1、高標(biāo)準(zhǔn)鐵路路基沉降變形監(jiān)測解決方案單點(diǎn)沉降計(jì)，分層沉降計(jì)一、沉降監(jiān)測的意義路基沉降是高標(biāo)準(zhǔn)鐵路建設(shè)的重要難題之一。通過我國多年路基穩(wěn)定性處理經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，過去常規(guī)使用的方法，如沙樁、粉噴樁、堆載預(yù)壓、真空預(yù)壓、強(qiáng)夯等均不能很好的滿足高標(biāo)準(zhǔn)鐵路路堤路基穩(wěn)定性處理的要求。目前，大規(guī)模采用的處理方法為以CF基樁（或管樁）和土木復(fù)合材料組成的樁網(wǎng)復(fù)合結(jié)構(gòu)處理方法。該方法能解決不同地質(zhì)條件下的高標(biāo)準(zhǔn)鐵路路基穩(wěn)定性處理的要求，能使路堤基礎(chǔ)在較短時(shí)間內(nèi)沉降變形趨于穩(wěn)定，達(dá)到工后“零”沉降的要求（一般工后總沉降不大于15mm）。樁網(wǎng)復(fù)合路基處理結(jié)構(gòu)是通過地質(zhì)勘探資料和路基荷載（即路堤標(biāo)高）情況，確定CF基樁的密

2、度、大小、強(qiáng)度和樁身長度等指標(biāo)。以上指標(biāo)的變化將大幅影響工程建造費(fèi)用。因此合理選擇既能確保路基穩(wěn)定，又能減少工程建造成本。雖然設(shè)計(jì)者已對(duì)路基穩(wěn)定性作了充分考慮，但是絕對(duì)的零沉降是不可能的。路基沉降滿足下列曲線形度。路堤填筑完成后，時(shí)間越長路基穩(wěn)定性越好。也就是說，路堤填筑完成一定時(shí)間后，路基沉降變形趨于穩(wěn)定，并且可以根據(jù)歷史沉降數(shù)據(jù)預(yù)測工后一定時(shí)間內(nèi)總的沉降量。因此，準(zhǔn)確的沉降監(jiān)測具有非常重要的意義。具體體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)。1、 對(duì)勘探、設(shè)計(jì)具有驗(yàn)證作用，積累不同地質(zhì)條件下的路基處理經(jīng)驗(yàn)，提高設(shè)計(jì)水平。2、 對(duì)施工質(zhì)量水平的監(jiān)測。如CF基樁的密度、大小、長度以及樁身混凝土強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求時(shí)，路基

3、可能長時(shí)間不能達(dá)到穩(wěn)定目標(biāo)，影響工程質(zhì)量水平和工程建設(shè)工期。3、 控制工期。通過沉降趨勢和沉降預(yù)測評(píng)估，確定上部結(jié)構(gòu)的施工時(shí)間。如何時(shí)可以澆注軌道板、何時(shí)可以鋪設(shè)軌道等。因此，沉降觀測是工程分部和竣工驗(yàn)收的重要依據(jù)。4、 工后營運(yùn)期進(jìn)行沉降監(jiān)測是線路列車營運(yùn)舒適度、行駛速度、營運(yùn)安全、工程維護(hù)與保養(yǎng)、使用壽命等評(píng)估的重要基礎(chǔ)依據(jù)。二、傳統(tǒng)沉降觀測的方法及其優(yōu)缺點(diǎn)。沉降監(jiān)測方法分為兩大類，傳統(tǒng)法和電測法。傳統(tǒng)法簡單實(shí)用，人工測量，精度不高，能滿足一般路基沉降監(jiān)測的要求。電測法是近年發(fā)展起來的新技術(shù)，由于采用最先進(jìn)技術(shù)，測量精度高、穩(wěn)定可靠。可全自動(dòng)化監(jiān)測，既能路基沉降施工控制又能進(jìn)行營運(yùn)安全監(jiān)測

