最新资讯
技术支持
项目建设
文献资料
科研论文
相关专利
 
高速铁路路基沉降监测简述

高速铁路作为科技含量较高的工程项目,是体现我国科学技术发展的重要标志,为实现“ 以人为本、服务运输” 的建设理念.高速线路运行的平稳性以及旅客的舒适性是检验基础设施工程质量的重要指标之一。随着世界高速铁路技术的不断发展,高速列车的商业运行速度迅速提高。旅行时间的节约,旅行条件的改善,旅行费用的降低,再加上国际社会对人们赖以生存的地球环保意识的增强,使得高速铁路在世界范围内呈现出蓬勃发展的强劲势头。作为21世纪主要交通工具之一,高速铁路得到各国的青睐。

高速铁路的发展和运营实践表明:高速铁路在我国有很大的发展空间和潜力,我国应充分利用后发优势,实现我国高速铁路的跨越式发展。所以,在未来的十几年里,我们不仅要大量发展高速铁路,而且在技术和管理上还要赶超一些发达国家的水平,实现中国铁路现代化。铁路的发展必然要求路基技术的不断成熟与完善,在科技发达的现代,路基技术的发展又会促使高铁进入一个新的发展时期。

路基沉降监测的目的

由于路基沉降的计算与分析涉及勘测、设计、施工、质量检测等诸多环节相关联,其计算精度仅能作为估算要求,不足以满足无砟轨道路基沉降的控制要求,路基沉降的控制,应以施工过程的现场监测数据进行分析。因此,路基应根据不同的地基条件、不同的结构部位设置相应的沉降监测剖面,开展施工期间系统的沉降监测与评估分析,以满足路基沉降的控制要求。路基施工期间系统的沉降监测是轨道路基施工质量的重要前提。通过路基沉降的现场观测,一方面可监测填土施工过程中地基的稳定性,从而控制填土速率;另一方面可据以推测地基的沉降变形规律,推算路基的最终沉降并判断是否满足规范要求。及时采取沉降控制措施,地基的工后沉降满足。若在观测期内,路基沉降实测值超过设计值的20%及以上时,则需及时查明原因,必要时进行地质复查,并根据实测数据调整计算参数,对设计预测沉降进行修正或采取有效的沉降控制措施。可以说,做好路基沉降的控制关键在于何获得能真实反映路基沉降变形的数据。

路基沉降的监测内容及要求

高速铁路尤其采用无砟轨道技术的客运专线,其轨道施工对路基的工后沉降要求十分严格,如果沉降控制达不到设计要求,会造成轨道板大部分甚至全面返工,不能进行无砟轨道的铺设,工后沉降量是控制无渣轨道施工的重要控制条件。沉降观测中最常用的是要根据建筑体的性质、使用情况、观测精度、周围的环境以及对观测的要求而定,垂直位移多采用水准测量方法,在平顺性要求极高的高速铁路采用精密水准测量方法。通过布设控制网,按一定精度要求,根据施工进度及加载实况,定期定点对路基在施工过程中的沉降进行观测,整理用以评估路基是否稳定的汇总数据。

路基工程施工应按设计要求进行地基沉降、侧向位移的动态观测。观测基桩必须置于不受施工影响的稳定地基内,并定期进行复合校正。观测装置的埋设位置应符合设计要求,且埋设稳定。施工中应保护好观测桩及观测装置。

根据不同的路基高度,不同的地基条件,不同的结构部位等具体情况设置沉降监测剖面,且监测范围应函盖所有沉降发生的路基地段。沉降动态变形监测的内容包括路基面沉降监测、路基本体沉降监测、基底沉降监测、深厚层地基分层沉降监测、软土地基水平位移监测、复合地基加筋(土工格栅)应力应变监测共六个方面。路基面监测点是变形监测的重点部位,同时为评价沉降的发生与发展规律,预测总沉降量及工后沉降完成时间,还必须在路基填层中以及路基基底布置监测点。路基面的沉降观测主要通过沉降观测桩来监测;路基基底的沉降观测主要通过单点沉降计、沉降板来监测;路堤本体的沉降观测主要通过剖面沉降管来监测。

