浅谈武广客专沉降观测系统.doc

浅谈武广客运专线沉降观测系统钟秋（五公司）【摘 要】武广客运专线沉降观测系统对工程的沉降起到了重要的监督作用，全面地反映了工程各个部位的沉降。【关键词】武广客运专线 零沉降 沉降观测系统武广客运专线是我国首条350km时速的高速铁路，为了保证火车运行的高速度和安全性，在其施工前就对该条铁路的工后沉降提出了“零沉降”的要求。因此，为了很好地体现武广客专的沉降，设计院专家在进行武广客运专线设计的时候专门针对沉降观测系统予以了重点考虑，多方面、多角度地体现了武广客运专线的沉降。1 沉降观测系统简介 我公司承建的为中铁十一局武广客运专线XXTJ I标DK1323+788.11DK1341+415.58段工程，包括路基、桥梁、涵洞施工，桥涵的沉降观测主要是对预埋或施工后锚入的钢筋进行测量，路基的沉降观测系统较为复杂，下面重点对路基的沉降观测系统做一下介绍。1.1单点沉降计单点沉降计由长沙金码有限公司制造，它是一种埋入式智能数码电感调频的位移计，电感调频位移计是应用电磁感应原理，利用电感调频位移计的活动导磁体在其磁通感应线圈内的相对位移，改变线圈的电感量，再通过电感调频电路将线圈电感量的变化变换成频率信号输出，由读数仪接收测读位移值。单点沉降计由位移计、锚头、法兰沉降盘、测杆等部件组成。适用于测量锚头与沉降盘之间土体的变形位移，可进行长期监测和自动化测量。其安装采用路基成型后再钻孔埋入的方式，即在观测处钻孔将单点沉降计埋设路基土体内。其锚头设置在相对不动点（基岩），沉降盘设置在监测高程，导线从侧面集中引出。当地基下沉时，沉降盘与地基同步下沉，使传感器的活动导磁体在其磁通感应线圈内发生相对滑移，通过读数仪测出位移量，实现沉降观测目的。单点沉降计的安装主要包括以下几个步骤：（1）探孔：首先用等径接头连接好锚头与测杆，将接好锚头的测杆缓慢放入已造好的钻孔内（锚头朝下，测杆朝上）。待测杆顶部离孔口高约200mm时停住，且用等径接头加长测杆，再往下放置，直至锚头下放到孔底。根据下放至孔内测杆长度确定孔的实际深度。（2）安装沉降计：为了更好的保护沉降计主体，要求法兰沉降盘应安装与地基基础面以下1020cm，因此在探孔、确定好孔深后，所需测杆总长应采用不同长度的测杆来配置。其所需测杆总长=实际孔深1.4m（沉降计主体拉伸总长）0.10.2m。在确定好所需测杆后，将锚头、测杆与沉降主体连接好、安装至孔内且锚头至基岩。（3）注浆：为了将锚头跟基岩更好的锚固成为整体，必须用注浆方式将锚头固定。首先，将注浆管直插到孔底，把注浆管的另一端跟地质钻水镑出水管相连接，用地质钻水镑进行注浆。水泥浆比例（水：水泥=1：1），孔底浆层深度为12m。（4）安装法兰沉降盘：由于法兰沉降盘须安装在基础面以下1020cm，在注浆后，拉伸沉降计主体至满量程，确定法兰沉降盘安装在基础面以下的实际深度，将孔口用沉降计的包装泡膜暂时赌住，防止泥土掉入孔内，再用铲子在沉降计安装孔上部挖一400的孔，孔深以能安装好法兰沉降盘为准，孔口应平整。挖好孔后，取出堵孔的泡膜，安装好法兰沉降盘，并用综合测试仪对单点沉降计进行测试，确保单点沉降计初装位移值在170180mm之间。（5）灌沙：单点沉降计安装好，待水泥浆沉淀2小时后，往孔内灌沙回填，以防止安装孔塌孔而影响测试数据。灌沙时应缓慢灌注，以防孔被堵塞，在灌沙的同时用2米长的竹竿或钢管将沙稍微抖实，直至灌沙直法兰沉降盘以下10cm处，再用混凝土孔填实至法兰沉降盘（防止施工后期雨水渗入孔内而影响路基结构），法兰沉降盘上部可用中粗沙回填至地基面。单点沉降计及传输电缆的保护是安装后其成活率的关键所在，因此装好单点沉降计后，将传输电缆套上40PVC钢丝软管进行保护，钢丝软管首端应插入法兰沉降盘下，并挖深300mm宽100mm槽集中从观测箱一侧引出路基，引入观测箱内。布线槽用中粗沙回填至地基面。作好单点沉降计安装记录，存档。其内容包括，该段面里程、单点沉降计埋设的具体位置、埋设锚头深度、实验编号、单点沉降计编号、埋设安装日期、天气状况及安装人员。制作好相应的标示牌，插在法兰沉降盘位置及传输电缆布线位置，以作标示。并安排专人负责看管，以防单点沉降计因施工或自然因素而破坏。在单点沉降计安装好后两天内，法兰沉降盘上部不能碾压。1.2剖面沉降管剖面沉降管由南京南瑞集团公司生产，该公司生产的NCXG-P型高强PVC测斜管与活动测斜仪或固定测斜仪配套使用，用于测量建筑物的倾斜角度或位移。它具有4个互成90度的导槽，作为活动测斜仪探头导轮的导向槽，使它们保持在一定的方向上。测斜管与测斜管接头采用凹凸槽连接,并用自攻螺丝固定。一套剖面沉降管装置由测斜管、接头（带螺钉）、孔口盖等组成，管子应放在湿度小于85%的房间内保存,室内不含有腐蚀性气体,存放环境须干燥、通风、搬运时小心轻放。运输时需将管子放平，包好包装，防止管子破裂。