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【摘 要】常用的沉降监测方法有精密水准测量、精密三角高程测量、液体静力水准测量、GPS 测量、 INSAR 技术、地面LIDAR 技术、竖直位移计、深井分层标等。在高速铁路的设计、施工和运营阶段，由于 沉降监测的目的和对象不一致，宜从精度、周期等角度考虑采用相应的沉降监测方法。结合高铁建设的一些案例，提出建议供实践参考
【关键词】铁路工程；沉降观测；桥梁；技术
1.绪论
1.1 工程概况
目前铁路信息化建设步伐也在加快，并将逐步建立健全中国高速铁路技术标准体系，中国高速铁路已吸引了世界各国的目光，铁路“走出去”的战略取得重要突破。它的建成将推动我国铁路跨越式发展具有重要的历史意义，它的建成将直接拉动我国三大直辖市之间的交通、经济、贸易、旅游等城市的全面健康发展，因此倍受社会各界关注，是举世瞩目的一项伟大工程。
1.2 沉降观测意义和作用
由于高速铁路对桥梁等建筑物的稳定性、变形程度及轨道平顺性有更严格的要求，因此，有必要深入研究地面沉降的规模、程度，及其对高速铁路工程的影响，并预测地面沉降的发展趋势。结合沿线已布设的精测网对桥梁等建筑物变形监测，可以确定桥梁等建筑物的变形，通过监测也可以及时发现沿线沉降情况，及时采取对策，防止区域地面沉降对铁路产生影响。
2.沉降观测内容及控制标准
（1）沉降观测的主要内容是：通过布设控制网，按相关精度要求，根据施工分级加载实况，定期定点对桥梁等建筑物的垂直位移的沉降情况进行观测，直至工程竣工验收，移交使用单位。
（2）对于高速铁路桥梁基础的沉降控制，墩台基础的沉降量应按恒载计算，其工后沉降量不应超过下列允许值。墩台均匀沉降量：对于有砟桥面桥梁≤30mm；对于无砟桥面桥梁≤20mm。静定结构相邻墩台沉降量之差：对于有砟桥面桥梁≤15mm；对于无砟桥面桥梁≤5mm。
对于高速铁路，控制桥梁沉降，主要是工后沉降，由于受到各种因素的影响往往偏差很大。因此有必要进行实测验证，积累观测数据。
3.沉降观测的基本要求
3.1 仪器设备、人员素质的要求
应使用精度不低于0.3mm的电子水准仪和与之配套的条码铟瓦尺，在沉降观测前和沉降观测过程中的规定时间段应对仪器和标尺进行检定，仪器各种设置正确，并在数据采集时自动控制。人员素质的要求，必须接受专业学习及技能培训，熟练掌握仪器的操作规程，对实施过程中出现的问题能够会分析原因并正确的运用，做到按时、快速、精确地完成每次观测任务。
3.2 观测时间的要求
首次观测必须按时进行，否则沉降观测得不到原始数据，其他各阶段的观测，根据工程进展情况已必须按实施细则中规定的观测周期进行，不得漏测或补测。
3.3 观测点的布设要求
沉降变形测量点分为基准点、工作基点和沉降变形观测点三类，其布设按下列要求。
3.3.1 基准点
要求建立在沉降变形区以外的稳定地区，基准点使用全线的基岩点、深埋水准点、CPI、CPII和二等水准点，增设时按国家二等水准测量的相关要求执行。
3.3.2 工作基点
要求这些点埋设在稳定区域，在观测期间稳定不变，测定沉降变形点时作为高程和坐标的传递点。工作基点除使用普通水准点外，按照国家二等水准测量的技术要求进一步加密水准基点或设置工作基点至满足工点垂直位移监测需要。加密后的水准基点（含工作基点）间距200m左右时，可基本保证线下工程垂直位移监测需要。
3.3.3 沉降变形点
直接埋设在要测定的沉降变形体上。点位应设立在能反映沉降变形体沉降变形的特征部位，不但要求设置牢固，便于观测，还要求形式美观，结构合理，且不破坏沉降变形体的外观和使用。沉降变形点按桥梁等各部位布点要求进行。
3.4 沉降观测应遵循“五定”原则
为了将观测中的系统误差减到最小，达到提高精度的目的，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”，以提高观测数据的准确性。
