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关键词：高速铁路 路基 降位移设计 方案
内容摘要:随着我国高速铁路建设和运营里程数的快速增长，对保证高铁正常安全運营的要求也就越来越高。路基沉降位移观测就是其中一项重要监测手段。本人根据近年多项工程实际，对观测等级及精度要求、观测点的制作及布设、沉降观测的基本要求、观测程序及步骤及成果分析提出一套合理设计方案，供探讨。
中图分类号：U213.1文献标识码： A 文章编号：
一、沉降观测目的与设置
1、沉降观测的目的
通过填筑期间和填筑完成后对路基沉降变形（含地基和本体）进行连续观测，并保证荷载稳定条件下观测6个月以后，根据观测结果，分析评价地基的最终沉降量完成时间，及时调整设计措施使地基达到预定的变形控制要求，以确定轨道结构施工和铺轨时间，同时作为竣工验交时控制工后沉降量的依据。
2、沉降观测设置要求
（1）基底沉降观测
基底沉降观测每100～150m设一个监测断面，每个观测断面设1个沉降板，桥路过渡段必须设置，且要加密。路堤填筑前，于路堤基底地面预埋沉降板进行观测，每个观测断面预埋1～3个沉降板（软弱地基时3个）。设置沉降板的断面处两侧均设置水平位移观测桩。
（2）路基面沉降观测
路基面沉降观测，路堤地段每50m设一个监测断面，分别于路基中心、两侧路肩各设一个观测桩，路桥、路涵过渡段必须设置，且要加密。
二、观测等级及精度要求
1、地表沉降观测及路基面沉降观测的等级为国家二等水准（工程测量规范中垂直位移监测网二等）。参照执行GB 12897-91《国家一、二等水准测量规范》二等技术要求的精度。测量精度每公里水准测量偶然中误差≤±1.0㎜（相邻基准点点高差中误差±1.0㎜）。
2、路基两侧边桩水平位移观测等级为建筑变形测量二级。参照执行GB/T 18314-2001《全球定位系统（GPS）测量规范》B、C级技术要求和JGJ/T 8-97《建筑变形测量规程》二级技术要求。
三、观测点的制作及布设
1、基准点、基点的制作及布设
在本管段共布设29个基准点（国家二等三角点），根据具体断面情况适当加密测量控制点，共加密106个加密点。
基准点应选在变形影响以外便于长期保存的稳定位置，工作基点应选在靠近观测目标且便于连测的稳定位置或相对稳定位置，并定期进行校核。基准点、工作基点距路肩距离见图4-1。
用于位移观测的基准点应建造基准标桩和强制对中装置，对中误差≤0.1㎜，基准标桩同位移观测桩，规格见图4-2，埋设的钢测头均采用φ10mm不锈钢。用于沉降基准点的标桩应埋设稳固。位移、沉降两类基准点、工作基点共用一个基准标桩。
2、地表沉降观测板的制作及布设
沉降板由沉降板底座、测杆（Φ50mm钢管）及保护测杆的φ90mmPVC塑料管组成，底板尺寸30cm×30cm×0.8cm，内测杆采用直径5cm钢管焊接在沉降板的钢底板上，每节钢管利用螺口连接，保护套管尺寸以能套住测杆并使标尺能进入套管为宜，随着填土的增高，测杆和套管亦相应接高，每节长度不超过100cm，每段接管螺纹丝口的长度为20～30mm，两端有接头与空心管紧绞连接。接高后的测杆顶面应高于套管上口，套管上口应加盖封住管口，避免填料落入管内而影响测杆下沉自由度，盖顶高出碾压面高度不宜大于50cm。在填土施工中应采取措施保护测沉设施。
当路基面填至需要埋设沉降板标高以上30cm时，用全站仪放出沉降板埋设的位置，在埋设处挖土坑，深度40cm，铺上10cm左右的砂垫层，层面要水平，将沉降板放在砂垫层上，套上第一节外保护管，注意保持底板的水平及外保护管的垂直度，然后回填土，用小型夯机夯实。夯实后要求内、外管均垂直水平面，不得歪斜，并且内外管之间的间隙要均匀。最后用水准仪测出内沉降管的标高，作为该沉降管的初始读数。
内管要随填土高度用管箍接长，使管口始终高于填土地面。上下两节管要接触紧密（用管钳拧紧），防止沉降管被偷盗。接管前后均要用水准仪测一次内管标高，以求出所接管实际长度。每层填土前，应先用小车推土将沉降板周围填高，防止大型机械撞到沉降管。沉降管周围填土要求用小型夯机夯实，以免被压路机撞坏。万一不幸撞坏，要及时卸下被撞坏的沉降管，接上新的沉降管，并立即测出标高。
