1、新 建 鐵 路武 漢 至 廣 州 客 運 專 線路基變形監測方案鐵道第四勘察設計院2006年5月 武漢武廣客運專線路基變形監測方案鐵道第四勘察設計院 郭建湖 周先才 詹學啟一、路基沉降監測原則：1、客運專線無碴軌道路基變形控制原則：客運專線無碴軌道路基變形控制十分嚴格，工后沉降一般不應超過無碴軌道鋪設后扣件允許的沉降調整高量15mm，路橋或路隧交界處的差異沉降不應大于5mm，過渡段沉降造成的路基與橋梁或隧道的折角不應大于1/1000。無碴軌道路基施工中應進行沉降變形動態監測，在路基完成或施加預壓荷載后應有618個月的觀測和調整期，分析評估沉降穩定滿足無碴軌道鋪設要求后方可鋪設無碴軌道。本次設計

2、在路塹基床(主要為土質路塹、全風化層)和路堤基底、填筑層、路基面布置監測點，構筑縱橫向立體監測網絡。2、 監測點的設置原則：客運專線無碴軌道路基工后沉降主要包括以下三個方面：運營階段由于行車荷載引起的沉降，在路基各部位填料及壓實標準滿足規范要求時按5mm預留，不含在15mm的工后沉降控制值內；路基填料壓密沉降；地基土沉降。當實測沉降推測不能滿足工期內的鋪軌要求時，則應分析沉降產生的原因，推測沉降完成時間，綜合分析研究確定應采取的工程措施以滿足無碴軌道鋪設工期要求。因此，監測點的布置應依據路基的填筑高度、地基土類型及厚度、地基加固措施來確定。原則如下：對于基底壓縮層較簿且填筑不高的路堤及路塹地段

3、，以路基面沉降監測為主，主要在路基面布設沉降監測樁進行路基沉降監測；路堤填筑較高時應加強路堤填筑層沉降監測，在填筑層增設單點沉降計監測填土層沉降；對于地基壓縮層厚的較高路堤地段應進行路基基底、路堤填筑層及路基面沉降監測，在基底布設單點沉降計、沉降板或剖面沉降管，在填土層布設單點沉降計，在路基面布設沉降監測樁進行各部位沉降監測。當路基基底或下臥壓縮層為平坡時，路堤主監測點為線路中心，輔監測點為路肩；當地表橫坡或下臥土層橫坡大于20%時，主監測點為線路中心，輔監測點為左右線中心以外2m；基底沉降監測與路堤本體沉降監測點布置于路基基底和基床底層頂面；同時在軟土及松軟土路基填筑時，沿線路縱向每隔305

4、0m在距坡腳2m處設置位移邊樁，以控制填土速率。控制標準應為：路堤中心地面沉降速率小于1.0cm/d，坡腳水平位移速率小于0.5cm/d。3、監測斷面設置的總體原則：由于變形（沉降和鼓起）大小及分布情況取決于沿線的不同地基條件及工程結構；因此，一般來說，路塹、涵洞、路堤、橋梁以及隧道處的變形大小及分布會有很大的區別。此外，因為不同土工建筑物的接合處以及過渡區存在著剛度變化及變形差異，所以，會潛在影響火車運營的穩定及舒適。另外，土工建筑物中的變形（即：隨時間變化的性能）進展情況也不一樣。因為無碴軌道對沿線的沉降差異很敏感，這樣，在設計階段及施工階段反復進行整體綜合變形考慮(OIDC)是十分重要的

5、。綜合變形計算及監控能更真實地預測無碴軌道安置后的殘余變形，以便證實是否滿足所需要求。監測斷面的設置根據路基工點的特點、長度、工程地質條件等因素確定監測斷面數量，原則上每個工點應不少于2個監測斷面，監測斷面沿線路方向間距不大于50m；過渡段及地形地質條件變化較大的地段應適當加密，其中路基與橋、涵、隧等剛性構筑物相連處、地形或地層突變處、過渡段折角處必須布設監測剖面。二、路基沉降各類監測剖面布置說明： 根據路基結構形式、地基壓縮層厚度、填土高度及填料類型、有無預壓荷載等情況設計了A型G型7個大類25個小類監測剖面，具體見表1： 表1：監測剖面布置類型表路基形式路堤填料或路塹地基土填高m地層厚m地

