度限差可调整为不大于0.3m。测站限差：两次读数差≤0.4mm，两次所测高差之差≤0.6 mm，检测间歇点高差之差≤1.0 mm，观测读数和记录的数字取位：使用数字水准仪读记至0.01mm。
④ 观测时，一般按后-前-前-后的顺序进行，对于有变换奇偶站功能的电子水准仪，按以下顺序进行：
（1）往测：奇数站为后—前—前—后
偶数站为前—后—后—前
（2）返测：奇数站为前—后—后—前
偶数站为后—前—前—后
⑤每一测段均为偶数测站。晴天观测时给仪器打伞，避免阳光直射；扶尺时借助尺撑，使标尺上的气泡居中，标尺垂直。
⑥观测前30min，将仪器置于露天阴影处，使仪器与外界气温趋于一致；对于电子水准仪，进行不少于20次单次测量，达到仪器预热的目的。测量中避免望远镜直接对着太阳；避免视线被遮挡，遮挡不超过标尺在望远镜中截长的20%。观测时用测伞遮蔽阳光，对于电子水准仪，施测时均装遮光罩。
⑦ 自动安平水准仪的圆水准器，严格置平。在连续各测站上安置水准仪时，使其中两脚螺旋与水准路线方向平行，第三脚螺旋轮换置于路线方向的左侧与右侧。除路线拐弯处外，每一测站上仪器与前后视标尺的三个位置，一般为接近一条直线。
⑧观测过程中为保证水准尺的稳定性，水准尺均借助尺撑整平扶直，确保水准尺垂直。观测过程中避免仪器安置在容易震动的地方，如果临时有震动，确认震动源造成的震动消失后，再激发测量键。
⑨ 当相邻观测周期的沉降量超过限差或出现反弹时，应重测并分析工作基点的稳定性，必要时联测基准点进行检测。
⑩ 数据处理时，闭合差、中误差等均满足要求后进行平差计算，水准路线要进行严密平差，选用经鉴定合格的软件进行。
在观测过程中，应做好一些重点信息的记录，如对架梁、运梁车通过施工荷载的记录，天气情况，地下水影响情况的记录，利于对结构变形特性的分析和异常数据的分析。
5 沉降评估
沉降评估是综合评估，评估小组人员要具有测绘、岩土、道桥、隧道等专业知识，并对高铁建设过程熟悉，对18号文和77号文理解，对所要评估的工点地质情况、水文情况、周边环境、地基处理措施、施工开展情况、沉降观测工作情况熟悉。评估的结构物必须满足一下要求：
①施工工艺、方法、质量符合设计要求。
②结构物完成后有效观测时间符合评估要求，路基堆载和架梁后至少6个月观测期。
③观测数据绘制的时间-沉降量曲线趋于收敛，结构物沉降趋于稳定。
④观测数据经过回归分析后满足相关系数不低于0.92，最终的沉降预测时间应满足下列条件：
S(t)/S(t=∞)≥75%
式中：
S(t)：预测时的沉降观测值；
S(t=∞)： 预测的最终沉降值。
⑤预测的工后沉降量小于15mm，过渡段不同结构物间差异沉降5mm，沉降引起沿线路方向的折角不大于1/1000。
还应满足158号文规定的各结构物的专项评估要求。
6 不符合评估要求时的处理措施
当结构物在评估时不满足评估要求时应采取的措施为：
延长观测期，分析原因，对路基可以采取超载预压加速沉降或旋喷浆加固，对桥涵和隧道进行旋喷浆加固。涵洞沉降异常的，可以用桩板结构代替。对路基超载预压是简单经济的方法。
7 結语
沉降观测和评估工作的质量受到多种因素的影响，在实地工作中应严格按照158号文和77号文执行。本文只介绍的部分质量控制措施，在实地工作中各参建人员应多总结经验，互相交流，做好沉降观测与评估的质量控制。
参考文献：
[1]中华人民共和国铁道部.客运专线无碴轨道铺设条件评估指南[M].北京:中国铁道出版社, 2006.
[2]中华人民共和国铁道部.客运专线铁路变形观测评估技术手册[M].北京:中国铁道出版社, 2009.
[3]曹会芹.客运专线路基沉降控制与变形观测技术研究[J].铁道建筑技术, 2009（12）.
[4]张爱民.浅谈高速铁路沉降观测控制[J].科技传播, 2010.3（下）.
