浅谈沉降观测在铁路施工中的应用

浅谈沉降观测在铁路施工中的应用

黄 荣

中铁二十一局四公司京石客专项目部邮编050091

摘要：本人在京石客专铁路施工过程中沉降观测的应用，在此对铁路线下施工过程中沉降观测工作浅谈管窥之见。

关键词：沉降观测

0、引言

为评估预测铁路路基（含过渡段）、桥梁、涵洞、隧道等线下工程最终沉降量和工后沉降，合理确定轨道铺设时间，确保铺设质量。沉降观测的重要性日趋明显。特别在高速铁路施工过程中应用沉降观测加强全过程监控，指导合理的施工工序，预防在施工过程中出现不均匀沉降，避免因沉降原因造成主体结构的破坏或产生影响结构使用的功能，造成巨大的经济损失。

一、 沉降观测的基本要求

1、 仪器设备、人员素质的要求 根据沉降观测精度要求高的特点，为能精确地反映出铁路线下工程在不断加荷作用下的沉降情况，为此要求沉降观测应使用DS05级及以上的电子水准仪，水准仪视准轴与水准管轴的夹角不超过15〞；水准尺也应使用受环境及温差变化影响小的高精度因瓦水准尺，水准尺上的米间隔平均长与名义长之差不应超过0.15mm；为保证水准尺的稳定性，选用2.5kg以上的尺垫。

人员素质的要求，必须是具有测绘专业中专及以上学历的技术员，并且经过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够会分析原因并正确的运用误差理论进行平差计算，做到按时、快速、精确地完成每次观测任务。

2、 观测时间的要求

沉降观测对时间有严格的条件限制，特别是首次观测必须按时进行，否则沉降观测得不到原始数据，使整个观测失去了观测意义。其他各阶段的复测，根据工程进展情况定时进行，相邻的两次时间间隔称为一个观测周期，一般墩台基础沉降观测频次如下表：

观测阶段 观测频次 观测期限 / 观测周期 / 备注 设置观测点，进行首次观测 承台回填时，临时观测点取消 墩台基础施工完成 墩台混凝土施工 架梁前 预制梁桥 预制梁架设 附属设施施工 制梁前 桥位施工桥梁 上部结构施工中 附属设施施工 全程 全程 全程 全程 全程 全程 全程 荷载变化前后各1次或1次/周 1次/周 前后各1次 荷载变化前后各1次或1次/周 前后各1次 荷载变化前后各1次或1次/周 荷载变化前后各1次或1次/周 架桥机（运梁车）通过 桥梁主体工程完工～无砟轨道铺设前 无砟轨道铺设期间 24无砟轨道铺设完成后 个月 全程 前后各1次 岩石地基的桥梁，一般不宜少于2个月 ≥6个月 1次/周 全程 0～3个月 4～12个月 13～24个月 1次/周 1次/月 1次/3个月 1次/6个月 工后沉降 长期观测 注：1、观测墩台沉降时，应同时记录结构荷载状态、环境温度及天气日照情况。

2、架桥机（运梁车）通过时观测要求：第一次通过和第二次通过前后均需要观测，其后每1次/1天，连续2次；其后每1次/3天，连续3次，以后1次/1周。

3、观测点的要求

沉降变形测量点分为基准点、工作基点和观测点三类，其布设按下列要求： （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。

（2）工作基点。要求埋设在稳定区域，在观测期间稳定不变，测定沉降变形点时作为高程的传递点。为满足工点垂直位移监测需要，工作基点间距200m埋设一个。

（3）观测点。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。沉降变形点按路基、桥涵、隧道等各专业布点要求进行。

4、沉降观测精度的要求

根据铁路的特性和建设、设计单位的要求选择沉降观测精度的等级。一般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。我们在京石客专铁路工程施工过程中就采用二等水准测量。

各项观测指标要求如下：

（1）每条水准路线应按测段往返测高差不符值计算偶然中误差M△;当水准网的环数超过20个时，还应按环线闭合差计算Mw。M△和Mw应符合下表的规定，否则应对较大闭合差的路线进行重测。

各等级水准测量精度要求（mm）

限 差 每千米水准测水准测量等 量偶然中误差M级 △ 每千米水准测检测已测差 二等水准 ≤1.0 ≤2.0 6√L 4√L 4√L 往返测不符值 附合路线或环线闭合差 左右路线高差不符值 — 量全中误差M△ 段高差之精密水准 ≤2.0 ≤4.0 12√L 8√L 8√L 4√L 注：表中L往返测段、附和或环线的水准路线长度，单位km。

M△和Mw应按下列公式计算：

M△=

1????? 4n?L??1N?WW??L? ??Mw=

试中：△ —— 测段往返高差不符值（mm）；

L —— 测段长（Km）； n —— 测段数；

W —— 经过各项修正后的水准环线闭合差（mm）； N —— 水准环数。

（2）观测时，视线长度≤50m，前后视距差≤1.0 m，前后视距累积差≤2.0 m，视线高度≥0.5m，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。

5、沉降观测成果整理及统计汇总

（1）根据各周期所观测的数据通过电子水准仪传入电脑，由平差软件对观测数据文件和控制点高程文件进行处理，在数据处理过程中将生成观测手簿文件、高差文件、平差文件、高差闭合差统计文件、平差计算表文件、平差成果文件，测点编号与简化点号对应文件。以上文件由测量队负责逐级上报给分部和标段项目部，以标段为单位按时提供给建设单位和咨询单位。

（2）根据数据平差计算后达到的沉降量列表统计，进行汇总。并绘制各观测点的时间－荷载－沉降曲线与时间－荷载－沉降速率曲线，由此我们可以根据沉降曲线和沉降速率曲线预测线下工程的沉降趋势，将沉降情况及时的反馈给有关部门，对沉降观测的成果分析，正确地指导施工，合理确定轨道铺设时间，确保铺设质量。

6、沉降观测中的注意事项

（1）严格按二等水准测量规范的要求施测。

（2）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）观测时要避免阳光直射，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。

（4）遮挡不超过标尺在望远镜中截长的20%；成像清晰、稳定时再读数。 （5）随时观测，随时检核计算，观测时要一次完成，中途不中断。 （6）在雨季前后要联测，检查水准点的标高是否有变动。

（7）测段观测完成后，必须及时整理观测数据，当每天（24h）连续沉降量超过1mm时

应停止施工，会同有关部门采取应急措施。

以上粗略只谈，敬请指正。

参考文献

(1)《国家一、二等水准测量规范》（GB12897—2006）； (2)《工程测量规范》（GB 50026－2007）

(3)《客运专线无砟轨道铁路施工技术指南》（TZ216-2007）； (4)《全球定位系统（GPS）铁路测量规程》（TB10054－97）；