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1、新 建 铁 路郑州至西安客运专线工程沉降观测施工作业指导书编制： 审核： 批准： 中铁X局郑西客运专线X公司第X经理部二00六年七月目 录路基工程沉降观测工程概况-2页1、观测的目的-2页2、编制依据-2页3、适用范围-2页4、观测的内容-2页5、观测断面和观测点的布置-35页7、沉降观测仪器、设备和方法-5页8、沉降观测的频度-5页9、沉降观测精度-6页10、施工工艺推进流程-67页11、附件附件1：沉降观测人员组织架构（附后）附件2：沉降分析与评估（附后）附件3：组合式沉降板路基沉降观测技术（附后）郑西铁路客运专线是我国首批开工建设的三条设计时速350km/h的高标准线路之一，为了满足高平
2、顺性、高舒适度、高安全性和免维修的要求，全线铺设无碴轨道，工后沉降量的控制标准极为严格，相关技术标准均要达到当今国际先进水平。本经理部施工段为郑西铁路客运专线ZXZQ04标DK292+765.39DK303+150处，本管段处于黄土广为分布的地区，黄土的湿陷变形问题十分突出，给线路的各种建筑物工后沉降控制更增加了难度。因此，在施工过程中对路基、桥梁墩台进行沉降观测，评估它们的工后沉降。 路基工程沉降观测1、观测的目的沉降观测的主要目的是利用观测资料的沉降分析结果，在施工期间进行指导无碴轨道的铺设时间及工后满足时速350km/h高标准线路的高平顺性、高舒适度、高安全性和免维修的要求。2、编制依据
3、客运专线铁路路基工程施工技术指南郑西铁路客运专线施工图设计文件郑西铁路客运专线路基、桥隧工程沉降观测方案（试行）的函3、适用范围DK292+765.39DK303+150 、DK278+280DK277+742.46施工段4、观测的内容路堤、路堑全部路段；桥、涵两端过渡段、堑堤过渡段均进行沉降观测。路堑、沉降观测部位为基床表层的底面处。路堤观测的内容为：基床底层顶面的路基总沉降和地基面处地基部分总沉降。5、观测断面和观测点的布置51观测断面布置（1）在沿线路方向每50m布设一个观测断面，地基条件复杂、地形起伏大时25m布设一个断面。（2）一个沉降观测单元（连续路基沉降观测区段为一个单元）不少于
4、两个断面。（3）每个路桥过渡段设置2个观测断面，分别设置于距离桥台5m和20m处。（4）路基与横向结构物过渡段中部设置1个观测断面。（5）堑堤过渡段在分界线两侧510m,各布置一个观测断面。52观测点布置（1）每个路堤观测断面布设两组组合式沉降板，即在线路中心布置1组，在一侧轨道板外侧1组，并在路基两侧坡角布设水平和竖向变形观测桩。路堤、路桥过渡段和路堤与横向结构物过渡段，采用后钻孔的方式设置沉降板。（2）预压土路堑地段，每个路堑断面在线路中心设组合式沉降板一组，两侧路肩各设观测桩1个。（3）无预压土路堑地段，每个路堑断面在两侧路肩各设观测桩1个。（4）每个涵洞设两个观测断面，每个断面设3个观
5、测点。53观测点布置图示（1）路堤、路桥过渡段、路堤与横向结构物过渡段观测断面沉降标志埋设示意图如图1路堤沉降观测断面观测标志布置示意图（2）路堑段，预压土地段，在路肩设置沉降观测桩，在线路中心设置组合式沉降板，见图2；无预压土段，在路肩处设置沉降观测桩。路堑沉降观测断面观测标志布置示意图（3）地基条件复杂和填土高度大的路堤在地基深部和填土中部布置观测标志，布设见图3。地基条件复杂和填土高度大的路堤沉降标志布置示意图6、沉降观测仪器、设备和方法观测设施埋设和沉降观测的主要仪器、设备：全站仪、水准仪、组合式沉降板、专用钢尺等。7、沉降观测的频度沉降观测分为四个阶段进行。第一阶段：路基填筑施工期间
