路基沉降覌测作业指导书.docx
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路基沉降覌测作业指导书
中铁十三局集团有限公司
施工过程控制标准化管理手册（路基分册）
路基沉降观测作业指导书
编制：
审核：
批准：
目录
1.目的1
2.编制依据1
3.适用范围1
4.路基沉降观测准备1
4.1技术准备1
4.2观测仪器工具准备1
4.3观测元器件准备1
5.劳动组织1
6.材料要求2
7.仪器设备配置2
8.路基沉降观测工艺流程2
9.路基沉降观测及要求3
9.1观测断面的布置4
9.1.1观测断面类型4
9.1.2观测断面的布置6
9.2各种观测元器件埋设6
9.2.1沉降观测桩的埋设6
9.2.2沉降板的埋设6
9.2.3位移边桩的埋设7
9.2.4剖面沉降管的埋设7
9.2.5分层沉降仪的埋设7
9.3监测网建立及测量技术要求7
9.3.1沉降变形监测网建网方式及主要技术要求7
9.3.2水平位移监测网9
9.4路基沉降变形观测9
9.4.1一般规定9
9.4.2路基沉降变形观测频次9
9.4.3观测精度要求10
9.4.4沉降观测要求10
9.5观测资料处理10
10.观测质量的控制11
路基沉降观测作业指导书
1.目的
明确铁路路基沉降观测作业的流程、操作要点和相应的标准，指导、规范铁路路基沉降观测作业。
2.编制依据
《客运专线无碴轨道铺设条件评估技术指南》（铁建[2006]158号）
《客运专线无碴轨道铁路工程测量技术暂行规定》（铁建[2006]189号）
《国家一、二等水准测量规范》（GB12879－91）
《工程测量规范》（GB0026－93）
《全球定位系统（GPS）铁路测量规程》（TB10054－97）
《铁路路基设计规范》（TB1001—2005）
施工设计资料
3.适用范围
适用于铁路路基工程沉降监测、水平位移监测工作。
4.路基沉降观测准备
4.1技术准备
⑴开工前组织技术人员认真审核施工设计图纸和有关设计资料，澄清有关技术问题，熟悉规范和技术标准，编制沉降观测实施计划。
沉降观测计划应根据项目的观测目的，结合路基工程的规模，地形、地质条件，施工方法和工期安排等进行编制，其主要内容有观测项目、观测元器件埋设、观测频率、数据收集与处理、观测仪器和观测人员安排等。
⑵对所有观测人员进行岗前技术培训，观测人员要持证上岗。
4.2观测仪器工具准备
根据观测项目和观测项目的精度要求来选用。
选用时，在满足精度要求的前提下，要立足现有，配齐配全。
4.3观测元器件准备
观测元器件主要有：
沉降观测桩、沉降板、边桩、剖面沉降管、分层沉降仪等。
除剖面沉降管、分层沉降仪向有资质的厂家购买外，其它可自行加工或委外加工。
5.劳动组织
成立沉降观测小组，小组人员配备见表1。
表1人员配备表
负责人
1人
技术主管
1人
技术员
2人
测工
4人
资料员
1人
小计
9人
6.材料要求
各种观测测试元器件的规格和精度应满足设计与监测要求。
厂购产品必须有产品合格证明，自行或委外加工的元器件必须按设计要求的原材料和规格进行加工。
7.仪器设备配置
路基沉降监测仪器设备配备见表2。
表2仪器设备配备表
序号
设备名称
设备型号
数量
计算用软件
备注
1
电子水准仪
DNA03
满足观测要求
2
光学水准仪
DSZ2
满足观测要求
3
因瓦尺
莱卡
满足观测要求
4
全站仪
C402
满足观测要求
5
全站仪
TD307
满足观测要求
8.路基沉降观测工艺流程
路基沉降观测流程见图1。
图1路基沉降观测流程图
9.路基沉降观测及要求
路基沉降观测以路基面沉降和地基沉降观测为主。
通过对施工期间的路基沉降观测，可依据路基沉降速率或坡脚水平位移速率，确定路基填筑进度，保证填筑时的安全；通过对路基沉降观测资料进行分析，预测工后沉降，提出加速路基沉降的措施，确定无碴轨道的铺设时间，评估路基工后沉降控制效果，确保无碴轨道结构的安全。