3、水平位移观测桩的制作及布设
侧向位移桩采用不易开裂的圆木，长度1.0m，直径为0.1米，并在桩顶刻有“十字”，“十字”中心打入小铁钉作测头。
侧向位移桩的埋置深度以地表以下不小于0.9m，桩顶露出地面的高度不应大于10cm。埋置方法可采用打入或开挖埋设，桩周围用砼回填固定，确保边桩埋置稳固。
水平位移观测桩在路基两侧坡脚外2m、10m各设观测桩一排，延线路走向间距为50米。
4、路基面观测桩的制作及布设
路基面观测桩采用C15混凝土方桩和圆桩（边长或直径0.1m），其中埋设Φ16mm钢筋一根，桩长0.6m，埋入路基面以下0.55m。
5、沉降观测断面图样式： 见附图
在路堤填筑过程中必须严格控制填土速率，控制沉降速率小于10mm/天，水平位移速率小于5mm/天，路基中心沉降板沉降量小于10mm/天，填筑过程中加强观测，若沉降量超出以上控制量，应停止填土施工，待沉降稳定后再继续填土，必要时采用卸载措施。
四、沉降观测的基本要求
1、沉降观测的组织及设备配备
（1） 成立沉降观测专题小组
根据线路长度、段落划分及观测工作量情况，确定观测专题小组的人数和组数，分工应明确，平面位移监测和沉降监测同时进行。
（2） 主要设备配备
全站仪：Ⅰ级全站仪数台；
精度优于或相当于 DINI型高精度电子水准仪数台；
2、仪器设备、人员素质的要求
1) 地表水平位移桩（边桩）观测使用全站仪测量，采用坐标法进行距离测量。
2)沉降板观测应采用S1、S3 型水准仪。S1水准仪作为二等水准测量用，主要用于水准基点高程测量，S3水准仪主要在填筑过程观测沉降使用。观测精度应小于1mm。
水准尺采用整3米红、黑面标尺，尺子牢固无损，尺底板不松动，尺的中线与尺底垂直、尺面垂直，测量时尺底采用尺垫。
3)作业人员必须接受专业学习及技能培训，熟练掌握仪器的操作规程，熟悉测量理论，能针对不同工程特点、具体情况采用不同的观测方法及观测程序，对实施过程中出现的问题能分析原因并正确运用误差理论进行平差计算，按时、快速、精确地完成每次观测任务。
3、沉降观测自始至终要遵循“五定”原则
“五定”即沉降观测依据的基准点、工作基点和被观测物的沉降观测点点位要稳定；所用仪器、设备要稳定；观测人员要稳定；观测时的环境条件基本一致稳定；观测路线、镜位、程序和方法要固定。“五定”措施在客观上尽量减少观测误差的不定性，使所测的结果具有统一的趋向性，保证各次复测结果与首次观测的结果可比性更一致，使所观测的沉降量更真实。
4、施测要求
仪器、设备的操作方法与观测程序要熟悉、正确。在首次观测前要对所用仪器的各项指标进行检测校正，必要时经计量单位予以鉴定。连续使用3-6 个月后重新对所用仪器、设备进行检校。在观测过程中，操作人员要相互配合，工作协调一致，认真仔细，做到步步有校核。
5、沉降观测成果整理及计算要求
原始数据要真实可靠，记录计算要符合施工测量规范的要求，按照“依据正确、严谨有序、步步校核、结果有效”的原则进行成果整理及计算。
五、观测程序及步骤
1、建立测量控制网
根据工程的特点布局、现场的环境条件制订测量施测方案，根据工程的测量施测方案和布网原则的要求建立观测控制网。要求：
1）在场区内任何地方架设仪器至少后视到2 个水准点，并且各水准点构成闭合图形，以便闭合检校；
2）各控制点、水准点要设在建筑物开挖、地面沉降和震动区范围之外，水准点的埋深要符合二等水准测量的要求，根据工程特点，建立合理的水准控制网，与基准点联测，平差计算出各水准点的高程。
2、建立固定的观测路线
由水准控制网，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。
3、沉降观测
根据编制的工程施测方案及确定的观测周期，首次观测应在观测点设置稳固后及时进行。首次观测的沉降观测点高程值是以后各次观测用以比较的基础，其精度要求非常高，施测时一般用S1型水准仪。并且要求每个观测点首次高程应在同期观测两次后决定。
4、观测频率