6、面或壓縮層底橫坡緩于1：51：5路堤非改良土區3<5A-1(F-1)A-2(F-2)3520B-1(F-3)B-2(F-4)20B-3(F-5)B-4(F-6)320C-1(F-7)C-2(F-8)20C-3(F-9)C-4(F-10)改良土區（無預壓時）520D-1D-220D-3D-4路塹一般土層E-1E-2紅黏土、膨脹土E-3E-4有預壓地段采用括號中監測剖面，橋路、涵路、隧路處增設G型監測剖面。1、A型沉降監測剖面說明：路堤填高小于等于3m且基底土層厚小于5m時，僅對路基面進行沉降監測。當基底地面或壓縮層底橫坡緩于1：5時，采用A1型路基沉降監測斷面，基底地面或壓縮層底橫坡1：5

7、時，采用A2型路基沉降監測斷面。2、B型沉降監測剖面說明：B型沉降監測剖面適用于路堤中心填高小于等于3m且基底土層厚5m的情況。當基底地面或壓縮層底橫坡緩于1：5且基底土層厚5mH20m時，采用B1型監測剖面，陡于1：5時，采用B2型監測剖面。基底地面或壓縮層底橫坡緩于1：5且基底土層厚20m時，采用B3型監測斷面，基底地面或壓縮層底橫坡1：5時，采用B4型監測斷面。3、C型沉降監測剖面說明：C型沉降監測剖面適用于路堤中心填高大于3m且基底土層厚5m的情況。當基底地面或壓縮層底橫坡緩于1：5且基底土層厚小于20m時，采用C1型監測斷面；基底地面或壓縮層底橫坡1：5時，采用C2型監測斷面。基底地

8、面或壓縮層底橫坡緩于1：5且基底土層厚20m時，采用C3型監測斷面，基底地面或壓縮層底橫坡1：5時，采用C4型監測斷面。4、D型沉降監測剖面說明：路基本體采用改良土填筑的路堤，填高大于5m時，上述第3條條件下C型的監測剖面應增加改良土填筑部分的沉降監測，其它元件及監測剖面布置與第3條基本一致，C1C4型元件布置改為D1D4型。5、E型沉降監測剖面說明：E型沉降監測剖面適用于路塹地段基底為土質地基（含全風化巖）時的路基沉降監測，主要進行路基面沉降監測，當基底地層為紅黏土、膨脹土時，還應監測地基膨脹鼓起變形。一般土層當基底壓縮層底橫坡緩于1：5時采用E1型監測斷面，基底壓縮層底橫坡1：5時采用E2

9、型監測斷面。基底地層為紅黏土、膨脹土時，當基底壓縮層底橫坡緩于1：5時采用E3型監測斷面，基底壓縮層底橫坡1：5時采用E4型監測斷面。6、F型沉降監測剖面說明：F型沉降監測剖面適用于預壓地段，由于預壓期因基床表層尚未施工，路堤頂面沉降監測改在預壓土方底部（即基床底層頂面）布置沉降元件進行。在基床底層頂面線路中心或左右中心線以外2m處臨時布置沉降板的代替路基面處相應位置預壓期間沉降監測；在基床底層兩側外緣布置沉降監測樁代替預壓期間路肩處沉降監測。路基填筑部分以及基底沉降監測布置與無預壓段基本一致，預壓土方卸除且基床表層施工后路基面沉降監測照常進行，具體布置型式有F1F10型10種，適用條件與前述

10、AC一致。A1A2型有預壓時監測形式改為F1F2型，如下圖所示。B1B4型有預壓時監測形式參照上述原則改為F3F6型，C1C4型有預壓時參照上述原則改為F7F10型。7、G型沉降監測剖面說明：G型沉降監測剖面適用于橋路、隧路、涵路等過渡段路基應進行沉降差監測。過渡段路基沉降監測可根據具體的地基條件，選擇AF類監測類型之一，每處過渡段同時布設G型監測，采用靜力水準儀，沿縱向對沉降差進行監測。靜力水準儀布置在線路中心線的路基面上，每處2個，橋路過渡段布置在橋臺頂端中部及路基側1m處，涵路過渡段布置在涵洞中部及與路基交界兩側各1m處，隧路過渡段布置在隧線分界兩側各1m處。三、監測斷面設置的具體原則：

