桥隧道线下工程变形监测要求铁四院.docx

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桥隧道线下工程变形监测要求铁四院

新建铁路

石家庄至武汉客运专线

郑州至武汉段

桥梁及隧道

线下工程变形监测

技术交底

2009年1月武汉

目录

一、线下工程变形监测技术依据1

二、沉降变形测量1

（一）变形测量等级及精度要求1

（二）变形监测网主要技术要求1

（三）沉降变形测量点的布置要求3

（四）测量工作基本要求4

（五）测量工作具体要求6

三、桥涵工程沉降变形观测技术要求8

（一）观测点的设置原则8

（二）观测元件与埋设技术要求13

（三）观测技术要求14

四、隧道工程沉降变形观测技术要求16

（一）观测断面和观测点的设置原则16

（二）观测元件与埋设技术要求18

（三）观测技术要求18

一、线下工程变形监测技术依据

1.《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）；

2.《客运专线铁路无碴轨道测量暂行规定》（铁建设[2006]189号）；

3．《国家一、二等水准测量规范》（GB12897—91）；

4．《建筑变形测量规程》（JGJ/T8-99）；

5．桥梁及隧道设计文件；

６．《京沪高速铁路线下工程沉降变形观测及评估实施细则》。

二、沉降变形测量

石武铁路客运专线线下工程变形观测工作以桥梁、路基、隧道等建（构）筑物的垂直位移观测为主，水平位移监测根据路基（含过渡段）、桥梁、隧道工点具体要求确定。

石武铁路客运专线工程测量的高程系统应采用1985国家高程基准。

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。

结构物的变形监测应充分利用CPI、CPII和水准点作为水平和垂直位移监测的工作基点。

用全球卫星定位系统（GPS）测量时，应符合铁道部现行全球卫星定位系统铁路工程测量技术的有关规定。

（一）变形测量等级及精度要求

本线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。

测量等级精度要求

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程中误差（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

（二）变形监测网主要技术要求

1．垂直位移监测网

（1）垂直位移监测网建网方式

线下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。

对于技术特大别复杂、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。

（1）垂直位移监测网主要技术要求

垂直位移监测网主要技术要求按下表执行：

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

0.3√F

0.5√R

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

0.6√F

0.8√R

DS05型仪器，按《客运专线铁路无碴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

（2）垂直位移监测网建网方式

线下工程垂直位移监测一般按变形等级三等的要求施测，其监测网布设方法为：

在全线二等精密高程控制测量布设的基岩点、深埋水准点及一般水准点的基础上，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。

根据京津城际沉降观测经验，加密后的水准基点（含工作基点）间距不大于200m时，可基本保证线下工程垂直位移监测需要。

对于技术特别复杂、垂直位移监测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，并按照国家一等水准测量的技术要求进行施测或进行特殊测量设计。

2．水平位移监测网

（1）水平位移监测网建网方式

一般按独立建网考虑，根据沉降变形测量等级及精度要求进行施测，并与施工平面控制网进行联测，引入施工测量坐标系统，实现水平位移监测网坐标与施工平面控制网坐标的相互转换。

（2）水平位移监测网主要技术要求

本线位移监测网按三等规定执行，对于软土地基等设计有特别技术要求的复杂工点，可根据需要按二等的规定执行。

水平位移监测网技术要求

等级

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

一等

±1.5

＜300

±0.7

≤1/250000

按国家一等平面控制测量要求观测

＜150

±1.0

≤1/120000

按国家二等平面控制测量要求观测

二等

±3.0

＜300

±1.0

≤1/120000

按国家二等平面控制测量要求观测

＜150

±1.8

≤1/70000

按国家三等平面控制测量要求观测

三等

±6.0

＜350

±1.8

≤1/70000

按国家三等平面控制测量要求观测

＜200

±2.5

≤1/40000

按国家四等平面控制测量要求观测

四等

±12.0

＜400

±2.5

≤1/40000

按国家四等平面控制测量要求观测

（三）沉降变形测量点的布置要求

沉降变形测量点分为基准点、工作点和观测点三类，其布设按下列要求：

基准点：

要求建立在沉降变形区以外的稳定地区，基准点使用全线的基岩点、深埋水准点、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下图的规定。

