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1、浅谈剖面沉降管在客专铁路上的应用中铁九局一公司郎旭东 摘要：剖面沉降管是利用滑动式数显沉降仪对路基沉降进行观测的一种方法，剖面沉降管观测仪填设方便，检测时路堤上部施工没有影响，路堤压实机械不会对观测结果产生影响，且能提高检测精度，获得更加全面的、准确的检测资料，在软基段路基施工中，对于软基处理效果的检验，控制软基的变形速率，指导软基段路基的施工是非常必要的，本文以吉图珲客运专线DK159+165.48DK162+646.65，为例，介绍剖面沉降管的埋设与检测。关键字： 剖面沉降管 褥垫层 观测技术 沉降评估一、工程概况： 吉图珲客运专线，本公司施工段路基里程为DK159+165.48DK162
2、+646.65，全长3481.02m，双线，其中DK159+165.48DK160+600段路基地基处理采用预应力管桩加固，DK160+600DK161+199.45和DK161+881DK162+077段路基地基处理采用CFG桩加固，无桩帽、褥垫层回填0.5m厚的碎石垫层，本段路基沉降监测分为沉降观测桩、沉降观测板、单点沉降计、剖面沉降管。按设计要求设计有12处剖面沉降管监测。本文以DK161+565断面的剖面沉降管为例，介绍剖面沉降管的埋设与检测。二、施工依据1、施工通用简图：2、剖面沉降管简介：剖面沉降管采用柔性测斜导管，其抗弯刚度应适应被测土体的竖向位移要求，导管内十字导槽应顺直，管端
3、接口密合，接头处采用套管套住，用螺丝加固。剖面沉降管测量是将剖面沉降仪探头放于埋设的剖面沉降管管槽内，按照一定间距（0.5m或1m）依次读数，起始端管口标高采用国家一等水准仪测量方法进行测量，再通过数据处理计算出不同位置处的地基沉降量。3、剖面沉降管系统组成，如下图 测杆：测杆是由不锈钢加工而成的，外部有两组导轮，以便沿测斜管导槽滑动，头部有一接口，能够和测头连接。尾部有一铁环是栓绳索用，以便沿着导槽向后面拉动。电缆测头：测头是整个仪器的敏感部位，而电缆是给测头供电，传递信号，以及是测头测试点的刻度尺和拉动的绳索，为了更好提高其性能，电缆芯线中设有二根特制的加强芯，电缆上每0.5米间距有一标志
4、，标志所示距离从测头的两组导轮中点起记。数显仪：它是读取剖面沉降仪测头传感器信号，以及提供测头电源的装置。它的面板上，有数字显示器（显示位数四位）、电源开关、充电、欠电指示灯以及连接测头电缆的插座。机箱侧面有充电插座，及便携背带以便在野外作业。充电： 充电电源线：是向读数仪内提供220V电源，使电池充电。读数仪内部设有自动充电装置，充电时，首先插好充电电源线接通220V 电源，按动仪器面板上“启动”按钮，充电指示灯亮，说明开始充电。充满后自动停止，指示灯熄灭。用户可放心充电。4、仪器工作原理剖面沉降测量是通过预埋在结构物底部的横剖面管，采用剖面沉降仪按一定间距依次读数，起始端管口标高采用水准仪
5、按国家二等精密水准测量方法进行测量，再通过数据处理计算求出不同位置处地基的沉降量。沉降仪测头以及其导轮沿路基断面埋设柔性测斜导管（该软管和地面同步沉降）测头的传感器可以敏感某一处的倾角，输出一个电压信号，由数显仪面板显示出数据。测头的输出信号是以测斜管导槽为方向基准，在某一处，测头导轮标准间距L上的倾角的正弦函数，该信号可以换算成沉降位移。三、剖面沉降管埋设1、剖面沉降管埋设步骤：1、开槽找平：用全站仪坐标法测定观测断面的中心里程及埋设方向。在路基填筑过程中，当路堤填筑高度高于埋管位置60的填土压实以后，在垂直线路方向人工开挖出宽20， 深30的沟槽，整平槽底并在沟底铺设一层510厚的细砂，并