3.5 沉降观测等级及精度要求
本线沉降变形测量按三等规定执行，对于技术特别复杂工点，可根据需要按二等的规定执行。如表1所示。
3.6 沉降观测成果整理要求
按照观测数据处理文件一个月提交一次电子文件，三个月提交一次纸质文件；成果输出文件，一个月提交一次电子文件，纸质文件一年提交一次，作为最终《线下工程沉降变形观测工作报告》的组成部分，为评估单位评估打下良好基础。
4.沉降观测具体程序和方法
4.1 建立水准控制网
高速铁路线下工程沉降观测工作以桥梁等建筑物的垂直观测为主，高程系统应采用1985国家高程基准，建立独立的沉降监测网，覆盖范围一般不宜小于4公里，基准点选择利用CPI、CPII和水准基点。
4.2 建立固定的观测路线
根据沉降观测工作要求，依据沉降观测点的埋设要求或图纸设计的沉降观测点布点图，确定沉降观测点的位置。在控制点与沉降观测点之间建立固定的观测路线，并在架设仪器站点与转点处作好标记桩，保证各次观测均沿统一路线。
4.3 沉降观测
从承台施工完成后，就要开始进行沉降首次观测，承台观测标为临时观测标，当墩身观测标正常使用后，承台观测标随基坑回填将不再使用。随施工的逐步进行依次进行墩身、桥台的沉降观测。
（1）外业测量一条路线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）有关要求执行。 （2）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。
（3）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。
（4）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；对于数字式水准仪，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。
（5）水准仪的圆水准器，严格置平。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。
（6）观测过程中为保证水准尺的稳定性，选用2.5kg以上的尺垫，水准观测路线必须路面硬实，观测过程中尺垫踩实以避免尺垫下沉。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。水准尺均借助尺撑整平扶直，确保水准尺垂直。
（7）所有观测数据全部使用仪器自动记录格式记录测量数据。
（8）测量成果的各种施工工况信息必须填写准确无误（如墩台施工、运梁车通过等）。
4.4 数据收集
测量数据通过数据线从仪器中传输到计算机内，采用评估单位西南交大研发的经过鉴定的专也平差软件对数据进行各项指标检查，自检合格后将数据按周期上报的评估单位进行审核。
4.5 统计表汇总
（1）根据各观测周期平差计算的沉降量，列统计表，进行汇总。
（2）绘制各观测点的下沉曲线。根据沉降量统计表和沉降曲线图，我们可以预测建筑物的沉降趋势，将建筑物的沉降情况及时的反馈到有关主管部门，正确地指导施工。特别在沉陷性较大的地基上重要建筑物的不均匀沉降的观测显得更为重要。
5.沉降观测过程中存在问题分析
在观测数据处理的过程中发现有的曲线呈现不正常变化，如断高和隆起，原因主要有以下几个方面：（1）基点因破环重新修复、测点破坏重新修复和测点转移导致变化。（2）区域性地面沉降的不规则性导致的变化，特别是由于降水的增多，基点和测点沉降不同步，导致数据波动比较大。（3）测点受到外力的打击导致的变化；对于这种情况发现之后及时对基准点重新测量，并及时修改测点的工况信息，以保证数据的真实可靠。
6.结论和体会