6、（包括堆载预压土填筑）的观测，每填筑一层观测一次，并且保证3天观测一次。第二阶段：路基填筑施工完成且预压土土方施加后，自然沉落期的沉降观测。本阶段的沉降观测频度为：第115天每3天一次，第1690天每7天一次，第90180天每15天一次。第三阶段：预压土方卸载至基床表层施工前。本阶段的沉降观测频度为：前15天每3天一次，第15天后每7天一次。第四阶段：试运营期间的观测。本阶段的沉降观测为每月一次。8、沉降观测精度（1）沉降观测精度沉降观测按三等水准测量精度要求进行。（2）水平位移监测精度水平位移监测采用全站仪观测。9、施工工艺推进流程9、1、路桥过渡段：路基地基处理桥台基础基坑回填桥台台身埋设
7、沉降板、沉降管过渡段路基填筑（埋设渗水管、安设渗水墙）（堆载预压）沉降观测数据分析基床表层填筑钢筋混凝土搭板。9、2、路涵过渡段：路基地基处理涵洞地基处理涵洞基础基坑回填涵洞主体埋设沉降板、沉降管过渡段路基填筑（堆载预压）沉降观测数据分析基床表层填筑9、3、堤堑过渡段：地基处理开挖台阶埋设沉降板、沉降管路基填筑（铺设土工格栅）埋设排水管（堆载预压）沉降观测数据分析基床表层填筑9、4、半堤半堑过渡段：堑顶排水设施路堑开挖地基处理路堑边坡防护排水设施开挖台阶埋设沉降板、沉降管路基填筑（铺设土工格栅）（堆载预压）路堤边坡防护沉降观测数据分析基床表层填筑。9、5、路基面附属工程施工基床表层填筑（埋设综
8、合接地线、曲线地段集水井泄水管等）基床表层填筑路堤边坡防护埋设信号电缆过轨钢管沉降观测数据分析（曲线地段集水井）声屏障基础、接触网立柱基础等通信、信号电缆槽及手孔安装浆砌片石护肩（埋设泄水管）电缆槽缝填塞沥青砂浆、浆砌片石护肩水泥砂浆抹面等。 路基测量 测量主管工程师朱连荣王 红 灯路 基 主 管 工 程 师唐 兆 群路 基 主 管 工 程 师祁 志 光路 基 主 管 工 程 师李 国 亮技 术 员苗 野技 术 员杨 佶 润技 术 员路基沉降观测分析与评估1、 观测资料整理1、1 采用统一的郑西客运专线路基沉降观测记录表，做好观测数据的记录与整理。1、2 根据观测资料，及时完成有关图表的绘制，
9、主要包括：1、2、1每个观测标志点的荷载时间沉降曲线1、2、2产生沉降的各层压缩量与时间的关系曲线，即每层的时间荷载压缩量曲线。1、2、3每个观测标志点的snsn+ sn曲线sn+1sn+ sn+1曲线（sn为横坐标，sn+ sn+1纵坐标）sn为时间段每n天的沉降值，sn为时间段每n天沉降值，在同一图上绘有沉降标准曲线，曲线示意如图41、2、4对沉降观测资料及时分析，尤其是在预压期，应分析路基沉降的发展趋势，分析意见及时郑西公司和咨询项目部，以便在必要时对预压采取补救措施。2、路基沉降分析方法采用实测沉降资料来推算工后沉降，主要是利用修正双曲线法、修正指数函数法、双曲线法、三点法等曲线拟合方
10、法推算工后沉降。2、1修正指数函数法St=1-A.exp(-B.t).S式中：S最终沉降量 t 时间St t时刻的沉降量A，B两个参数2、2修正双曲线法St=SO+ t/(a+bt) S式中：a参数 SO初始沉降量2、3双曲线法双曲线法是假定下沉平均速率以双曲线形式减少的经验推导法。从填土开始到任意时间t的沉降量St可用式求得：St=SO+ t/(+)SOt=0时的初始沉降量（cm），要从最后一级恒载稳定时开始计算；Stt时的沉降量（cm）；t经过时间（天）；和是用实测值经过回归求得的两个常数双曲线示意图根据上式可得：t/( St- SO)= +用实测三组以上的沉降时间数据，通过对t/( St
11、- SO)和t的数据进行线性回归分析，求出和，即可根据公式求出任意时间的沉降。当t=时，最终沉降为：S= SO+1/从而可以预测在该恒载条件下的任意时刻的沉降和最终沉降。3、 路基工后沉降评估3、1路基工后沉降评估标准郑西客运专线正线路基在无碴轨道铺设完成后的工后沉降应满足扣件调整和线路竖曲线圆顺的要求按客运专线无碴轨道铁路设计指南规定：工后沉降一般不应超过扣件允许的沉降调高量15mm；沉降比较均匀的路基，允许的最大工后沉降量为30mm，并且调整轨面高程后圆顺的竖曲线半径应不小于0.4V2sj(Vsj为设计最高速度，km/h)路桥交界处的差异沉降不应大于5mm,过渡段沉降造成的路基与桥梁的折角
