石济客专沉降变形观测作业指导书.docx
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石济客专沉降变形观测作业指导书
目录
1、编制依据1
2、工程概况、地质及水文条件1
2.1、工程概况1
2.2、工程地质及水文地质2
2.2.1、地形地貌2
2.2.2、地质条件2
2.2.3、水文特征2
3、沉降观测的重要性及目的2
3.1、沉降观测的重要性2
3.2、沉降观测的目的2
4、适用范围3
5、人员、设备情况3
5.1、人员的配置及分组情况3
5.2、监测设备的选用3
6、职责3
6.1项目部职责3
6.2项目分部职责4
6.3沉降观测组4
7、沉降变形测量5
7.1、测量等级及精度要求5
7.2、变形监测网技术要求5
7.3、沉降变形测量点的布置要求6
7.4、测量工作基本要求7
7.5、测量工作具体要求7
8、线下工程观测技术要求与实施方法9
8.1、路基沉降变形观测9
8.1.1、观测断面及观测点的设置原则9
8.1.2、观测元件与埋设技术要求11
8.1.3、观测技术要求12
8.1.4、资料整理要求13
8.2、桥涵变形观测14
8.2.1、观测断面及观测点的设置原则14
8.2.2、观测原件与埋设技术要求18
8.2.3、观测技术要求18
8.2.4、资料整理要求21
8.3、过渡段变形观测21
9、线下工程沉降评估21
9.1、路基工程沉降评估21
9.2、桥涵工程沉降评估22
9.2.1判定标准：
22
9.3、过渡段工程沉降评估23
9.4绘制沉降曲线23
9.4.1沉降推算方法24
9.4.2沉降推算24
10、沉降成果资料与数据管理25
10.1沉降观测成果的提交25
1、编制依据
（1）施工图设计；
（2）《客运专线铁路无碴轨道铺设条件评估技术指南》（铁建设[2006]158号）；
（3）《客运专线铁路变观测评估技术手册》（工管技[2009]77号）；
（4）《高速铁路工程测量规范》TB10601—2009
（5）《国家一、二等水准测量规范》（GB12897—2006）
（6）《建筑沉降变形测量规程》（JGJ/T8-2007）；
（7）《工程测量规范》（GB50026－2007）
2、工程概况、地质及水文条件
本工程为新建石家庄至济南铁路客运专线引入石家庄枢纽工程，工程起点D2K2+900，终点改D2K15+350，全长12.45km。
本标段施工内容包含路基、桥涵、线路、其它运营生产设备及建筑物、大型临时设施以及迁改等工程。
其中正线路基长度3.35km，正线新建桥梁1座，为跨工业站特大桥，累计长度9103.422m，正线新建涵洞2座，新建框构中桥5座，正线铺设跨区间无缝线路24.9公里。
2.2、工程地质及水文地质
2.2.1、地形地貌
线路位于太行山东麓的冲洪积平原，地形平坦开阔，位于既有石德线南侧，计划线路被既有建筑物，道路、园林植被等覆盖。
2.2.2、地质条件
沿线地层属华北地层系，分布新生界第四系松散堆积层，厚度可达数百米。
地层为第四系全新统人工堆积层（Q4ml）人工填筑土、冲洪积层（Q4al＋pl）、冲积层（Q4al）新黄土、黏性土、粉土、砂类土，第四系上更新统冲积层（Q3al）、冲洪积层（Q3al＋pl）新黄土、黏性土、粉土、砂类土和碎石类土。
下伏奥陶系中统灰岩（O2）及燕山期侵入辉长岩（υ5）。
2.2.3、水文特征
经勘探揭示，沿线表覆第四系地层，其成因类型可分为人工堆积层（Qml）、冲洪积层（Qal+pl），冲洪积层（Q3al+pl）下伏于第四系全新统沉积层之下。
沿线地下水类型为第四系孔隙潜水，主要含水层为砂类土、碎石类土，地下水主要接受大气降水、地表水及侧向径流补给。
石家庄地区地下水埋深在30～58m。