基底沉降监测与路堤本体沉降监测在一般路基(非试验段路基)地段监测点可同时布置于路基基底和基床底层顶面;分层沉降监测、加筋(土工格栅)应力、应变监测按不同的工程地质地貌单元,选择代表性地基类型工点进行;基底沉降监测与路堤本体沉降监测在一般路基(非试验段路基)地段监测点建议一同布置于路基基底和基床底层顶面。

 沉降观测基本要求

测量仪器、设备精度满足观测进度和精度要求,并保持相对稳定。成立专职技术人员组成的沉降观测小组,测试人员技术素质合格,人数足够,且保持相对稳定。

水准网布设符合测量规范,结实不宜破坏,并与施工作业面保持一定距离,以免施工影响。水准网内水准点应不少于3个。水准网应定期复核,避免误用。

为保证施工过程中沉降观测桩不被破坏,对施工负责人,工程机械司机及运输车司机进行沉降观测重要性的专项教育,运输车辆在沉降观测桩周围卸土时,设专人指挥倒车,夜问路基填筑施工时沉降观测桩要涂反光材料,确保沉降观测杆不被破坏。如果发现碰撞或丢失,立即补好。

在所有观测桩的位置插上标志旗,以提醒操作人员注意.沉降观测杆周围改用TY60打夯机夯实,并重点抽查该处的压实质量。

观测杆太高时,影响观测精度,根据设计要求控制高度,以高出路面O.5m左右为好。

埋设完的沉降板观测秆应随路基填高及时接长加高,在接长时要牢固,丝扣旋紧,消除接管误差。

路基沉降监测的技术要求

客运专线路基沉降监测范围应函盖所有会产生沉降的路基地段,监测的内容包括路基面沉降监测、路基本体沉降监测、基底沉降监测、深厚层地基分层沉降监测、软土地基水平位移监测、复合地基加筋(土工格栅)应力应变监测共六个方面。

路基面监测点是变形监测的重点部位,同时为评价沉降的发生与发展规律,预测总沉降量及工后沉降完成时间,还必须在路基填层中以及路基基底布置监测点。路基面的沉降观测主要通过沉降观测桩来监测;路基基底的沉降观测主要通过单点沉降计、沉降板来监测;路堤本体的沉降观测主要通过剖面沉降管来监测。沉降监测剖面的设置及观测内容、元件的布设应根据不同的地基条件,不同的结构部位等具体情况,结合沉降预测方法和工期要求综合确定。

客运专线路基沉降监测类型应根据路基填筑高度、路基结构、地基条件以及监测内容等因素确定,大致可分为7种类型,分别是:(1)一般路堤地段沉降监测(A型);(2)一般软弱土地基路堤地段沉降监测(B型);(3)深厚覆盖层地基地段沉降监测(C型);(4)低填浅挖路基地段监测(D型);(5)过渡段路基沉降监测(E型);(6)岩溶路基沉降监测(F型);(7)路堑地段的深层沉降监测(G型)。当路基基底或下卧压缩层为平坡时,路堤主监测断面为线路中心;当地表或下卧压缩层横坡大于20%时,在填方较高侧或压缩层厚侧还应增加监测点。

客运专线沉降变形观测开始,最少时间为6个月,在无砟轨道铺设后12个月完成。 路基沉降整个检测过程可分为四个阶段:第一阶段为路基填筑施工期间的监测,主要检测路基施工填筑期间地基土的沉降以及路堤坡脚边桩位移;第二阶段为路基填土施工完成后,自然沉落期及摆放期的变形监测,该阶段应对路基面沉降、路基填筑部分沉降以及路基基底沉降进行系统的检测,直到工后沉降评估可满足要求铺设无砟轨道为止;第三阶段为铺设无砟轨道施工期的监测;第四阶段为铺设轨道后及试运营期的监测。

