新建鐵路
鄭州至西安客運專線工程
沉降觀測施工作業指導書
編制：審核：
批准：中鐵三局鄭西客運專線五公司第一經理部
二00六年七月
目錄路基工程沉降觀測
工程概況2頁
1、觀測的目的2頁
2、編制依據2頁
3、適用範圍2頁
4、觀測的內容2～３頁5、觀測斷面和觀測點的布置3～5頁
7、沉降觀測儀器、裝置和方法5頁
8、沉降觀測的頻度5頁
9、沉降觀測精度6頁
10、施工工藝推進流程6～7頁
11、附件
附件1：沉降觀測人員組織架構（附後）
附件2：沉降分析與評估（附後）
附件3：組合式沉降板路基沉降觀測技術（附後）
鄭西鐵路客運專線是我國首批開工建設的三條設計時速350km/h的高標準線路之一，為了滿足高平順性、高舒適度、高安全性和免維修的要求，全線鋪設無碴軌道，工後沉降量的控制標準極為嚴格，相關技術標準均要達到當今國際先進水平。本經理部施工段為鄭西鐵路客運專線zxzq04標dk292+765.39～dk303+150處，本管段處於黃土廣為分布的地區，黃土的溼陷變形問題十分突出，給線路的各種建築物工後沉降控制更增加了難度。
因此，在施工過程中對路基、橋梁墩台進行沉降觀測，評估它們的工後沉降。
路基工程沉降觀測
1、觀測的目的
沉降觀測的主要目的是利用觀測資料的沉降分析結果，在施工期間進行指導無碴軌道的鋪設時間及工後滿足時速350km/h高標準線路的高平順性、高舒適度、高安全性和免維修的要求。
2、編制依據
《客運專線鐵路路基工程施工技術指南》
《鄭西鐵路客運專線施工圖設計檔案》
《鄭西鐵路客運專線路基、橋隧工程沉降觀測方案》（試行）的函》
3、適用範圍
dk292+765.39～dk303+150 、dk278+280～dk277+742.46施工段
4、觀測的內容
路堤、路塹全部路段；橋、涵兩端過渡段、塹堤過渡段均進行沉降觀測。
路塹、沉降觀測部位為基床表層的底面處。路堤觀測的內容為：基床底層頂面的路基總沉降和地基面處地基部分總沉降。
5、觀測斷面和觀測點的布置
5．1觀測斷面布置
（1）在沿線路方向每50m布設乙個觀測斷面，地基條件複雜、地形起伏大時25m布設乙個斷面。
（2）乙個沉降觀測單元（連續路基沉降觀測區段為乙個單元）不少於兩個斷面。
（3）每個路橋過渡段設定2個觀測斷面，分別設定於距離橋台5m和20m處。
（4）路基與橫向結構物過渡段中部設定1個觀測斷面。
（5）塹堤過渡段在分界線兩側5～10m,各布置乙個觀測斷面。
5．2觀測點布置
（1）每個路堤觀測斷面布設兩組組合式沉降板，即**路中心布置1組，在一側軌道板外側1組，並在路基兩側坡角布設水平和豎向變形觀測樁。路堤、路橋過渡段和路堤與橫向結構物過渡段，採用後鑽孔的方式設定沉降板。
（2）預壓土路塹地段，每個路塹斷面**路中心設組合式沉降板一組，兩側路肩各設觀測樁1個。
（3）無預壓土路塹地段，每個路塹斷面在兩側路肩各設觀測樁1個。
（4）每個涵洞設兩個觀測斷面，每個斷面設3個觀測點。
5．3觀測點布置圖示
（1）路堤、路橋過渡段、路堤與橫向結構物過渡段觀測斷面沉降標誌埋設示意圖如圖1
路堤沉降觀測斷面觀測標誌布置示意圖
（2）路塹段，預壓土地段，在路肩設定沉降觀測樁，**路中心設定組合式沉降板，見圖2；無預壓土段，在路肩處設定沉降觀測樁。
路塹沉降觀測斷面觀測標誌布置示意圖
（3）地基條件複雜和填土高度大的路堤在地基深部和填土中部布置觀測標誌，布設見圖3。
地基條件複雜和填土高度大的路堤沉降標誌布置示意圖
6、沉降觀測儀器、裝置和方法
觀測設施埋設和沉降觀測的主要儀器、裝置：全站儀、水準儀、組合式沉降板、專用鋼尺等。
7、沉降觀測的頻度
沉降觀測分為四個階段進行。
第一階段：路基填築施工期間（包括堆載預壓土填築）的觀測，每填築一層觀測一次，並且保證3天觀測一次。
第二階段：路基填築施工完成且預壓土土方施加後，自然沉落期的沉降觀測。本階段的沉降觀測頻度為：第1~15天每3天一次，第16~90天每7天一次，第90~180天每15天一次。
第三階段：預壓土方解除安裝至基床表層施工前。本階段的沉降觀測頻度為：前15天每3天一次，第15天後每7天一次。
第四階段：試運營期間的觀測。本階段的沉降觀測為每月一次。
8、沉降觀測精度
（1）沉降觀測精度
沉降觀測按三等水準測量精度要求進行。
（2）水平位移監測精度
水平位移監測採用全站儀觀測。
9、施工工藝推進流程
9、1、路橋過渡段：
路基地基處理→橋台基礎→基坑回填→橋台台身→埋設沉降板、沉降管→過渡段路基填築（埋設滲水管、安設滲水牆）→（堆載預壓）→沉降觀測→資料分析→基床表層填築→鋼筋混凝土搭板。
9、2、路涵過渡段：