12、不应大于1/1000。3、1、2沉降评估方法路基施工至设计标高（有预压土方时至预压土方的顶面）后，持续沉降观测。在3个月后进行第一次预测，根据3个月的监测数据，绘制“时间沉降量”曲线，按实测沉降数据初步预测6月的沉降量及剩余沉降量，以决定运架梁的时间。持续沉降观测不少于6个月的时间，根据6个月以上的监测数据，绘制“时间沉降量”曲线，按实测沉降数据推算分析并推算总沉降量、工后沉降值，初步确定铺轨时间。只有当推算的工后沉降值满足评估标准时，才能铺设无碴轨道。当沉降分析结果表明无碴轨道不能在计划的工期铺设时，则要研究确定是延长路基摆动时间。还是采取调整预压土高度、调整预压土卸载时间、增加地基加固等工
13、程措施。由于现在沉降计算方法受黄土地基本身的复杂性、现场试验的资料缺乏、土性参数选取的客观性以及计算方法的局限性等多种因素的影响，其沉降计算结果只能是一种指导设计的估算，其精度远远不能满足无碴轨道路基的工后沉降的高标准要求，因此工后沉降的控制以施工期间系统的沉降观测与综合分析评估为主。在路基施工过程中开展沉降观测和信息化施工，按一定的频度和精度对地基沉降进行观测，根据沉降资料及时整理绘制“时间-沉降量”曲线。通过对沉降资料的分析提出路基工后沉降值的评估及预留沉落量必要性和量值的意见，达到指导无碴轨道铺设的目的。在预压期的后半期，进行沉降发展趋势和剩余预压期关系分析，当判断在预计预压期内不能达到
14、沉降稳定的预期目标，要加大预压土高度，实行超载预压，加速路基的沉降，保证在预计预压期内的沉降稳定。组合式沉降板路基沉降观测技术对新建客运专线路基进行沉降观测，指导线路上部结构的铺设和积累路基沉降变形资料。提高路基沉降控制技术，已形成共识。对路基沉降的观测应分两种情况：一般路基和沉降问题突出的重点路基。一般路基（其基底以下沉降量小或对沉降的控制措施有力，认为沉降基本没有问题）可在路基填筑到标高后设置沉降观测桩，进行沉降观测。根据对施工后时间沉降曲线的分析，给出工后沉降的评价。重点路基是地基条件复杂，如湿陷性土层较厚，沉降影响因素较多，存在处理层以下的变形、处理层的变形和路基本体变形，工后沉降较难
15、把握。对这样的路基应从施工开始进行不同部位的沉降变形观测，以取得不同部位的总沉降变形资料。用不同部位的时间沉降资料，分析工后沉降及可能产生的部位。对于路基沉降的观测必须与不动点对照。与不动点的对照可有以下解决途径。一是在路基沉降影响范围外设置水准基点，用抄平建立联系，这也是以住常用的方法，但不能实现自动沉降；二可采取打深基桩，将桩固定于路基下深部的不动点，并使桩不受路基沉降的影响，桩与沉降装置建立联系，这可给沉降的自动观测提供条件；三是利用连通器原理（如以住的水杯法），将沉降装置位置发生的沉降，通过液体面高度，或压力的变化反映到路基体外，如路基体外装置设在不动点处，可实现自动检测，如设在路基沉
16、降影响范围之内，也还要进行抄平确定沉降。以上三种方法是进行路基沉降观测的可能途径，但也会有不同的问题，如实施的难易、费用的大小、自动观测等，具体方法的确定应综合考虑。对于重点路基的沉降观测从技术上讲，应做到以下几点：（1）观测设置的埋设、保管及施工过程中的观测要基本不影响路基的正常施工，使路基填筑的质量均匀和观测资料具代表性；（2）可以观测到基底和路基的总变形，具体齐全的沉降资料，即包括施工期的沉降，而不仅仅是路基建成后的沉降；（3）应能观测路基内和基底及以下某些部位的沉降，有利于路基沉降的分析；（4）观测是可以长期进行，能观测到最终的沉降。基于上述观点，本报告提出组合式沉降板路基沉降观测技术