综上所述，高速铁路工程线下工程（桥梁墩台）沉降观测是一项全新的课题，在高速铁路的建设中起着非常重要的作用，它的一个硬性指标就是判断工程结构的整体稳定性，也是能否保证列车安全高速运行的先决条件；沉降观测工作就是要测出线下结构物在各个阶段（如架梁，底座板施工，轨道板铺设等）的沉降值和沉降趋势，为线上工程的施工提供数据，从而最大限度的为高速铁路的无碴轨道的施工提供衡量标准。
【关键词】铁路工程；沉降观测；桥梁；技术
1.绪论
1.1 工程概况
目前铁路信息化建设步伐也在加快，并将逐步建立健全中国高速铁路技术标准体系，中国高速铁路已吸引了世界各国的目光，铁路“走出去”的战略取得重要突破。它的建成将推动我国铁路跨越式发展具有重要的历史意义，它的建成将直接拉动我国三大直辖市之间的交通、经济、贸易、旅游等城市的全面健康发展，因此倍受社会各界关注，是举世瞩目的一项伟大工程。
1.2 沉降观测意义和作用
由于高速铁路对桥梁等建筑物的稳定性、变形程度及轨道平顺性有更严格的要求，因此，有必要深入研究地面沉降的规模、程度，及其对高速铁路工程的影响，并预测地面沉降的发展趋势。结合沿线已布设的精测网对桥梁等建筑物变形监测，可以确定桥梁等建筑物的变形，通过监测也可以及时发现沿线沉降情况，及时采取对策，防止区域地面沉降对铁路产生影响。
2.沉降观测内容及控制标准
（1）沉降观测的主要内容是：通过布设控制网，按相关精度要求，根据施工分级加载实况，定期定点对桥梁等建筑物的垂直位移的沉降情况进行观测，直至工程竣工验收，移交使用单位。
（2）对于高速铁路桥梁基础的沉降控制，墩台基础的沉降量应按恒载计算，其工后沉降量不应超过下列允许值。墩台均匀沉降量：对于有砟桥面桥梁≤30mm；对于无砟桥面桥梁≤20mm。静定结构相邻墩台沉降量之差：对于有砟桥面桥梁≤15mm；对于无砟桥面桥梁≤5mm。
对于高速铁路，控制桥梁沉降，主要是工后沉降，由于受到各种因素的影响往往偏差很大。因此有必要进行实测验证，积累观测数据。
3.沉降观测的基本要求
3.1 仪器设备、人员素质的要求
应使用精度不低于0.3mm的电子水准仪和与之配套的条码铟瓦尺，在沉降观测前和沉降观测过程中的规定时间段应对仪器和标尺进行检定，仪器各种设置正确，并在数据采集时自动控制。人员素质的要求，必须接受专业学习及技能培训，熟练掌握仪器的操作规程，对实施过程中出现的问题能够会分析原因并正确的运用，做到按时、快速、精确地完成每次观测任务。
3.2 观测时间的要求
首次观测必须按时进行，否则沉降观测得不到原始数据，其他各阶段的观测，根据工程进展情况已必须按实施细则中规定的观测周期进行，不得漏测或补测。
3.3 观测点的布设要求
沉降变形测量点分为基准点、工作基点和沉降变形观测点三类，其布设按下列要求。
3.3.1 基准点
要求建立在沉降变形区以外的稳定地区，基准点使用全线的基岩点、深埋水准点、CPI、CPII和二等水准点，增设时按国家二等水准测量的相关要求执行。
3.3.2 工作基点
要求这些点埋设在稳定区域，在观测期间稳定不变，测定沉降变形点时作为高程和坐标的传递点。工作基点除使用普通水准点外，按照国家二等水准测量的技术要求进一步加密水准基点或设置工作基点至满足工点垂直位移监测需要。加密后的水准基点（含工作基点）间距200m左右时，可基本保证线下工程垂直位移监测需要。
3.3.3 沉降变形点
直接埋设在要测定的沉降变形体上。点位应设立在能反映沉降变形体沉降变形的特征部位，不但要求设置牢固，便于观测，还要求形式美观，结构合理，且不破坏沉降变形体的外观和使用。沉降变形点按桥梁等各部位布点要求进行。
3.4 沉降观测应遵循“五定”原则
为了将观测中的系统误差减到最小，达到提高精度的目的，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”，以提高观测数据的准确性。
3.5 沉降观测等级及精度要求
本线沉降变形测量按三等规定执行，对于技术特别复杂工点，可根据需要按二等的规定执行。如表1所示。
3.6 沉降观测成果整理要求
