２０１１ ＮＯ．Ｏ４ 百 ｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｈｅｒａｌｄ 工程技术 沉降观测在高速铁路施工中的运用 李永明 （中交一航局铁路工程分公司 河南漯河４６２３３１） 摘要：客运专线高速行车要求高平顺性和舒适性，因此客运专线对结构物的沉降要求非常严格。不均匀沉降或沉降量超限会导致冀道 板开裂，发生严重的质量事故。因此，线下构筑物的沉降观测工作至关重要，并且要求沉降观测的数据真实反映实际情况，通过严格的薮据 分析来评估线下蛄构物的稳定性，以确保客运专线高平Ｊ爵性和舒适性的实现。 关键词：客运专线 不均匀沉降 沉降观测 评估 中硼分频虢：Ｕ４１ ２．３５ ２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７４—０９８Ｘ（２０１１）０２（ａ）一０ｌ ３６—０３ 析、存档。第三，对数据的采集，要保持科学 首先应该建立变形监测网，当桥梁承 的态度，根据实际情况合理分析数据和偏 台、墩身施工完成后，在结构物上安装观测 差数据。第四，要求根据现场的条件对数据 标，并利用精密水准仪定期按照国家二等 进行分析，包括墩台结构形式、测量时间等 水准的要求进行观测。把每次测量的数据 选择合理的分析方法。平差整理归档，并将数据采用相关软件处 理形成沉降曲线。分析对照每期的沉降值 ３沉降观测的实施 和沉降曲线，直到沉降收敛趋于稳定后，整 ３．１沉降观测的具体要求 通常所说的沉降观测依据的基准点、 理相关资料请评估单位进行分析评估，评 估结果合格后方可进行下道工序的施工。 工作基点和被观测物上的沉降测点，其点 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；观 ２客运专线对桥梁工程沉降观测的要求 客运专线无砟轨道对桥梁线下工程的 测路线、镜位、程序和方法要固定。３．１．１观测基本要求 残余变形（工后沉降和沉降差）要求严、标准 （１）沉降观测点位稳定。只有这些观测 高，客运专线要求桥墩、台工后沉降量不大 于２０ｒａｍ，相邻桥墩、台沉降之差小于或等 依据稳定才能客观地反映出沉降的变化 量。（２）仪器、设备要稳定。在同一整体监测 于５ｍｍ 由于墩台基础沉降的发展及总量受桥 过程中，固定所用的设备，使观测结果所受 位地质情况、施工荷载等因素的影响，因此 的影响是一定的。（３）观测人员要稳定。观测 规定，一般情况下桥梁主体工程完工后（即 者在进行仪器的安置、瞄准、读数等工作 预制梁架设后或现浇梁完工后）沉降观测 时，都会产生一定的误差，对观测结果会有 定的影响。观测人员稳定时，可减少误 期不少于６个月，岩石地基等良好地质区段 的桥梁，沉降观测期不少于６０天。第一，需 差。（４）观测时的环境条件基本一致。选择每 要将前期的准备工作完善，设计合理且符 天的固定时间段，温度、大气折射基本条件 ５）观测路线、镜位、程 合实际的方案。第二，在施工过程中以、架 相似，可以减少误差。（梁后及轨道铺设中，所有的测量数据要分 序和方法要固定。依靠前后视距离相等的 １沉降观测概述 一办法来减少由于仪器视准轴不平行于水准 轴给观测结果带来的影响。以上措施可在 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。 ３．１．２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，观 测工作使用了电子水准仪（ｔｒｉｍｂｌｅ ｄｉｎｉ０３） 并使用受环境及温差变化影响小的高精 度铟合金水准尺。作业人员经过专业学习 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及时准确地完成每次 观测任务。 ３．１．３观测时间的要求 沉降观测对时间有严格的条件， 特别是首次观测必须在结构物具备观测条 件下第一时间观测初始值。其他各阶段的 复测，根据工程进展情况定时进行，不得漏 测或补测（如表１）。 ３．１．４观测点和观测路线的要求 为了能够反映出准确的沉降情况，沉 降观测点要埋设在最能反映沉降特征且便 ，表１ 墩台基础沉降观测频次表 观测阶段 墩台基础施工完成 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 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 桥位施工 制梁前 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 １次／周 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 承台回填时，临时观测点 取消 架桥机（运梁车）通过 全程 前后各１次 １次／周 １次／天 １次／月 １次／３个月 至少进行２次通前后的 观测 桥梁主体工程完工～无砟轨道铺设 ＞６个月 前 无砟轨道铺设期间 全程 ２４ ０～３个月 无砟轨道铺设完成后 个月 ４～ｌ２个月 ｔ岩石地基一般不宜少于 ２个月 工后沉降 长期观测 ｌ３～２４个月 １次／５个月 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／ｌ天，连续２次，其后每１次／３天， 连续３次，以后１次／１周。 １３６ 科技创新导报Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｈｅｒｅｌｄ ２０１１ Ｎ０ ０４ 工程技术 于观测的位置。承台上设置两个观测标，观 测标ｌ设置于底层承台左侧小里程角上， 观测标～２设置于底层承台右侧大里程角 上。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。墩身观测标位于墩身两侧，墩身 Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｎｏｖａ 鬲＿Ｆ晤 ０．５ｍ左右的位置。当墩身较矮不便于立尺 观测时，墩身观测标可设置在对应墩身埋 标位置的顶帽上。特殊情况可按照确保观 测精度、观测方便、利于测点保护的原则， 确定相应的位置。 点位布设于墩台两侧，水准路线闭合环不 宜过长，以２００ｍ为宜，起闭于已知的工作基 桥梁墩台水准路线观测按二等水准测 观测标一般设置在墩底部高出地面或水位 量精度要求形成闭合水准路线，沉降观测 ５时ｉ目ｔｆＤ） 点，观测示意图如图１所示。 ３．１．５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。 ３．２沉降变形监测网建立及观测实施 ３．２．１建网及实施观测 如图２所示。 （１）沉降监测网的建立、精度要求等符 况降ｓ《ｍｍ） 图３ 修正前 玩降ｓ（ｍ） 图４ 修正后 合《客运专线无碴轨道铁路工程测量技术 暂行规定》的要求，建网时一次成型，避免 基准点间的误差。（２）沉降监测网在施工高 程控制网的基础上按二等水准测量的精度 和方法施测。在加密基准点时利用设计院 所交相邻ＣＰＩＩ点进行联测，如果发现某段 时坷‘（Ｄ） 往返闭合差均超限，一定要联测到下一个 相邻的ＣＰＩＩ点，在以后的复测过程中也引 用相同的闭合路线，保证监测网成果的一 致性。（３）高程基准点埋设时介于１ ５０～２００ 之间ｍ，深度约１～１．２ｍ，基准点砌砖维护， 并标出点位名称，形成成果时标明点位名 称、高程值、处于哪两个墩之间便于以后对 沿线桥梁进行沉降观测。（４）观测前，对所使 用的仪器和设备，进行检验校正，并保留检 时阈ｔｆＤ） 验记录。线下基础结构的沉降量有限，杜绝 仪器的误差影响沉降的真实值。（５）在沉降 观测基准网建立后，对水准基点做了好保 护工作，在线下施工过程中，受施工影响， 沉降Ｓ（ｒ￣ｍ） 图５时间一沉降曲线图 时问ｔ（Ｄ１ 沉降建 ｍｍ／ｄ） 图６时间一沉降速率曲线图 图１ 桥梁墩台沉降观测水准路线示意 １— 一 ４ －一 一 一 －１ １ｒ可 厂 ＇｝ 汀 — ］ 可 厂 一 一 ｑ ’｝ 图２ 侣＇工作薹Ｊ｛ｉ 图７段落总沉降图（部分） 科技创新导报Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｈｅｒａｌｄ ｌ ３７ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｈｅｒａｌｄ Ｑ！！ ：业 工程技术 有丢桩或桩位移动现象，针对不同情况及 时补埋或固定桩点，利用相邻的基点高程 联测平差、规划出此点的高程。另外，在ｌ～ 在遇工作基点沉降时，停止区段的观测，进 情况记录。 。 ５）沉降曲线波动异常，分析原因：观测 行工作基点复测平差。遇雨雪天气后，可集 ２个月内定期对沉降观测基准网进行复测， 提出复测成果。７～９月是雨水旺季，基点变 化较大，加强在此期间基准点的复测。（６）使 用高精度精密水准仪ＤＩＮ１０３，水准标尺应 采用与之配套的带有两排分划的线条式铟 瓦合金标尺，水准仪和水准标尺各项技术 指标符合《国家一、二等水准测量规范》（ＧＢ １２８９７－９１）有关规定，在沉降观测前和沉降 观测过程中的规定时间段对仪器和标尺进 行标定使用。（７）沉降观测在成像清晰稳定 的条件下进行观测，作业避开不宜观测的 天气情况。（８）每一设计单元的工程变形测 量任务完成以后要及时进行测量成果整 理，做好观测记录手簿、平差计算及测量成 果表和沉降变形图表及沉降曲线。 ３．２．２人员和仪器配置 沉降观测人员要求进行相关的培训， 全面掌握沉降观测要求及方法。人员数量 根据仪器数量配置，每台仪器司镜１人扶尺 ２人，在施工进度快及观测中后期，需配置 专人进行数据的录入和分析处理，以确保 及时发现问题解决问题。