6、用水准仪测量找平槽底。2、接管穿线在铺设测斜管时应逐节对口连接成一根，接管时,严禁砂、石、土等杂物进入剖面管内，保证管内干净。测斜管每侧要伸出路基坡脚，为防止测斜管被损坏，管头两端用C15混凝土浇筑沉降管保护墩，并于观测管口一侧设置观测基桩，观测基桩采用素混凝土灌注，断面为0.5m0.5m1.0m，并在桩顶预埋半圆形不锈钢耐磨测头。测斜管连接时要特别注意导线槽的对正，不得扭曲。连接后接头处采用套管套住，用螺丝加固。并预先在测斜管内穿入测绳（或细钢丝绳）一根，用于测量时拉测头使用。3、包扎埋设检查各节管的连接确认正确后，为防止泥砂从连接管段进入管内，接管时,严禁砂、石、土等杂物进入剖面管内，保证
7、管内干净。接管时,严禁砂、石、土等杂物进入剖面管内，保证管内干净。在管与管接头处采用无纺土工布包裹，外用塑料绳扎紧，无纺土工布接口处用电工胶布粘接。埋设横剖面管时, 人工回填，要确保横剖面管平直，夯实。四、沉降检测1在两个出口处测管口的水平高程。2做好考证表的记录，主要内容包括轴向位置、孔号、二个孔口高程、管长、测量仪器型号、率定系数、埋设人员及日期等。3测量时先要做好仪器的率定工作，在导管口水平处设置水平点，使仪器在孔口处调零。4将电缆线与指示器连接、测头、电缆、仪器要连接正确。5仪器调零时，要先把测头导轮对准垂直导槽放在导管内35min，使测头与地下温度平衡。6测量时，一端缓慢地拉测绳、另
8、一端缓慢地放电缆，使测头在管道内行走平稳，两端配对讲机联络，以保证动作协调，每50为一测点、待读数器稳定后，读取数字，来回往返读数23次、在同一测点的数字力求准确，误差不得超过0.30.5。7测量结束后，进行资料的整理、分析。2.2.1人员及观测设备配置观测工作人员配备5人，观测设备除PCC型数字式横剖面沉降测量仪、高精度水准仪等主要设备外，还要配备1套读数仪+探头+传感器，1台终端电脑，钢丝绳:2000m；110mmPVC管若干。2.2.2观测设备埋设和观测实施要点横剖面管埋设横剖面管在桩顶混凝土板或加筋垫层施工完毕后，填土至0.6m高度碾压密实后埋设。在横剖面管埋设位置切槽开挖至路基基底C
9、30混凝土底板处，开槽宽度2030cm，拉线埋设横剖面管后，采用细砂分层回填夯实基坑。剖面管埋设时管内穿入用于拉动测头的钢丝绳，以便测量观测时用以牵引传感器探头。埋设横剖面管时,要确保横剖面管平直，尽量减少横剖面管接头。接管时,严禁砂、石、土等杂物进入剖面管内，保证管内干净。观测基桩埋设横剖面管埋设完毕后，在两头设置0.5m0.5m0.95mC15素混凝土保护墩，并于观测管口一侧设置观测基桩，观测基桩采用素混凝土灌注，断面为0.5m0.5m1.0m，并在桩顶预埋半圆形不锈钢耐磨测头。PCC型数字测量仪观测剖面沉降观测点位：根据设计要求，对于路基观测断面长度小于40米的断面每米测量一次；大于40
10、米的断面每2米度测量一次，测量时确保每次测量位置固定准确。采用制作的密封三角架固定储液箱，使储液箱液面保持静止。转贴将信号电缆绕线盘水平平稳安放于测量管口,并将预先放置于测管内的牵引钢丝绳和观测仪传感器相连，用对讲机通知另一侧的观测人员配合回拉钢丝绳，直至将传感器拉到另一侧管口外的观测标上。首先进行0点测量(观测基桩标),观测读数精确到0.1mm，测量后将传感器放到横剖管管口，并保证传感器与管口齐平，进行第1点测量，然后由观测人员按照连接在传感器上塑料管的刻度标识定位，两侧观测人员配合进行2、3、4、5、各定点观测，直至全断面各点观测完成。观测中一端缓慢地拉测绳、另一端缓慢地放电缆，使测头在管