11、1、各類過渡段路基范圍監測剖面不用A型（涵洞頂監測剖面可用A型）。2、非過渡段路基范圍監測剖面按不大于50m布設，一般采用A型與B、C、D間隔布置，地形或地層突變處、填高最大處等應布置非A類監測剖面。3、G型為過渡段縱向監測，僅在橋路過渡、隧路過渡（硬質巖可不考慮）、涵徑3.0m涵路過渡段設置，即易產生沉降差時設置。4、預壓地段同時為路基本體采用改良土填筑時，應以F型監測剖面為主，在滿足基本型（F型）情況下，適當布設D型進行改良土填筑層沉降監測。5、路塹地段布設E型監測，基底為一般土質地基（含全風化巖）時，布設 E1型或E2型監測剖面，按每50m布置1個監測剖面；當為紅黏土、膨脹土等特殊巖土地

12、基時，按每50m間隔布置 E1型與E3型或E2型與E4型監測剖面。四、監測數據采集系統的構建由于線路長，監測剖面多，監測頻度高，數據量巨大，必須分區段、分工點構建數據采集、以及數據分析評估單元，重要工點或交通困難的工點，可考慮數據的無線傳輸方式，應編制監測數據的管理軟件，利用計算機實現數據的自動管理與存儲，處理前生成相應的圖表，并基本實現初步的變形分析與評估功能。五、監測元器件的選取及元器件的精度要求監測元器件的選取，應滿足工后沉降的評估需求以及精度要求，且具備對施工影響小、抗干攏能力強，數據采集誤差小、精度高、測試數據具有自我校核能力等要求。因此武廣客運專線變形監測元器件，應將對填土施工干擾

13、小、無測桿、具有數據存儲記憶功能的智能數碼型監測元器件作為首選元器件，重要觀測點采用傳統的數字直觀的沉降板作輔助較核元件，對路基面觀測樁的測量，測量精度一般應達到二級水準測量標準。主要監測元件技術參數指標見下表： 主要監測元件參數指標 表18儀器名稱量程靈敏度適用范圍主要特點備注位移監測元件沉降板測量土體垂直向變形讀數直觀，但對填土施工干擾大，精度一般。輔助監測元件剖面沉降管0.01mm測量地基沉降對填土施工不干擾，但監測工作量大。主要監測元件測斜管0.01mm測量塹坡或地基水平位移智能數碼單點沉降計100mm0.01mm測量土體垂直向變形對填土施工不干擾，精度高，數據量大，能實現自動采集和無

14、線傳輸。智能數碼分層沉降計100mm0.01mm土體的分層沉降量測智能數碼柔性位移計100mm0.01mm適用于土工材料的變形測量智能數碼靜力水準儀100mm0.01mm沉降差監測應力應變監測元件智能弦式數碼壓力盒600KPa0.01KPa支擋結構側壁的土體應力測量視需要設置智能弦式數碼滲壓計600KPa0.01KPa適用于結構滲水壓力或地基孔隙水壓力測量智能弦式數碼錨索計1000KN1KN測量錨索錨固力六、測試元器件埋設1、沉降監測樁：采用28mm長1.2m的鋼釬。待路基施工完成后，在監測斷面通過測量打入埋置在設計位置，埋置深度1.0m，樁周上部0.2m用混凝土澆注固定，完成埋設后采用水平儀

15、按二級測量標準測量樁頂標高作為初始讀數。2、單點沉降計：單點沉降計是一種埋入式電感調頻類智能型位移傳感器，由電測位移傳感器、測桿、錨頭、錨板及金屬軟管和塑料波紋管等組成。采用鉆孔引孔埋設，鉆孔孔徑108或127，鉆孔垂直，孔深應與沉降儀總長一致，孔口應平整。3、靜力水準儀：靜力水準儀是一種電感調頻類智能型位移傳感器，由多個精密液位計組成。安裝時將多個液位計設置在被測點，一個精密液位計設置在不動點，并用連通管連接。4、剖面沉降管：可采用專用塑料硬管，其抗彎剛度應適應被測土體的豎向位移要求，導管內十字導槽應順直，管端接口密合。剖面沉降測量是將剖面沉降儀探頭導輪卡至于預埋剖面沉降管的十字導槽內，從一

