高速铁路路基常用沉降变形监测方法探究

于来波

（四川西南交大铁路发展有限公司，成都610000）

高速铁路路基常用沉降变形监测方法探究

于来波

（四川西南交大铁路发展有限公司，成都610000）

本文主要介绍几种较为常用的路基沉降以及变形监测方法，并对这些方法的工作原理、结构组成、技术要点等进行综合探讨，促进地基、路基沉降变形监测措施得到不断提升和完善。在掌握各种常用路基沉降变形监测方法组成构件、技术原理、应用优缺点等基础上，以工程实际情况作为根据，选择最佳的方法对路基沉降变形进行监测，才能保证监测所得数据的精确性。

高速铁路；路基；沉降变形；监测

了解路基沉降状况对轨道铺设的实施具有重要意义。本文通过对高速铁路工程施工、护养过程中常用路基沉降变形监测技术、方法进行分析，旨在促进监测数据准确性得到进一步的提高。

1　常用监测方法

1.1沉降板观测法

图1　沉降板Fig.1 Settlement plate

在组成结构上，该种方法主要由钢板、连接管以及套护管三个部分组成，见图1。随着路基逐渐被填高，连接杆与护管二者均需不断接长。通常情况下，将每节护管、连接杆长度控制在50～100cm范围内。接管过程中须接管前、后具体高程测出，并对接管长度进行计算，记录好，为测量对比分析提供依据。土层出现位移变形时，其所存在的沉降板也随着变形，进而带动连接管发生变化，其表征即为路基沉降。通过测量连接管管口变化前、后的高程，对连接管长度进行换算，使之转变为沉降板所处位置的沉降量。

该种方法需应用到的测量技术以及相应的要求具体表现如下：应用高精度电子水准仪以及该仪器所配备的铟瓦水准尺观测沉降板具体沉降变形，相关观测均严格按照技术及设备要求进行，保证观测精度。为了能够获取精确的高速铁路路基或地基内部实际沉降信息，首先需获取沉降板初始读数，初始读数为沉降板连接管管口具体高程。在实施路基填筑施工过程中，逐渐将连接管以及护管接高。

1.2变形观测桩观测法

在结构上，该种方法主要应用到圆形钢筋（Ф2cm），将顶端磨圆，将底端做成一个T形弯钩。通常情况下，观测桩需要在基床表层或底层表面填筑施工完成之后，将观测桩埋设于其表面。一般可在同一个断面埋设3个点，深度控制在＜0.5m。挖孔浇筑的直接通常选择为15cm孔，选用的是C15混凝土浇筑固定。通常将钢筋顶部设置为凸形或半球形，高出其表面的距离为3～5mm，通过采取涂漆等措施防止其表面生锈。静止3d之后便可进行观测。通常需观测3次将高程初始值明确。

1.3传感器监测法

传感器类监测为目前在路基沉降变形监测中应用较为普遍的方法，最常用的传感器主要为剖面沉降仪、单（多）点沉降计、分层沉降仪。

1.3.1单（多）点沉降计

在结构上，单点沉降计主要由位移计、锚头、连接杆、法兰盘等共同组成，其可长时间进行监测，且监测操作为自动化。在工作原理上，对锚头和沉降盘二者间填料或地层所发生的压缩变形进行测量。按照实际要求，将锚头设置在相应的位置，法兰盘设置于路基体内或者地基表面，从路基侧面将传输线引出。在地基发生变形的情况下，法兰盘会出现协同变形，进而使存在于位移计中的导磁体出现相应的滑移，凭借自动或人工采集数据的方式将位移变形量测出，最终测试出路基沉降变形。

1.3.2剖面沉降仪

剖面沉降测量主要是凭借预埋于路基底部的横剖管，选用剖面沉降仪严格依据相应的间距依次进行读数，通过对剖面沉降管所产生的变化进行测量来了解和掌握路基的沉降量。选用水准仪，严格按照二等水准精度对起始端口实际高程进行量测，然后对量测所得数据进行计算，将各个位置处地基发生的具体沉降量算出。实施观测的过程中，首先需要将横剖仪设置为基准点顶测量初值，再保持均匀速度将横剖仪探头拉入横剖管内，使用配套的耐拉拽镀锌钢丝绳将需要测量的各个测点拉动。

