沪杭客运专线沉降观测技术研究
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摘要：研究目的：沪杭铁路客运专线设计时速350km/h以上，线路的平顺性要求非常高。为保证高速列车安全、平稳、舒适的运行，必须严格监测沿线路方向纵向构筑物的差异沉降。
研究结论：本文结合沪杭客运专线沉降观测工作，总结了沉降观测工作的技术要点：建立稳定的基准网、将任务合理划分责任到人、保护好观测点、配置精密仪器、科学施测、及时处理数据、严格按频次观测。
Abstract: Research purpose：The Shanghai-Hangzhou railway passenger special line designs above 350 kilometers per hour, and smooth of the line requires very high. To ensure the high-speed train drives security、stability and comfortable, we must monitor the differential settlement of longitudinal structures along the route strictly.
Research conclusions：Combining with the settlement observation for Shanghai-Hangzhou railway passenger special line, this article summarizes the technical key points of the settlement observation work: establishing stable benchmark nets, make the task partitioning obligation to people, to protect observation points, configurate precision instrument, measure scientificly, handling data timely, observing with the strict frequency.
关键词：沉降；观测；评估
Key words：settlement; observation; assessment
1、沉降变形观测与评估的意义
高速铁路，特别是时速在300 km以上铁路的出现，对中国传统的铁路设计、施工、检测、养护维修提出了新的挑战，在许多方面深化和改变了传统的观念和思想。相对于普通铁路，高速铁路更强调列车运行的平顺性和舒适性。高速铁路是由性质迥异的构筑物（桥、隧、涵、路基等）和轨道构成的，它们相互作用、相互依存、相互补充、共同构成刚度均匀的线路结构。为保证高速列车安全、平稳、舒适运行，监测沿线路方向纵向构筑物的差异沉降是高速铁路施工的一个关键环节。如何做好沉降观测工作关系到高速铁路的成败与否。
2、沉降观测工作主要内容：
1）沉降监测基准网的布设、测量及成果处理，形成稳固可靠的沉降观测基准网；
2）按设计图纸及规范要求，布设沉降观测点及观测断面，埋设观测元器件；
3）沉降观测点及观测断面的沉降观测;
4）沉降观测数据的处理、审核、汇总；
5）线下工程沉降变形图表的绘制、分析及沉降趋势预测；
6）无碴轨道铺设及精调时机评估和相应工程措施建议；
7）沉降变形测量程序为：建立沉降变形观测网 埋设观测断面和观测点 量测记录 资料归档 数据汇总 分析评估。
3、沪杭项目沉降观测工作情况
1）基准网建立：在中铁第四勘察设计院提供的二等水准点的基础上进行加密设置工作基点，加密后的水准基点（含基准点）间距200~300m左右，按照国家二等水准测量的技术要求进行测量后用于沉降观测使用。
2）成立观测小组：项目部成立了沉降观测领导小组下设七个观测小组，领导小组负责沉降观测工作技术培训、组织实施，观测小组负责观测标埋设、保护及观测工作。
3）埋设观测标：按照设计要求设置观测断面：路基段埋设沉降板、沉降观测桩、位移边桩、深层沉降仪；桥梁埋设承台观测标、墩台观测标、梁体观测标。
4）日常观测：每个沉降观测小组配置3名专职测量人员、1名资料员，负责各自管段内的沉降观测外业测量工作及内业数据处理。
5）观测频次要求：
墩台沉降观测频次
观测阶段 观测频次 备注
观测期限 观测周期
墩台基础施工完成 ／ ／ 设置观测点
墩台混凝土施工 全程 荷载变化前后各1次或1次/周 承台回填时，测点应移至墩身或墩顶
预制梁桥 架梁前 全程 1次/周
预制梁架设 全程 前后各1次
附属设施施工 全程 荷载变化前后各1次或1次/周
桥位施工桥梁 制梁前 全程 1次/周
上部结构施工 全程 荷载变化前后各1次或1次/周
附属设施施工 全程 荷载变化前后各1次或1次/周
架桥机（运梁车）通过 全程 前后各1次 至少进行2次通过前后的观测
桥梁主体工程完工～无碴轨道铺设前 ≥6个月 1次/周 岩石地基的桥梁，一般不宜少于2个月
无碴轨道铺设期间 全程 1次/天
无碴轨道铺设完成后 24个月 0～3个月 1次/月 工后沉降长期观测
4～12个月 1次/3个月
13～24个月 1次/6个月
梁体徐变观测频次
观 测 阶 段 观 测 频 次 备注
观测期限 观测周期