4、。近年被廣泛應(yīng)用于高鐵、高速公路、大壩、特大型建筑和地下工程等領(lǐng)域。1、 沉降板法沉降板法測量路基沉降是一種傳統(tǒng)方法，將沉降板放置在原位路基面，路堤施工填筑時(shí)不斷引接測桿和保護(hù)管。由于路基沉降時(shí)沉降板和測桿會(huì)隨之沉降，通過精密水準(zhǔn)儀人工測量測桿頂端標(biāo)高。2、 沉降磁環(huán)法沉降磁環(huán)法也是一種較為傳統(tǒng)的方法，將沉降管鉆孔埋設(shè)在路基一定深度，同樣是路堤施工填筑時(shí)不斷引接沉降管，由于路基沉降時(shí)沉降磁環(huán)會(huì)隨之沉降。通過精密水準(zhǔn)儀人工測量沉降管頂端標(biāo)高，通過磁環(huán)檢測尺測量沉降管頂端與每個(gè)沉降磁環(huán)的距離從而確定路基分層沉降。傳統(tǒng)路基沉降測量方法的優(yōu)點(diǎn)：簡單實(shí)用，費(fèi)用少，能滿足一般路基沉降監(jiān)測的要求。傳統(tǒng)路基沉

5、降測量方法的缺點(diǎn)： 測量誤差大，不能滿足高標(biāo)準(zhǔn)鐵路路基沉降變形監(jiān)測要求。在測量人員認(rèn)真負(fù)責(zé)的情況下其誤差也在亳米級(jí)以上，高標(biāo)準(zhǔn)鐵路路基沉降變形監(jiān)測誤差要求必須在1亳米以下，否則不能反應(yīng)其沉降趨勢和預(yù)測評(píng)估工后沉降指標(biāo)。 人為誤差大，由于測量人員的責(zé)任心、測量素質(zhì)，測量水平及其測量習(xí)慣不同將導(dǎo)致更大的人為誤差。 測量勞動(dòng)強(qiáng)度大，費(fèi)工費(fèi)時(shí) 干擾施工，路堤施工填筑時(shí)不斷引接的沉降測桿或沉降管往往豎立在路堤中央，嚴(yán)重干擾施工，影響工程施工質(zhì)量和施工進(jìn)度。 路堤填筑施工存留質(zhì)量缺陷，路堤中央豎立的沉降測桿或沉降管周圍不能通過機(jī)械充分碾壓，只能人工夯實(shí)，這樣極易造成路基局部“鍋底式”的凹陷。另外，沉降測桿

6、或沉降管留存的孔或?qū)е侣返谭烙晁疂B漏缺陷，影響路堤含水量指標(biāo)，從而影響路堤穩(wěn)定性指標(biāo)。 易損壞，由于其干擾施工，難免施工過程中損壞沉降測桿或沉降管，特別是大多數(shù)工程均存在日夜趕工現(xiàn)象，損壞嚴(yán)重。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前在建的和己建成的高鐵項(xiàng)目中70%的沉降測桿或沉降管遭遇損壞，且損壞后不能修復(fù)，即使修復(fù)其數(shù)據(jù)也無法使用。 由于其易損壞，而沉降觀測數(shù)據(jù)又是重要的評(píng)估和驗(yàn)收依據(jù)，因此虛假沉降觀測數(shù)據(jù)頻頻出現(xiàn)。三、單點(diǎn)沉降計(jì)1、簡介單點(diǎn)沉降計(jì)是采用磁通調(diào)頻技術(shù)原理設(shè)計(jì)的一款智能位移傳感器，測量的位移值只與電感線圈和導(dǎo)磁體（塞桿）在線圈中的位置有關(guān)。因此單點(diǎn)位移計(jì)具有高可靠性、高精度、高穩(wěn)定性等特點(diǎn)。適應(yīng)于

7、高標(biāo)準(zhǔn)路基沉降穩(wěn)定性的長期監(jiān)測。單點(diǎn)沉降計(jì)是長沙金碼高科技實(shí)業(yè)有限公司的發(fā)明產(chǎn)品，己獲國家專利。產(chǎn)品己在衡大、紹懷、京珠等高速公路，武廣、京滬、石武、武漢城際、杭恿等高速鐵路廣泛應(yīng)用，生產(chǎn)與使用時(shí)間己超過8年，累積銷售產(chǎn)品近2萬只，使用的工程項(xiàng)目上百個(gè)，深受用戶好評(píng)，完全滿足高標(biāo)準(zhǔn)鐵路路基沉降變形監(jiān)測的高精度，高可靠性，高穩(wěn)定性的要求。產(chǎn)品己完成5次修改并定型，設(shè)計(jì)使用壽命30年，產(chǎn)品防水，防潮，防銹蝕，抗雷擊，抗碾壓。傳統(tǒng)路基沉降測量方法存在的缺點(diǎn)在單點(diǎn)沉降計(jì)上己得到近乎完美的解決。并且有如下顯著特點(diǎn)： 采用進(jìn)口高性能部件（美國智能芯片、進(jìn)口不銹鋼導(dǎo)磁體）精密工藝加工制造，具有高靈敏度、高精

