路基沉降观测施工技术.docx
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路基沉降观测施工技术
沉降观测施工技术
目录
1工程概况1
2编制依据1
3测量设备与人员1
3.1主要测量仪器的配置1
3.2沉降观测组及人员的配备2
4沉降变形观测网的布设4
4.1变形测量精度须符合下表的规定4
4.2水平位移观测网须符合下表的规定4
4.3沉降变形观测网主要技术要求须符合下表的规定5
5路基沉降变形观测5
5.1观测项目5
5.2主要观测方法5
5.2.1测点器材的定制5
5.2.2观测断面设置要求6
5.2.3测点的埋设要求6
5.2.4观测的频度7
6桥涵沉降变形观测8
6.1观测点的布置8
6.2观测精度8
6.3观测频次8
6.3.1墩台观测频次见下表：
8
6.3.2预应力混凝土徐变上拱观测频次见下表：
9
6.3.3涵洞观测频次见下表：
9
6.4观测方法10
7过渡段沉降观测10
8沉降变形观测与观测资料整理要求10
8.1一般要求10
8.2水准测量的技术要求11
8.3观测工作基点、水准基点的布设11
8.4观测资料的整理12
9沉降观测结果的分析、评估12
9.1 计算和实测沉降的比较12
9.2 各观测断面沉降拟合曲线12
9.3 各观测断面工后沉降的预测13
9.4审核铺设无碴轨道的条件14
9.5评估报告的汇编14
10 沉降观测质量保障措施和工作要求14
1工程概况
（1）、《客运专线无渣轨道铁路工程测量暂行规定》铁建设[2006]189号
（2）、《客运专线铁路无碴轨道铺设条件评估技术指南》
（3）、《哈大铁路客运专线沉降变形观测系统实施细则》哈大客专工程〔2007〕91号
（4）、《新建铁路哈大客运专线沈阳至哈尔滨段施工图》
（5）、《路基沉降观测设计》
（6）、《桥梁沉降标布置参考图》
3.2沉降观测组及人员的配备
根据本段路线长度及沉降观测点的数量，项目部工程测量部拟成立三个工区沉降变形观测组和一个梁场沉降变形观测组。
第一工区沉降观测组下分四个小组，第一小组承担马仲河特大桥沉降变形观测任务，第二小组负责左家沟特大桥和城关村特大桥的沉降变形观测任务，第三小组负责D1K528+095.42D1K528+603.15、D1K529+758.8D1K531+200两段路基共1.95公里的观测任务，第四小组负责D1K531+200D1K531+700.15、D1K533+607.85D1K534+710.21两段路基共1.6公里的观测任务。
。
各小组的人员、仪器随施工进度需要进行配备
观测组
观测
小组
观测任务
仪器配备
人数
全站仪
水准仪
项目部
工程测量部
建立沉降观测控制网
1
1
第一工区观测组
一小组
马仲河特大桥
1
3
二小组
左家沟特大桥和城关村特大桥
1
3
三小组
D1K540+217.83～D1K544+416段路基及涵洞
1
1
5
四小组
D1K531+200～D1K531+700.15段路基及涵洞
D1K533+607.85～D1K534+710.21段路基及涵洞
1
1
5
第二工区观测组
一小组
满井特大桥
1
3
二小组
塔东沟特大桥和南杨家特大桥
1
3
三小组
D1K540+217.83～D1K544+416段路基及涵洞
1
1
5
四小组
D1K545+956.00～D1K548+700段路基及涵洞
1
1
5
五小组
D1K548+700～D1K549+776.97段路基及涵洞
D1K551+309.04～D1K552+591.55段路基及涵洞
1
1
5
第三工区观测组
一小组
三门张家特大桥、西大沟特大桥和
西大村特大桥
1
3
二小组
DK553+714.45～DK554+616.77段路基及涵洞
DK555+249.20～DK556+200段路基及涵洞
1
1
5
三小组
DK556+200～DK559+174.010段路基及涵洞
1
1
5
梁场观测组
一小组
箱梁预制期间
1
3
二小组
箱梁架设期间
1
3
合计
8
14
57
4沉降变形观测网的布设
变形观测网包括水平位移观测网、垂直位移观测网。
水平位移观测网采用与桥梁、路基施工一致的坐标系统，在原CPⅠ、CPⅡ控制点的基础上按三等精度要求建立，并一次布网完成。