注：

1－盖；2－砖；3－素土；4－贫混凝土；5－冻土线

基准点标石埋设图（单位：

mm）

工作基点：

要求埋设在稳定区域，在观测期间稳定不变，测定沉降变形点时作为高程和坐标的传递点。

工作基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。

加密后的水准基点（含工作基点）间距200m左右时，可基本保证线下工程垂直位移监测需要。

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。

沉降变形点按路基、桥涵、隧道等各专业布点要求进行。

每个独立的监测网应设置不少于3个稳固可靠的基准点。

基准点应选设在沉降变形影响范围以外便于长期保存的稳定位置。

基准点和工作基点的检测：

工作基点应选在比较稳定的位置，但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。

为了验证监测网基准点和工作基点的稳定性，应对其进行定期检测。

本线技术方案设计垂直位移监测网的观测分为首次观测和施工过程中的定期复测，定期复测按每6个月进行1次，尽可能结合精测网复测进行。

（四）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．每次变形观测时应符合下列条件

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。

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。

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。

成像清晰、稳定时再读数。

随时观测，随时检核计算，观测时要一次完成，中途不中断。

4．特殊情况下处理方法

针对低矮桥墩、异型桥墩，空间小，尺子不能直立的情况，施工单位应在测量厂家定制短尺进行测量；也可采用倒尺的方法进行，但需要注明，避免数据处理错误。

对基坑太深引起的尺长不够，高涵洞路基未填筑时高程不好传递等类的特殊问题，由施工单位向评估单位提出实施方案，由评估单位确认。

5．沉降观测均采用精密电子水准仪，不得采用光学水准仪。

6．测段观测完成后，必须及时整理观测数据。

7．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。

8．在观测过程中，应做好一些重点信息的记录，如对架梁、运梁车通过、天气情况、地下水影响情况等的记录，利于对结构变形特性的分析和异常数据的分析。

（五）测量工作具体要求

1．水准网的观测按照国家二等水准施测，对线下工程变形点的观测必须采用闭合或附合水准路线，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。

2．应使用DS05级以上的电子水准仪，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。

3．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/T1289-2006）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。

4．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：

（1）往测：

奇数站为后-前-前-后

偶数站为前-后-后-前

（2）返测：

奇数站为前-后-后-前

偶数站为后-前-前-后

5．每一测段必须为偶数站结束。

6．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。

7．自动安平水准仪的圆水准器，严格置平。

在连续各测站上安置水准仪时，使其中两脚螺旋与水准路线方向平行，第三脚螺旋轮换置路线方向的左侧与右侧。

除路线拐弯处外，每一测站上仪器与前后视标尺的三个位置，一般为接近一条直线。

8．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。

9．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。

10．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。

11．元件保护要求：

各工程项目部成立专门小组，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。

元件埋设时应根据现场情况进行编号，有导线的元件应将导线引出至路基坡脚观测箱内。

凡沉降板附近一米范围内土方应采用人工摊平小型机具碾压，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。

各施工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，制作相应的标识旗帜或保护架插在上方。

路堤填筑过程中，派专人负责监督观测断面的填筑。

三、桥涵工程沉降变形观测技术要求

（一）观测点的设置原则

1．全线基底（桩底、扩大基础底）置于W2、W3岩层地段隔墩设置承台观测标、墩身观测标，基底置于其它较软地层段每个桥墩均设置承台、墩身观测标。

2．承台观测标

承台观测标分为观测标-1、观测标-2，承台观测标-1设置于底层承台左侧小里程角上；承台观测标-2设置于底层承台右侧大里程角上。

承台观测标为临时观测标，当墩身观测标正常使用后，承台观测标随基坑回填将不再使用。

3．墩身观测标

（1）观测点数量每墩不少于2处，位于墩身两侧；

（2）桥墩标一般设置在墩底高出地面或水位0.5m左右。

当墩身较矮立尺较困难时，桥墩观测标位置可降低或设置在对应墩身埋标位置的顶帽上。

特殊情况可按照确保观测精度、观测方便、利于测点保护的原则，确定相应的位置。

桥墩上观测标的具体设置位置见下图。

承台与墩身观测标设置

4．桥台观测标

原则上应设置在台顶（台帽及背墙顶），测点数量不少于4处，分别设在台帽两侧及背墙两侧（横桥向）。

桥台观测标的具体设置位置见下图。

桥台观测标埋设位置示意图

5．梁体观测标

（1）对原材料变化不大、预制工艺稳定、批量生产的预应力混凝土预制梁，每30孔选择1孔设置观测标，当实测弹性上拱度大于设计值的梁，前后未观测的梁应补充观测标，逐孔进行观测；其余现浇梁逐孔设置观测标。