17、。一、 组合式沉降板路基沉降的主要特点该方法是在路堤施工过程中埋设组合式沉降板，观测时量测各沉降板到出露于地面的管口的距离，同时测量管口的标高，从而得到各沉降板位置的沉降值。它的主要特点是：1、 组合式沉降板等的埋设、保护、观测基本不影响路堤施工，平时组合式沉降板等是隐蔽的。2、 对地基、堤身可观测到从填土加荷开始的总沉降值。3、 组合式沉降板在堤身和基底中的布置位置（平面和深度）可灵活掌握，因此能进行需要部位的沉降观测。4、 沉降观测可长期进行，如10年以上。5、 观测方法是钢尺量测和抄平，精度稳定，可到mm。它可应用于一般地区（非冻土地区）、细粒土填筑路填的基底之下、基底和填土分层沉降观测
18、。二、 组合式沉降观测是装置的构成组合式沉降观测是装置主要由沉降板和连接管组成。1、 沉降板、如图1的a，沉降板中间穿套有管，管瑟板需焊牢，相互垂直。沉降板厚35mm，400*400mm管可用镀锌钢管（作防锈处理）或其它不产生锈蚀的管材，外径54mm，壁厚3mm。板以上的管为上管。以下为下管，上管长30cm，下管长50cm。上管也可作成拆卸的结构，上管与沉降板用丝扣连接。2、 连接管，如图1的b，可用镀锌钢管（作防锈处理）或其它不产生锈蚀的管材，外径70mm，内径64mm，壁厚3mm，长度根据沉降板在深度上的布置，一般取沉降板间距减15cm。每组组合式沉降板的最下端是底管，它与连接管直径一样，
19、长120cm，下端焊接封口。图1 沉降板与连接管3、 “O”形圈，用于沉降板下面小管套大管时封口，其内径稍小于沉降板管的外径，圈的粗细直径810mm。可在橡胶厂按要求定作。图2 组合式沉降板组合关系图4、 量测钢尺，在钢尺的端部用铆接的方法接上量测连接杆。当钢尺下到组合式沉降板的管内时，可以与沉降板下管连接上，量测下管口至地面管口的距离，连接杆重量约0.60.8kg。5、 其它：在埋设时所用的工具，如洛阳铲、管帽、捣实锤、提勾等；配合埋设和观测所用的全站仪、水准仪等。三、 组合式沉降板埋设方法与程序（一） 埋设前的准备工作组合式沉降板的埋设是本合路基的施工，在施工过程中逐次将连接管和沉降板埋入
20、路基内，形成互相套接的，而相互不接触的成组沉降板，在一组沉降板中，沉降板可以沿深度布置在需要的位置上。一组沉降板的平面位置可按测试需要确定。在路基（或地基处理）施工之前，应确定每组组合式沉降板埋设的位置，并根据该处路基高度和计划好在深度上沉降板的位置，设计出底管、各个沉降板和连接管在路基中的高程，以供埋设时掌握进度，并按此高程埋设沉降板和连接管。首先在确定埋设的位置用全站仪定位，该位置在整个埋设过程中每个部位的埋设均需恢复定位和校核部件的位置，必须要记着定位参数，保护好支镜点。（二） 观测路基基底在路基自重和上覆荷重作用下的沉降，需从地基面便开始沉降板的埋设。埋设步骤如下。1、 成孔填土前在预
21、定位置用洛阳铲掏出约1.5m深（使底管上口距地面约30cm）、直径约8090mm的孔。2、 放入底管放入底管，并盖上管帽（管帽是用作埋设过程中临时盖着沉降管用的，尺寸以能套在沉降管上，封着口即可），这时用全站仪校对底管的位置，之后将上余不满的孔回填，恢复地平。3、 挖埋设沉降板的坑当填土高度约5060cm（填土标高到设计的沉降板上口加约30cm时，若采用可拆卸上管，填土高度则可为30cm），用全站仪定出该组埋设的位置，挖出45cm见方的坑，深约5060cm（采用可拆卸上管时深度可为30cm，对于第一块沉降板即到原地面），并将坑底整平。之后用洛阳铲将底管以上的填土掏出（这时要小心与管帽的碰闯），
22、关将管帽用提勾取出，这个过程中的操作一定要注意不要将土落入底管。4、 在沉降板下管安置“0”型圈套将“0”型圈套在沉降板下管约距下端不到40cm的位置（也可量测底面到下面底管口的距离，确定“0”型圈的位置），此位置应考虑放沉降板时有将“0”型圈往上推移个小距离，可将底管口封的较严密。5、 埋设沉降板上述工作之后，放置沉降板，用全站仪复核对中，且沉降板要水平（用水平尺检查）。沉降板放好后，进行抄平给出每个沉降板起始的标高（以后观测计算沉降的起点），然后盖上与之配套的管帽。6、 恢复地坪之后将坑回填，恢复施工地面，注意密实度要与周围已碾压后的填土尽量一致。7、 埋设连接管当填土标高到沉降管上口加3
