胡宗亮
(云桂铁路广西有限责任公司 工程师 广西 南宁 530029)
近年来,随着广西高速铁路快速发展,广西累计建成250 km∕h铁路已超过1 800 km。2017年开工建设的贵阳至南宁铁路设计速度目标值为350 km∕h,是广西境内第一条无砟轨道线路。为保证旅客舒适度和行车安全性,对高速铁路的高平顺和高稳定性提出了更高的要求,建设期的沉降变形观测尤为重要。贵阳至南宁高速铁路沿线地形复杂、地质条件较差,经过岩溶发育和膨胀土地段长度达80%。2018年全线大面积开工,做好沉降变形观测对工程质量管理具有非常重要的意义。
高速铁路线下工程沉降变形观测及其评估工作,是一项系统工程,须由建设单位方组织设计、施工、监理单位参与,明确参建各单位的职责范围,各参建单位应根据职责范围和标段内具体情况制定管理办法。
1.1 明确各单位工作职责
1.1.1 建设单位 负责全线线下工程的沉降变形观测与评估工作的领导、协调工作,对各有关单位的沉降变形观测及其评估工作进行监督、检查、考核,组织制定沉降变形观测与评估的实施细则,组织审核沉降变形观测实施方案,负责组织观测和评估人员的技术指导和培训;组织分析处理沉降观测中发现的沉降变形异常及平行观测对比结果异常情况等。
1.1.2 设计单位 提交沉降变形相关设计资料,负责沉降变形观测技术交底和答疑工作,参与沉降变形观测评估工作,对观测结果是否符合设计要求提出意见,参与分析沉降变形异常情况,提出设计处理方案,参与和配合建设单位或评估单位组织的沉降变形观测评估工作。
1.1.3 施工单位 是沉降变形观测的实施及责任主体,必须严格按有关规范、设计文件及建设单位要求做好各项工程施工过程的沉降变形观测工作,对观测数据的真实性、可靠性、全面性负责,按规定格式及时将观测和整理后的数据提交评估单位进行评估;发现异常数据及时通知建设、监理和评估单位,参与和配合建设单位或评估单位组织的沉降变形观测评估工作。
1.1.4 监理单位 监理单位负责对施工单位沉降观测工作的日常监督和检查,全面检查施工单位沉降变形观测方案、元器件的购置、监测网的布设、观测标埋设过程,确保观测准备工作符合《细则》要求。负责基准点、工作基点、观测点验收。派专业人员对施工单位的沉降变形观测全过程进行工作检查、监督和质量审核,对重点地段的沉降观测进行旁站监理,做好旁站记录并对施工单位观测成果进行签认,参与和配合建设单位或评估单位组织的沉降变形观测评估工作。
1.1.5 平行观测单位 独立对沉降变形进行平行观测及资料整理工作,一般地段平行观测的数量应不少于总测点的10%,对于地质复杂、沉降变化大以及过渡段等区段,平行观测的数量不应少于20%。当测量数据与施工单位存在较大误差时,应及时与施工单位观测数据进行对比分析,查找原因。引入第三方平行观测单位是铁路总公司对沉降变形观测的重要决策,通过第三方抽查施工单位的观测数据,发现和减少异常观测数据,可以进一步提高沉降变形观测的准确性。
1.1.6 评估单位 负责编制贵阳至南宁高速铁路沉降变形观测及评估实施细则,负责对施工、监理单位的测量人员进行沉降变形工作进行技术培训和现场指导;负责沉降变形数据分析与评估,提交评估报告,对不满足轨道工程施工条件的工点提出建议意见。
1.2 预警机制 建立信息反馈及预警机制,当沉降观测过程中发现沉降值异常或接近临界值时,施工单位应立刻组织再次沉降观测并报监理、设计、评估、建设单位,各方分析沉降原因并制定相应的处理措施。
1.3 特殊地段管理措施 针对特殊地段制定专门的管理措施:①本线路多次跨越江河,针对大面积水中桥墩制定专门的沉降观测方案;②将过渡段等容易造成差异沉降的地段设置为重点地段,加强平行观测;③沿线调查周边可能对沉降产生重大影响的活动,并加以控制。