目前石家庄地区平原地区地下水位埋深总的趋势是由北往南，由西向东呈递减之势，石家庄市区由于过量开采地下水，形成了水位下降漏斗，受开采量和降水入渗的控制。
沿线水质对混凝土具有硫酸盐侵蚀性，环境作用等级H1。
3、沉降观测的重要性及目的
3.1、沉降观测的重要性
高速铁路必须保证轨道具有持久、稳定的高平顺性，以保证旅客行车的安全性、平稳性、舒适性，因此高速铁路对路基、桥涵、等线下工程的工后沉降、差异沉降提出了严格要求。
设计时对路基、桥梁墩台基础及预应力混凝土梁等均进行了沉降变形计算，采取了相应的加固处理措施。
而影响沉降计算的因素较多，沉降计算的精度不足以控制沉降。
3.2、沉降观测的目的
沉降观测的主要目的是利用观测资料的沉降分析结果，在施工期间进行指导轨道的铺设时间及工后满足时速250km/h高标准线路的高平顺性、高舒适度、高安全性和免维修的要求。
4、适用范围
适用于石家庄至济南铁路客运专线引入石家庄枢纽工程站前工程，起点D2K2+900，终点改D2K16+722.53（路基终点端）工后沉降变形观测。
5、人员、设备情况
5.1、人员的配置及分组情况
本标段领导高度重视，成立了以项目部总工程师为组长的沉降变形观测工作小组，沉降监测实施小组由项目工程部长负责，测量队长及测量人员负责具体实施观测。
主要监测人员的配置及分组情况
序号
姓名
职称
职务
分组及职责
1
王晓银
工程师
技术负责人
全面负责（组长）
2
李东
助理工程师
工程部长
副组长
3
王龙
助理工程师
测量组长
现场测量1组
4
吕振华
助理工程师
测量组长
现场测量2组
5
郝世林
助理工程师
测量组长
现场测量3组
5.2、监测设备的选用
序号
设备名称
规格
单位
数量
1
电子水准仪
DiNi03
台
3
2
铟瓦尺
2m
对
3
6、职责
6.1项目部职责
⑴项目部沉降观测领导小组组长（总工程师）、副组长（项目部工程部部长）负责全面领导、组织协调及决策工作，参与对沉降观测数据进行分析、评估工作。
⑵项目部路基工程师:
负责路基工程沉降变形观测日常监督管理、检查工作，掌握路基沉降变形观测点布置、观测情况，参与对沉降变形观测数据分析、评估工作。
⑶项目部桥涵工程师:
负责本管段桥涵工程沉降变形观测日常监督管理、检查工作，掌握桥涵沉降变形观测点布置、观测情况，参与对沉降变形观测数据分析、评估工作。
⑷项目部测量工程师:
根据分工主要负责本管段所有与使用全站仪、水准仪测量有关的沉降变形观测断面（点）的指导、检查工作，掌握和了解沉降变形观测基准桩（基桩）的埋设情况，对各项目分部观测基桩的数据进行收集、整理、平差。
并对所有沉降变形观测断面（点）的观测数据进行收集、整理、汇总，指导、检查分部沉降观测工作，协助分部做好沉降变形观测数据分析、评估工作。
6.2项目分部职责
⑴负责为相对应的沉降观测组专门配置测量仪器（应固定使用），包括全站仪、精密水准仪，数量待沉降观测任务及观测频率而定。
配置测量仪器的精度技术指标，应满足《高速铁路工程测量规范》中一、二等水准测量的主要技术指标的要求。
项目部根据石济公司和评估单位要求，各分部沉降观测必须配置DiNi03电子精密水准仪（包括条码水准尺），全站仪应配置测角精度为1秒级以上、测距显示为4位小数的仪器。
⑵按本方案要求的沉降监测小组人员进行配备，所配备的人员应固定并具备素质高、工作责任心强、测量业务技术水平高、具有单独工作能力的人员。
⑶编制、提供本管段（工点沉降观测断面、点布置表、包括桥涵所有观测断面属性表），并及时报送项目部工程管理部，以便汇总上报。
⑷负责沉降观测基准桩（工作基点桩）、路基观测沉降板、剖面沉降管、水平位移桩、路面观测桩、桥涵观测标的加工、制作、并按（工点沉降观测断面、点布置表）里程断面埋设工作，应由项目分部提前统一安排。