移动模架施工的梁，对前6孔进行重点观测，以验证支架预设拱度的精度。

验证达到设计要求后，可每10孔选择1孔设置观测标，当实测弹性上拱度大于设计值的梁，前后未观测的梁应补充观测标，逐孔进行观测。

（2）观测点布置

简支梁的一孔梁设置观测标6个，分别位于两侧支点及跨中；连续梁上的观测标，根据不同跨度，分别在支点、中跨跨中及边跨1/4跨中附近设置，3跨以上连续梁中跨布置点相同，详见附图。

梁部测点横向布置示意图

连续梁梁部测点纵向布置示意图

对大跨度桥梁等特殊结构由设计院单独制定变形观测方案，施工单位按照设计方案进行观测。

6．涵洞观测标

每座涵洞均要进行沉降观测，观测标原则上应设在涵洞两侧的边墙上，在涵洞进出口及涵洞中心分别设置，每座涵洞测点数量为6个。

涵洞填土后观测点可从边墙位置移动到帽石上，涵洞进出口的帽石上各设置两个测点，位于帽石两侧位置。

涵洞观测标埋设位置示意图

7．桥梁梁部水准路线观测按二等水准精度要求形成闭合水准路线，沉降观测点位布设及水准路线观测示意图如下图所示，其中测点1，2，3，4构成第一个闭合环，测点3，4，5，6构成第二个闭合环。

所有观测线路在形成闭合环以前必须置镜两次以上，以保证不会形成相关闭合环。

桥梁梁部徐变观测水准路线示意图

8．桥梁墩台水准路线观测按二等水准测量精度要求形成闭合水准路线，沉降观测点位布设于墩台两侧，水准路线观测示意图如下图所示。

桥梁墩台沉降观测水准路线示意图

（二）观测元件与埋设技术要求

1．承台观测标

沉降观测桩：

选择Φ20mm钢筋，顶部磨圆并刻画十字线，埋置深度不小于0.1m，高出埋设表面3mm，表面做好防锈处理。

完成埋设后测量桩顶标高作为初始读数。

桥梁承台观测标埋设图

2．墩身观测标

采用Φ14mm不锈钢螺栓。

见下图所示

墩身观测标设置

3．桥台观测标、梁体观测标、涵洞观测可参考承台观测标的墩身观测标设置。

（三）观测技术要求

1．从承台施工完成后，就要开始进行沉降首次观测，承台观测标为临时观测标，当墩身观测标正常使用后，承台观测标随基坑回填将不再使用。

随施工的逐步进行依次进行墩身、桥台、梁体的变形观测。

2．沉降观测设备的埋设是在施工过程中进行的，施工单位的桥梁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，不能影响桥梁施工质量。