利用CPⅠ和CPⅡ控制点，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。
在现场条件允许的情况下，水平位移观测网点可采用有强制归心装置的观测墩；照准标志可采用强制对中装置的觇牌。
垂直位移观测网根据原有施工高程系统建网，布设精度按二等水准测量精度进行控制。
垂直位移观测网与已有二等水准基点联测，与原有施工高程控制点保持在同一控制网内，垂直位移监测网布置成节点或附合水准路线等形式。
4.1变形测量精度须符合下表的规定
垂直位移测量
水平位移观测
变形观测点的高程
中误差（mm）
相邻变形观测点的高程
中误差（mm）
变形观测点的点位
中误差（mm）
±0.5
±0.3
±6.0
4.2水平位移观测网须符合下表的规定
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
按照国家三等平面控制要求观测
<200
±2.5
≤1/40000
4.3沉降变形观测网主要技术要求须符合下表的规定
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）
观测已测高差较差（mm）
使用仪器、观测方法的要求
三等
1.0
0.3
≤0.6
≤0.8
DS05或DS1型仪器，按暂行规定二等水准测量的技术要求施测
5路基沉降变形观测
5.1观测项目
根据本段内路基所处的地质特征，地基处理情况和路基填筑高度，主要开展路基面沉降、路堤基底沉降、地基水平位移等观测工作，详见下表：
序号
观测项目
观测方法及仪器
测量等级
备注
1
路基面沉降
水准测量的方法
精密水准仪
二等水准
预埋观测桩
2
路堤基底沉降
水准测量的方法
精密水准仪
二等水准
预埋沉降板
3
地基水平位移
极坐标法，全站仪
国家三等平面控制
预埋观测桩
5.2主要观测方法
5.2.1测点器材的定制
路基面观测桩采用混凝土方桩，预埋长0.9m的钢筋，钢筋表面进行镀锌处理；位移观测边桩按设计要求采用钢筋混凝土方桩，桩头预埋不锈钢测头；沉降板采用500mm×500mm厚10mm的钢板；测杆采用φ40厚壁镀锌钢管，测杆每节长度1m，根据每层填土高度进行接长，测杆接长时采用丝口内接，测杆套管采用φ75PVC管，套管接长时采用外接，套管每节长度应与测杆相同。
观测桩、沉降板、测杆、套管等器材根据设计要求和相关规定，·已在昌图县内加工定制，3月31日前制作完成，能够满足沉降变形观测进度要求
5.2.2观测断面设置要求
（1）测点的设置位置不仅要满足设计要求，同时还应根据施工现场的实际地质、地形等情况进行调整或增设。
（2）观测点尽量设在同一横断面上，这样有利于测点看护，便于集中观测，统一观测频率，更重要的是便于观测数据的综合分析。
（3）根据《路基沉降观测设计图》布设观测断面。
每个工点应不少于2个观测断面，路基观测断面沿线路方向的间距不大于50m；地势平坦、地基条件均匀良好的路堑、高度小于5m的路堤放宽到100m；地质条件变化大和过渡段均应适当加密观测断面，观测桩具体数量见附表。
（4）路基填筑至设计标高或堆载预压后，在路基面设观测桩，进行路基面沉降观测，时间不少于6个月。
根据观测结果，分析评价地基的最终沉降量完成时间，及时调整设计措施使地基处理达到预定的控制要求，同时作为竣工验收时控制沉降量的依据。
（5）测点保护工作十分重要，防止施工机械碰撞，还应考虑现场环境、人为因素的损坏，测点埋设后应设置防护标志，对现场施工人员进行交底，派专人负责保护，务必使观测工作能善始善终，取得满意成果。
（6）工作基桩是作为控制测点的基准桩，因此，必须打设在变形区以外。
校核基点用以控制工作基点，要求布设在变形区以外地基稳定的地点。
（7）观测前检查仪器设备是否完好，如发现故障，应及时修理或更换；确认测点是否松动或人为损坏，只有状态良好时方可进行观测工作。
（8）观测完毕后，检查仪器、仪表，做好养护、保管工作。
5.2.3测点的埋设要求
（1）路基面沉降观测
路基观测桩设在路基基床表层顶面，加堆载预压的路堤观测桩设在基床底层表面，以便进行路基面沉降观测。
使其外露100mm，采用精密电子水准仪进行沉降观测。
（2）路堤基底沉降观测
路堤填筑前，在路基中心位置路堤底部埋设沉降板、测杆及套管，安放沉降板处的地面用2cm厚中砂找平，使沉降板水平并与地面密贴，测杆与沉降板必须连接牢固，若出现松动，应及时用树脂胶固结。