管子若暂时不使用时,最好拆开包装,防止弯曲变形。剖面沉降管安装步骤如下：（1）用全站仪（或经纬仪与水准仪结合使用）测定观测断面的中心高程及埋设方向。（2）在路基填筑过程中，当路堤填筑高度高于埋管位置30的填土压实以后，在垂直线路方向开挖出宽20，深30的沟槽，整平槽底并在沟底铺设一层510厚的细砂。（3）在铺设测斜管时应逐节对口连接成一根，每侧要伸出路基坡脚一定距离（具体长度以设计为准），为防止测斜管被损坏，管头两端用C20混凝土浇筑保护井，井壁厚30，井内断面尺寸120120（或方便测斜仪测量的其他尺寸），井深100。（4）测斜管连接时要特别注意导线槽的对正，不得扭曲。连接方法如下：每节测斜管上套入连接管的长度的一半，对正连接管上的槽接下一节管，检查各节管的连接良好及导向槽对接正确后才能铺设，为防止泥砂从连接管段进入管内，在路堤外面的测斜管接管均应以无纺土工布包裹，外用塑料绳扎紧，无纺土工布接口处用电工胶布粘接。观测点横断面如图所示（单位：）。 （5）测斜管铺设时，一对导槽要垂直放置，另一对导槽要水平放置，并预先在测斜管内穿入测绳（或细钢丝绳）一根，用于测量时拉测头用。1.3沉降板和沉降观测桩沉降板和沉降观测桩由我公司自己制作并安装，两者分别测量路基基床底层和路基基床表层的沉降。沉降板由钢底板、金属测杆（40mm厚壁镀锌铁管）及保护套管（直径不小于75mm、壁厚不小于4mm的硬PVC管）组成，钢底板尺寸为50cm50cm，厚1 cm。沉降板应埋在褥垫层顶部嵌入10cm，采用中粗砂回填密实，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保护套管。用精密水准仪按国家一等精密水准测量方法测量埋设就位的沉降板测杆杆顶标高作为初始读数，随着路基填筑施工逐渐接高沉降板测杆和保护套管，每次接长高度以1m为宜，接长前后测量杆顶标高变化量确定接高量。沉降观测桩埋设在路基基床表层，埋设图如右图所示（单位：mm），用精密水准仪按国家一等精密水准测量方法测量顶部标高变化。2 沉降观测2.1沉降观测数据采集按三等变形测量等级建立沉降变形观测网，观测桩、沉降板采用精密水准仪测量，单点沉降计、剖面沉降管采用数据采集仪采集，观测精度满足武广铁路客运专线沉降变形系统实施细则的相关要求。2.2沉降观测布置（1）墩台沉降观测点可在墩顶、墩身或承台上布置，每个墩、台的测点总数不应少于4个。一般在墩、台、或承台四个角处。（2）涵洞沉降观测点设在涵洞边墙两侧帽石顶上，每涵设测点4个。（3）路基沉降观测断面布置如下表：序号观测内容观测元件观测点数量断面间距附 注1路基面沉降观测观测桩3个/断面50m地势平坦、地基条件良好地段或高度小于5m路堤地段可100m2路堤基底沉降观测沉降板12个/断面50100m地基面横坡大于1：5时，每个断面埋设2个。3路堤基底全断面沉降观测剖面沉降管1个/断面一般地段和各类过渡段路基25的剖面埋设剖面沉降管作校核剖面，校核剖面基底同时布置沉降板与剖面沉降管。4填土沉降观测单点沉降计1个/断面200m根据填土工点、土质等具体情况，且路堤填高大于5m时适当增设。2.3沉降观测频率（1）路基观测频率是在填筑或堆载阶段一般1次/天，沉降量突变时23次/天，两次填筑间隔时间较长时1次/3天；堆载预压或路基施工完毕阶段第1个月1次/周，第2、3个月1次/10天，3个月以后1次/2周，6个月以后1次/月；无碴轨道铺设后阶段第1个月1次/2周，第2、3个月1次/月，312个月1次/3月。（2）墩台观测频率是在混凝土施工阶段荷载变化前后各1次或1次/周；在架梁前1次/周，预制梁架设前后各1次，附属设施施工阶段荷载变化前后各1次或1次/周；架桥机(运梁车)通过时前后各1次；桥梁主体工程完工无碴轨道铺设前1次/周；无碴轨道铺设期间1次/天；无碴轨道铺设完成后03个月1次/月，412个月1次/3个月，1324个月1次/6个月。 （3）涵洞观测频率是涵洞主体施工完成阶段荷载变化前后各1次或1次/周；洞顶填土施工阶段荷载变化前后各1次或1次/周；架桥机(运梁车)通过前后各1次；涵洞完工无碴轨道铺设前1次/周；无碴轨道铺设期间1次/天；无碴轨道铺设完成后03个月1次/月，412个月1次/3个月，1324个月1次/6个月。2.4沉降观测注意事项（1）应建立专门沉降变形观测领导小组和观测小组，并明确各自职责，分工负责，各施其责。（2）加强培训工作，未经培训人员，不得从事沉降变形观测工作。在沉降变形观测实施前，对人员进行观测元件和观测理论培训，在实施过程中对人员进行埋设入数据采集培训。确保观测元件的正确埋设及正确的数据采集。（3）对参加观测人员应定期进行考核，不合格人员不得参加观测工作。（4）对剖面沉降管、单点沉降计等电子元件，埋设时应注意元件的保护。（5）严格按各种