浅谈高速铁路路基沉降观测方法

李育凌 （中铁二十四局集团安徽工程有限公司，安徽 合肥 230011）

0 引 言

目前，我国已建成多条高速铁路，并且继续在建。在施工过程及运营过程中路基沉降是个难题，路基沉降时时刻刻发生，稳定需要时间，因此，定期进行沉降观测不可避免。文献[1]～[4]要求路基沉降观测断面的间距一般不大于50m。路桥过渡段、路隧过渡段、路涵过渡段，于不同结构物起点5m～10m处、距起点20m～30m处、50m处各设一个断面，涵洞两侧2m处设一个观测断面。路堤地段观测断面包括3个沉降观测桩（布置于双线路中心及左右线中心两侧各2m处）、1个沉降板（布置于双线路基中心）。路堑地段观测断面包括2个沉降观测桩布置于左右线中心两侧各2m处。沉降观测按照三等垂直位移监测网、二等水准测量技术要求施测。在线路联调联试及运营后，沉降观测点除双线路中心沉降观测桩及沉降观测板，其余都要转移到路基支承层或其他固定位置。由此可以看出，沉降观测点位数量比较多，沉降观测工作量很大。笔者尝试采用轨道基准点高程测量方法进行观测，比较沉降观测测量精度及测量结果，基本一致，但是测量效率极大提高。

1 轨道基准点高程测量

轨道基准点高程测量方法为：在两个CPⅢ点中部安置水准仪，后视一个CPⅢ点(如CPⅢ1)，前视另一个CPⅢ点（如CPⅢ2），采用中视法测量该区间所有的轨道基准点，然后搬站至CPⅢ2和CPⅢ3之间，相邻两测站之间应该至少重叠1个轨道基准点，重复上一个测站过程一直闭合到最后一个CPⅢ点上。然后进行返测，完成一个测段测量，并将同一测段的往返测观测数据保存到一个文件中，然后进行下一测段的测量。测量的CPIII点左右侧CPIII都可以，测段首末CPⅢ点作为约束点，其余联测的CPⅢ点作为检核点，附合水准线路长度约为300m。为保证相邻测段高程的平顺过渡，相邻测段之间应重叠3～5个轨道基准点。轨道基准点高程测量见图1。

水准仪设站点架设于相邻两个CPⅢ控制点之间，每一测站要求如表1所示。

轨道基准点高程观测技术要求 表1

单程水准测量起闭于CPⅢ控制点的允许闭合差限值应按下式计算：

式中：a——CPⅢ点高程控制点允许偏差，取值0.5mm

b——每公里水准测量的偶然中误差，精密水准取值2mm

S——单程水准测量线路长度（km）

一测段内往返测相邻CPIII之间高差较差应小于0.6mm，各测站计算出的各轨道基准点的高程值与其中值的偏差不应大于0.3mm。一个测段内及相邻测段重叠区内的轨道基准点高程较差不应超过±0.3mm。轨道基准点高程取往返测独立平差后的平均值。

2 轨道基准点高程测量与路基沉降观测主要技术要求比较

高速铁路路基沉降观测文献[1]要求路基沉降观测相邻变形观测点的高程中误差1.0mm，相邻路基沉降观测点的高差中误差0.5mm，每站高差中误差0.3mm，往返较差、附合或环线闭合差限值应按下式计算：

式中：n 为测站数

按照路基沉降观测段断面间隔50m，每个断面2个沉降观测桩，首尾观测桩距离沉降观测基准点50m，则附合路线闭合差按（1）、（2）式计算比较如表2。

由表2不难看出，轨道基准点高程测量附合路线闭合差较路基沉降观测附合路线闭合差限值更小，相应的外业测量要求其实更高。

就每一测站而言，根据（2）式计算往返较差应小于0.6mm，与轨道基准点高程测量一测段内往返测相邻CPIII之间高差较差应小于0.6mm相一致。其次，高速铁路路基沉降观测每站高差中误差0.3mm，与轨道基准点高程测量各测站计算出的各轨道基准点的高程值与其中值的偏差不应大于0.3mm，一个测段内重叠轨道基准点高程较差不应超过±0.3mm也相吻合。

附合路线闭合差计算比较表 表2

3 算例分析

合福客专安徽段某段短路基连接桥隧，沉降观测点埋设如图2所示。

按照路基沉降观测要求进行观测，同时采用轨道基准点高程测量方法进行观测。经过数据处理，此段路基沉降观测每公里偶然中误差0.79mm/km,采用轨道基准点高程测量方法观测每公里偶然中误差0.38mm/km,实际是由于测站数减少，精度计算结果提高。经过严密平差，两种测量方法平差成果比较如表3。

由表2较差结果可以看出，基本没有差异。当然，路基线路长了，需要进行沉降观测的点多了，较差会有一些。

两种测量方法平差成果比较 表3

4 结 论

通过以上比较分析，可以肯定，轨道基准点高程测量方法在测量精度和测量结果上都能满足高铁路基沉降观测要求，可以大大提高外业测量效率。当然，在实际采用轨道基准点高程测量方法进行路基沉降观测各测段之间没有必要进行重叠3～5个沉降观测点，重叠一个即可。此外，笔者也对轨道基准点路基高程测量数据进行整体进行平差计算，平差结果变化很小，需要提醒的是，当线路长路、沉降观测点多了，轨道基准点高程测量方法计算观测每公里偶然中误差应该按环闭合差统计计算比较合适，因为每一个沉降观测点往返观测都会形成一个闭合环，这样精度计算比较吻合实际。

[1]TB10601-2009,高速铁路工程测量规范[S].北京：中国铁道出版社,2010.

[2]朱颖.客运专线无砟轨道铁路工程测量技术[M].北京：中国铁道出版社,2009.

[3]杨广庆,刘延吉,杨生伟.铁路客运专线路基施工技术[M].北京：中国铁道出版社,2006.

[4]陈善雄,宋剑,周全能,李明领.高速铁路沉降变形观测评估[M].北京：中国铁道出版社,2010.