8、度、高可靠性、高穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，適應(yīng)惡劣環(huán)境和長期監(jiān)測。 傳感器內(nèi)置智能芯片和存貯器，將出廠率定的擬合曲線存貯在傳感器內(nèi)，測量時(shí)自動(dòng)完成非線性修正和溫度修正，減小了測量誤差。 智能數(shù)碼傳感器具有智能記憶功能，出廠時(shí)將傳感器型號(hào)、編號(hào)存貯在傳感器內(nèi)（具有電子編號(hào)），無需人工線頭編號(hào)，防止因測試線被剪斷，線頭編號(hào)混亂或丟失等情況致使傳感器無法使用，保證了工程監(jiān)測監(jiān)控的安全進(jìn)行。 內(nèi)置存貯器可將測量數(shù)據(jù)存貯在傳感器內(nèi)（400次循環(huán)覆蓋），測量記錄丟失時(shí)可從傳感器內(nèi)下載測量的所有數(shù)據(jù)，保障了測量數(shù)據(jù)的安全，且便于第三方復(fù)核。 傳感器的智能化可使測量數(shù)據(jù)的記錄、分析、處理“無紙化”，讀數(shù)儀存貯被測值（物理

9、量、溫度）的同時(shí)還自動(dòng)存貯傳感器型號(hào)、編號(hào)、測量時(shí)間等相關(guān)參數(shù)，通過讀數(shù)儀與計(jì)算機(jī)連接上載到您的EXCEL文檔。有了上述參數(shù)就可以知道工程結(jié)構(gòu)在什么工況（時(shí)間決定）、什么位置（編號(hào)決定）、何種物理量（型號(hào)決定）的參數(shù)變化。上述功能使您的監(jiān)測工作變得簡單、直接，數(shù)據(jù)整理時(shí)無人為錯(cuò)誤，且方便測量數(shù)據(jù)的后臺(tái)處理（存盤、制表、制圖等分析）。 采用全數(shù)字檢測，信號(hào)遠(yuǎn)距離傳輸不失真、抗干擾能力強(qiáng)。 測量精度0.1%、絕對(duì)誤差±0.3mm，靈敏度：0.01mm 單點(diǎn)沉降計(jì)采用鉆孔埋設(shè)方式，鉆孔深度達(dá)持力層，并將錨頭注漿錨固，沉降盤直徑為300mm，不銹鋼測桿直徑為16/20mm，保證測量值與土體沉

10、降變形值相一致。 引線長度：單點(diǎn)沉降計(jì)采用數(shù)字頻率輸出信號(hào)，可遠(yuǎn)距離傳送，最多可達(dá)600m。 工作溫度：所有電子元器件采用軍品級(jí)產(chǎn)品，完全滿足-560工作環(huán)境的溫度要求。 長期穩(wěn)定性：產(chǎn)品所有元器件、生產(chǎn)工藝采用高可靠設(shè)計(jì)制造，設(shè)計(jì)使用壽命30年，長期穩(wěn)定性不少于15年。 配套相應(yīng)的沉降觀測分析軟件：配備有高標(biāo)準(zhǔn)高速鐵路客運(yùn)專線路基沉降變形觀測專用測試與分析軟件，具有數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、沉降預(yù)測、數(shù)據(jù)報(bào)表等軟件模塊，詳見技術(shù)方案軟件介紹部分。2、結(jié)構(gòu)組成與工作原理 結(jié)構(gòu)組成：單點(diǎn)沉降計(jì)主要由沉降盤、智能磁通調(diào)頻位移計(jì)、導(dǎo)磁體（塞桿）、蛇紋管、測桿、測桿直螺紋接頭、錨頭，測試導(dǎo)線等組成。 技術(shù)指

11、標(biāo)量程：100mm、200mm、300mm、400mm四檔任選。測量誤差：0.1%FS。長期穩(wěn)定性：0.5%FS。靈敏度：0.01%FS。 工作原理 單點(diǎn)沉降計(jì)是以持力層作為不動(dòng)點(diǎn)，將錨頭錨固在持力層上，通過加長測桿連接精密磁通調(diào)頻智能位移傳感器，將沉降盤安裝在路基原位或路堤頂端并與位移傳感器的另一端連接，這樣就可精密測量在路堤荷載作用下路基沉降變形。并根據(jù)歷史數(shù)據(jù)預(yù)測評(píng)估工程工后可能發(fā)生的沉降總量。3、適用地層條件： 路基工后沉降變形總量400mm設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)預(yù)估沉降總量選用適當(dāng)?shù)男吞?hào)與量程。量程過大時(shí)，影響測量精度，過小時(shí)，將超出量程范圍而不能使用。量程選擇為預(yù)估沉降總量的120150%，如