为达到以上目的，根据设计文件的要求，结合现场实际，选定施工区段的观测断面类型，埋设观测元器件，按规定进行观测，对观测资料进行分析、反馈，会同业主、勘察设计等单位解决路基沉降问题，确保施工和无碴轨道的安全。
9.1观测断面的布置
路基沉降观测断面的设置及观测断面的观测内容，应根据地形地质条件，地基处理方法，路堤高度，堆载预压等具体情况，结合沉降观测方法和工期要求来确定。
9.1.1观测断面类型
路基沉降观测断面类型，根据不同的地基条件，不同的结构部位和观测要求来设置。
观测点应设在同一个横断面上，这样有利于测点看护，便于集中观测，统一观测频率，更重要的是便于各观测项目数据的综合分析。
常用的观测断面类型如下所述：
⑴一般路堤地段沉降观测断面（A型）
一般路堤地段沉降观测断面见表3。
表3一般路堤地段沉降观测断面表
序号
观测项目
观测元器件
单位数量
适合条件
1
路基面沉降观测
观测桩
3个/断面
地基土良无好，下卧软层
2
路堤基底沉降观测
沉降板
1个/断面
⑵一般软弱土地基路堤地段观测断面（B型）
一般软弱土地基路堤地段观测断面见表4。
表4一般软弱土地基路堤地段观测断面表
序号
观测项目
观测元器件
单位数量
适合条件
1
路基面沉降观测
观测桩
3个/断面
软土、松软土地基≤6.0m，砂类土、花岗岩全风化层≤8.0m，地基采用CFG桩复合加固地段
2
路堤基底沉降观测
沉降板
1个/断面
3
水平位移观测
边桩
4个/断面
软土、松软土地段
⑶深厚覆盖层地基地段沉降观测断面（C型）
深厚覆盖层地基地段沉降观测断面见表5。
表5深厚覆盖层地基地段沉降观测断面表
序号
观测项目
观测元器件
单位数量
适合条件
1
路基面沉降观测
观测桩
3个/断面
软土、松软土地基＞6.0m，砂类土、花岗岩全风化层＞8.0m，地基采用CFG桩复合加固地段
2
路堤基底沉降观测
沉降板
1个/断面
3
水平位移观测
边桩
4个/断面
4
路堤全断面沉降观测
剖面沉降仪
1个/断面
5
地基深层沉降观测
分层沉降仪
1个/断面
软土、松软土地层＞10.0m地段
⑷低填浅挖路基地段沉降观测断面（D型）
低填浅挖路基地段沉降观测断面见表6。
表6低填浅挖路基地段沉降观测断面表
序号
观测项目
观测元器件
单位数量
适合条件
1
路基面位移观测
观测桩
3个/断面
路基填土高度＜3.0m以及红黏土、膨胀土、花岗岩全风化层、极软岩路堑地段
⑸路堑地段路基面变形观测断面（E型）
路堑地段路基变形观测断面见表7。
表7路堑地段路基面变形观测断面表
序号
观测项目
观测元器件
单位数量
适合条件
1
路基面位移观测
观测桩
2个/断面
厚层土质、风化软岩路堑，红黏土和膨胀土路堑，花岗岩全风化地段厚
2
路堑基底沉降观测
沉降板
1个/断面
代表断面见图2。
图2路堑沉降观测断面观测标志布置示意图
⑹过渡段路基位移观测断面（F型）
过渡段路基位移观测断面见表8。
表8过渡段路基位移观测断面表
序号
观测项目
观测元器件
单位数量
适合条件
1
A～C观测类型之一
过度段路基的沉降观测可根据具体的地基条件选择A～C观测类型之一。
2
过渡段沉降差观测
剖面沉降仪
1个/断面
剖面沉降仪沿线路方向斜向设置
9.1.2观测断面的布置
沉降观测断面的间距一般不大于50m，对于地势平坦、地基条件均匀良好、高度小于5m的路堤或路堑可放宽到100m；对于地形、地质条件变化较大地段应适当加密。
路堤与不同结构物的连接处应设置沉降观测断面，每个路桥过渡段在紧邻桥台、距离桥头10m、30m处分别设置一个沉降观测断面，每个横向结构物每侧各设置一个观测断面，必要时设置斜向观测断面。
观测内容同相邻路堤。