合理选择观测设备

沉降观测设备常用的有沉降板、剖面沉降管、观测桩、定点式沉降计、测试压力盒及锚杆锚索应力测试仪等,但各种观测设备均有其优缺点。通过近几年在无砟轨道客运专线路沉降观测中的应用,剖面沉降管虽然易于保护,且能够量测出路基横断面的沉降趋势,但精度较低;沉降板、观测桩精度较高,但在施工中易被破坏;定点式沉降计、测试压力盒及锚杆锚索应力测试仪等易于保护且测量精度相对较高的新型设备,已在某些客运专线中采用。因此在一个观测断面中应布置2种以上观测设备,这样有利于测点看护,便于集中观测,统一观测频率,更重要的是便于各观测项目数据的综合分析。

沉降观测资料的应用

(1)提供动态设计。
沉降观测资料要及时整理、汇总,当发现非正常沉降或沉降值、沉降速率超过设计、放置期间沉降不能稳定时,必须及时分析原因,提交设计单位重新评价采取的工程措施,进行动态设计。

(2)控制填筑速率。
沉降观测结果满足地面沉降速率(10mm/d)和坡脚水平位移(5mm/d)要求,施工组织可加快填筑速率,给填筑后的路基留有足够的沉降观察分析时间;否则,需要停工,分析原因,必要时采取卸载措施,防止地基失稳。

(3)推算总沉降和剩余沉降量。
利用沉降观测实测成果的曲线推算最终沉降量及剩余沉降量的方法较多,常用的有双曲线法、修正指数函数法、对数曲线法和星野法等,每种方法由于对实测资料的利用阶段不同,对各实测曲线的适用性也并不完全一样,而且不同的地基加固方法、沉降观测时间的长短以及初始时间的选择等都会对推算精度产生影响。由于工期的限制,预压时间通常较短,现场推算时,宜采用多种方法,在预压期间每月整理观测资料,绘制沉降曲线,推算总沉降量,计算剩余沉降,与上月推算结果比较,使沉降推算精度逐步提高。

(4)合理选择评估方法。
沉降评估一般采用曲线拟合法,曲线拟合又分指数曲线、双曲线、修正指数曲线、修正双曲线、三点法、星野法等多种,通过京津城际轨道交通工程、郑西客运专线等铁路的沉降评估工作,推荐采用修正双曲线法为主要评估分析方法,同时可采用其他方法中的一种或几种进行对比分析。修正双曲线法具有较好适用性,并且可预测在未来某个时间点施加荷载后产生的沉降,同时从大量分析结果看,修双曲线法预测的结果一般偏大,而无砟轨道路基沉降要求标准高,选用修正双曲线法其结果偏于安全,是比较适宜。

结论与展望

高速铁路作为科技含量较高的工程项目,是体现我国科学技术发展的重要标志,为实现“ 以人为本、服务运输” 的建设理念.高速线路运行的平稳性以及旅客的舒适性是检验基础设施工程质量的重要指标之一。随着世界高速铁路技术的不断发展,高速列车的商业运行速度迅速提高。旅行时间的节约,旅行条件的改善,旅行费用的降低,再加上国际社会对人们赖以生存的地球环保意识的增强,使得高速铁路在世界范围内呈现出蓬勃发展的强劲势头。作为21世纪主要交通工具之一,高速铁路得到各国的青睐。

高速铁路的发展和运营实践表明:高速铁路在我国有很大的发展空间和潜力,我国应充分利用后发优势,实现我国高速铁路的跨越式发展。所以,在未来的十几年里,我们不仅要大量发展高速铁路,而且在技术和管理上还要赶超一些发达国家的水平,实现中国铁路现代化。铁路的发展必然要求路基技术的不断成熟与完善,在科技发达的现代,路基技术的发展又会促使高铁进入一个新的发展时期。