作者简介：
李凯，男，汉，生于1983年8月，2006年毕业于陕西能源职业技术学院测绘工程专业。
单位：中铁十八局集团第二工程有限公司；
现职称：助理工程师
现职务：项目测量站长
关键词：高速铁路沉降观测 质量控制 评估分析
中图分类号：U238 文献标识码：A 文章编号：
1 概述
我国的高速铁路大多采用无砟轨道形式，这种轨道的道床铺设完成后是无法调整的，只能通过轨道扣件进行竖直方向调整，而轨道扣件的调整范围有限，所以对铺设无砟轨道后的沉降控制就要求比较高。根据我国目前使用的轨道扣件的可调范围，综合各种因素，我国把工后沉降值设置为15mm，过渡段不同结构物间差异沉降5mm，沉降引起沿线路方向的折角不大于1/1000。这就要求沉降观测的精度要很高，我国铁路规范要求沉降观测测量精度为±1mm，读数取位至0.1mm。高铁沉降观测精度的高要求必须有相应的控制措施来实现其质量要求。
2 组织与管理
《客运专线铁路无砟轨道铺设条件评估技术指南》（铁建设[2006]158号，以下简称158号文）和《客运专线铁路变形观测评估技术手册》（工管技[2007]77号，以下简称77号文）对建设单位、观测单位、平行观测单位、监理单位、评估单位的职责和分工进行了详细的描述，笔者总结如下：建设单位组织协调；观测单位按要求观测；平行观测单位核对观测单位观测数据的精度；监理单位监督检查保证数据的真实可靠；评估单位对资料进行分析，预测工后沉降。
组织与管理中质量控制点为：
①建设单位充分认识沉降观测与评估的重要性和艰巨性，委托专业队伍进行沉降分析和评估工作，并建立完善的沉降观测管理结构。
②观测单位应由专业测量人员组成，人员充足，并经过培训才能上岗。配置的仪器设备的精度、数量应满足沉降观测的需要，并在合格有效期内。
③平行观测单位应是与观测单位相互独立的第三方。
④监理单位要有专业监理工程师进行旁站监理。
⑤评估单位对观测人员进行培训和指导。抽检观测方法和数据，预测分析工后沉降。
3 基准网和观测网的布设
3.1基准网的布设
基准網是由基准点和工作基点组成，每个基准网至少有3个以上基准点组成。基准网是沉降观测工作数据处理的依据，基准网的稳定性直接关系着沉降观测数据的精度和可靠性。所以基准点和工作基点埋设的位置和方式就显得尤为重要。
基准点和工作基点的埋设位置和方式应遵循以下原则：
①施工影响范围以外，距离线路中线不宜超过100米；
②基准网内点（包括基准点和工作基点）间距200米左右为宜；
③埋设的位置应便于长期保存，避开水渠边、池塘边、河边等不稳定的地方，避开老百姓的耕地、低洼地等易积水的地方，避开振动作业的车间、工厂，避开高压线、输电塔、变电站、通信塔、地下管线、大树等地方。
④应埋设在基岩或原状土中，有冻土的地方，还应埋在至少冻土线以下0.5米。埋设方法应严格按照相关规范要求埋设。
3.2观测网的布设
观测点应按照设计要求布设在结构物的特征位置，观测标志应按设计要求加工和埋设。埋设时应做到以下几点：
①标志加工符合规范要求，埋设时机合理，标志坚固，并有保护措施；
②埋设的位置要便于立尺和观测，考虑后期施工对其的影响。
③各工程项目部应成立专门小组，进行元器件的埋设、测量和保护工作，小组人员分工明确，责任到人。
④元件埋设时应根据现场情况进行编号，有导线的元件应将导线引出至路基坡脚观测箱内。
⑤凡沉降板附近一米范围内土方应采用人工摊平及小型机具碾压，不得采用大型机械推土及碾压，并配备专人负责指导，以确保元器件不受损坏。
⑥各施工队应制定稳妥的保护措施并认真执行，确保元器件不因人为、自然等因素而破坏，元器件埋设后，制作相应的标识旗或保护架插在上方。路堤填筑过程中，派专人负责监督观测断面的填筑。
⑦观测网应布设成固定的闭合路线，需要转点时用￠20以上，0.3米长钢筋打入路面硬实地下作为转点，尽量少用尺垫。如需尺垫，必须选用2.5kg以上的尺垫，在观测过程中尺垫应踩实，避免尺垫下沉。
4 沉降观测
基准网和观测网要分级布网，分级计算。基准网要定期复测，一般地区每6个月复测一次，有区域沉降的每3个月复测一次。对复测结果及时分析，确保用于沉降观测数据起算的基准点的稳定性。
4.1沉降观测频率
观测网按规范要求观测，不同结构物不同施工阶段观测频率要求不同，如下表1：
沉降变形观测时间和频次一般规定 表1
注：该观测时间及频次都未涉及无碴轨道铺设后。
4.2观测方法和精度
沉降监测网观测采用国家二等水准测量方法，使用电子水准仪进行测量。每次观测前，对所使用的仪器和设备进行了检验校正，并保留检验记录。观测时实行“五固定”即“固定水准基点、工作基点，固定人，固定测量仪器，固定监测环境条件，固定测量路线和方法”。
水准测量精度要求表2
沉降观测中质量控制要点如下：
①必须坚持5固定原则，严格按照二等水准测量要求观测；