对于预压地段，预压期因基床表层尚未施工，路堤顶面沉降观测应在预压土方底部（基床底层顶面）布置沉降元器件，即在基床底层顶面、预压土坡脚路基布置沉降观测桩，基床表层施工后，于路基面上设置沉降观测桩。
项目上对观测断面及观测断面类型的选取主要依据设计的要求再根据现场情况进行适当调整，以上断面类型供参考。
9.2各种观测元器件埋设
9.2.1沉降观测桩的埋设
桩体选择φ20mm不锈钢棒，顶部磨圆并刻画十字线，底部焊接弯钩，待基床表层级配碎石施工完成后，在观测断面通过测量埋设在设计位置。
埋置深度0.3m，桩周0.15m用C15混凝土浇筑固定，完成埋设后采用水准仪按二级测量标准测量桩顶标高作为初始读数。
9.2.2沉降板的埋设
沉降板由底板、金属测杆（φ40mm镀锌铁管）及保护套管（φ75mmPVC管）组成。
底板尺寸为50cm×50cm×1cm钢板或尺寸为50cm×50cm×3cm钢筋混凝土板。
沉降板埋设位置应按设计测量确定，埋设位置处可垫10cm砂垫层找平，埋设时确保测杆与地面垂直；放好沉降板后，回填一定厚度的垫层，再套上保护套管，保护套管稍低于沉降板测杆，上口加盖封住管口，并在其周围填筑填料稳定套管，完成沉降板得埋设工作。
采用水平仪按二级水准测量标准测量埋设就位的沉降板测杆杆顶标高作为初始读数，随着路基填筑施工逐渐接高沉降板测杆和保护套管，每次接高长度宜为0.5m，接长前后测量杆顶标高变化量确定接高量，金属测杆用内接头连接，保护套管用PVC管外接头连接。
9.2.3位移边桩的埋设
在两侧路堤坡脚外2m及12m处各设一个位移观测边桩，位移观测边桩采用C15钢筋混凝土预制，断面采用15cm×15cm,长度不小于1.6m,并在桩顶预埋半圆型不锈钢耐磨测头，边桩埋设深度在地表以下不小于1.5m，桩顶露出地面不应大于10cm。
埋设方法采用洛阳铲或开挖埋设，桩周以C15混凝土浇筑固定，确保边桩埋设稳定。
完成埋设后采用全站仪测量边桩标高及距基桩的距离作为初始读数。
9.2.4剖面沉降管的埋设
路基基底剖面沉降管在路基地基加固施工完毕后，填土至0.6m高度碾压密实后开槽埋设，开槽宽度20～30cm，开槽深度至路基加固表层顶面，槽底回填0.2m厚的中粗砂，在槽内敷设沉降管（沉降管内穿入用于拉动测头的镀锌钢丝绳），其上夯填中粗砂至与碾压面平齐，沉降管埋设位置有挡土墙时，挡土墙处应预留孔洞。
沉降管敷设完成后，在两头设置0.5m×0.5m×0.95mC15混凝土保护墩，两头应砌筑观测坑，并加设盖板，以方便观测及对孔口进行长期保护，并做好坑内及周围的排水，并于一测管口处设置观测桩。
待上部一层填料压实稳定后，连续观测数日，取稳定读数作为初始读数。
9.2.5分层沉降仪的埋设
分层沉降仪安装时，需先在土里钻孔，再将磁铁环埋入孔中预先设置的位置，并在孔中注入由膨润土、细砂、水泥等按比例制成的砂浆将分层沉降管与孔壁之间的空隙填实。
管子全部到位后，应在上部管口作较耐久的标记，以此作为测试的参照点。
测量出每个感应环的原始深度位置，即为以后测试的初始值。
9.3监测网建立及测量技术要求
9.3.1沉降变形监测网建网方式及主要技术要求
9.3.1.1沉降变形监测网建网方式
沉降变形监测网的建立及精度要求应符合《客运专线无碴轨道铁路工程测量技术暂行规定》的要求；沉降监测网应在施工高程控制网的基础上进行加密建立，按二等水准测量的精度和测量方法要求进行施测。
根据沉降变形测量精度要求高的特点，以及标志的作用和要求不同，沉降观测网布设方法分为三级：
基准点：
要求建立在沉降变形区以外的稳定地区，同大地测量点的比较，要求具有更高的稳定性，基准点使用全线二等精密高程控制测量布设的基岩点、深埋水准点为沉降观测基准点。
工作点：
要求这些点在观测期间稳定不变，测定沉降变形点时作为高程的传递点，工作点除使用普通水准点外，按照国家二等水准测量的技术要求进一步加密水准基点或设置工作基点至满足工点垂直位移监测需要。
