路基沉降观测

路基沉降观测实施细则

一．参照执行的标准及规

1．《新建铁路工程测量规》（TB10101-99） 2. 《高速铁路工程测量规》（TB10601-2009） 3. 《高速铁路工程测量规条文说明》（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。

（3）对地形横向坡度大于1:5或地层横向厚度变化的地段布设不少于1个横向观测断面。 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。

（2）路基沉降监测分为：完整的沉降监测断面和一般的沉降监测断面。完整的沉降监测断面包括：在路基底部预埋一个单点数码沉降计及路基面沉降监测桩，或一个剖面沉降检测管；一般的沉降监测断面只有路基面设置沉降监测桩。

① 正线路堤地段，一般每100m设一个完整的沉降监测断面，

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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 。

② 正线路堑地段，及地质条件简单且路堤不高时，每50m 设置一个一般的沉降监测断面。工点较短时，按填、挖分别设置 。 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。埋置方法采用铲打入设计深度，将预制边桩放入孔，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。位移观测桩结构设计见下图。

位移观测桩结构设计示意图

（2）沉降观测桩：桩体选择Φ20mm 不锈钢棒，顶部磨圆并刻

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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。详见图 1。

图 1 路基沉降观测桩埋设布置图

（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。

③ 按国家一等精密水准测量标准测量埋设就位的沉降板测杆

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杆顶标高读数作为初始读数，随着路基填筑土的逐渐增高，测杆和套管亦相应加高，沉降板测杆和保护套管每次接长高度以1.0m为宜， 接长前后测量杆顶标高变化量确定接高量。金属测杆用螺丝套扣连接，保护套管用PVC管外接头连接。采用水平仪按国家一等精密水准测量方法测量。路堤填筑和运架梁期间应注意保护沉降板。

（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。

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③ 用于路基基底沉降观测的单点沉降计，埋设深度原则上埋设至强风化岩面。当强风化岩埋深很大，单点沉降计的埋深深度根据路堤填高等确定，即单点沉降计埋至附加应力等于0.1倍自重应力的深度处，单点沉降计的顶面至垫层底面。

④ 用于路基填料沉降变形监测的单点沉降计埋设深度至路堤基底或垫层顶面，单点沉降计的顶面至路基面。

（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，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。路基剖面沉降管的埋设见图 2

图 2 路基剖面沉降管埋设布置图

路基基底剖面沉降管在地基加固及垫层施工完毕后，填土至0.6m高度碾压密实后开槽埋设，开槽宽度20～30cm，开槽深度至地基加固垫层顶面，槽底回填0.2m厚的中粗砂，在槽敷设沉降管（沉降管穿入用于拉动测头的镀锌钢丝绳），其上夯填中粗砂至与碾压面平齐。

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在涵洞及附近设置管时，在涵顶填土0.6m厚开槽施工埋设，原则同基底剖面管埋设方法。剖面沉降管埋设位置在挡土墙处应预留孔洞。沉降管敷设完成后，在两头设置0.5 m×0.5 m×0.95m C20素混凝土保护墩。并于一侧管口处设置监测桩，监测桩采用C20素混凝土灌注，断面采用0.5 m×0.5 m×1.6m，并在桩顶预埋半圆形不锈钢耐磨测头，监测桩及管口必须用钢筋混凝土保护盒保护。待上部一层填料压实稳定后，连续监测数日，取稳定读数作为初始读数。

（6）定点式剖面沉降测试压力计：定点式剖面沉降测试压力计底板采用沉降板底板，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，埋设时确保底板水平，填土至0.6m高度碾压密实后开一小凹坑将压力计放入坑，用细粒土将坑填平后，继续施工路基填土。埋设完成后，将压力计监测线沿水平方向甩到坡脚后，在坡脚处设C20素混凝土保护墩（0.5 m×0.5 m×0.95m ），墩预埋剖面管管材，监测线从管穿出；墩旁设监测桩，监测桩采用C20素混凝土灌注，断面采用 0.5 m×0.5 m×1.6m，并在桩顶预埋半圆形不锈钢耐磨测头，监测桩用钢筋混凝土保护盒保护。待上部一层填料压实稳定后，连续监测数日，取稳定读数作为初始读数。 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，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。