根据设计及相关资料要求，软基地段沉降桩及位移桩在施工期间每天观测1次（沉降板观测：填土高度小于2m时，每两天观测一次，超过2m高度后，要求每天观测一次），在沉降量突变的情况下，每天观测2～3次。各种原因暂时停工期间，前2天每天观测1次，以后每3天观测1次。施工完成后，前15天内每3天观测1次，第15～30天每星期观测1次，第30～90天每15天观测1次，以后每月观测1次。
5、统计、汇总
将各次观测记录整理检查无误后，进行平差计算，求出各次每个观测点的高程值，从而确定出沉降量。
(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)绘制填土高-时间-沉降关系曲线图。
6、观测中的注意事项：
严格按测量规范的要求施测；前后视观测最好用同一水平尺；各次观测必须按照固定的观测路线进行；观测时要避免阳光直射，且各观测环境基本一致；成像清晰、稳定时再读数；随时观测，随时检核计算，观测时要一气呵成；在雨季前后要联测，检查水准点的标高是否有变动。
當路基中心地面沉降速率每昼夜大于10mm ，或坡脚水平位移速率每昼夜大于5mm时，应停止施工，会同有关部门采取应急措施。
六、测点保护
工作基准点、基点、地表沉降板、位移观测桩、路肩观测桩在观测期中均须采取有效措施加以保护或专人看管。沉降板观测杆易受自卸车、压路机、推土机的碰撞、挤压和人为损坏，除采取有力保护措施外，还应在标杆上竖立醒目警示标志。观测点若遭受碰损，应立即恢复并复测。
结束语：此文详述了路基沉降位移观测作业过程中的作业方法和精度要求，并着重提出相关注意事项，希望对承担类似项目的施工单位有所帮助。
参考文献
[1] TB10101-99《新建铁路工程测量规范》；
[2] 铁建设［2005］160号《客运专线铁路路基工程施工质量验收暂行标准》；
[3] TZ212-2005《客运专线铁路路基工程施工技术指南》；
[4] JGJ/T 8-97《建筑变形测量规程》；
[5] GB 50026-2007《工程测量规范》；
[6] GB 12897-91《国家一、二等水准测量规范》；
[7] GB/T 18314-2001《全球定位系统（GPS）测量规范》；
内容摘要:随着我国高速铁路建设和运营里程数的快速增长，对保证高铁正常安全運营的要求也就越来越高。路基沉降位移观测就是其中一项重要监测手段。本人根据近年多项工程实际，对观测等级及精度要求、观测点的制作及布设、沉降观测的基本要求、观测程序及步骤及成果分析提出一套合理设计方案，供探讨。
中图分类号：U213.1文献标识码： A 文章编号：
一、沉降观测目的与设置
1、沉降观测的目的
通过填筑期间和填筑完成后对路基沉降变形（含地基和本体）进行连续观测，并保证荷载稳定条件下观测6个月以后，根据观测结果，分析评价地基的最终沉降量完成时间，及时调整设计措施使地基达到预定的变形控制要求，以确定轨道结构施工和铺轨时间，同时作为竣工验交时控制工后沉降量的依据。
2、沉降观测设置要求
（1）基底沉降观测
基底沉降观测每100～150m设一个监测断面，每个观测断面设1个沉降板，桥路过渡段必须设置，且要加密。路堤填筑前，于路堤基底地面预埋沉降板进行观测，每个观测断面预埋1～3个沉降板（软弱地基时3个）。设置沉降板的断面处两侧均设置水平位移观测桩。
（2）路基面沉降观测
路基面沉降观测，路堤地段每50m设一个监测断面，分别于路基中心、两侧路肩各设一个观测桩，路桥、路涵过渡段必须设置，且要加密。
二、观测等级及精度要求
1、地表沉降观测及路基面沉降观测的等级为国家二等水准（工程测量规范中垂直位移监测网二等）。参照执行GB 12897-91《国家一、二等水准测量规范》二等技术要求的精度。测量精度每公里水准测量偶然中误差≤±1.0㎜（相邻基准点点高差中误差±1.0㎜）。
2、路基两侧边桩水平位移观测等级为建筑变形测量二级。参照执行GB/T 18314-2001《全球定位系统（GPS）测量规范》B、C级技术要求和JGJ/T 8-97《建筑变形测量规程》二级技术要求。
三、观测点的制作及布设
1、基准点、基点的制作及布设
在本管段共布设29个基准点（国家二等三角点），根据具体断面情况适当加密测量控制点，共加密106个加密点。