高程基准网点间距一般不宜大于200m。
沉降变形点：
直接埋设在要测定的沉降变形体上。
点位应设立在能反映沉降变形体沉降变形的特征部位，不但要求设置牢固，便于观测，还要求形式美观，结构合理，且不破坏沉降变形体的外观和使用。
监测网由于自然条件的变化，人为破坏等原因，不可避免的有个别点位会发生变化。
为了验证观测网点的稳定性，应对其进行定期检测。
定期复测按每半年进行一次，并结合精测网复测进行。
9.3.1.2沉降观测技术要求
⑴水准网的观测按照国家二等水准施测，采用单路线往返观测。
每次观测均形成闭合检验条件。
沉降变形测量等级及精度要求按照表9、表10控制。
表9沉降变形监测网主要技术要求
等级
相邻基准点高差中误差（mm）
每站高差中误差（mm）
往返较差、附合或环线闭合差（mm）
监测已测高差较差（mm）
使用仪器、观测方法的要求
二等
1.0
0.3
≤0.6
≤0.8
DS05或DSI型仪器，按暂行规定二等水准测量的技术要求施测
表10沉降变形观测点精度要求与观测方法
等级
高程中误差（mm）
相邻点高差中误差（mm）
观测方法
往返较差、附合或环线闭合差（mm）
一等
1.0
0.3
按国家一等精密水准测量
≤0.3
⑵水准仪使用DS05或DS1型仪器，仪器及配套水准尺均应在有效合格检定期内。
水准仪与水准尺在使用前及使用过程中，经常规检校合格，水准仪视准轴与水准管轴的夹角均不超过15″。
仪器各种设置正确，其中有限差要求的项目按规范要求在仪器中进行设置，并在数据采集时自动控制，不满足要求的在现场进行提示并进行重测。
⑶外业测量一条路线的往返测使用同一类型仪器和转点尺垫，沿同一路线进行。
观测成果的重测和取舍按《国家一、二等水准测量规范》（GB/T12897-2006）有关要求执行。
⑷每次沉降变形观测时应符合：
严格按水准测量规范的要求施测。
首次观测每个往返测均进行两次读数；参与观测的人员必须经过培训才能上岗，并固定观测人员；为了将观测中的系统误差减到最小，达到提高精度的目的，各次观测应使用同一台仪器和设备，前后视观测最好用同一水平尺，必须按照固定的观测路线和观测方法进行，观测路线必须形成附合或闭合路线，使用固定的工作基点对应沉降变形观测点进行观测；观测时要避免阳光直射，且在基本相同的环境和观测条件下工作；对工作基点的稳定性要定期检核，在雨季前后要联测，检查水准点的标高是否有变动；数据计算方法和计算用工作基点一致。
9.3.2水平位移监测网
9.3.2.1水平位移监测网的建立
采用独立坐标系统按三等精度要求建立，并一次布网完成。
利用CPI、CPII和加密点实现水平位移观测网坐标与施工平面控制网坐标的相互转换。
9.3.2.2水平位移监测技术要求
水平位移监测网主要技术指标符合表11要求。
表11水平位移监测网主要技术指标表
相邻基准点的点位中误差（mm）
平均边长（m）
测角中误差（”）
最弱边相对中误差
作业要求
+6.0
<350
+1.8
≤1/70000
按国家三等平面控制要求观测
<200
+2.5
≤1/40000
9.4路基沉降变形观测
9.4.1一般规定
观测点应设在同一个横断面上，这样有利于测点看护，便于集中观测，统一观测频率，更重要的是便于各观测项目数据的综合分析。
路基填筑完成或施加预压荷载后应有不少于6个月的观测和调整期。
该阶段应对路基沉降、路基填筑部分沉降、路基基底沉降进行系统的观测。
观测数据不足以评估或工后沉降评估不能满足设计要求时，应延长观测或采取必要的加速或控制沉降的措施。
观测期内，路基沉降实测值超过设计值20％及以上时，应及时查明原因，必要时进行地质复查，并根据实测结果调整计算参数，对设计预测沉降进行修正或采取沉降控制措施。
9.4.2路基沉降变形观测频次
无碴轨道铺设前，路基变形观测分两个阶段进行。
第一阶段：
