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铁路工程沉降观测之路基沉降观测
更新时间:2021-05-13 10:08
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无砟轨道路基、设计时速200公里及以上有砟轨道路基以及设计时速200公里有砟轨道软土、松软土等特殊路基应进行沉降观测与评估。

冻胀变形观测宜在路基填筑完成后进行,建设期间冻胀变形观测应不少于1个冻融周期。

(一)路基沉降控制标准

在轨道铺设前,应对路基变形做系统的监测及评估,确认路基的工后沉降和变形等是否满足设计要求。

路基在轨道铺设完成后的工后沉降,应满足扣件调整和线路竖曲线圆顺的要求,工后沉降一般不超过15mm。沉降比较均匀且调整轨面高程后的竖曲线半径应能满足下式1的要求,允许的最大工后沉降量为30mm。


路基与桥梁、隧道或横向构筑物交界处的工后差异沉降不大于5mm,过渡段沉降造成的路基与桥梁或隧道的折角不大于千分之一。

填筑期间路堤中心地面沉降速率不应大于10mm/d,坡脚水平位移速率不应大于5mm/d。

有砟轨道路基工后沉降控制满足下表要求。

有砟轨道工后沉降控制标准


  (二)路基地段沉降观测技术要求                     

路基沉降观测应以路基面沉降和地基沉降观测为主,可在线路两侧设置地基、路肩和线路中心线设置观测桩,在地基和基床底层的顶面设置剖面降沉变形观测装置,或在线路中心设置沉降板;在过渡段宜布置剖面沉降管,并在管口设置沉降观测桩。路基观测附合水准路线长度一般200m,高路堤可延长至600-800m。

(1)断面埋设原则

观测断面及断面点布设须以设计文件为准,但一般原则如下。

1)路基沉降观测断面的设置及观测断面的观测内容应根据沉降控制要求、地形地质条件、地基处理方法、路堤高度、堆载预压等具体情况并结合施工工期和沉降预测方法和工期要求具体确定。

2)无砟轨道铁路沉降观测断面的间距不应大于50m,地势平坦、地基条件均匀良好的路堑、高度小于5m的路堤,间距不应大于100m。

3)新建时速250公里及以上有砟轨道铁路观测断面的间距不应大于100m,软弱土等特殊路基段观测断面应适当加密,地基条件良好的石质路堑可不设观测断面。

4)新建时速200公里有砟轨道铁路在软弱土等特殊路基段设置断面,间距不应大于100m。

5)过渡段观测断面布置应符合下列规定:

路桥过渡段、路隧过渡段,根据过渡段情况在距起点1m~5m、10m~20m、30m~50m处各设一断面。

涵洞两侧路涵过渡段各设置1个断面、涵洞中心里程路基面应设置一断面。

过渡段长度较短时,可根据实际情况调整观测断面。

(2)观测点的布置原则

观测断面观测点的布置如图所示,断面观测点的布设应符合下列规定:


1)各部位观测点宜设在同一横断面上,每断面设置3个沉降观测桩,布置于双线路基中心及左右两侧路肩处。

2)一般路堤地段每5个观测断面应设置1个沉降板或单点沉降计,布置于双线路基中心。每段路堤宜设置1个沉降板或单点沉降计。

3)软土、松软土路堤地段每2个观测断面应设置1个沉降板或单点沉降计,布置于双线路基中心;当设置剖面沉降仪时设置于基底;必要时两侧坡脚外2m、8m处设置位移观测边桩。

4)路堑地段观测断面分别于路基中心及左右两侧路肩处各设1个沉降观测桩,如图所示。


5)基床底层填筑完成后,可根据需要埋设临时沉降板和沉降观测桩进行观测。

6)站场路基观测点数量应根据股道数量、轨道结构类型等适当增加。

7)冻胀变形观测断面布置应根据地质、水文条件、不同冻结深度以及路基结构形式等具体情况选择典型断面。无砟轨道及时速250公里以上有砟轨道铁路观测断面间距不宜大于100m,地下水发育的路堑地段应适当加密。

8)路基冻胀变形自动观测断面可根据冻胀观测结果和工程实际情况设置,间距不宜大于50km。

9)路基冻胀变形观测点可设置于路肩或路基中心等位置。

(3)观测元件埋设

1)沉降观测桩:选择Φ20mm不锈钢棒,顶部磨圆,底部焊接弯钩,待基床表层级配碎石施工完成后,在观测断面通过测量埋置在设计位置,埋置深度不小于0.3m,桩周0.15m用M10水泥砂浆现浇,完成埋设后测量桩顶标高作为初始读数。