仪器数量的配置 数量主要根据施工线路长度、施工进度情 况及作业条件确定。在实施观测过程中，根 据积累的经验总结如下：（１）观测初期，配置 ２台仪器。主要用于基点的埋设复测和观 测 （２）中期，按线路长度增加仪器。线路长 超过６ｋｍ，需配置到３台仪器。基本为１台仪 器测量新结构物初始值及转标工作，２台仪 器进行分区段进行观测。线路长度超过 ｌ０ｋｍ需配置到４台仪器，３台仪器分区段进 行观测。（３）后期，在结构物施工完后，每 ５ｋｍ有ｌ台仪器可保证进行稳定的观测。（４） 中仪器进行工作基点的复测，取得成果后 进行观测和补测。 ３．３数据处理 １）对每天测量的数据及时进行处理，发 现有输入错误的地方修改后进行平差处理。 ２）观测数据处理文件包含以下内容：① 电子水准仪原始观测数据；②控制点文件・ ③观测手薄文件；④高差文件；⑤平差文件， ⑥高差闭合差统计文件，⑦平差计算文件； ④平差成果文件；⑨测点编号与简化点号 对应文件；⑩观测过程中异常情况说明文 档。 基点被破坏，重新埋设基准点，进行联测， 并做好异常情况记录。 ３．５成果的形成 数据通过处理录入后形成反映时间与 沉降关系的时间一沉降曲线图，时间一沉降 速率图和段落总沉降图（部分），分别为图５， 图６和图７。 ４总结 沉降观测是一项精度要求高、持续时 间长、要求扎实求实的工作。我项目部测量 人员经过系统的培训，通过具体的实施，在 建网、复测、观测和数据处理等方面积累了 初步的经验，真实记录的大量数据，为客观 的进行沉降评估奠定了坚实的基础。沉降 曲线反应的线下结构物沉降情况，基本在 趋向于稳定，沉降值在规范允许的范围内 沉降观测成果在体现施工质量的同时，也 印证了沉降观测方法是科学的、态度是严 谨的、工作是扎实的。通过实践，在工作过 程中，在发现和解决问题的历练中，使参与 沉降观测的人员得到了锻炼，也使沉降观 测工作不断完善。 ３）处理后的数据及时录入成ＳＯＤ文件， 形成电子文档。并对生成的沉降一时间曲线 图进行分析，发现曲线有突然升高或降低 的现象分析原因并采取解决办法。 ３．４常见异常数据的处理 沉降变形观测异常原因分析及处理 １）沉降曲线在首次观测即发生回升现 象，分析原因：首次观测精度不高，删除首次 观测值，重新观测，并做好异常情况记录。 ２）沉降曲线在中间某点突然抬升，分析 原因：水准点或观测基点被扰动，前后联测 基准点，使用修正值继续观测．中间某次由 于测量误差引起曲线突然抬升或下降，第二 参考文献 次测量曲线下降或抬升回归到原有的曲线 【１】吴永福．高速铁路路基结构分析．科技 状态，处理方法为删除前一次测量结果，并 创新导报，２００９，２９． 做好异常情况记录。如图３，４所示。 【２】李晓梦．浅谈铁路路基施工技术与防护 ３）沉降曲线自某点起逐渐回升，分析原 措施的施工．科技创新导报，２００９，２６． 因：水准点或观测基点下沉，前后联测基准 【３】朴德双，郎树国．浅析软土路基施工中 点，使用修正值继续观测，并做好异常情况 监控要点及沉降．科技创新导报，２００８， 记录。 １１． ４）沉降曲线波浪起伏，分析原因：测量 误差，检教测量仪器，重新观测，做好异常 中国科教创新导刊 办刊宗旨及投稿须知 办刊宗旨 深入研究、预测，报道科教创新发展现状以及改革热点、焦点，广泛探讨、交流科教工作中的优点；多方位、多层次介绍科教创 新的前沿性内容，有效传播我国科教工作中的新理论、新方法；合理构建我国科研教育学术交流平台。 本刊为《中国核心期刊（遴选）数据库》收录期刊、《中国学术期刊（光盘版）》收录期刊、《万方数据数字化期刊群》收录期刊。 为更好的提升本刊的信息技术全面性，我刊现面向各级科技与教育管理部门的领导、科教领域管理人员、科技教育人员、各类院 校的广大师生征集优秀稿件。 投稿须知 １．稿件应具有科学性、先进性和实用性，论点鲜明、论据充分、数据真实、逻辑严谨、文字准确、语句通顺。 ２．文章以２２００～２７００字为宜；文章标题字数在２Ｏ字以内，摘要、关键词、参考文献（按引用的先后顺序列于文末）等要素齐全。 ３．计量单位以国家法定计量单位为准；统计学符号须按国家标准《统计学名词及符号》的规定书写，标点符号使用准确，表格设 计合理，推荐使用三线表；图片清晰，注明图题图号。 ４．投稿请使用ｗｏｒｄ格式并注明作者姓名、联系电话、工作单位、通讯地址、邮编、电子邮箱。 ５．本刊编辑部有权对所投稿件进行修改。 ６．本刊已被相关电子期刊等网络媒体所收录，本刊发表的文章将在网络媒体上全文发布。 ７．严禁一稿多投、剽窃或抄袭行为，否则一切后果由作者本人负责。 ’ １３８ 搬创新导报Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 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