单点沉降计在高铁中的应用.docx

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单点沉降计在高铁中的应用

单点沉降计在高铁建设中的应用

2011年3月

一、前言

二、单点沉降计测量原理

三、安装时间及位置确定

四、安装方法及步骤

4.1钻孔

4.2清孔

4.3探孔

4.4安装沉降计

4.5注浆

4.6安装法兰沉降盘

4.7灌沙

4.8保护

五、观测与数据处理

六、结论

一、前言

随着高铁在中国大地上的建设以及高铁技术的飞速发展,单点沉降计现已普遍用于高铁建设中，高精度感应技术为路基基底沉降的控制提供了可依赖的技术前提。

国内外专家学者多年来已经反复论证了这种设备的可靠性和可行性，在一定程度上，单点沉降计完全可给出准确的数据帮助沉降评估。

铁路客运专线要求线路具有高平顺度和稳定性,特别是路基沉降观测尤为重要。

结合客运专线工程实践,本文重点介绍了单点沉降计在客专路基沉降观测中的应用。

二、单点沉降计测量原理

单点沉降计由位移计、法兰沉降盘、测杆等部件组成。

适用于测量小法兰盘与大法兰盘盘之间土体的变形位移，可进行长期监测和自动化测量。

其小法兰盘设置在相对不动点（基岩），大法兰盘设置在监测高程，导线从侧面引出。

当地基下沉时，大法兰盘与地基同步下沉，使传感器的活动导磁体在其磁通感应线圈内发生相对滑移，通过读数仪测出位移量，实现沉降观测目的。

单点沉降计量程要求200mm，精度为1%量程，灵敏度0.05mm。

三、安装时间及位置确定

根据设计的施工图纸在需要用单点沉降计进行沉降变形观测处，利用全站仪进行测量以确定好变形观测点位置，在查看标准设计图纸，单点沉降计的沉降变形观测目的，是观测路基基底沉降还是路基填筑本体的沉降，以便于适时的进行埋设。

 路基基底沉降：

在线路的线路中心处，待施工场地平整后，清理好场地后，路基填筑进行前（需要进行换填时在换填以前土工模铺设前），选择无雨水、雪等良好的天气情况下，进行钻孔预埋安装。

路基本体沉降：

采用改良土施工填筑，在进行路基基床底层填筑前，清理好现场，选择无雨雪天气进行钻孔预埋安装。

四、安装方法及步骤

准备的工具除了单点沉降计的一些零部件外，还应准备钢锯一把，锯条若干，胶带一捆，水泵一个。

一字螺丝刀一把。

直径和长度不同的PVC套管。

（1）钻孔：

在测点位置进行准确测量放样后即可进行钻孔，孔径大小以φ90mm-110mm为宜，使用铅垂测量钻孔的垂直情况。

钻孔深度穿过软土层、大于地基压缩层厚度，直至基岩且应入岩500mm。

结合我杭长客运专线七标三分部进行说明，采用的是15号钻机，108mm钻头。

如果用泥浆水进行钻孔，基本不会发生塌孔现象，但清孔较麻烦，如果用清水钻孔，易发生塌孔现象，我们的处理方法是继续钻孔，直到达到标准位置，再进行下一步清孔工作。

当进行改良土施工时，监测路基本体的沉降量时，钻孔深度应钻至原地表面，这样需要确定原地表面的高程及填筑高度。

（2）清孔：

将钻机移动一些位置，将水泵用绳子绑紧竖直缓缓放人孔中，电线、绳子和出水管也要同时竖直放人，不必把水泵放人孔底，只要放人水中即可抽水，如果是用泥浆水钻孔，水泵会被堵塞，发现没有水流出来时，需要将水泵拉出，放人清水里清洗，再放入抽水，如此反复，直到水被全部抽干，清孔完成。

如果是用清水钻孔，抽水相对方便，如果也被堵塞，用上述方法即可。

这时可以将钻机用吊车吊走。

（3）探孔：

首先用等径接头连接好小法兰盘与测杆，将接好小法兰盘的测杆缓慢放入已钻好的钻孔内（小法兰盘朝下，测杆朝上）。

待测杆顶部离孔口高约200mm时停住，且用等径接头加长测杆，再往下放置，直至小法兰盘下放到孔底。

根据下放至孔内测杆长度确定孔的实际深度。

在进行探孔时要保证孔底无沉碴、淤泥等，保证单点沉降计的小法兰盘与基岩直接接触。

（4）安装沉降计：

将配件中的小测杆与单点沉降计连接，然后连接配件中的波纹管，将波纹管两侧卡箍拧紧，拉到最长，为了更好的保护单点沉降计主体，外侧需要套PVC套管，如果PVC套管过长，可用钢锯锯到合适的长度，用透明胶带固定。

先用一米无螺旋测杆连接，直到小法兰盘到达底部后，在超出地平面的测杆上做一个标记，此标记的位置应在与地基基础面以下10-20公分，因此在探孔、确定好孔深后，所需测杆总长应采用不同长度的测杆来配置。