⑸项目分部工程部负责管段内沉降观测点的平面、纵断面、横断面布置图、施工过程和完成后填土高—时间—沉降曲线及路基面沉降时间—沉降曲线图的绘制工作，以及编制各观测断面沉降过程的分布、成区段或全线的基础沿线路纵向的分布图表，列入《有碴轨道铺设条件评估报告》，并用电子板形式发送项目部工程管理部，以便汇总上报及排版打印、归档，项目分部同时并妥善保存，作为竣工资料。
⑹项目分部应安排专人负责沉降观测工作，对沉降观测组每天观测的数据及时收集、整理、平差，填入电子文件，建立沉降观测资料台帐，作为竣工资料存档，并汇总上报，同时作为工后沉降分析、评估依据。
认真组织、收集、整理所有测量沉降观测数据。
以分部为单位对观测数据进行自评，合格后，编制自评报告，提交评估单位进行评估，分部应对提交的观测数据、分析结果负责。
⑺为了能按时完成每天沉降观测任务，项目分部应为沉降观测人员提供交通工具。
6.3沉降观测组
⑴按提供的（工点沉降观测断面、点布置表）里程进行选点,按《规范》要求协同埋设沉降观测基准桩（工作基点桩）、路基观测沉降板、水平位移桩、路面观测桩和剖面管及桥梁墩（台）身沉降观测桩，并按《细则》要求编制标石、标志规格及埋设图。
⑵按测量《规范》、参照《石家庄枢纽沉降观测实施细则》及测量相关规定的要求，进行对沉降观测基准桩（工作基点桩）的测设，做好原始记录。
⑶对路基观测沉降板、水平位移桩、路面监测桩和剖面沉降管、桥梁墩（台）身沉降观测标的观测，应按设计及测量相关规定的要求进行测量。
所有沉降变形观测点的观测工作，必须做到：
固定人员、固定仪器、固定工作基点、固定水准线路及每次应使用同样的观测方法进行观测和观测环境条件，做好原始记录。
所有沉降观测测量记录是评估、竣工资料的一部分，应按规定的格式进行平差、整理、填写文档、建立沉降观测台账、签署齐全，妥善保存，作为自评及评估依据，并对观测数据负责。
7、沉降变形测量
（1）本工程工程测量的高程系统应采用1985国家高程基准。
（2）结构物的变形监测应建立独立的变形监测网，覆盖范围一般不宜小于4公里，基准点选择应优先考虑利用CPⅠ、CPⅡ和水准基点。
（3）结构物的变形监测应充分利用CPⅠ、CPⅡ和水准基点作为垂直位移监测的工作基点。
7.1、测量等级及精度要求
（1）本工程沉降变形测量按三等规定执行，对于技术特别复杂工点，可根据需要按二等的规定执行、测量等级及精度要求见表7.1。
表7.1测量等级及精度要求
沉降变形
测量等级
垂直位移测量
水平位移观测
沉降变形点的高程中误差（mm）
相邻沉降变形点的高差中误差（mm）
沉降变形点点位中误差（mm）
二等
±0.5
±0.3
±3.0
三等
±1.0
±0.5
±6.0
7.2、变形监测网技术要求
（1）垂直位移监测网建网方式：
本工程垂直位移监测一般按沉降变形等级三等（国家二等水准测量）的要求施测，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，垂直位移监测网用分级布网等精度观测逐级控制的方法布设。
对于技术特别复杂、垂直位移监测沉降变形测量等级要求二等及以上的重要桥隧工点，应独立建网，并按照沉降变形等级二等（国家一等水准测量）的技术要求施测或进行特殊测量设计。
测量等级及精度要求
沉降变形
测量等级
垂直位移测量
水平位移观测
沉降变形点的高程中误差（mm）
相邻沉降变形点的高差中误差（mm）
沉降变形点点位中误差（mm）
三等
±1.0
±0.5
±6.0
（2）垂直位移监测网主要技术要求按表7.2执行：
表7.2垂直位移监测网技术要求
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）
检测已测高差较差（mm）
使用仪器、
观测方法及要求
二等
0.5
0.13
2
3
DS05型仪器，按《客运专线铁路无砟轨道测量技术暂行规定》一等水准测量的技术要求施测。
三等
1.0