按照观测数据处理文件一个月提交一次电子文件，三个月提交一次纸质文件；成果输出文件，一个月提交一次电子文件，纸质文件一年提交一次，作为最终《线下工程沉降变形观测工作报告》的组成部分，为评估单位评估打下良好基础。
4.沉降观测具体程序和方法
4.1 建立水准控制网
高速铁路线下工程沉降观测工作以桥梁等建筑物的垂直观测为主，高程系统应采用1985国家高程基准，建立独立的沉降监测网，覆盖范围一般不宜小于4公里，基准点选择利用CPI、CPII和水准基点。
4.2 建立固定的观测路线
根据沉降观测工作要求，依据沉降观测点的埋设要求或图纸设计的沉降观测点布点图，确定沉降观测点的位置。在控制点与沉降观测点之间建立固定的观测路线，并在架设仪器站点与转点处作好标记桩，保证各次观测均沿统一路线。
4.3 沉降观测
从承台施工完成后，就要开始进行沉降首次观测，承台观测标为临时观测标，当墩身观测标正常使用后，承台观测标随基坑回填将不再使用。随施工的逐步进行依次进行墩身、桥台的沉降观测。
（1）外业测量一条路线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）有关要求执行。 （2）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。
（3）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。
（4）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；对于数字式水准仪，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。
（5）水准仪的圆水准器，严格置平。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。
（6）观测过程中为保证水准尺的稳定性，选用2.5kg以上的尺垫，水准观测路线必须路面硬实，观测过程中尺垫踩实以避免尺垫下沉。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。水准尺均借助尺撑整平扶直，确保水准尺垂直。
（7）所有观测数据全部使用仪器自动记录格式记录测量数据。
（8）测量成果的各种施工工况信息必须填写准确无误（如墩台施工、运梁车通过等）。
4.4 数据收集
测量数据通过数据线从仪器中传输到计算机内，采用评估单位西南交大研发的经过鉴定的专也平差软件对数据进行各项指标检查，自检合格后将数据按周期上报的评估单位进行审核。
4.5 统计表汇总
（1）根据各观测周期平差计算的沉降量，列统计表，进行汇总。
（2）绘制各观测点的下沉曲线。根据沉降量统计表和沉降曲线图，我们可以预测建筑物的沉降趋势，将建筑物的沉降情况及时的反馈到有关主管部门，正确地指导施工。特别在沉陷性较大的地基上重要建筑物的不均匀沉降的观测显得更为重要。
5.沉降观测过程中存在问题分析
在观测数据处理的过程中发现有的曲线呈现不正常变化，如断高和隆起，原因主要有以下几个方面：（1）基点因破环重新修复、测点破坏重新修复和测点转移导致变化。（2）区域性地面沉降的不规则性导致的变化，特别是由于降水的增多，基点和测点沉降不同步，导致数据波动比较大。（3）测点受到外力的打击导致的变化；对于这种情况发现之后及时对基准点重新测量，并及时修改测点的工况信息，以保证数据的真实可靠。
6.结论和体会
综上所述，高速铁路工程线下工程（桥梁墩台）沉降观测是一项全新的课题，在高速铁路的建设中起着非常重要的作用，它的一个硬性指标就是判断工程结构的整体稳定性，也是能否保证列车安全高速运行的先决条件；沉降观测工作就是要测出线下结构物在各个阶段（如架梁，底座板施工，轨道板铺设等）的沉降值和沉降趋势，为线上工程的施工提供数据，从而最大限度的为高速铁路的无碴轨道的施工提供衡量标准。