其所需测杆总长=实际孔深－1.4米（沉降计主体拉伸总长）－（0.1-0.2）米。

将做标记的测杆，和其下面的测杆共同取下，换上两个新测杆，避免测杆掉入孔中。

将标记位置与单点沉降计螺旋下口端对齐，将单点沉降计拉到最长，量取单点沉降计尾端到测杆的长度，取出配件中全是螺丝扣的测杆，用钢锯截取刚刚量取的长度，将截取后的测杆与单点沉降计的尾端连接。

将小直径的PVC套管沿着测杆放人孔中，直到剩余两个测杆。

将此两个测杆拧下，此时要非常小心，不要让测杆掉进孔中，因为下面的测杆外面是PVC套管，并不与测杆接触。

将单点沉降计与测杆相连接，然后就可以拉着导线缓缓放人孔中了。

（5）注浆：

为了将小法兰盘与基岩更好的锚固成为整体，必须用注浆方式将小法兰盘固定。

将水泥沙子石子按一定比例混合搅拌均匀后倒入孔内即可，倒入前用透明胶带把单点沉降计上部的螺丝扣保护好，避免弄脏，倒入混凝土时用手提着导线，感受是否小法兰盘已经被固定在了基岩里。

孔底浆层深度为1-2米。

（6）安装法兰沉降盘：

将法兰沉降盘从导线一端穿入，套到单点沉降计的指定位置，再将大螺丝穿入，取下单点沉降计上部螺丝扣上的透明胶带，将大螺丝拧紧，一个手穿过法兰盘孔从下面握住单点沉降计，一个手拧螺丝。

安装好法兰沉降盘，用读数仪对单点沉降计进行测试，确保单点沉降计初值稳定。

（7）灌沙：

灌沙时应缓慢灌注，以防孔被堵塞，在灌沙的同时用2米长的竹竿或钢管将沙稍微夯实，使灌沙至法兰沉降盘以下10公分处，提拉导线使单点沉降计到达最大量程，缝隙手动灌入中粗砂。

再用混凝土填实至法兰沉降盘（防止施工后期雨水渗入孔内而影响路基结构），法兰沉降盘上部可用中粗沙回填至地基面。

导线需埋入地下一至两米。

（8）保护：

单点沉降计及传输电缆的保护是安装后其成活率的关键所在，因此装好单点沉降计后，将传输电缆套上φ20PVC管进行保护，PVC管首端应插入法兰沉降盘下，并挖深300mm宽100mm的布线槽，集中从观测箱一侧引出路基，有条件的可引入自动采集箱内，并注意使钢丝波纹管及导线适当松弛。

布线槽用中粗沙回填至地基面。

五、观测与数据处理

（1）作好单点沉降计安装记录，存档。

其内容包括，该段面里程、单点沉降计埋设的具体位置、埋设小法兰盘深度、实验编号、单点沉降计编号、埋设安装日期、天气状况及安装人员。

（2）制作好相应的标示牌，插在法兰沉降盘位置及传输电缆布线位置，以作标示。

在每次工序转换施工时要安排专人负责看管，以防单点沉降计因施工或自然因素而破坏。

（3）在单点沉降计安装好后3-5天内，法兰沉降盘上部不能碾压。

待缩孔后采用读数仪对安装时的初始位移量进行测试，按照要求做好单点沉降计的埋设台帐。

（4）读数仪的使用：

将连接线一端与仪器连接，一端与单点沉降计连接，红色夹夹住红色线，黑色夹夹住蓝色线。

开机，显示的是当前的时间，过一会显示可以操作，按测量，此时显示第几断面，第几个点，通过方向键设定。

按测量，等数值稳定后再按测量，此时数据已采集完毕，关机即可。

如果数据太多，可以在最原始的界面按住方向键下和右，再点方向键上，即可删除所有数据。

如果测量时间太晚，天黑看不清，可以点设置，把内灯打开。

测完之后要将单点沉降计的接头保护好，防止被破坏。

（5）数据传输：

将仪器和电脑用数据线连接，打开软件，设置串口，选择COM1，然后数据传输，打开读数仪，点传输，出现要传输的数据，再点一次传输，电脑屏幕上即会出现所测数据。

点保存并存盘，数据会存在安装目录下的一个文件夹里，传输结束。

（6）沉降值的计算公式：

H=K（Di-Do）

H：

沉降量，单位mmK：

率定系数，单位mm/Data

Di：

当前读数Do：

初始读数

（7）观测频次按路基观测频次执行，如下表：

观测阶段

观测频次

填筑或堆载

一般

1次／天

沉降量突变

2～3次／天

两次填筑间隔时间较长

1次／3天

堆载预压或路基施工完毕

第1个月

1次/周

第2、3个月

1次／2周

3个月以后

1次／月

无砟轨道铺设后

第1个月

1次／2周

第2、3个月

1次／月

3~12个月

1次／3月

六、结语

客运专线这种高要求、高标准的铁路工程大范围的进行沉降观测工作，在我国铁路史上还是第一次。

沉降观测的分析结果对路基填筑起到了很大的指导作用，为铺碴和铺轨工作提供依据，需在施工过程中不断积累总结，为今后高速铁路路基的施工提供技术储备。