基准点应选在变形影响以外便于长期保存的稳定位置，工作基点应选在靠近观测目标且便于连测的稳定位置或相对稳定位置，并定期进行校核。基准点、工作基点距路肩距离见图4-1。
用于位移观测的基准点应建造基准标桩和强制对中装置，对中误差≤0.1㎜，基准标桩同位移观测桩，规格见图4-2，埋设的钢测头均采用φ10mm不锈钢。用于沉降基准点的标桩应埋设稳固。位移、沉降两类基准点、工作基点共用一个基准标桩。
2、地表沉降观测板的制作及布设
沉降板由沉降板底座、测杆（Φ50mm钢管）及保护测杆的φ90mmPVC塑料管组成，底板尺寸30cm×30cm×0.8cm，内测杆采用直径5cm钢管焊接在沉降板的钢底板上，每节钢管利用螺口连接，保护套管尺寸以能套住测杆并使标尺能进入套管为宜，随着填土的增高，测杆和套管亦相应接高，每节长度不超过100cm，每段接管螺纹丝口的长度为20～30mm，两端有接头与空心管紧绞连接。接高后的测杆顶面应高于套管上口，套管上口应加盖封住管口，避免填料落入管内而影响测杆下沉自由度，盖顶高出碾压面高度不宜大于50cm。在填土施工中应采取措施保护测沉设施。
当路基面填至需要埋设沉降板标高以上30cm时，用全站仪放出沉降板埋设的位置，在埋设处挖土坑，深度40cm，铺上10cm左右的砂垫层，层面要水平，将沉降板放在砂垫层上，套上第一节外保护管，注意保持底板的水平及外保护管的垂直度，然后回填土，用小型夯机夯实。夯实后要求内、外管均垂直水平面，不得歪斜，并且内外管之间的间隙要均匀。最后用水准仪测出内沉降管的标高，作为该沉降管的初始读数。
内管要随填土高度用管箍接长，使管口始终高于填土地面。上下两节管要接触紧密（用管钳拧紧），防止沉降管被偷盗。接管前后均要用水准仪测一次内管标高，以求出所接管实际长度。每层填土前，应先用小车推土将沉降板周围填高，防止大型机械撞到沉降管。沉降管周围填土要求用小型夯机夯实，以免被压路机撞坏。万一不幸撞坏，要及时卸下被撞坏的沉降管，接上新的沉降管，并立即测出标高。
3、水平位移观测桩的制作及布设
侧向位移桩采用不易开裂的圆木，长度1.0m，直径为0.1米，并在桩顶刻有“十字”，“十字”中心打入小铁钉作测头。
侧向位移桩的埋置深度以地表以下不小于0.9m，桩顶露出地面的高度不应大于10cm。埋置方法可采用打入或开挖埋设，桩周围用砼回填固定，确保边桩埋置稳固。
水平位移观测桩在路基两侧坡脚外2m、10m各设观测桩一排，延线路走向间距为50米。
4、路基面观测桩的制作及布设
路基面观测桩采用C15混凝土方桩和圆桩（边长或直径0.1m），其中埋设Φ16mm钢筋一根，桩长0.6m，埋入路基面以下0.55m。
5、沉降观测断面图样式： 见附图
在路堤填筑过程中必须严格控制填土速率，控制沉降速率小于10mm/天，水平位移速率小于5mm/天，路基中心沉降板沉降量小于10mm/天，填筑过程中加强观测，若沉降量超出以上控制量，应停止填土施工，待沉降稳定后再继续填土，必要时采用卸载措施。
四、沉降观测的基本要求
1、沉降观测的组织及设备配备
（1） 成立沉降观测专题小组
根据线路长度、段落划分及观测工作量情况，确定观测专题小组的人数和组数，分工应明确，平面位移监测和沉降监测同时进行。
（2） 主要设备配备
全站仪：Ⅰ级全站仪数台；
精度优于或相当于 DINI型高精度电子水准仪数台；
2、仪器设备、人员素质的要求
1) 地表水平位移桩（边桩）观测使用全站仪测量，采用坐标法进行距离测量。
2)沉降板观测应采用S1、S3 型水准仪。S1水准仪作为二等水准测量用，主要用于水准基点高程测量，S3水准仪主要在填筑过程观测沉降使用。观测精度应小于1mm。
水准尺采用整3米红、黑面标尺，尺子牢固无损，尺底板不松动，尺的中线与尺底垂直、尺面垂直，测量时尺底采用尺垫。
3)作业人员必须接受专业学习及技能培训，熟练掌握仪器的操作规程，熟悉测量理论，能针对不同工程特点、具体情况采用不同的观测方法及观测程序，对实施过程中出现的问题能分析原因并正确运用误差理论进行平差计算，按时、快速、精确地完成每次观测任务。