测杆和套管的高度随着填土高度增加而接长，每次接长后的高度应高出碾压面50cm，套管比测杆略低，以便落尺测量，管口盖帽。
测杆安置后，及时进行初始值测量并定期进行沉降观测，测杆每次接长后必须重新测定初始值，采用精密电子水准仪按水准测量方法进行观测。
（3）地基水平位移监测
路堤填筑前，在同一观测断面上两侧坡脚外设计位置处分别挖孔埋设钢筋混凝土方桩，夯实孔内回填土使测桩与周边土层紧密固结。
采用全站仪极坐标法对方桩顶部测头进行初始值观测和按要求定期进行位移值观测。
5.2.4观测的频度
哈大客运专线铺无碴轨道前路基变形观测分两阶段进行：
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：
路基填筑施工至设计高程后，自然沉降期及预压期的变形观测，该阶段应对路基面沉降、路基填筑部分沉降、路基基底沉降进行系统的观测。
路基沉降观测频次见下表：
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/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
6桥涵沉降变形观测
因我标段桩基全部为摩擦桩，必须对每个桥梁墩台、每个涵洞进行观测。
对本段原材料变化不大、预制工艺稳定、批量生产的预应力混凝土预制梁，徐变变形观测按每30孔选择1孔，每300孔增加3孔进行观测。
根据施工进度安排，
6.1观测点的布置
桥梁墩台沉降观测点布置：
墩台沉降观测点可在墩身或承台上布置，每个墩台的测点总数为4个，按照《桥梁沉降标布置参考图》进行埋设，共设2768个观测点。
预应力混凝土梁观测点布置：
梁体变形观测点设在支点和跨中截面，每孔梁的测点数量为6个，按照《桥梁沉降标布置参考图》进行埋设，共设270个观测点。
涵洞观测点的布置：
涵洞边墙两侧设置沉降观测点，测点数量为8个，按照《桥梁沉降标布置参考图》进行埋设，共设280个观测点。
6.2观测精度
桥涵基础沉降和梁体徐变变形的观测精度为±1mm，读数取位至0.1mm。
6.3观测频次
6.3.1墩台观测频次见下表：
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
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，测点应移至墩身或墩顶
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
1次/周
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
至少进行2次通过前后的观测
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/天
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个月
13～24个月
1次/6个月
注：
观测墩台沉降时，同时记录结构荷载状态、环境温度及天气日照情况。
6.3.2预应力混凝土徐变上拱观测频次见下表：
观测阶段
观测频次
备注
观测期限
观测周期
梁体施工完成
/
/
设置观测点
预应力张拉期间
全程
张拉前后各一次
测试梁体弹性变形
桥梁附属设施安装
全程
安装前后各一次
测试梁体弹性变形
预应力张拉完成
～无碴轨道铺设前
≥60天
1次/1、3、5天
后期1次/周
无碴轨道铺设期间
全程
1次/天
无碴轨道铺设完成后
24个月
0～3个月
1次/月
残余徐变变形
长期观测
4～12个月
1次/3个月
13～24个月
1次/6个月
注：
观测梁体徐变上拱变形时，应同时记录梁体荷载状态、环境温度及天气日照情况。
6.3.3涵洞观测频次见下表：
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
荷载变化前后或1次/周
观测点移至边墙两侧
洞顶填土施工
全程
荷载变化前后
或1次/周
架桥机（运梁车）通过
全程
前后
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
岩石地基的涵洞，一般不宜少于2个月
无碴轨道铺设期间