路基地基處理→涵洞地基處理→涵洞基礎→基坑回填→涵洞主體→埋設沉降板、沉降管→過渡段路基填築→（堆載預壓）→沉降觀測→資料分析→基床表層填築
9、3、堤塹過渡段：
地基處理→開挖台階→埋設沉降板、沉降管→路基填築（鋪設土工格柵）→埋設排水管→（堆載預壓）→沉降觀測→資料分析→基床表層填築
9、4、半堤半塹過渡段：
塹頂排水設施→路塹開挖→地基處理→路塹邊坡防護→排水設施→開挖台階→埋設沉降板、沉降管→路基填築（鋪設土工格柵）→（堆載預壓）→路堤邊坡防護→沉降觀測→資料分析→基床表層填築。
9、5、路基面附屬工程施工
基床表層填築（埋設綜合接地線、曲線地段集水井洩水管等）→基床表層填築→路堤邊坡防護→埋設訊號電纜過軌鋼管→沉降觀測→資料分析→（曲線地段集水井）→聲屏障基礎、接觸網立柱基礎等→通訊、訊號電纜槽及手孔安裝→漿砌片石護肩（埋設洩水管）→電纜槽縫填塞瀝青砂漿、漿砌片石護肩水泥砂漿抹面等。
路基測量
路基沉降觀測分析與評估
1、 觀測資料整理
1、1 採用統一的《鄭西客運專線路基沉降觀測記錄表》，做好觀測資料的記錄與整理。
1、2 根據觀測資料，及時完成有關圖表的繪製，主要包括：
1、2、1每個觀測標誌點的荷載——時間——沉降曲線
1、2、2產生沉降的各層壓縮量與時間的關係曲線，即每層的時間——荷載——壓縮量曲線。
1、2、3每個觀測標誌點的∑sn——∑sn+ sn曲線
∑sn+1——∑sn+ sn+1曲線（∑sn為橫座標，∑sn+ sn+1縱座標）
sn為時間段每n天的沉降值，∑sn為時間段每n天沉降值，在同一圖上繪有沉降標準曲線，曲線示意如圖4
1、2、4對沉降觀測資料及時分析，尤其是在預壓期，應分析路基沉降的發展趨勢，分析意見及時鄭西公司和諮詢專案部，以便在必要時對預壓採取補救措施。
2、路基沉降分析方法
採用實測沉降資料來推算工後沉降，主要是利用修正雙曲線法、修正指數函式法、雙曲線法、三點法等曲線擬合方法推算工後沉降。
2、1修正指數函式法
st=［1-a.exp(-b.t)］.s∞
式中：s∞——最終沉降量 t ——時間
st —— t時刻的沉降量
a，b——兩個引數
2、2修正雙曲線法
st=so+ t/(a+bt) s∞
式中：a——引數
so——初始沉降量
2、3雙曲線法
雙曲線法是假定下沉平均速率以雙曲線形式減少的經驗推導法。從填土開始到任意時間t的沉降量st可用式求得：
st=so+ t/(α+β)
so——t=0時的初始沉降量（cm），要從最後一級恆載穩定時開始計算；
st——t時的沉降量（cm）；
t——經過時間（天）；
α和β是用實測值經過回歸求得的兩個常數
雙曲線示意圖
根據上式可得：t/( st- so)= α+β
用實測三組以上的沉降~時間資料，通過對t/( st- so)和t的資料進行線性回歸分析，求出α和β，即可根據公式求出任意時間的沉降。當t=∞時，最終沉降為：
s∞= so+1/β
從而可以**在該恆載條件下的任意時刻的沉降和最終沉降。
3、 路基工後沉降評估
3、1路基工後沉降評估標準
鄭西客運專線正線路基在無碴軌道鋪設完成後的工後沉降應滿足扣件調整和線路豎曲線圓順的要求按《客運專線無碴軌道鐵路設計指南》規定：工後沉降一般不應超過扣件允許的沉降調高量15mm；沉降比較均勻的路基，允許的最大工後沉降量為30mm，並且調整軌面高程後圓順的豎曲線半徑應不小於0.4v2sj(vsj為設計最高速度，km/h)路橋交界處的差異沉降不應大於5mm,過渡段沉降造成的路基與橋梁的折角不應大於1/1000。
3、1、2沉降評估方法
路基施工至設計標高（有預壓土方時至預壓土方的頂面）後，持續沉降觀測。
在3個月後進行第一次**，根據3個月的監測資料，繪製「時間——沉降量」曲線，按實測沉降資料初步**6月的沉降量及剩餘沉降量，以決定運架梁的時間。
持續沉降觀測不少於6個月的時間，根據6個月以上的監測資料，繪製「時間——沉降量」曲線，按實測沉降資料推算分析並推算總沉降量、工後沉降值，初步確定鋪軌時間。只有當推算的工後沉降值滿足評估標準時，才能鋪設無碴軌道。當沉降分析結果表明無碴軌道不能在計畫的工期鋪設時，則要研究確定是延長路基擺動時間。
還是採取調整預壓土高度、調整預壓土解除安裝時間、增加地基加固等工程措施。
由於現在沉降計算方法受黃土地基本身的複雜性、現場試驗的資料缺乏、土性引數選取的客觀性以及計算方法的侷限性等多種因素的影響，其沉降計算結果只能是一種指導設計的估算，其精度遠遠不能滿足無碴軌道路基的工後沉降的高標準要求，因此工後沉降的控制以施工期間系統的沉降觀測與綜合分析評估為主。
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