0.3
4
6
DS05型仪器，按《客运专线铁路无砟轨道测量技术暂行规定》二等水准测量的技术要求施测。
注：
F–附合线路或环线长度，km
R-检测已测测段长度，km
7.3、沉降变形测量点的布置要求
（1）沉降变形测量点分为基准点、工作基点和观测点三类，其布设按下列要求：
1）基准点。
本工程基准点采用铁路沿线CPⅠ、CPⅡ和二等水准点，增设时按国家二等水准测量的相关要求执行。
基准点标石埋设规格应符合图7.3的规定。
注：
1－盖；2－砖；3－素土；4－贫混凝土；5－冻土线
图7.3基准点标石埋设图
2）工作基点。
工作基点埋设在稳定区域，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，地面工作基点按照国家二等水准测量的相关要求执行，基准点埋设示意图见图。
3）沉降变形点。
路基段沉降变形点埋设在路基中部和两侧路肩上。
4）基准点和工作基点的检测。
对基准点定期复测按每6个月进行1次，路基段工作基点定期复测按每3个月进行1次，所有工作基点复测时必须闭合或附合到CPⅠ和CPⅡ基准点上。
7.4、测量工作基本要求
（1）水准基点使用时应作稳定性检验，并以稳定或相对稳定的点作为沉降变形的参考点，并应有一定数量稳固可靠的点以资校核。
（2）每次观测前，对所使用的仪器和设备应进行检验校正，并保留检验记录。
（3）每次沉降变形观测时应符合：
1）严格按水准测量规范的要求施测。
首次（即零周期）观测应进行往返观测，并取观测结果的中数，经严密平差处理后的高程值，作为变形测量初始值。
2）参与观测的人员必须经过培训才能上岗，并固定观测人员。
3）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准尺，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。
实行“五固定”即“固定水准基点、工作基点、固定人、固定测量仪器、固定监测环境条件、固定测量路线和方法”，以提高观测数据的准确性。
4）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。
5）成像清晰、稳定时再读数。
6）随时观测，随时检核计算，观测时要一次完成，中途不中断。
（4）测段观测完成后，必须及时整理观测数据。
（5）当发现沉降监测数据出现异常时必须首先自查，应重测并分析工作基点的稳定性，必要时联测基准点进行检测，并提交自查分析报告。
7.5、测量工作具体要求
⑴水准网的观测按照国家二等水准测量要求施测，对线下工程变形点的观测必须采用附合水准路线（或闭合），严禁采用支水准路线或中视法，水准路线经过的工作基点或基准点数量不得少于两个。
⑵应使用DS05级及以上的电子水准仪（要求统一使用天宝Dini03精密水准仪），仪器及配套水准尺均应在有效检定期内。
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，不满足要求的应根据仪器的提示进行重测。
⑶外业测量一条路线的往返测应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）二等水准有关要求执行。
观测时，视线长度≤50m，前后视距差≤1.5m，前后视距累积差≤6.0m，视线高度≥0.5m，测站限差：
两次读数差≤0.4mm，两次所测高差之差≤0.6mm，检测间歇点高差之差≤1.0mm，观测读数和记录的数字取位：
使用数字水准仪读记至0.01mm。
⑷观测时，一般按后——前——前——后的顺序进行，对于有变换奇偶站功能的电子水准仪，按以下顺序进行：
往测：
奇数站为后——前——前——后
偶数站为前——后——后——前
返测：
奇数站为前——后——后——前