梁体施工完成 / / 设置观测点
预应力张拉期间 全程 张拉前后各1次 测试梁体弹性变形
桥梁附属设施安装 全程 安装前后各1次 测试梁体弹性变形
预应力张拉完成~无砟轨道施工期间 ≥3个月 1次/1、3、5d，后期1次/周
无碴轨道铺设期间 全程 1次/天
无碴轨道铺设完成后 24个月 0~3个月 1次/月 残余徐变变形（长期观测）
4~12个月 1次/3个月
13~24个月 1次/6个月
路基沉降观测频次
观测阶段 观测频次
填筑或堆载 一般 1次/天
沉降量突变 2～3次/天
两次填筑间隔时间较长 1次/3天
堆载预压或路基施工完毕 第1个月 1次/周
第2、3个月 1次/2周
3个月以后 1次/月
无碴轨道铺设后 第1个月 1次/2周
第2、3个月 1次/月
3～12个月 1次/3月
涵洞沉降观测频次
观测阶段 观测频次 备注
观测期限 观测周期
涵洞基础施工完成 / / 设置观测点
涵洞主体施工完成 全程 荷载变化前后或1次/周 观测点移至边墙两侧
洞顶填土施工 全程 荷载变化前后或1次/周
架桥机（运梁车）通过 全程 前后 至少进行2次通过前后的观测
涵洞完工～无碴轨道铺设前 ≥6个月 1次/周 岩石地基的涵洞，一般不宜少于2个月
无碴轨道铺设期间 全程 1次/天
无碴轨道铺设完成后 24个月 1次/月 工后沉降长期观测
6）资料提交：每月1日、16日，各沉降观测小组将观测数据提交至项目部领导小组，领导小组对数据进行汇总、检查、分析，对各观测小组进行考核。
7）评估进展：主体工程完工后观测期满足3个月的区段，观测小组先进行资料整理分析，分析合格后提交至项目部领导小组，领导小组审核合格后按沪杭公司要求上报至评估单位进行评估。目前本项目28.785km桥梁及路基已全部通过评估，进入无砟轨道施工。
4、沉降数据分析评估
沉降数据分析评估分为路基工程沉降评估、桥涵工程沉降评估、过渡段沉降评估及区段工程综合评估。
评估判断标准如下：
1）根据实际荷载情况及观测数据，进行回归分析及预测，综合确定沉降变形的趋势，曲线回归的相关系数不应低于0.92。
2）静定结构相邻墩台沉降量之差不超过5mm。
3）当前沉降量与预测最大沉降量比值不小于75%。
4）路基和桥梁在主体工程完工后观测期大于3个月且沉降波动幅度在3.0mm之内、沉降增量在±2mm之内、最后4次（且观测时间不少于一个月）观测数据未出现连续下沉现象。
沪杭项目路基与桥梁已全部通过评估单位的评估，根据数据分析评估可知，本项目线下工程的沉降幅度大部分在5mm~10mm，少部分在10mm以上；除极少数相邻墩台施工时间相差较长，观测起始时间相差较长不能满足相邻墩台沉降差在5mm以内，其余全部满足要求；拟合曲线相关系数除极个别点不能满足相关系数不小于0.92的限制要求，其余全部能满足。目前绝大多数测点实测累计沉降值与预测最终沉降值之比不小于75%的要求，满足评估标准。
5、总结
根据本线沉降观测工作的实际进展情况，沉降观测工作的核心是提供真实可靠、连续的观测数据。沉降观测工作要点可归结如下：
1）建立稳定基准网：沉降观测基准网要严格按照国家规范要求施测，基准网由于自然条件的变化，人为破坏等原因，不可避免的有个别点位会发生变化。为了验证监测网点的稳定性，应对其进行定期检测。
2）任务包保：项目部成立领导小组下设观测小组，根据监测任务合理划分观测区段，实行包保责任制，每个小组固定专职人员负责各自区段沉降观测点埋设、保护、定期观测工作。
3）保护观测点：严格按照设计要求的断面、位置及材质要求埋设观测点，并按照要求进行编号，做好日常保护及转移工作，防止因观测点破坏造成数据缺失。
4）精密仪器：各观测小组配置固定仪器，仪器要符合DS05级及其上精度级别的电子水准仪，仪器及配套水准尺要在有效合格检定期内。仪器各种设置正确，限差要求的项目要按照本项目或规范要求进行设置，在数据采集时自动控制，不满足要求的在现场根据提示重新测量。
5）科学施测：同一区段每次观测时要使用同一台仪器及配件沿同一测量路线进行往返测量，禁止改变观测路线、仪器或人员。严格按照《国家一、二等水准测量规范》要求进行水准测量、采集数据。
6）及时处理数据：数据采集后及时使用合格的软件进行平差计算，数据合格的按照相关要求整理数据并提交，不合格的及时通知重新测量以保证数据的连续性。
7）严格按频次施测：严格按照规范要求的各阶段频次进行沉降观测测量，确保观测数据连续，真实反映当期结构物的沉降。观测期不足的地段适当加密观测频次，以为后期评估提供更好的依据。
8）定期考核：项目部领导小组对各观测小组进行定期考核，对沉降观测工作较好的小组进行奖励、对较差的小组进行处罚，增强观测人员的责任心。
参考文献：
《客运专线铁路无碴轨道铺设条件评估技术指南》铁建设[2006]158号，铁道部，2006；
-the 158,s in 2006 from Construction of raiway,The Ministry of Railways,2006
《高速铁路工程测量规范》，TB10601-2009；
, TB10601-2009
陈善雄，《高速铁路沉降变形观测评估理论与实践》，中国铁道出版社，第1版，2010年。
Chen Shanxiong,, China railway publishing house,the first edition,2010
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。