浅谈高铁路基沉降(高速铁路路基沉降的危害成因及处理)

1. 高速铁路路基沉降的危害成因及处理

路基破坏的主要原因是排水系统不完善，路基面积水或坡脚被浸泡，造成不均匀沉降，出现裂缝，甚至断裂，所以路基施工应先完善两侧排水沟，按设计要求对路基基底进行换填或其他地基处理形式，按设计及规范要求分层压实，填料填筑前必须经试验合格方可填筑，填筑时应严格控制含水率，控制在最佳含水率的±2%，按试验段取得的参数控制压实。

2. 高速铁路路基沉降观测的技术与要求

大于5米的高边坡便属于危大工程，8米以下属起危大工程就需要进行位移监测。

路基沉降观测断面设置原则

1．路基沉降观测断面的设置及观测断面的观测内容根据沉降控制要求、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确定，同时还需根据施工核对的地质、地形等情况调整或增设。

3. 高速铁路沉降与变形分析及对策

高铁施工与维护是铁路重要的一个专业工种，主要以高铁工务段的日常工作对铁路线路和其它设备设施进行正常的施工以及维护，比如对隧道，桥梁，钢轨，以及线路沿线的绿化，安全隔离网等等进行重点施工及维护维修，以保证高铁能够安全，高速的运行。高铁施工与维护是高铁能够安全，高速运行的首要条件。这是铁路很重要的一个工作。

4. 高速公路比普通铁路的沉降控制要求

高速铁路的高平顺性要求路基强度高、刚度大、纵向刚度变化均匀且长久稳定。对地基的处理、填料的质量、碾压密实度、工后沉降以及路基排水等都提出了更高的要求。只有提供稳定性好、沉降较小的路基才能建设高平顺性的轨道。尤其是对软土路段，采用新材料、新工艺，进行填料改良，基床压实等软土地基工程处理，使路基刚度均匀，满足工后沉降要求，保证轨道的高平顺性。高速铁路要求工后沉降值控制在一般地段为5cm，路桥过渡段为3cm，而无碴轨道铺设甚至要求只有2cm。路堤本体基床表层厚0.7m，由级配良好的砂砾石或碎石填筑，要求地基系数K30≥190MPa/m，孔隙率n<18%；基床底层厚2.3m，采用A、B组填料或改良土；路堤下部采用C组以上填料或改良土。路、桥（涵）过渡段基床表层（0.7m）范围内的填料及压实要求与其它地段相同；基床表层以下要求用级配碎石、加筋土或素混凝土填筑，压实标准要满足K30≥150MPa/m和孔隙率n<28%。

5. 高铁路基沉降量标准

1．《新建铁路工程测量规范》（TB10101-99）

2.《高速铁路工程测量规范》（TB10601-2009）

3.《高速铁路工程测量规范条文说明》（TB10601-2009）

二．路基沉降观测断面设置原则

1．路基沉降观测断面的设置及观测断面的观测内容根据沉降控制要求、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确定，同时还需根据施工核对的地质、地形等情况调整或增设。

2．观测断面一般按以下原则设置，同时满足设计文件要求：

（1）路基沉降观测断面沿线路方向的间距一般不大于50m；地势平坦、地基条件均匀良好的路堑、高度小于5m的路堤可放宽到100m；过渡段和地形地质条件变化较大地段应适当加密。

（2）一个沉降观测单元（连续路基沉降观测区段为一单元）不少于2个观测断面。

三．路基沉降观测点设置原则

（1）各部位观测点设在同一横断面上，这样有利于测点看护，便于集中观测，统一观测频率，更重要的是便于各观测项目数据的综合分析。

①正线路堤地段，一般每100m设一个完整的沉降监测断面，中间50m一个一般的沉降监测断面。过渡地段监测断面需加密。一般桥路过渡段，在距台尾5m处各设一个完整的沉降观测断面，1m、20m、30m等处各设一个一般的沉降观测断面。涵洞等横向构筑物，在涵洞一侧(最好在填土较高一侧)5m处设一个完整的沉降观测断面。完整的沉降监测断面除按过渡段及距离确定外，还应选择路基较高，或加固较深的断面。