（3）路基沉降观测的频度不低于下表的规定。当环境条件发生变化或数据异常时应及时观测。观测频率见表1，观测后及时整理绘

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制\"填土高～时间～沉降量\"关系曲线图。

沉降与稳定观测频次一览表 表1

观测阶段 一般 沉降量突变 两次填筑间隔时间较长 第1个月 堆载预压 或路基施工完毕 第2、3个月 6个月以后 运架梁车通过 运架梁车通过前后 支承层铺设前后 无碴轨道 铺设期间 轨道铺设前后 第1个月 无碴轨道铺设后 第2、3个月 3～12个月 各1次 1次/2周 1次/月 1次/3月 道床板铺设前后 观测频次 1次/ 2～3次/天 1次/3天 1次/周 1次/2周 1次/月 各1次 各1次 各1次 填筑或堆载预压 （5）观测期，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

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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。

（4）为了分析施工期沉降和工后沉降、施工期沉降与总沉降的关系以及验证推算工后沉降方法的准确性，对部分有代表性路基（暂定工程试验段），进行运营期间的长期沉降观测，以期得到最终沉降量。

八、评估方法与判定标准

1.观测资料整理

①采用《路基沉降观测记录表》做好观测数据的记录与整理。 ②根据观测资料，及时完成有关图表的绘制，主要包括： A、每个观测标志点的荷载——时间——沉降曲线；

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B、绘制每个观测标志点的sn——snsn曲线

0.450.40.350.30.250.20.150.10.05000.050.10.150.20.250.30.350.40.45系列1系列2

图3 sn＋1——sn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天沉降值的累计值，在同一图上绘有沉降标准曲线，曲线示意如图3。

②对沉降观测资料及时分析，尤其是在预压期，应对路基沉降的发展趋势进行分析，分析意见及时报西公司和咨询项目部，以便在必要时采取补救措施。

（2）路基沉降分析评估工作应根据下列资料综合分析：

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①路基沉降观测资料。

②路基地段的线路设计纵断面图、工程地质纵横断面图、设计图纸和说明书、沉降计算报告(包括不同阶段的设计沉降值与时间的关系曲线)等相关设计资料。

③施工过程、施工核查以及填料、级配、地基和压实检验情况等施工资料。

④施工质量控制过程和抽检情况等监理资料。 2. 评估方法

常用评估方法有规双曲线、修正双曲线、固结度对数配合法（三点法） 、指数曲线法、遗传算法双曲线法、Verhulst 法、Asaoka 法、灰色系统 GM（1, 1）算法等 8 种方法。

3. 判定标准

（1）根据路基填筑完成或堆载预压后不少于3个月的实际观测数据作多种曲线的回归分析，确定沉降变形的趋势。

（2）无砟轨道路基工后沉降值不应大于 15mm。

（3）沉降预测的可靠性应经过验证，间隔不少于3个月的两次预测最终沉降的差值不大于8mm。

（4）路基填筑完成或堆载预压后，最终的沉降预测时间应满足下列条件：

S（t）/S（t=∞）≥75%

式中 ： S（t） ： 预测时的沉降观测值；

S（t=∞） ： 预测的最终沉降值。

注：沉降和时间以路基填筑完成或堆载预压后为起始点。

（5）设计预测总沉降量与通过实测资料预测的总沉降量之差值不得大于10mm。

4. 工后沉降的计算

设计工后沉降量按S工后=S1＋S2计算，其中 S1为路基铺轨后运营

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100 年发生的沉降，采用曲线回归方法获得，S2为无砟轨道结构自重荷载发生的沉降，计算用压缩模量可根据观测资料反算获得。

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。

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