铁路顶管沉降观测及工后沉降评估

杜金海

杜金海

天津市地方铁路修建公司天津300381

摘要：随着基础基础建设的发展、煤改燃、西气东输、南水北调、市政道路的管线配套措施等项目与铁路的交叉比比皆是，顶进钢筋砼防护套管穿越铁路是目前铁路部门最推崇的作法。铁路顶管工后沉降是影响顶管工程铁路运输安全最重要的因素之一，也是铁路部门对顶管工程审查和控制的重点。受顶管作业扰动的的铁路路基在列车荷载、降水影响下会在工后相当长的一段时间内处于不稳定状态，为了确保铁路的运营安全避免给国家造成损失和造成人员伤亡，应对铁路路基和轨道进行持续的变形监测。

关键词：铁路顶管；路基；沉降；观测

一、沉降产生的原因

1.顶管基坑开挖及降水对铁路路基的影响

顶管工程的工作坑和接收坑的开挖深度H通常在8~12m左右，距铁路路基坡脚的最小距离通常不大于2H，深基坑降水和土方开挖作业产生的周边沉降足以引起路基和道床的变化。为此，铁路部门在《营业线施工安全管理细则》中把开挖基坑、降水列为临近营业线C类施工，需办理相关临近手续后方可施工。

2.顶管进出洞引起的地面沉降对铁路路基的影响

顶管在进出洞时需预先凿除相应洞口位置的支护结构，顶进中还需要破坏止水帷幕，当进出洞止水结构不到位时会在相应位置的地面造成较大沉陷。这一位置往往靠近路基坡脚，进而影响路基稳定。

3.顶进纠偏影响路基稳定

当管节处于路基下方时，若发生较大纠偏，会使相应位置的出泥量发生变化，并产生额外的扰动，加大对路基的影响。

4.顶进出泥、出土对路基的影响

当顶进速度、出泥速度、泥水仓压力配合不好发生变化时，会造成路基的沉降或隆起，影响路基稳定。

5.顶进设备振动扰动路基。

6.工前及工后路基注浆加固肯会造成路基隆起或沉陷。

7.触变泥浆工后收缩产生的空隙造成路基沉陷。

8.工后降水及列车荷载对扰动后路基的影响。

二、沉降观测的目的和意义

从以上原因可以得知，顶管工程不同阶段不同工况和作业内容对铁路路基和道床产生的影响有所不同，为了能够随时掌握铁路路基和轨道状态，为施工和铁路维护提供可靠的数据支撑，有必要在深基坑作业开始之前就对铁路路基和轨道进行持续动态监测，这一过程要一直持续到顶管施工接手后直至路基趋于稳定位置。

三、沉降观测的布设

1.水准基点、控制网点布设

因沉降观测的目的是掌握沉降发展动态和规律，故水准基点和控制网点可以采用自设相对高程和坐标系。固定点设置在应远离深基坑及顶管影响范围的固定点。

2.路基、道床沉降观测点布设

(1)沉降观测点不是时间应早于基坑开挖及降水。

(2)沿管道轴向、铁路路基分别设置沉降观测点。可按5m*5m网状布置沉降观测点，曲线地段铁路路肩应加密布设，最远测点据顶进中心距离不小于25m。地下电缆应尽量明出加以保护，若不便明出时，应在相应位置假设观测点。

(3)以顶进轴线为中心向两侧按接头、小腰（1/4轨长处）、大腰（1/2轨长处）分别布设轨道监测点，监测轨距、水平、高低、轨向、正矢变化。

四、观测频率

1.施工期间观测：沉降观测点，每120分钟观测并记录一次，形成报表；轨道观测点每通过一次列车观测一次，若行车密度较小，长时间未通行列车时每60分钟也应观测一次。施工单位与工务配合单位应分别监测，并定时核对。

2.施工结束后，每3填记录一次数据，为防止沉降变形滞后相应，需持续保持对铁路的监测，直至线路趋于稳定。

3.当发现监测数据异常、巡视异常或施工方法、顶进速度发生明显变化时，应及时调整监测频率。

五、沉降观测

1.路基沉降观测的路线

路基沉降观测应采用闭合水准路线或符合水准路线，其精度要求低于国家二等水准要求。

2.路基沉降观测仪器的选择和测量等级精度

水准仪型号和标尺：按《国家一、二等水准测量规范》（GB/T12896）规定的相关精度要求选取。

全站仪按《精密工程测量规范》（GB/T15314）规定的相关精度要求选取。

3.观测及处置

布设测点后应在降水及开挖前及时读取初值并在施工中按既定频率持续观测，收集相关数据并根据数据模拟沉降曲线，如发现沉降检测值在沉降曲线以外，超出值大于允许值时应立即停止施工，并查找原因，制定措施。当发现轨道几何尺寸超出线路临时整修标准时，应立即组织整修，合格后方可进行下一步作业。

六、数据采集整理与分析

观测数据应按要求规范填写及时整理，力求真是准确，要及时组织力量对数据进行分析并把观测数据、沉降曲线通报监理、设计单位、工务部门共同分析。

路基沉降可采用曲线回归法进行，及时组织力量对采集的数据进行曲线回归分析，曲线回归的相关系数不得低于0.92。沉降预测的数据间隔3~6个月的两次偏差不得大于8mm，预测沉降变形趋势，为施工决策及工后的路基处理提供有力支撑。

参考文献

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[2]陈星光.高速公路扩建工程差异沉降控制技术研究[J].长安大学,2006.

[3]王春生,王明江.高速公路软土地基沉降观测的程序和方法[J].筑路机械与施工机械化,2006,23(3):52-53.