浅析无碴轨道沉降原位观测技术
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【摘 要】以某高速铁路为背景，分析了无碴轨道原位观测的概念及重要性，深入分析了变形监测网的建立方式和沉降观测原件的埋设方法和观测过程。对其他无碴轨道工程沉降观测具有很好的实践指导意义。
1 引言
无碴轨道是我国轨道结构的发展方向，是我国客运专线、高速铁路、地铁等等轨道交通线路普遍采用的形式，它与普通有碴轨道铁路相比，最主要的是控制线下工程的工后沉降和不均匀沉降。由于施工现场条件变化及人为因素，设计估算不足以控制工后沉降和差异沉降。需要在施工过程中进行按规定的频率和精度进行原位观测，有效控制工后沉降和沉降速率，保证施工质量。
原位观测是相对于移动测量而言的，是将观测设备埋设在稳定的路基中的设计位置，并采取措施做好保护，防止施工干扰。在填土过程中，按照规定的频率和速度进行观测，整理数据并绘制“填土高～时间～沉降量”关系曲线图。根据曲线图分析土体的位移发展趋势，判断地基的稳定性。根据分析结果重新调整、修改设计，指导施工，如此循环反复，直至工程竣工。
2 主要设备配备
GPS系统、DS05级高精度数字水准仪、全站仪。
3 沉降控制测量
3.1 变形监测网
在路基施工前，按照国家二等水准测量要求建立路基沉降变形监测网。沉降观测监测网布设方法分为三级：
（1）基准点。按照二等精密高程控制测量布置，需要建立在地质稳定的地区，比大地水准网稳定性更高，建立在变形监测区以外，属于深埋水准点。
（2）工作点。高程传递点，观测期位置稳定。属于进一步加密水准点，加密间距满足变形监测要求。
（3）沉降变形点。埋设在路基或者地基中，结构牢固合理、便于观测，形式简洁美观，对路基和地基的外观无破坏。埋设位置具有典型性，能反映沉降变形的特征，如路基横断面中点、路肩等位置。
监测网点应进行定期复测，防止个别点位由于自然条件和人为因素的破坏和移动。
3.2 基本要求
（1）基准点应进行稳定性检验。
（2）观测前，所有仪器进行校正。
（3）为了减小系统误差，防止误差累积，每次沉降变形观测时应符合：
①尽量在相同环境下进行观测，水准测量每往返需要读数两次，一次完成每往返观测。
②为消除中误差，线路为闭合或附合线路。每次观测使用固定的基准点，使用同一台仪器和设备，按照固定的观测路线和观测方法进行。
③当成像清晰、稳定时再读数。
④水准点大风、下雨、施工后进行联测，防止标高变动。
4 观测断面元件埋设
观测原件应埋设在同一横断面上，主要以路基面和地基沉降观测为主。两个观测断面间距一般为50m以下，当路堤高度小于5m或者地质条件好的路堑段，间距可达到100m，观测时间不少于6个月。路基段常见观测埋设横断面如图1所示。
图1 观测点设置图
（1）沉降观测桩：用C15混凝土浇注固定在设计位置，材料为不锈钢棒，直径20mm，顶部磨圆刻成十字花，底部焊接弯钩。用水准仪按照二等测量标准测量十字花处标高作为初始读数。
（2）沉降板： 由混凝土底板、测杆、保护套管组成，埋设在设计要求位置。混凝土底板混凝土C20，尺寸一般为。测杆为直径40mm的钢管，保护套管为PVC材料，内径大于钢管，一般为75mm。当地面平整度不满足时，可用100mm的砂垫层找平，确保底板与地面均匀接触，测杆与地面垂。测杆埋设完毕后，第一次读杆顶标高作为初始读数。随着填筑高度的增加逐渐接高沉降板。用内接头机械连接测杆，PVC保护套管用铜材料的管外接头连接，一次接高500mm。
（3）位移观测桩：位移观测桩采用开挖埋设或者洛阳铲，埋在地表以下不小于1.5m处，据路堤两侧坡脚1m处。位移观测边桩采用C15钢筋混凝土预制，断面150mm×150mm，高度大于1.6m， 桩顶露出地面不应大于0.1m，桩顶预埋半圆形不锈钢耐磨测头。完成埋设后测量侧头标高及距基桩的距离，作为初始读数。
5 结语
（1）工后沉降的控制是铺设无碴轨道的关键，为保证路基的工后沉降符合设计要求，必须对对路基沉降变形进行观测和系统的评估。
（2）原位观测是一种较好的控制工后沉降和沉降速率的方法，在观测过程中，需要建立合适的变形检测网和正确埋置观测原件，并在施工过程中做好保护。
（3）需要根据观测数据绘制“时间-荷载-沉降”曲线并分析路基的稳定性，据分析结果重新调整、修改设计，指导施工，如此循环反复，直至工程竣工。
（4）路基沉降变形观测与分析评估已广泛应用于国内外工程实践中，但该技术还不够成熟，有待进一步完善。应在实践工作中不断进行总结，积累经验。
参考文献：
[1] 铁建设[2006]158号，客运专线铁路无碴轨道铺设条件评估技术指南[S].
[2] 鞠国江.无碴轨道铁路路基沉降观测及评估[J].铁道标准设计，2009（8）：19-22.