3、沉降观测自始至终要遵循“五定”原则
“五定”即沉降观测依据的基准点、工作基点和被观测物的沉降观测点点位要稳定；所用仪器、设备要稳定；观测人员要稳定；观测时的环境条件基本一致稳定；观测路线、镜位、程序和方法要固定。“五定”措施在客观上尽量减少观测误差的不定性，使所测的结果具有统一的趋向性，保证各次复测结果与首次观测的结果可比性更一致，使所观测的沉降量更真实。
4、施测要求
仪器、设备的操作方法与观测程序要熟悉、正确。在首次观测前要对所用仪器的各项指标进行检测校正，必要时经计量单位予以鉴定。连续使用3-6 个月后重新对所用仪器、设备进行检校。在观测过程中，操作人员要相互配合，工作协调一致，认真仔细，做到步步有校核。
5、沉降观测成果整理及计算要求
原始数据要真实可靠，记录计算要符合施工测量规范的要求，按照“依据正确、严谨有序、步步校核、结果有效”的原则进行成果整理及计算。
五、观测程序及步骤
1、建立测量控制网
根据工程的特点布局、现场的环境条件制订测量施测方案，根据工程的测量施测方案和布网原则的要求建立观测控制网。要求：
1）在场区内任何地方架设仪器至少后视到2 个水准点，并且各水准点构成闭合图形，以便闭合检校；
2）各控制点、水准点要设在建筑物开挖、地面沉降和震动区范围之外，水准点的埋深要符合二等水准测量的要求，根据工程特点，建立合理的水准控制网，与基准点联测，平差计算出各水准点的高程。
2、建立固定的观测路线
由水准控制网，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。
3、沉降观测
根据编制的工程施测方案及确定的观测周期，首次观测应在观测点设置稳固后及时进行。首次观测的沉降观测点高程值是以后各次观测用以比较的基础，其精度要求非常高，施测时一般用S1型水准仪。并且要求每个观测点首次高程应在同期观测两次后决定。
4、观测频率
根据设计及相关资料要求，软基地段沉降桩及位移桩在施工期间每天观测1次（沉降板观测：填土高度小于2m时，每两天观测一次，超过2m高度后，要求每天观测一次），在沉降量突变的情况下，每天观测2～3次。各种原因暂时停工期间，前2天每天观测1次，以后每3天观测1次。施工完成后，前15天内每3天观测1次，第15～30天每星期观测1次，第30～90天每15天观测1次，以后每月观测1次。
5、统计、汇总
将各次观测记录整理检查无误后，进行平差计算，求出各次每个观测点的高程值，从而确定出沉降量。
(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)绘制填土高-时间-沉降关系曲线图。
6、观测中的注意事项：
严格按测量规范的要求施测；前后视观测最好用同一水平尺；各次观测必须按照固定的观测路线进行；观测时要避免阳光直射，且各观测环境基本一致；成像清晰、稳定时再读数；随时观测，随时检核计算，观测时要一气呵成；在雨季前后要联测，检查水准点的标高是否有变动。
當路基中心地面沉降速率每昼夜大于10mm ，或坡脚水平位移速率每昼夜大于5mm时，应停止施工，会同有关部门采取应急措施。
六、测点保护
工作基准点、基点、地表沉降板、位移观测桩、路肩观测桩在观测期中均须采取有效措施加以保护或专人看管。沉降板观测杆易受自卸车、压路机、推土机的碰撞、挤压和人为损坏，除采取有力保护措施外，还应在标杆上竖立醒目警示标志。观测点若遭受碰损，应立即恢复并复测。
结束语：此文详述了路基沉降位移观测作业过程中的作业方法和精度要求，并着重提出相关注意事项，希望对承担类似项目的施工单位有所帮助。
参考文献
[1] TB10101-99《新建铁路工程测量规范》；
[2] 铁建设［2005］160号《客运专线铁路路基工程施工质量验收暂行标准》；
[3] TZ212-2005《客运专线铁路路基工程施工技术指南》；
[4] JGJ/T 8-97《建筑变形测量规程》；
[5] GB 50026-2007《工程测量规范》；
[6] GB 12897-91《国家一、二等水准测量规范》；
[7] GB/T 18314-2001《全球定位系统（GPS）测量规范》；