全程
1次/天
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个月
13～24个月
1次/6个月
注：
观测涵洞沉降时，应同时记录结构荷载状态、环境温度及天气日照情况。
6.4观测方法
桥涵沉降变形观测采用电子水准仪观测，观测精度达到《细则》要求。
7过渡段沉降观测
（1）过渡段沉降观测以路基面沉降和不均匀沉降观测为主，沉降观测期与路基相同，不少于6个月。
（2）在不同结构物的起点设置沉降观测断面，距结构物起点5m～10m、20m～30m、50m处分别设置观测断面。
（3）沉降观测中，水准测量的精度不低于1mm，读数取位至0.1mm。
（4）沉降观测的频次不低于《细则》的规定。
当环境条件发生变化或数据异常时，须及时观测。
8沉降变形观测与观测资料整理要求
8.1一般要求
（1）沉降观测采用二等水准测量，观测精度不低于±1mm，读数精度0.1mm。
（2）观测工作基点（观测基桩）作为控制观测点的基准桩，必须埋设在不受施工干扰的稳定地基内，并进行定期复核、校正。
（3）各种测量记录、计算成果和图表要书写清晰，不得造假、不得涂改，签署完善，并妥善保存。
（4）边桩水平位移观测采用全站仪。
（5）路堤填筑过程中必须控制填筑速率，当坡脚边桩水平位移速率大于5mm/d,路堤中心线地面沉降速率大于10mm/d时，须通知施工队立即停止填筑，待观测填筑恢复到限值以内再进行填筑。
8.2水准测量的技术要求
（1）水准仪的精度要求
选择满足二等水准测量精度要求，不低于DS1精度的精密水准仪，配套铟钢尺，电子水准仪配铟钢条码尺。
（2）水准测量的主要技术指标
应满足《客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定》中高程控制测量二等水准测量等级有关指标。
其主要技术指标如下表：
等级
水准仪的型号
视线长度
（m）
视线高度（下线读数）
（m）
前后视距差
（m）
前后视
累计差
（m）
基、辅面读数较差（mm）
基、辅高差较差（mm）
往、返较差、符合允许闭合差（mm）
二
DS1
≤50
≥0.3
≤1
≤3
≤0.5
≤0.7
±1
或±4
注：
n-测站数；L-水准线路长度（以km计）。
（3）水准测量记录表
水准测量记录表是长期保存和使用的基本资料，要将原始数据保存在电脑里备份，并报印一份，其它资料图表要有专人保管，不得遗失。
8.3观测工作基点、水准基点的布设
（1）沉降观测工作基点（基桩）的布设
为满足沉降变形观测的精度要求，在沿线已设水准基点的基础上，两工作基点间距小于100m，工作基点距路基中心的距离小于100m。
观测工作基点必须布设在便于长期保存和使用且不受施工影响的稳定地基内。
顶端采用圆滑的Φ28mm长60cm钢筋插入基桩中，基桩应埋入当地冻结线以下不小于0.5m，采用混凝土浇注固定，并按顺序编号。
（2）水平位移观测工作基点（基桩）的布设
水平位移基桩应布设在路基两侧能通视水平位移边桩，且不受施工影响的稳定地基内。
条件许可时，应采用有强制归心装置的观测墩，照准标志应采用强制对中装置的觇牌。
8.4观测资料的整理
（1）观测资料应齐全、详细、规范且符合设计要求。
（2）人工记录的数据，必须在观测当天及时输入电脑，核对无误后，在电脑内备份并打印一份保存；自动采集测试数据应及时在电脑内备份并打印一份保存。
沉降观测资料及时输入沉降管理信息系统，以保证各相关单位在观测过程中实时监控。
（3）按照提交资料要求，及时整理、汇总、分析，按有关规定整编成册，在路基面沉降观测第三个月末，六个月末或路基沉降达到规范要求时，以及无碴轨道铺设前，以书面和电子文件的形式上报哈大公司，由评估单位进行沉降变形分析、评估。
9沉降观测结果的分析、评估
9.1 计算和实测沉降的比较
设计院提供相应观测断面的路堤本身压缩变形量与地基总沉降量。
具体操作时，应对路基工点每一观测断面的各观测水平面（特别是路堤底部路基面）沉降绘制施工过程（包括观察期）沉降随时间发展的曲线。
在此基础上估计各观测水平面的最终沉降。
对每一路基工点应制作沉降计算和测定结果比较表。
沉降分析和观测结果比较应按要求及时报送哈大公司，如果发现测定的沉降超过计算沉降的20%，应及时通知设计方、咨询方和哈大公司，由哈大公司或评估单位组织进行分析讨论，确定原因，采取相应措施。