23、0cm时，进行连接管的埋设。全站仪定点，用洛阳铲掏孔、取管帽等。将套管下到孔内，且将沉降板的上管套进约25cm，用全站仪校对连接管的位置，然后盖上管帽。将套管周围填土，用击实锤捣实，并回填连接管上约30cm的孔，恢复原施工面。填土继续施工，当填土标高到第二块沉降板上口设计村高加约30cm（若采用可拆卸上管，填土标高则为沉降板设计标高加约30cm），按37项埋设沉降板，及以后的连接管、沉降板，直到路基施工结束。最上面的地面沉降上管口要用带丝扣的管帽，打开时用专用工具。（三） 如需对地基以下，如地基处理范围的底部和中部，或以下某个部位进行沉降观测，按下述方法埋设地基内部的深部沉降板。 根据埋设部位
24、到地面的深度，设计深部沉降板。深部沉降板由深部板和深部管组成，二者焊在一起。深部管的直径与组合式沉降板的连接管相同，用外管箍接长，在孔口的位置与底管一样。在深部管的上端以下约100cm处的管内，居中焊上长10cm，与沉降板下管相同直径的一节管。在深部的外侧再套一个护管。如构如图3。图3 地基内深部沉降板和组合式沉降板联结示意图打孔至需埋设的深度，将深部沉降板与护管下到孔底。孔底要捣实，护管下口与深部板要有约3040cm的距离。这时深部管一方面作为深部沉降观测的标志，另一方面也起到组合式沉降板中底管的作用。地面以上的组合式沉降板的埋设与上述相同。只是地面上的沉降板下管长改为60cm，沉降板与深部
25、的管口距离为30cm。（四） 组合式沉降板埋设的程序埋设过程如图4表示图4 组合式沉降板埋设程序图四、 沉降观测方法对于某一组组合式沉降板，观测时打开管帽，将带连接杆的钢尺下到组合式沉降板的孔内，从上往下到第一块沉降板下管管口附近时（从已有观测资料可大约知道此位置，因每次的沉降量不大），试着上提勾管口（较易实施），勾着后便可丈量此间的距离，往下依次丈量出每块沉降板下管管口至地面管口的距离。往上提出钢尺时，再由下往上复测各个沉降板下管管口至地面管口的距离，两次观测结果满足精度要求，取平均值。对地面管口进行抄平，根据此标高和测得的距离便可计算出观测时的每个沉降板的沉降值。配合施工埋设沉降板和连接管
26、时，当每次打开管口（沉降板的上管或连接管的）时均可进行沉降观测，方法同上。由此得出施工过程中每个沉降板的沉降值和两个沉降板之间的压缩变形。五、 路基沉降观测点的布置路基沉降观测点的布置分平面位置和高度两个方面，从技术条件上讲组合式沉降板可以布设在任何需要的地点。如平面位置上沿路基横断面的两路肩之间，或边坡位置埋设都可以，但要考虑线路运营期间观测的方便和安全，因需要在孔口进行钢尺量测和抄平。沿高度上的布置沉降板的间距大于1.0m以上均可以；如观测需要，调整部件的尺寸也可以不受此限制。一般可沿路基横断面，或考虑对称，沿半个横断面，考虑不同填土高度进行布置，以了解沿路基横断面的沉降情况。如路肩之间布
27、设23组，两面边坡各两组。这样可基本上可观测到沿横断面沉降的变化。沿高度在原地面以上填土部分，如路基高度不大，可每2.0m布设一个沉降板，还可以考虑在基床的面层和基层的表面、底面埋设，以了解堤身内和面层、基层的变形。地基面以下按需要将深部沉降板布置在需要的部位，但最好与地基面以上的组合式沉降板形成一组。初步建议在地基处理的下限和下限以下某个部位，和处理范围中间位置布置沉降板，了解处理范围的压缩变形和处理范围以下土层的变形。六结语该内容是建立在常规沉降观测技术基础上的方法，基本的手段是钢尺量测和抄平，也正是这一点保证了观测资料的基本精度和可靠度。沉降板布设的灵活性和基本不干扰施工，使该方法要满足不同沉降观测的需要。另外，埋设的实例较多，为较成熟的一项沉降观测技术。总之，就观测精度（对于路基沉降）、可靠性、适应性和费用等多角度来看，该方法有一定应用的前景。
