路基沉降自动观测施工技术

路基沉降自动观测施工技术

张锋

中铁一局集团第二工程有限公司河北唐山063004

摘要：工后沉降是路基工程质量的主要判定依据，是影响路基结构稳定和线路平顺性的关键因素。沉降观测是保证路基施工质量和工序施工时机的关键环节。传统人工沉降观测受自然气候气象条件影响较大，费工耗时，成果整理评定主管因素较多。自动沉降观测根据设定的频次，客观记录实时沉降和累计沉降并自动记录数据分析成果。本文以哈牡客专路基施工为例，介绍自动沉降观测施工方法，可供同类工程施工中参考借鉴。

关键词：路基；自动沉降；观测；技术

1自动观测的背景

随着铁路等交通工程建设的快速发展，国家对交通工程建设与交通运营的安全保障提出了更高的要求，提出了工程建设过程和运营期间的信息化要求。因此在高速铁路路基沉降观测方面采用结构变形自动观测技术显得尤为重要。

通过在路堤地基和路基表层底面布设自动监测物位计（计量器具），实时获得测点与基准点的高程差值，计算本期沉降值和累计沉降值，数据通过位于坡脚的工控设备箱实时采集和无线传输至互联网数据平台，通过登录互联网数据监控中心，实时获得沉降数据，自动生成数据报表。对测量结构进行远程自动测量和沉降监控工作。

2自动观测系统的特点

（1）沉降自动观测是通过系统测量设备与工控设备，实时测量和传输结构变形数据，无线（或有线）传输至互联网（或局域网）的系统数据平台服务中心，通过结构变形自动观测系统软件实现数据的接收、处理、存储等功能。

（2）与传统的人工观测有无环境条件限制，全天候24小时对测量结构的远程自动测量和监控工作。

（3）结构变形自动观测系统软件操作简单易学，在短时间内可轻松地掌握系统软件的运用。

（4）结构变形自动观测系统软件提供了十分方便的查询手段，可以查询不同时间，不同监测点的各种数据。并可进行数据导出，便于数据打印与分析。

3自动观测技术实施方案

首先在路堤基底可压缩层和路基基床表层底面设置沉降自动观测物位计，通过连接线与基准点物位计和定位装载箱以及工控设备箱等连接。再通过无线传输至互联网的系统数据平台服务中心，进行实时测量和传输结构变形数据。如图1。

图2自动观测施工工艺流程

（2）操作要点

路基沉降自动观测系统设置分为地基沉降自动观测和路基表层底面沉降自动沉降观测两部分：一是基沉降自动观测，观测断面于路堤基底中心埋设自动观测物位计，在路基坡脚外侧（水沟内侧）埋设基准点物位计和定位装载箱以及工控设备箱。在基底上面再填两层土后（大约填土高度0.6m），进行挖槽至基底顶面位置埋设。二是路基表层底面沉降自动沉降观测，监测断面于路基基床底层表面中心，两侧路肩（电缆槽内侧）埋设自动观测物位计，在靠近地基沉降观测基准点一侧埋设定位装载箱。

观测方法与要求：测量和采集传输沉降高程数据频次，可通过数据平台对监测参数进行远程设定（一般2小时1次）。在使用自动监测系统同时，采用人工观测对系统进行修正。

5主要设备配置

自动监测系统设备由自动监测物位计、基准板、沉降板、定位装载箱、连接总线（含数据线、液管、气管）、工控设备箱等组成。基准板为长400mm×400mm，厚度5mm铁板，基准板向上螺接观测杆，观测杆为直径16mm钢筋或钢管。中续基准板（沉降板）为长400mm×400mm，厚度5mm铁板，随分层填筑向上螺接φ50钢管至路基底层表面。通过专用的观测处理软件，访问数据平台的数据库，实时观测本期沉降、累计沉降和沉降速率等数据。主要结构组件及规格型号见表1所示。

表1自动观测主要组件及规格型号表

6质量控制

因施工过程中对设备保护不力造成观测数据显示不正常。因设备连接不牢靠造成观测数据传输不正常。因此，质检员和技术员必须在安装过程中，对每个接口认真检查验收，确保各设备连接牢靠。对边桩、沉降板、观测点物位计及为观测而设置的其它系统设备等，在施工及观测过程中必须采取有效的保护措施，避免人为破坏和位移。天线、沉降管需要警示管的保护，同时在基准点物位计和定位装载箱以及工控设备箱位置设置设备保护池，严禁机械经过或碾压，警示管不得覆盖任何物品。对外露设备设置保护罩、保护池等隔离措施，并使用反光油漆、反光贴等警示反光标识。做好储液瓶和连接管的密封工作，并做好对剩余测量专用液体的收集工作，严禁随意抛洒，以免污染环境。

7应用实例

哈牡客专工程四标段路基以填方形式通过冲洪积平原，填土高度平均在6m以上。冲洪积层在哈尔滨岗阜状平原及低山丘陵区主要地层为粉质粘土，本标段范围最大厚度将近8m。根据设计在每隔50m路堤地段位置设置路堤沉降自动监测系统（Ⅳ型）。本标段设计共设置路堤沉降自动监测断面20处。所有路堤沉降自动监测断面目前全部已按设计要求全部埋设完成，自动沉降观测系统运行正常，满足设计要求。自动沉降观测系统如图3、4、5所示。

图5设备保护池（基准点物位计和定位装载箱以及工控设备箱）

在路基填筑完成三层后，开槽安装自动监测系统，经调整测试后即可投入使用。在路基填筑过程中，按照设定的频次及工况变化时，实时采集现场数据并上传保存。对于检测超限的路基填筑层及时报警，因施工过程造成的设备损坏，数据上传中断系统立即报警，待采取措施处理后继续填筑，记录数据。在填筑过程中，过程数据的客观真实性保证了沉降评估过程的准确、可靠，从而保证了路基工程质量及线路运营安全。

参考文献：

[1]铁路工程土工试验规程（TB10102-2010）[M].中国铁道出版社.2011.

[2]公路桥涵地基与基础设计规范（JTGD63-2007）[M].人民交通出版社.2007.

[3]程爱君.铁路路基填料的冻胀性分类研究[D].铁道部科学研究院，2006.

[4]王超、王海英、原永平、王馨平.建筑垃圾填筑路基自动化沉降监测系统研究[D].《信息与电脑》.2018.

作者简介：

张锋（1980.7.2-），男，工程师2005年毕业于西安铁路工程职工大学。