12、下表：預(yù)計(jì)沉降總量選用量程對(duì)應(yīng)產(chǎn)品型號(hào)06mm100mmJMDL-4710A6150mm200mmJMDL-4720A150250mm300mmJMDL-4730A250350mm400mmJMDL-4740A 錨固深度h100米單點(diǎn)沉降計(jì)的錨頭應(yīng)鉆孔埋設(shè)并錨固于持力層或稱基巖層。基巖層太深時(shí)將增加埋設(shè)難度，也不利灌槳錨固錨頭，因此也可根據(jù)路堤荷載情況確定錨頭錨固深度，錨固深度在路堤荷載應(yīng)力影響線下方即可，錨固深度h100米時(shí)不宜使用單點(diǎn)沉降計(jì)。單點(diǎn)沉降計(jì)配有兩種測桿，當(dāng)h30m時(shí)選用直徑為16mm的不銹鋼測桿。當(dāng)h30m時(shí)選用直徑為22mm的不銹鋼測桿。 相對(duì)沉降變形測量單點(diǎn)沉降計(jì)是測量沉降

13、盤與錨頭之間的相對(duì)沉降位移變化，因此單點(diǎn)沉降計(jì)也可測量路堤、填筑層或不同地質(zhì)層面的分層沉降變形。4、監(jiān)測方法 路基處理完成之后，路堤填筑前715天埋設(shè)，提前埋設(shè)有利于測點(diǎn)的穩(wěn)定。 產(chǎn)品埋設(shè)完成后，測試第一次數(shù)據(jù)，檢查元件是否安裝正常，測值應(yīng)在量程范圍之內(nèi)且為量程的90%左右，路基發(fā)生隆起時(shí)也可觀測。 第一次填筑且碾壓后測試第二次數(shù)據(jù)并進(jìn)行調(diào)零操作，記錄零點(diǎn)的絕對(duì)位移值，也就是說將第二次測量的數(shù)據(jù)作為零點(diǎn)。因?yàn)榈鼗@孔擾動(dòng)路基后或回填不是十分充分時(shí)，可能有快速沉降的數(shù)據(jù)形成。該數(shù)據(jù)一般不完全是路基沉降的實(shí)際數(shù)據(jù)。 測量周期：路基填筑期間和填筑完成后15天之內(nèi)每天測量12次。有堆載預(yù)壓時(shí)，堆載預(yù)壓

14、期間和卸載后15天之內(nèi)每天測量12次，以后每23天測量一次，36個(gè)月后每七天測量1次。根據(jù)路基沉降穩(wěn)定性指標(biāo)可適當(dāng)調(diào)整測量周期。5、埋設(shè)方法單點(diǎn)沉降計(jì)的埋設(shè)至關(guān)重要，不正確的埋設(shè)方法將影響測量精度或損壞單點(diǎn)沉降計(jì)。因此，必須嚴(yán)格操作，正確使用。 選點(diǎn)：根據(jù)設(shè)計(jì)選擇測點(diǎn)埋設(shè)位置，作好記錄。 挖一個(gè)500mm深300500mm的圓坑。將沉降盤埋設(shè)在地表-300500mm 處，防止施工整平時(shí)損壞單點(diǎn)沉降計(jì) 釆用地質(zhì)勘探鉆機(jī)造孔。單點(diǎn)沉降計(jì)采用鉆孔埋設(shè)方法安裝，普通地質(zhì)勘探鉆機(jī)即可完成。造孔垂直度誤差2°，造孔直徑90mm110mm，鉆孔深度可根據(jù)設(shè)計(jì)要求而定。a、普通沉降測量，深度達(dá)強(qiáng)風(fēng)化