四、观测元器件与埋设技术要求

测点及观测元器件的埋设位置按设计图进行，且标设准确、埋设稳定。观测期间应对观测点采取有效的保护措施，防止施工机械的碰撞，人为因素的破坏，务必使观测工作能善始善终，取得满意成果。

（1）位移观测桩：位移观测桩采用C15钢筋混凝土预制，断面采用15cm×15cm正方形，长度不小于1.5m，并在桩顶预埋半圆形不锈钢耐磨测头。边桩埋置深度在地表以下不小于1.4m，桩顶露出地面不大于10cm。埋置方法采用洛阳铲打入设计深度，将预制边桩放入孔内，桩周以C15混凝土浇筑固定，确保边桩埋置稳定，位移观测桩在一般路基填筑前埋设。

（2）沉降观测桩：桩体选择Φ20mm不锈钢棒，顶部磨圆并刻画十字线，底部焊接弯钩，待基床表层施工完成后（有堆载预压地段在基床底层施工完成后）通过测量埋置在监测断面设计位置，埋置深度0.3m，桩周0.15m用M30水泥砂浆锚固，高出埋设表面5mm，表面做好防锈处理，完成埋设后按国家二等精密水准测量标准测量桩顶标高作为初始读数。

（3）沉降板：沉降板在地基处理完成后埋设。沉降板由底板、金属测杆（φ40mm壁厚镀锌铁管）及保护套管（直径不小于φ75mm、壁厚不小于4mm的硬PVC管）组成。底板尺寸为50cm×50cm，厚度不小于1cm。按国家一等精密水准测量标准测量沉降板标高变化。

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，测杆顶面略高于套管上口，测杆顶用顶帽封住管口，避免填料落入管内而影响测杆下沉自由度，顶帽高出碾压面高度不大于50cm，完成沉降板的埋设工作。

（4）单点沉降计：单点沉降计是一种埋入式电感调频类位移传感器，是变磁阻式传感器中的一种，由电测位移传感器、测杆、锚头、锚板及金属软管和塑料波纹管等组成，其中主要部分是是电测位移传感器，包括密封壳体及壳体内设置的电感线圈、活动杆和数据处理电路，用导磁金属杆移动，引起电感线圈的电感量变化，通过测量电路将传感器电感量变化转化为输出电压频率变化，经频率检测仪接收并转换为位移量。

①对于单点沉降计等电测元件及检测仪器的选配，选用高灵敏度、高精度、高可靠性及稳定性好的仪器；仪器企业厂家应具有相应的生产许可证、计量器具许可证和质量等证明文件，并具有良好的工程应用业绩和信誉评价。

②采用钻孔引孔埋设，钻孔孔径Ф108mm，钻孔壁垂直。单点沉降计的埋设深度＜30m时，采用直径14mm的不锈钢测杆，埋设深度≥30m时，采用直径20mm的不锈钢测杆。

（5）剖面沉降管：在地基加固完成后路堤填筑施工前在褥垫层顶部开槽埋设剖面沉降管，槽底中粗砂找平，表面回填5cm中粗砂并与褥垫层相平，两端部需进行有效防护。剖面沉降管采用专用塑料硬管，其抗弯刚度要适应被测土体的竖向位移要求，导管内十字导槽应顺直，管断口密合。剖面沉降测量是将剖面沉降仪探头预埋在剖面沉降管内，按一定间距依次读数，起始端管口标高采用水平仪按照国家二等精密水准测量方法测量。剖面沉降管应选用高灵敏度、高精度、高可靠性及稳定性好的仪器，仪器生产企业应具有相应的生产许可证、计量器具生产许可证和质量等证明文件，并具有良好的工程应用业绩和信誉评价

五、路基沉降观测的频度及沉降观测要求

（1）用于观测位移及沉降的基桩，必须置于不受填土荷重影响的稳定地基内，基桩及位移观测桩在观测期间必须采取有效措施加以保护。

（2）填筑观测控制标准：路堤中心线地面沉降速率每昼夜不大于1.0cm，坡脚水平位移速率每昼夜不大于0.5cm。如果超出此限应立即停止填筑，待观测值恢复到限界值以下再进行填筑，填筑速率应以水平位移控制为主。

（5）观测期内，路基沉降实测值超过设计值20％及以上时，应及时会同建设、勘察设计等单位查明原因，必要时进行地质复查，并根据实测结果调整计算参数，对设计预测沉降进行修正或采取沉降控制措施。