建设单位要根据高速铁路测量规范和贵南高铁的地形和地质条件,组织制定沉降变形观测及评估实施细则。细则要严格执行国家相关标准,路基、桥梁和隧道工程观测频次不得低于国家制定的标准,还应针对贵南铁路穿越岩溶发育和膨胀土地段的特点按特别复杂工点,提高测量等级或加密测点布置和测绘频率,特别复杂的,须建立垂直位移观测网,并按照国家一等水准测量的技术要求进行施测或进行特殊测量设计。
各参建单位应根据国家有关测量规范和贵阳至南宁高速铁路沉降变形观测及评估实施细则,结合本单位和标段情况,制定具体的管理办法和实施方案。
2.1 技术管理措施 为确保沉降观测质量,施工单位沉降观测过程中做到:采用固定的基准点和工作基点,固定观测设备、固定水准路线,相似的作业环境,固定观测人员。
工作基点是沉降观测的基础,对测点沉降值有最直接的影响,全线每200 m左右布设1个工作基点,并保证不超过半年复测一次。
2.2 观测设备和人员要求 国家对高速铁路技术标准提出了高质量要求,一般的水准仪和光电经纬仪会受环境和季节温差的影响,观测数据难以满足精度要求,因此,沉降变形观测要求使用精密的测量仪器。沉降变形观测应优先采用水准测量,测量困难时可采用光电测距三角高程测量方法,以保证观测精度。仪器及配套水准尺、棱镜等均应在有效合格检定期内。每日使用前进行仪器检校,水准仪i角应不超过15″。仪器各种设置正确,其中有限差要求的项目按规范要求在仪器中进行设置,并在数据采集时自动控制,不满足要求的在现场进行提示并进行重测。
沉降观测除有先进的仪器和严格的测量标准,还必须有一支经过专业培训的技术过硬、高素质测量的队伍,各单位须配备专职沉降观测人员,人员要相对稳定并定期培训,做到不仅能要熟练测量,检查所使用的仪器,还能对测量的数据进行分析,提出合理化建议。
2.3 沉降变形观测元件制作及埋设 全线应设计统一的观测桩标志和埋设标准,路基沉降观测桩:选择Φ20 mm不锈钢棒或钢筋,顶部磨圆、防锈,埋置深度不小于0.3 m,桩周0.15 m用锚固砂浆或C 15混凝土浇筑固定。沉降板:由钢底板、金属测杆(Ф40 mm镀锌铁管或不锈钢管,管壁厚度不小于3 mm)及保护套管(Ф75 mm PVC管,管壁厚度不小于3 mm)组成,在填高大于3 m时保护套管采用钢管。
墩身观测标可采用标头为φ20 mm不锈钢测标,可以在墩身拆模后打孔,用植筋胶固定的方式埋设
桥台顶面观测标、梁体徐变观测标、涵洞帽石观测标可选择Φ20 mm钢筋或不锈钢棒,顶部磨圆,埋置深度不小于0.1 m,高出埋设表面3 mm,顶面做好防锈处理。
观测桩要严格按实施细则规定的标准进行埋设,针对经过马山、武鸣等人畜密集出现的地段,还要考虑防止出现埋设桩被人为破坏的问题。
沉降变形观测周期长、测点多,会产生大量的数据,在建设各领域都在广泛应用信息化的时代,沉降变形观测引进信息化辅助管理数据是势必趋势,贵南高铁沉降观测引入信息化管理平台,采集端采用加密措施直接将观测合格的数据传输至信息化平台,确保数据的真实可靠;同时建立沉降变形观测数据库,利用沉降观测数据管理系统和评估系统科学的进行数据管理与沉降评估。
贵南高速铁路全线采用双块式无砟轨道,如果建设期控制不力,线路运营后发生沉降病害,将导致线路平顺性变差,进而导致限速运行或乘客体感不适,甚至使整体道床遭到破坏,维修极为困难。本文通过探讨贵南高铁建设过程中沉降观测的注意事项,确保及时发现施工中存在的问题,对控制工程质量和确保线路运营安全具有非常重要的意义。特别是建设单位,应在建设启动阶段和建设过程中积累经验,为今后广西的高速铁路建设沉降观测提供借鉴。