偶数站为后——前——前——后
⑸每一测段必须以偶数测站结束。
⑹观测前30min，将仪器置于露天阴影处，使仪器与外界气温趋于一致，并进行仪器预热。
测量中避免望远镜直接对着太阳；尽量避免视线被遮挡，要求遮挡不超过标尺在望远镜中截长的20%；观测时用测伞遮蔽阳光，仪器需装遮光罩。
⑺观测过程中为保证水准尺的稳定性，选用2.5kg以上的尺垫，水准观测路线必须路面硬实，观测过程中尺垫踩实以避免尺垫下沉。
同时观测过程中避免仪器安置在容易震动的地方，如果临时有震动，确认震动源造成的震动消失后，再激发测量键。
水准尺均借助尺撑整平扶直，使标尺上的气泡居中，确保水准尺垂直。
⑻当相邻观测周期的沉降量超过限差或出现反弹时，应重测并分析工作基点的稳定性，必要时联测基准点进行检测。
⑼数据处理时，闭合差、中误差等均满足要求后进行平差计算，水准路线要进行严密平差，选用经鉴定合格的软件进行。
⑽按照《方案》规定的格式整理数据，并按要求提交。
8、线下工程观测技术要求与实施方法
8.1、路基沉降变形观测
8.1.1、观测断面及观测点的设置原则
⑴路基工程沉降变形观测以路基面沉降观测和地基沉降观测为主。
⑵观测断面类型及组成
1）路堤地段采用B1、B2、C型监测断面，C型断面仅在路桥、路涵过渡段布置，其他一般每间隔3个B1型监测断面设置一个B2型监测断面。
2）B1型监测断面包括沉降监测桩和沉降板。
沉降监测桩每断面设置3个，施工完基床后，距左、右线中心3.1m处表层顶面上；沉降板位于路堤中心，基底铺设碎石垫层的地段埋设于垫层顶面，基底设混凝土板地段置于板顶面，随填土增高而逐渐接高测杆及保护套管。
3）B2型监测断面包括沉降监测桩和剖面沉降管。
埋设方法同B1型监测断面，基底铺设碎石垫层的地段埋设于垫层顶面，基底设混凝土板地段置于板顶面。
4）路堤与横向结构物过渡段，于横向结构物顶部沿横向结构物的对角线方向铺设剖面沉降管。
横向结构物两侧外边缘各2m处设置一个B1型观测断面，平面布置见C型。
⑶路基水准路线观测按国家二等水准测量精度，要求形成附合水准路线，沉降观测点位布设断面见下表，水准路线观测见示意图。
路基沉降标志断面布置表
序号
观测断面类型
断面布置里程
备注
1
B型
DK12+050、+055、+100、+150、+200、+250、+300、+350、+400、+450、+500、+550、+600、+640、+651、+700、+750、+800、+900、DK13+015、+047、+100、+150、+200、+250、+300、+350、+400、+450、+500、+550、+600、+650、+700、+724、+750、+800、+850、+900、+950、DK14+000、+050、+055、+100、+150、+200、+250、+300、+350、+400、+428、+468、+523、+558、+600、+650、+700、+750、+800、+850、+900、+950、DK15+000、+050、+085、+096、+150、+200、+240、+245
间隔3个B1型监测断面设置一个B2型监测断面
2
C型
DK12+652.70、DK13+712、DK15+090.44
沉降观测点位布设及水准路线观测示意图
8.1.2、观测元件与埋设技术要求
（1）沉降观测桩：
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，通过测量埋置在监测断面设计位置，埋置深度0.3m，桩周0.15m用C20混凝土浇筑固定，完成埋设后按二等水准标准测量桩顶标高作为初始读数，观测桩埋设示意图见图7。
图7路基沉降观测桩埋设布置图
（2）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,厚5cm。