2)沉降板:由底板、金属测杆(φ40钢管)及保护套管(φ75 PVC管)组成。钢筋混凝土底板尺寸为50cm×50cm,厚3cm或钢底板尺寸为30cm*30cm,厚0.8cm。


①沉降板埋设位置应按设计测量确定,埋设位置处可垫10cm砂垫层找平,埋设时确保测杆与地面垂直。

②放好沉降板后,回填一定厚度的垫层,再套上保护套管,保护套管略低于沉降板测杆,上口加盖封住管口,并在其周围填筑相应填料稳定套管,完成沉降板的埋设工作。

③测量埋设就位的沉降板测杆杆顶标高读数作为初始读数,随着路基填筑施工逐渐接高沉降板测杆和保护套管,每次接长高度以0.5m为宜,接长前后测量杆顶标高变化量确定接高量。金属测杆用内接头连接,保护套管用PVC管外接头连接。

④接长套管时应确保垂直,避免机械施工等因素导致套管倾斜。

3)位移边桩:在两侧路堤坡脚外2m及12(或10m)处各设一个位移观测边桩。位移观测边桩采用C15钢筋混凝土预制,断面采用15cm×15cm正方形,长度不小于最大冻深+0.35m。并在桩顶预埋Φ20mm半圆形不锈钢耐磨测头并刻画十字线。边桩埋置深度在地表以下不小于最大冻深+0.25m,桩顶露出地面不大于10cm。埋置方法采用洛阳铲或开挖埋设,桩周以C15混凝土浇筑固定,确保边桩埋置稳定。

4)剖面沉降管:路基基底剖面沉降管在地基加固施工完毕后,填土至0.6m高度碾压密实后开槽埋设,开槽宽度20~30cm,开槽深度至地基加固表层顶面,槽底回填0.2m厚的中粗砂,在槽内敷设沉降管(沉降管内穿入用于拉动测头的镀锌钢丝绳),其上夯填中粗砂至与碾压面平齐。沉降管埋设位置挡土墙处应预留孔洞。沉降管敷设完成后,在两头设置0.5 m×0.5 m×0.95mC15素混凝土保护墩。两头应砌筑观测坑,并加设盖板,以方便观测及对孔口进行长期保护,并做好坑内及其周围的排水。并于一侧管口处设置观测桩,观测桩采用C15素混凝土灌注,断面采用0.5 m×0.5m×最大冻深+0.35m,并在桩顶预埋半圆形不锈钢耐磨测头。待上部一层填料压实稳定后,连续监测数日,取稳定读数作为初始读数。


(4)观测方法、精度与要求

1)横剖面沉降观测方法

采用横剖仪和水准仪进行横剖面沉降观测。每次观测时,首先用水准仪测出横剖面管一侧的观测桩顶高程,再把横剖仪放置于观测桩顶测量初值,然后用横剖仪测量各测点。区间每2.0m(或根据剖面仪的要求距离)测量一点,车站内测点间距可为3.0m。剖面沉降观测的精度不低于4mm/30m,横剖面沉降测试仪最小读数不得大于0.1mm。

2)沉降板及沉降桩观测方法

沉降板及沉降桩观测按相应等级水准测量精度要求形成附合水准路线,附合长度不大于1km。下图为路基、涵洞沉降观测水准路线示意图。


观测断面间距小于100m时,可按下图进行。


3)路基位移边桩观测方法

路基位移边桩水平位移观测,可采用坐标观测法和相对观测法等方式进行,使用CPⅠ、CPⅡ及加密基准点为基准,按三等水平位移监测网的要求进行测量。

4)路基沉降观测水准测量的精度为±1.0mm,读数取位至0.1mm;剖面沉降观测的精度不低于4mm/30m,横剖面沉降测试仪最小读数不得大于0.1mm;位移观测测距误差±3mm;方向观测水平角误差为±2.5″。

(5)观测频次

路基沉降观测的频次不低于下表的规定。实际工作进行时,观测时间的间隔还要看地基的沉降值和沉降速率,两次连续观测的沉降差值大于4mm时应加密观测频次。当出现沉降突变、地下水变化及降雨等外部环境变化时应增加观测频次。在冬休期   填筑或堆载暂停超过10天时可降低观测频次。

路基施工各节点时间(包括路基堆载预压土前后、卸载预压土前后、运梁车架桥机通过前后、基床表层施工、轨道板底座施工、铺板、轨道板精调(或铺砟)以及铺轨时间)应具有沉降观测数据。观测过程中及时整理绘制“填土-时间-沉降”曲线图,观测应持续到工程验收交由运营管理部门继续观测。

 


来源:铁路测绘

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