9.2 各观测断面沉降拟合曲线
为了尽可能准确的预测工后沉降，应对基床表层顶部（沉降观测桩或在超载预压时为沉降板）观测的沉降进行曲线拟合，对路堤区段可根据路堤填筑完成后沉降观测桩（或在超载预压时为沉降板）观测的结果为基准。
曲线拟合一般以中心观测桩结果为主，路肩观测桩为参考。
对路基横断面不对称区段（例如基底地面横坡≥1：
5）应相应考虑路肩观测桩测定结果。
拟合曲线的推导一般以三个月为周期反复进行以不断逼近路基的真实变形状况。
在路堤完成填筑、安装沉降观测桩后，按规定的周期测定三个月后可根据三个月测定的沉降观测结果推导第一个拟合曲线S1（t）。
根据这个沉降拟合曲线可外推（预测）六个月后的沉降S1（t=6个月）然后继续监测三个月，并检查第一次预测结果是否合理。
然后根据总共六个月观测的结果推导第二个更接近时间的沉降拟合曲线S2（t），以这种方式不断逼近真实的路基变形发展。
对路基工点每一观测断面应推导相应的沉降拟合曲线及参数，作为预测工后沉降的基础。
如果三个月内没有进一步的沉降发生，可在充分考虑所在工点和观测断面路基具体情况的基础上，征得各方同意后可考虑不再进行沉降拟合曲线的推导工作。
9.3 各观测断面工后沉降的预测
在观测沉降六个月后（以完成路堤填筑埋设沉降观测桩为始点），即完成第二个拟合曲线推导后可进行第一次工后沉降预测。
为了进行工后沉降预测，除了对路基工点各观测断面以迭代方式确定相应的沉降拟合曲线S（t）外，还应根据具体施工组织计划确定以下时间点：
T0——预计铺设无碴轨道时间点
T3——预定运营完成的时间点（100年）
工后沉降SR（不包括交通荷载引起的附加沉降）由两部分组成
其中 S（T3-T0）：
为路基在铺轨后发生的沉降。
Sst：
一般很小，影响深度很浅,而且完成较快。
可根据传统方法计算确定。
如果实测总沉降明显小于计算值，可相应提高路基压缩模量计算值。
路基各工点每个观测断面的工后沉降可由SR=S（T3-T0）+Sst预估。
其中S（T3-T0）由确定的沉降拟合曲线外推确定,Sst可以根据反推的路基压缩模量估算。
对每个路基工点的各个观测断面应分别预测其相应的工后沉降并填写以下表格：
工后沉降预测表
区段编号:
工点号:
预测时期:
计划铺轨时间T0:
计划完成运营时间T3:
观测面
编号
里程
观测面状态说明
工后沉降计算值*
根据沉降测定结果预测的工后沉降部分S（T3-T0）
估算轨道结构自重引起的附加沉降Sst
工后沉降SR=S（T3-T0）+Sst
9.4审核铺设无碴轨道的条件
对每个路基工点应以三个月为周期根据最新推导的沉降拟合曲线进行工后沉降预测至少两次以上，并检查所有观测断面的预测工后沉降是否满足以下要求：
（1）
（2）对路基和刚性结构过渡段还应同时审核其预测工后沉降差异是否≤5mm，折角≤1/1000。
（3）沉降预测的可靠性应经过验证，间隔不少于3个月的两次预测最终沉降的差值不应大于8mm。
（4）设计预计总沉降量与通过实测资料预测的总沉降量的差值不宜大于10mm。
如果一个路基工点所有的观测断面满足以上要求，可向哈大公司提出报告申请对该路基工点铺设无碴轨道。
9.5评估报告的汇编
每一工程项目的变形评估任务完成后，应提交《无碴轨道铺设条件评估报告》，评估报告至少包括以下内容：
（1）沉降和变形观测方案与技术设计书；
（2）观测点的平面、纵断面和横断面布置图；
（3）标石、标志规格及埋设图；
（4）仪器检验与校正资料；
（5）观测记录（手簿）；
（6）平差计算、成果质量评定资料及测量成果表；
（7）各观测断面沉降过程的分布图表；
（8）成区段或全线的基础沉降沿线路纵向的分布图表；
（9）沉降变形评估分析的成果资料。
10 沉降观测质量保障措施和工作要求
（1）沉降观测起测基准点及观测线路应相对固定，严格按观测周期和观测精度要求进行观测。
（2）沉降观测工作必须做好原始记录，坚持复核签认制度。
（3）沉降观测各项资料按要求及时整理，必须齐全完整。
（4）为确保沉降观测工作顺利进行和测量成果的连续性，必须对沉降观测标志和标桩妥善保护，发现破坏应及时恢复。
（5）各工区在沉降观测过程中应建立严格的误差和错误报告制度，发现沉降观测资料有误或精度
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