路基填筑施工期间的观测，主要观测路基填土施工期间地基的沉降以及路堤坡脚边桩的水平位移；第二阶段：
路基填筑
无碴轨道不仅铺设前进行观测，铺设后，还要进行观测。
路基沉降观测最少频次见表12，当环境条件发生变化或数据异常，应及时观测。
表12路基沉降观测频次
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/10天
3个月以后
1次/2周
6个月以后
1次/月
冬季：
冻结期与冻融期
观测频次比平常期增加一倍。
无碴轨道铺设后
第1个月
1次/2周
第2、3个月
1次/月
3～12个月
1次/3月
9.4.3观测精度要求
沉降水准的测量精度为±1mm，读数取位至0.1mm；剖面沉降的测量精度为8mm/30m。
9.4.4沉降观测要求
为达到路基沉降观测的目的，建立沉降与时间的关系，了解产生沉降的部位，沉降观测应考虑如下要求：
⑴为了观测到各部位的总沉降，从路基填土开始，沉降观测也随即进行。
⑵沉降标志的埋设是在施工过程中进行的，填筑施工要与标志的埋设作好协调，做到互不干扰、互不影响。
路堤的填筑进度要及时告知负责埋设沉降板的人员，避免错过最佳埋设机会。
观测设施的埋设及沉降观测工作不要影响路基填筑施工。
在沉降板埋设基本不影响施工的条件下，路基的施工应作到碾压的均匀性，质量的一致性，使沉降观测资料具有良好的代表性。
⑶为了分析施工期沉降和工后沉降、施工期沉降与总沉降的关系以及验证推算工后沉降方法的准确性，可对部分有代表性路基，进行运营期间的长期沉降观测，以期得到最终沉降量。
⑷观测点及观测元器件的埋设位置符合设计要求，且标设准确、埋设稳定。
观测期间对观测点采取有效的保护措施，防止施工机械的碰撞，人为因素的破坏，务必使观测工作能善始善终。
9.5观测资料处理
⑴按照观测时间要求，及时进行沉降观测、位移观测。
观测数据按照设计、规范及业主的要求统一格式填写；所有观测数据必须记录清晰，真实准确，不得造假，不得涂改，观测、记录人员必须签名，并由监理单位对观测资料进行确认。
及时将采集的数据进行整理，填写统一表格。
以书面及Excel电子表格两种形同时报送有关单位。
⑵进行动态分析，指导施工。
对边桩水平位移和路基沉降观测资料要当天进行整理分析，绘制边桩水平位移、沉降量与路堤填高及时间的关系曲线图，分析土体的侧向位移、路基沉降值及其发展趋势，判断路基的稳定性，指导路堤填筑施工。
当路基沉降实测值超过设计值20％及以上时，及时反馈给勘察设计、业主等有关单位。
由相关单位根据实测结果调整计算参数，对设计预测沉降进行修正或采取沉降控制措施。
⑶路堤填筑完成后根据沉降观测情况进行综合分析，推算地基的最终沉降量，当填筑完成后六个月内沉降分析估算路基工后沉降不能满足设计要求时，应采取相应预压等加固施措。
⑷每一设计单元的路基工程沉降观测任务完成后要及时进行测量成果整理，主要应整理以下沉降观测资料：
①观测实施方案、技术设计、评估细则；
②观测基准点与观测点平面布置图；
③仪器检验与校正资料；
④观测记录手簿；
⑤平差计算及测量成果表；
⑥沉降变形图表及沉降曲线。
⑸竣工验交时，沉降观测资料与工程同时移交。
10.观测质量的控制
⑴观测人员必须经过培训合格后持证上岗。
⑵使用的观测仪器、元器件的规格和精度应满足设计和监测要求，并经检定合格。
⑶沉降监测网和水平位移监测网应定期复测、平差后使用。
⑷监测断面设置应合理，观测元器件埋设应及时规范，观测频率符合设计要求。
⑸施测方法严格按《国家一、二等水准测量规范》（GB12897—2006）、《工程测量规范》（GB50026－93）等相关规范执行。
⑹观测资料的填写和报送按设计与规范及业主要求的相关规定执行。
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