六、观测精度要求

沉降水准的测量精度为±1mm，读取位至0.1mm；剖面沉降的测量精度为±4mm/30m。

七、观测技术要求

为达到路基沉降观测的目的，建立沉降与时间的关系，了解产生沉降的部位，沉降观测应考虑如下要求。

（1）为了观测到各部位的总沉降，从路基填土开始，沉降观测也随即进行。

（2）沉降标志的埋设是在施工过程中进行的，施工单位的填筑施工要与标志的埋设作好协调，做到互不干扰、影响。路堤的填筑进度要及时告知负责埋设沉降板的人员，避免错过最佳埋设机会。观测设施的埋设及沉降观测工作应按本方案所要求，不能影响路基填筑质量的均匀性。

（3）在沉降板埋设基本不影响施工的条件下，路基的施工要作到碾压的均匀性，质量的一致性，使沉降观测资料具有良好的代表性。

5.计算沉降和观测沉降的比较

（1）由于影响沉降计算的因素较多，沉降计算的精度无法达到要求，必须通过对沉降观测数据进行系统的综合分析评估，来验证和调整设计参数与措施。

（2）通过沉降观测和评估来确定路基的真实压缩模量Es,以确定无砟轨道结构自重产生的附加工后沉降；

（3）如观测到的沉降量超过设计沉降量计算值的20％时，经过排除人为错误与设备故障，可尽早检查设计，采取措施确保工后沉降满足设计要求。

6. 高速公路路基沉降

1 路基工程施工应按设计要求进行地基沉降、侧向位移的动态观测。观测基桩必须置于不受施工影响的稳定地基内，并定期进行复核校正。观测装置的埋设位置应符合设计要求，且埋设稳定。施工中应保护好观测基桩及观测装置。

2 沉降观测应采用二等几何水准测量。

3 边桩及沉降在施工期间每天应进行一次观测，在沉降量突变的情况下，每天应观测2～3次。当两次填筑间隔时间较长时，每3d至少观测一次。路堤经过分层填筑达到预压高程后，在预压期的前2～3个月内，每5d观测一次；三个月后7～15d观测一次；半年后一个月观测一次，一直观测到预压期末。预压期后每三个月观测一次直至移交，当沉降速率变化大时，增加观测频率。

4 在填土过程中，应根据观测结果整理绘制“填土高～时间～沉降量”关系曲线图，分析土体的侧向位移值及其发展趋势，判断地基的稳定性。

5 当路堤中心线地面沉降速率每昼夜大于10mm，或坡脚水平位移速率每昼夜大于5mm时，应立即停止填筑，待观测值恢复到限值以内再进行填筑。

6 路基填筑至设计高程后，应按设计在路肩设观测桩，与边桩和沉降同步进行观测，通过测量路肩观测桩的高程变化，确定路基面的沉降量。

7 沉降观测资料应及时整理、汇总分析，并提供给相关单位作为工后沉降评估的依据。

8 竣工验交时，沉降观测设施和观测资料应与工程同时移交给工程接收单位。

7. 高铁路基工后沉降允许值

（1）高填方路堤施工过程中必须进行沉降和位移观测，以监测路堤变形情况，控制填筑速率，指导施工；并根据实测资料推算评估工后沉降，指导后续工程施工。

　　（2）沉降通过地表型沉降计（沉降板或桩）、位移通过地表水平位移桩（边桩）进行检测；必要时设地下水平位移计（测斜管）对地下土体分层水平位移量进行监测。

　　（3）观测点的位置、数量及埋设必须严格按照设计的要求执行。

　　（4）沉降和位移观测要遵循“五固定”原则：依据的基准点、工作基点和被观测点点位要固定；仪器、设备要固定；观测人员要固定；观测时的环境条件基本固定；观测路线、镜位、程序和方法要固定。

　　（5）施工中严格按要求的观测方法和频率对沉降和位移进行跟踪观测，观测资料必须及时进行整理和汇总分析，及时指导施工和提供给相关单位作为评估依据，并作为质量资料归档。

　　（6）当路堤中心沉降速率大于1.0cm/d或坡脚水平位移速率大于0.5cm/d时，立即停止填筑，增加观测频率，待观测值恢复到限界值以下时恢复填筑。