按二等水准标准测量沉降板标高变化。
1）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。
2）放好沉降板后，回填一定厚度的垫层，再套上保护套管，保护套管略低于沉降板测杆，上口加盖封住管口，并在其周围填筑相应填料稳定套管，完成沉降板的埋设工作。
3）按二等水准标准测量埋设就位的沉降板测杆杆顶标高读数作为初始读数，随着路基填筑施工逐渐接高沉降板测杆和保护套管，每次接长高度以0.5m为宜，接长前后测量杆顶标高变化量确定接高量。
金属测杆用螺丝套扣连接，保护套管用PVC管外接头连接。
8.1.3、观测技术要求
（1）路堑地段从级配碎石顶面施工完成开始观测。
路基填筑完成或施加预压荷载后应有不少于6个月的观测期。
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，应延长观测时间或采取必要的加速或控制沉降的措施。
（2）沉降观测设备的埋设是在施工过程中进行的，填筑施工要与设备的埋设做好协调，做到互不干扰、影响。
观测设施的埋设及沉降观测工作应按要求进行，不能影响路基填筑质量；路基施工不能影响到观测设备。
（3）观测方法
1）沉降板观测方法
采用水准测量方法，按测量精度要求和频次定期观测沉降板测杆顶面测点高程。
沉降板观测时应在测杆头上套一个专用的测量帽。
测量帽下部以刚好套入测杆为宜，测量帽上部以中心为一半球型的测点。
在沉降板测杆接高时应同时测量接高前后的测杆高程。
2）路肩沉降观测桩观测方法
采用水准测量方法，按测量精度要求和频次定期观测路肩观测桩顶面测点高程。
（4）观测精度要求：
路基沉降观测水准测量的精度为±1.0mm，读数取位至0.1mm；剖面沉降观测的精度应不低于8mm/30m；横剖面沉降测试仪最小读数不得大于0.1mm。
（5）观测频次要求：
路基沉降观测的频次不低于表3的规定。
表3路基沉降观测频次表
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
1/2周
3个月以后
1次／月
有砟轨道铺设完成后
第1个月
1次／2周
第2～3个月
1次／月
3个月以后
1次／3月
（6）元件保护要求：
1）沉降小组负责进行元器件的埋设、测量和保护工作，小组人员分工明确，责任到人。
2）元件埋设时应根据现场情况进行编号。
3）凡沉降板附近一米范围内土方应采用人工摊平及小型机具碾压，不得采用大型机械推土及碾压，并配备专人负责指导，以确保元器件不受损坏。
4）各作业队应制定稳妥的保护措施并认真执行，确保元器件不因人为、自然等因素而破坏，元器件埋设后，制作相应的标示旗或保护架插在上方。
在堆载预压填筑过程中，派专人负责监督监测断面的填筑。
8.1.4、资料整理要求
1）应采用统一的路基沉降监测记录表格，做好监测数据的记录与整理。
监测资料应齐全、详细、规范，符合设计要求。
所有测试数据必须真实准确，不得造假；记录必须清晰，不得涂改；测试、记录人员必须签名。
2）所测数据必须当天及时输入电脑，分析，整理，核对无误后在计算机内保存。
3）按照提交资料要求及时对测试数据进行整理、分析、汇总，及时绘制路基面、填料及路基各项监测的荷载-时间-沉降过程曲线。
并按有关规定整理成册，报送有关单位进行沉降分析、评估。
4）路基填筑过程中应及时整理路堤中心沉降监测点的沉降量，当边桩水平位移大于5mm/天，垂直位移大于10mm/天，路堤中心地基处沉降观测点沉降量大于10mm/天时，应及时通知项目部，并要求停止填筑施工，待沉降稳定后再恢复填土，必要时采用卸载措施。
8.2、桥涵变形观测
8.2.1、观测断面及观测点的
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