②水准仪使用DS05级仪器，仪器及配套水准尺均应在有效合格检定期内。水准仪与水准尺在使用前及使用过程中，经常规检校合格，水准仪视准轴与水准管轴的夹角均不超过15″。仪器各种设置正确，其中有限差要求的项目按规范要求在仪器中进行设置，并在数据采集时自动控制，不满足要求的在现场进行提示并进行重测。
③外业测量一条路线的往返测使用同一类型仪器和转点尺垫，沿同一路线进行。观测成果的重测和取舍按《国家一、二等水准测量规范》（GB/T 12897-2006）二等水准有关要求执行。观测时，视线长度≤50m，前后视距差≤1.5 m，前后视距累积差≤6.0 m，视线高度≥0.5m；对个别观测标设置高度比较高，造成仪器视线高度超过0.5m的限差规定情况，视线高度限差可调整为不大于0.3m。测站限差：两次读数差≤0.4mm，两次所测高差之差≤0.6 mm，检测间歇点高差之差≤1.0 mm，观测读数和记录的数字取位：使用数字水准仪读记至0.01mm。
④ 观测时，一般按后-前-前-后的顺序进行，对于有变换奇偶站功能的电子水准仪，按以下顺序进行：
（1）往测：奇数站为后—前—前—后
偶数站为前—后—后—前
（2）返测：奇数站为前—后—后—前
偶数站为后—前—前—后
⑤每一测段均为偶数测站。晴天观测时给仪器打伞，避免阳光直射；扶尺时借助尺撑，使标尺上的气泡居中，标尺垂直。
⑥观测前30min，将仪器置于露天阴影处，使仪器与外界气温趋于一致；对于电子水准仪，进行不少于20次单次测量，达到仪器预热的目的。测量中避免望远镜直接对着太阳；避免视线被遮挡，遮挡不超过标尺在望远镜中截长的20%。观测时用测伞遮蔽阳光，对于电子水准仪，施测时均装遮光罩。
⑦ 自动安平水准仪的圆水准器，严格置平。在连续各测站上安置水准仪时，使其中两脚螺旋与水准路线方向平行，第三脚螺旋轮换置于路线方向的左侧与右侧。除路线拐弯处外，每一测站上仪器与前后视标尺的三个位置，一般为接近一条直线。
⑧观测过程中为保证水准尺的稳定性，水准尺均借助尺撑整平扶直，确保水准尺垂直。观测过程中避免仪器安置在容易震动的地方，如果临时有震动，确认震动源造成的震动消失后，再激发测量键。
⑨ 当相邻观测周期的沉降量超过限差或出现反弹时，应重测并分析工作基点的稳定性，必要时联测基准点进行检测。
⑩ 数据处理时，闭合差、中误差等均满足要求后进行平差计算，水准路线要进行严密平差，选用经鉴定合格的软件进行。
在观测过程中，应做好一些重点信息的记录，如对架梁、运梁车通过施工荷载的记录，天气情况，地下水影响情况的记录，利于对结构变形特性的分析和异常数据的分析。
5 沉降评估
沉降评估是综合评估，评估小组人员要具有测绘、岩土、道桥、隧道等专业知识，并对高铁建设过程熟悉，对18号文和77号文理解，对所要评估的工点地质情况、水文情况、周边环境、地基处理措施、施工开展情况、沉降观测工作情况熟悉。评估的结构物必须满足一下要求：
①施工工艺、方法、质量符合设计要求。
②结构物完成后有效观测时间符合评估要求，路基堆载和架梁后至少6个月观测期。
③观测数据绘制的时间-沉降量曲线趋于收敛，结构物沉降趋于稳定。
④观测数据经过回归分析后满足相关系数不低于0.92，最终的沉降预测时间应满足下列条件：
S(t)/S(t=∞)≥75%
式中：
S(t)：预测时的沉降观测值；
S(t=∞)： 预测的最终沉降值。
⑤预测的工后沉降量小于15mm，过渡段不同结构物间差异沉降5mm，沉降引起沿线路方向的折角不大于1/1000。
还应满足158号文规定的各结构物的专项评估要求。
6 不符合评估要求时的处理措施
当结构物在评估时不满足评估要求时应采取的措施为：
延长观测期，分析原因，对路基可以采取超载预压加速沉降或旋喷浆加固，对桥涵和隧道进行旋喷浆加固。涵洞沉降异常的，可以用桩板结构代替。对路基超载预压是简单经济的方法。
7 結语
沉降观测和评估工作的质量受到多种因素的影响，在实地工作中应严格按照158号文和77号文执行。本文只介绍的部分质量控制措施，在实地工作中各参建人员应多总结经验，互相交流，做好沉降观测与评估的质量控制。
参考文献：
[1]中华人民共和国铁道部.客运专线无碴轨道铺设条件评估指南[M].北京:中国铁道出版社, 2006.
[2]中华人民共和国铁道部.客运专线铁路变形观测评估技术手册[M].北京:中国铁道出版社, 2009.
[3]曹会芹.客运专线路基沉降控制与变形观测技术研究[J].铁道建筑技术, 2009（12）.
[4]张爱民.浅谈高速铁路沉降观测控制[J].科技传播, 2010.3（下）.
作者简介：
李凯，男，汉，生于1983年8月，2006年毕业于陕西能源职业技术学院测绘工程专业。
单位：中铁十八局集团第二工程有限公司；
现职称：助理工程师
现职务：项目测量站长