16、端按一定間隔依次讀數，起始端管口標高采用水平儀按二級測量標準進行測量，再通過數據處理計算求出不同位置處地基的沉降量。剖面沉降管埋設在基底碎石墊層中間的土工格柵上，復合地基平面應布置在觀測斷面附近加固孔之間中心處，埋設剖面沉降管的上下各墊10cm左右的砂墊層，中部填砂盡可能抬高，使剖面沉降管埋設呈向上拱的圓順弧線狀，但上拱高度不超過計算沉降量的一半。5、沉降板：由鋼底板、金屬測桿（40mm鍍鋅鐵管）及保護套管（75mm PVC管）組成。鋼底板尺寸為50cm×50cm，厚1 cm。采用水平儀按二級測量標準測量沉降板標高變化。按設計位置放好沉降板后，回填一定厚度的墊層，再套上保護套管，保護

17、套管略低于沉降板測桿，上口加蓋封住管口，并在其周圍填筑相應填料穩定保護套管，完成沉降板的埋設工作。采用水平儀按二級測量標準測量埋設就位的沉降板測桿桿頂標高作為初始讀數，隨著路基填筑施工逐漸接高沉降板測鋼和保護套管，每次接長高度以1m為宜，接長前后測量桿頂標高變化量確定接高量。6、位移邊樁：邊樁埋設位置應按試驗設計測量確定，邊樁可采用打入或開挖埋設，埋設深度0.9m，樁周上部0.3m用混凝土澆注固定，完成埋設后采用經緯儀（或全站儀）測量邊樁標高及距基樁的距離作為初始讀數。七、觀測方法及要求1、觀測階段：武廣客運專線路基變形監測應分四階段進行，第一階段：路基填筑施工期間的監測，主要監測路基填土施工

18、期間地基土的沉降以及路堤坡腳邊樁位移；第二階段：路基填土施工完成后，自然沉落期及擺放期的變形監測，該階段應對路基面沉降、路基填筑部分沉降以及路基基底沉降進行系統的監測，直到工后沉降評估可滿足要求鋪設無碴軌道為止；第三階段：鋪設無碴軌道施工期的監測；第四階段：鋪設軌道后及試運營期的監測。2、觀測頻度要求：所有元件埋設后，必須測試初始讀數，在路堤正式填筑前，必須對所有埋設元件進行復測，作為正式初始讀數。在路基填筑期間，應每天監測一次，各種原因暫時停工期間，前2天每天監測一次，以后每3天測試一次。填筑施工完成后至鋪設無碴軌道期間，第1個月內每5天監測一次，第23個月內每10天監測一次，第46個月內每

19、15天監測一次，以后每個月監測一次，雨后應加密監測。無碴軌道鋪設后至試運營期間每月監測一次。具體應根據監測數據的變化情況，調整監測頻度。 測試過程中發現異常必須及時查明原因，盡快妥善處理。3、觀測方法：所有標高測量應達到二級水準測量標準，測量精度應達到±1mm。邊樁位移采用全站儀或經緯儀進行測量。單點沉降計采用振弦頻率檢測儀進行測試。剖面沉降采用剖面沉降儀進行測試。4、元件保護要求：各工程項目部應成立專門試驗小組，進行元器件的標定、埋設、測量和保護工作，小組人員應分工明確，責任到人。元件埋設時應根據現場情況進行編號，有導線的元件應將導線引出至路基坡腳觀測箱內。凡沉降板附近一米范圍內土

20、方應采用人工攤平及小型機具碾壓，不得采用大型機械推土及碾壓，并配備專人負責指導，以確保元器件不受損壞。 各施工隊應制定穩妥的保護措施并認真執行，確保元器件不因人為、自然等因素而破壞。元器件埋設后，制作相應的標示旗或保護架插在上方。路堤填筑過程中，派專人負責測試斷面的填筑。5、資料整理要求：所有測試數據必須真實準確，不得造假；記錄必須清晰，不得涂改；測試、記錄人員必須簽名。測試數據必須當天及時輸入電腦，核對無誤后在計算機內保存。對于自動采集的數據采集后應進行核實，核對無誤后在計算機內保存。按照提交資料要求及時對測試數據進行整理、分析、匯總，及時繪制路基面、填料及地基各項監測的荷載時間沉降過程曲線。路基填筑過程中應及時整理路堤邊樁位移及中心沉降監測點的沉降量，當邊樁水平位移大于5mm/天，垂直位移大于10mm/天，路堤中心地基處沉降觀測點沉降量大于10mm/天時，應及時通知項目部，并要