3．观测精度要求

桥涵基础沉降和梁体徐变沉降变形的观测精度为±1mm，读数取位至0.01mm。

4．观测频次要求

（1）墩台基础沉降观测一般根据下表中要求的时间间隔进行。

墩台基础沉降观测频次表

观测阶段

观测频次

备注

观测期限

观测周期

墩台基础施工完成

设置观测点，进行首次观测

墩台混凝土施工

全程

荷载变化前后各1次或1次/周

承台回填时，临时观测点取消

预制梁桥

架梁前

全程

1次/周

预制梁架设

全程

前后各1次

附属设施施工

全程

荷载变化前后各1次或1次/周

桥位施工桥梁

制梁前

全程

前后各1次

上部结构施工中

全程

荷载变化前后各1次或1次/周

附属设施施工

全程

荷载变化前后各1次或1次/周

架桥机（运梁车）通过

全程

前后各1次

桥梁主体工程完工～无碴轨道铺设前

≥6个月

1次/周

岩石地基的桥梁，一般不宜少于2个月

无碴轨道铺设期间

全程

1次/周

无碴轨道铺设完成后

24个月

0～3个月

1次/月

工后沉降长期观测

4～12个月

1次/3月

13～24个月

1次/6月

注：

①观测墩台沉降时，应同时记录结构荷载状态、环境温度及天气日照情况。

②架桥机（运梁车）通过时观测要求：

第一次通过和第二次通过前后均需要观测，其后每1次/1天，连续2次；其后每1次/3天，连续3次，以后1次/1周。

（2）梁体徐变观测据下表要求的时间间隔进行。

梁体徐变观测频次表

梁体测量间隔表

观测阶段

观测周期

预应力张拉

张拉前、后各1次

预应力张拉完成～无碴轨道铺设前

张拉完成后第1天

张拉完成后第3天

张拉完成后第5天

张拉完成后1～3月，每7天为一测量周期

桥梁附属设施安装

1次/周，要求安装前、后必须各有1次

无碴轨道铺设期间

1次/周

无碴轨道铺设完成后

第0～3个月，每1个月为一测量周期

第4～24，每3个月为一测量周期

（3涵洞沉降观测据下表要求的时间间隔进行，涵洞顶填土沉降的观测应与路基沉降观测同步进行。

涵洞沉降观测频次表

观测阶段

观测频次

备注

观测期限

观测周期

涵洞基础施工完成

设置观测点

涵洞主体施工完成

全程

荷载变化前后各1次或1次/周

观测点移至边墙两侧

涵顶填土施工

全程

荷载变化前后各1次或1次/周

架桥机（运梁车）通过

全程

前后各1次

至少进行2次通过前后的观测

涵洞完工～无碴轨道铺设前

≥6个月

1次/周

无碴轨道铺设期间

≥6个月

1次/周

无碴轨道铺设完成后

24个月

0～3个月

1次/月

工后沉降长期观测

4～24

1次/3个月

注：

架桥机（运梁车）通过时观测要求：

每1次/天，连续2次；其后每1次/3天，连续3次，以后1次/周。

5．梁体徐变量计算：

对于梁体的徐变变形观测，每孔梁支点之间的梁体徐变应以两支点的连线为基准线进行观测计算，由于下部结构沉降变形的影响，该基准线的位置会发生变化，梁体观测点至该基准线的垂直距离利用几何方法计算取得，垂直距离差值就是梁体徐变变形值。

四、隧道工程沉降变形观测技术要求

（一）观测断面和观测点的设置原则

1．隧道工程沉降观测是指隧道基础的沉降观测，即隧道的仰拱部分。

其它如洞顶地表沉降、拱顶下沉、断面收敛沉降变形等不列入沉降观测的内容。

2．隧道的进出口进行地基处理的地段，从洞口起每25m布设一个断面。

3．隧道内一般地段沉降观测断面的布设根据地质围岩级别确定，一般情况下Ⅲ级围岩每400m、Ⅳ级围岩每300m、Ⅴ级围岩每200m布设一个观测断面；

4．明暗交界处、围岩级别、衬砌类型变化段及沉降变形缝位置应至少布设两个断面；

5．地应力较大、断层或隧底溶蚀破碎带、膨胀土等不良和复杂地质区段，特殊基础类型的隧道段落、隧底由于承载力不足进行过换填、注浆或其它措施处理的复合地基段落适当加密布设。

6．隧道洞口至分界点处，路、隧两侧分别设置至少一个观测断面。

7．施工降水范围至少布设一个观测断面。

8．路隧分界点处，路、隧两侧分别设置至少一个观测断面。

9．长度大于20m的明洞，每20m设置一个观测断面。

10．隧道工程完成后，每个观测断面在相应于两侧边墙处设一对沉降观测点。

隧道观测标埋设位置示意图

11．隧道水准路线观测按二等水准测量精度要求形成附合水准路线，沉降观测点位布设于观测断面隧道内壁两侧，水准路线观测示意图如下图所示。

隧道沉降观测水准路线示意图

（二）观测元件与埋设技术要求

观测点埋设同桥梁承台观测标埋设图

（三）观测技术要求

1．隧道沉降观测从仰拱施工结束后立即进行，观测时间不得少于3个月。

当观测数据不足或工后沉降评估不能满足要求时，应适当延长观测期。

2．隧道沉降观测水准的测量精度为±1mm，读数取位至0.01mm。

3．隧道沉降变形观测据下表中要求的时间间隔进行。

每阶段的沉降观测在开始时可一般每周观测一次，以后可根据两次观测的沉降量调整沉降观测频度，但两次的观测沉降量不宜大于1mm。

隧道基础沉降观测频次表

观测阶段

观测频次

观测期限

观测周期

仰拱施工完成至无砟轨道铺设前

3个月

1次/周

无砟轨道铺设期间

全程

1次/天

无碴轨道铺设完成后

3个月

0～1个月

1次/周

1～3个月

1次/2周