15、巖層。b、根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算給出的深度值（路堤堆載應(yīng)力影響線下方2m）。 c、測量路堤或地質(zhì)層面相對(duì)沉降變形時(shí)，鉆孔深度由設(shè)計(jì)或現(xiàn)場取樣確定。注意事項(xiàng)： a、準(zhǔn)確記錄造孔深度b、根據(jù)深度配接測桿。配接測桿時(shí)應(yīng)考慮傳感器部分本身的長度和量程。 c、遇泥漿時(shí)應(yīng)清孔。d、遇軟基、流沙層有塌孔現(xiàn)象時(shí)應(yīng)加護(hù)管造孔。單點(diǎn)沉降計(jì)安裝到位且完成錨固、回填細(xì)沙80%后撥出護(hù)管。 安裝單點(diǎn)沉降計(jì)a、配接測桿：根據(jù)造孔深度配備測桿長度。配接測桿長度時(shí)應(yīng)考慮傳感器本身的長度（接伸后的總長度）。b、將自錨式錨頭灌注水泥漿后連接測桿，逐步放入孔內(nèi)，將連接直螺紋擰緊。注意不能讓測桿掉入孔內(nèi)。c、每個(gè)單點(diǎn)沉降計(jì)除配備多根2m長的測

16、桿外，還配有1m、0.5m、0.2m長的測桿各一根。可根據(jù)實(shí)際孔深調(diào)節(jié)測桿長度。采用綜合測試儀讀取位移值，初始安裝時(shí)其顯示的絕對(duì)位移值應(yīng)在滿量程值的90%左右。d、錨頭一定要達(dá)到孔底。e、將自動(dòng)錨固錨頭的護(hù)管通過繩子撥出1.5米左右，使水泥漿注入孔底。f、通過沉降盤的扇形孔將細(xì)沙灌入孔中回填，回填過程中使用鋼管夯實(shí)細(xì)沙。根據(jù)回填高度夯實(shí)細(xì)沙并逐步抽出鋼管。g、將測試引線保護(hù)管（鋼絲波紋管）套好，保護(hù)管要放置于沉降盤的下方，防止沉降盤沉降時(shí)剪斷導(dǎo)線。h、使用水泥沙漿將沉降盤澆注后，用原土覆蓋使路基恢復(fù)原狀。i、挖開200mm深的槽口，將套有保護(hù)管的導(dǎo)線引出路基，回填引線槽，使路基恢復(fù)原狀。導(dǎo)線在

17、保護(hù)管內(nèi)應(yīng)盡量使其松馳防止路基沉降時(shí)拉斷導(dǎo)線。6、元件的長期保護(hù)措施 元件埋設(shè)前要求施工單位平整好路基，禁止埋設(shè)后平整，防止平整路基時(shí)損壞元件和導(dǎo)線。 導(dǎo)線引出路堤時(shí)做好標(biāo)記。 對(duì)施工單位做好宣傳和培訓(xùn)，簽定保護(hù)責(zé)任狀。 導(dǎo)線不宜過長或過短，方便測量即可。防止人為破壞和接線。 接線時(shí)一定要焊接牢固、絕緣。采用專用接頭和專用熱縮管并做防水保護(hù)。 導(dǎo)線引出點(diǎn)砌一個(gè)300mm見方的水泥箱格，保護(hù)和放置線頭，測量后用沙將導(dǎo)線覆蓋，水泥箱格還有標(biāo)示引線位置的作用。 采用高強(qiáng)水工電纜線作為測試導(dǎo)線。7、200mm量程的單點(diǎn)沉降計(jì)設(shè)計(jì)標(biāo)注要點(diǎn)（供參考）： 鉆孔深度要達(dá)到設(shè)計(jì)要求：路堤部分埋設(shè)基巖深度在40米以內(nèi)要入巖0.5米，40米以下見不到基巖時(shí)按設(shè)計(jì)圖指定的深度埋設(shè)，路展部分（山體開挖回填路基，測量路基隆起）的埋設(shè)深度為15米。 錨頭要站立在孔底，并用水泥漿錨固。水泥漿用量要保證錨固孔底高度在0.2米以上。 鉆孔入巖時(shí)要采用地質(zhì)取芯鉆頭取出0.5米巖層樣芯，并做好清孔工作（每次鉆孔完成后均應(yīng)用清水將孔底泥漿清除）。 安裝單點(diǎn)沉降計(jì)時(shí)，首先計(jì)算好加長測桿的總長度，連接加長測桿的每一節(jié)都要將螺紋擰緊，將錨頭送入孔底。 孔的上部應(yīng)挖一個(gè)0.30.5米的圓坑將沉降盤埋設(shè)在路基面-0.30.5米處，防止施工單位整平路基面時(shí)損壞單點(diǎn)沉降計(jì)。 將測試儀與單點(diǎn)沉降計(jì)連接好，讀取數(shù)