11、道内行走平稳，两端配对讲机联络，以保证动作协调，在同一测点的数值力求准确，误差不得超过0.30.5。观测中牵动塑料管时必须保持约10s/m的匀速，严禁脉冲式牵拉，读数时须待读数仪显示读数稳定后方能记录。根据精度要求，观测采用两个测回。基点高程的测量在进行路基横剖面观测的同时,采用一台电子水准仪对管口外的观测基桩标进行测量，确定横剖面观测基点的高程，观测结果应满足二等水准测量精度要求。观测频率路基填筑0.6m时埋设横剖管并开始观测。路基填筑过程中应保证每填筑一层观测一次，如两次填筑时间间隔较长，保证每3天观测一次，当出现异常数据时应保证每天观测两到三次。路基分层填筑到设计预压高程后，预压期前3个
12、月每5天观测一次，36个月期间每15天一次，半年后每月观测一次，一年后每3个月观测一次2。有重大荷载变化尤其是无碴轨道铺设前后必须加密观测。2.3观测效果观测精度路基沉降是通过在地基设置横剖面管进行地基沉降观测，在路肩埋设测钎，在预压土填筑体底部路基面中心埋设沉降板进行路基面沉降观测。通过和路肩测钎、竖向沉降板路基面沉降观测数据比较，观测结果能相互吻合，说明剖面沉降管观测是成功的，能满足设计要求。观测结果路基于2009年6月开始填土，2010年2月进行路基堆载预压，堆载预压95125天；截至2010年9月，各断面观测次数多达105次/456天，沉降量一般为36mm，最大为15mm。通过对沉降观
13、测数据整理，分析评估，管段内路基地基沉降较小，路基及路桥过渡段线路纵向不均匀沉降量小。3 提高测量精度的方法和观测成果整理、应用通过石武铁路客运专线路基沉降观测研究分析，总结影响沉降测量精度的因素，并根据观测资料绘制各断面的横剖面各测次沉降曲线，进行施工过程观测资料的整理分析,控制填筑速率，保证施工过程中路基的稳定。3.1提高测量精度方法埋设横剖面管的具体方法及其技术要求：路基填筑0.6m时，在横剖面管埋设位置切槽开挖至C30底板处，采用细砂分层回填夯实基坑，拉线埋设横剖面管，保证横剖面管平直。并尽量减少横剖面管接头，接管中不能使砂、石、土等进入管内，保证管内干净。元件保护措施：管口进行防尘防
14、水处理，在管口保护墩四周采用混凝土浇筑保护盒；下雨、风沙天气后，及时清理管内积水和砂、石、泥土等杂物。为了将观测中的系统误差减到最小，达到提高精度的目的，各次观测应实行“五固定”即“固定水准基点、工作基点、固定人、固定测量仪器、固定监测环境条件、固定测量路线和方法”，以提高观测数据的准确性。测量作业必须认真、准确、规范，确保观测数据的真实、可靠，以保证成果分析计算的准确性。观测频次应保证：严格按照设计要求频率进行沉降观测，确保观测数据的数量、质量及系统性、完整性。对桩板结构等复合地基加固的路基，沉降量很小，观测方式要求精度更高，采用直接在剖面沉降管内预埋传感器，由传感器直接测量路基施工过程中的
15、沉降量。3.2观测成果整理、应用施工过程中应根据观测资料绘制各断面的横剖面各测次沉降曲线，对施工过程观测资料整理、分析,控制填筑速率。填筑过程中，当地基沉降速率达到10mm/d以上时，通知立即停止路基填筑，直至观测沉降速度小于10mm/d时恢复路基填筑3。若观测数据持续异常，应停止填筑，查明原因，提出施工措施后，才能继续施工。预压期沉降趋于稳定后，当测定的总沉降明显大于计算总沉降，超过设计值20%及以上时，应分析原因并及时通知设计和业主共同讨论。施工过程中加强观测资料整理分析，观测资料及时报送设计单位，经分析评估确定预压土卸载和轨道铺设时间。路基沉降预测采用曲线回归法，并满足以下要求：根据路基填筑完成或堆载预压不少于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，曲线回归的相关系数不小于0.92。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差值不应大于8mm。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4：S（t）/S（t=）75