1.3.3分层沉降监测仪

分层沉降仪主要由两大部分组成，具体为探头、测尺，所应用的传感器主要以电磁感应原理作为根据进行设计的，凭借钻孔，选择在指定的地下位置把磁感应沉降环进行预埋。传感器在磁感应环的过程中会有声光警报发出，这时将孔口标记点上所对应的相应钢尺刻度显示出来的数值进行读取，然后实施沉降管管口实际高程与其之间关系的建立，进而便可对沉降环的实际位移情况进行推导。

2　常用监测方法特点

以上几种方法均为高速铁路中应用较为普遍的路基沉降变形监测方法。各种方法在实际应用过程中均表现出各自的特点。因此，根据实际情况选择合理的方法实施监测，才能获取最佳的检测结果。

沉降板测量法所应用到的相关技术均已经较为成熟，在实施观测过程中较容易对精度进行控制，同时可拥有较为宽广的监控面，可根据实际情况和需要灵活设观测站进行观测。该种方法的应用缺陷主要表现为容易受风、雾、雨、雪等气象条件的影响，重复实施测量需要较大的工作量，观测自动化难以实现等。同时，应用该种方法实施监测会对工程施工操作产生较大干扰，且监测数据的准确性也会因施工操作受到影响。沉降观测桩法的应用缺陷也表现为对施工操作产生较大的破坏和干扰，施工操作在一定程度上也会降低监测的准确性。剖面沉降管法可实施多点测试，能够更加全面地反映路基沉降和变形情况，但测试精度相对较差。

3　结语

路基沉降变形监测数据的精确性对轨道铺设施工的实施具有重要意义，因此，必须高度重视对高速铁路路基沉降以及变形情况进行密切监测。在掌握各种常用路基沉降变形监测方法组成构件、技术原理、应用优缺点等基础上，以工程实际情况作为根据，选择最佳的方法对路基沉降变形进行监测才能保证监测所得数据的精确性。

［1］TB10621-2009,中国《高速铁路设计规范》（试行）［S］.中国铁道出版社，2009.

［2］冯瑞玲.高速铁路路基本体质量控制技术［J］.筑路机械与施工机械化，2010，（10）：20-23.

［3］危凤海.高速铁路路基沉降的几种原因及其监测方法［J］.筑路机械与施工机械化，2010，（10）：24-26.

［4］李聪林.时速200Km铁路桥梁桩基在高烈度地震软土地区设计及沉降控制的基本特点［J］.铁路标准设计，2010，（4）：19-23.

［5］刘升传，王连俊，等.高速铁路CFG桩复合地基柔性载荷实验研究［J］.工程地质学报，2008，16（6）：813-819.

［6］刘焕强，张敏，等.客专铁路路基A、B组填料冻胀性浅析［J］.铁道工程学报，2010，（11）：23-26.

［7］余敦猛，杨果林.武广客运专线红粘土地基沉降预测［J］.科技创业月刊，2010，（2）：143-145.

［8］于春海，陶福金，等.郑西客运专线试验段路基沉降变形预测［J］.路基工程，2010，（1）：77-78.

［9］陈善雄，王星运.铁路客运专线路基沉降预测的新方法［J］.岩土力学，2010，31（2）：478-482.

［10］张玉芝，杜彦良，孙宝臣，等.基于液力测量的高速铁路无砟轨道路基沉降变形监测方法［J］.北京交通大学学报，2013，12（01）：573-574.

［11］花梅.高速铁路路基常用沉降变形监测方法浅析［J］.铁道标准设计，2014，09（S1）：117-118.

［12］周金国，崔书珍，朱成飞.高速铁路路基运营维护沉降监测技术设计研究［J］.重庆交通大学学报（自然科学版），2016，24（02）：520-521.

Research on common settlement and deformation monitoring method for high-speed railway subgrade

YU Lai-bo
(Southwest Jiaotong University Railway Development Co.,Ltd.,Chengdu 610000,China)

In this paper,several commonly used roadbed settlement and deformation monitoring methods are introduced. The working principle,structure and technical points of these methods are discussed so as to promote the improvement of foundation and embankment deformation monitoring.It is necessary to select the best way to monitor the deformation of the roadbed,which can ensure the accuracy of the data.

High-speed railway;Subgrade;Settlement and deformation;Monitoring

U213

B

1674-8646（2016）19-0072-02

2016-08-09

于来波（1983-），男，学士，中级工程师。