高速铁路沉降变形观测技术方案.docx
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高速铁路沉降变形观测技术方案
沉降变形观测技术方案
1、编制依据
1.1《建筑变形测量规程》（JGJ/T8-99）
1.2《客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定》（铁建设【2006】189号）
1.3《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）
1.4《新建石家庄至武汉铁路客运专线（河北段）SZ－1标段实施性施工组织设计》
1.5《客运专线铁路路基工程施工技术指南》（TZ212-2005）
1.6《客运专线铁路路基工程施工质量验收暂行标准》（铁建设[2005]160号
1.7《国家一、二等水准测量规范》（GB12897—2006）
1.8《新建铁路京石客运专线、石武客运专线石郑段沉降变形观测技术方案》
1.9《PCC型横剖面沉降测试仪》
1.10《PCC型数字式横剖面沉降测量仪使用说明书》
1.11《水压式横剖数据管理系统3.0版使用说明书》
1.12路基和桥梁设计文件及以往施工经验等
2、工程概况
本管段位于太行山东麓的冲洪积平原以及黄河冲积平原，地形平坦开阔，地面高程在40～80m之间，地势总体上由西向东倾斜。
线路长31318米，其中路基六段全长8696米，正线五段路基6466米，南西联线一段路基2230米，本段路基为CFG桩复合地基，路基本体为A、B组填料，基底层为A、B组填料改良，基床表层为级配碎石。
桥梁六座：
1）.石家庄跨京广铁路特大桥（K288+856-K292+320）、2）张掖村跨青银高速公路特大桥（DK292+811.78～DK301+558.7）、3）殷村特大桥（DK303+401.28～DK305+681.66）、4）北程村特大桥（K306+580-308+420）、5）杜村槐河特大桥（DK310+557.5～DK318+627.24）、6）南西联线南西上跨京广铁路特大桥（DK2+940-DK7+263.498）。
3、施工准备情况
3.1水准网已复测完成，水准加密测量已完成；
3.2变形监测网已建立完善。
4、测点及沉降变形观测元件数量
沉降变形观测元件数量统计表
沉降观测类别
数量
观测元件数量
备注
沉降观测桩（个）
沉降板（个）
定点式剖面
沉降测试压力计（个）
剖面沉降管（m）
剖面管（m）
半圆形不锈钢测头（个）
墩身沉降观测标（个）
观测桩（个）
保护墩（个）
一、路基工程
一工区暂未统计
Ⅰ型断面
104
520
104
Ⅱ型断面
6
30
6（111m）
6
6
Ⅲ型断面
25
75
25
872
25
50
Ⅳ型断面
19
752
19
38
Ⅴ型断面
二、桥梁工程
一工区暂未统计
承台观测标
658
1316
墩身观测标
650
676
桥台观测标
三、涵洞工程
一工区暂未统计
观测标
19
114
合计
1481
625
129
6
752
872
1430
676
50
94
后附：
1、路基工点沉降观测断面、点布置表；2、桥梁沉降观测点布置表。
5、资源配置
5.1监测人员的配置及分组情况
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
张代富
工程师
总工程师
总体组（全面负责）
2
罗应祥
助理工程师
副总工程师
总体组（技术指导）
3
何福波
高级技师
分部测量负责人
总体组（测量指导）
4
袁小虹
高级测量工
资料员
总体组（资料收集）
5
梁朝勇
技师
一工区测量主管
放样1组（监测元件定位）
6
徐雷
高级测量工
二工区测量主管
放样2组（监测元件定位）
7
孙松
高级测量工
三工区测量主管
放样3组（监测元件定位）
8
张建华
技师
四工区测量主管
放样4组（监测元件定位）
6
张华
高级测量工
沉降1组组长
桥梁（现场监测、数据整理）
12
熊波
高级测量工
沉降2组组长
桥梁（现场监测、数据整理）
7
李冬
高级测量工
沉降3组组长
路基（现场监测、数据整理）
11
张小波
高级测量工
沉降4组组长
路基（现场监测、数据整理）
13
杨小宝
高级测量工
沉降5组组长
桥梁（现场监测、数据整理）
14
唐海
高级测量工
沉降6组组长
桥梁（现场监测、数据整理）
5.2任务划分
任务划分
组别
负责人
主要任务
联系电话
第一组
张华
张掖跨青银高速公路特大桥（0#台至168墩）全长：
5528m
第二组
熊波
张掖跨青银高速公路特大桥（169墩至267台）殷村镇特大桥（0#台至70台）全长：
5524m
第三组
李冬
路基（DK301+525.95-DK303+401.28）路基DK305+681.70-DK306+577.43）全长：
2771m
第四组
张晓波
路基（DK308+422.43-DK310+577.53全长：
2155.1m
第五组
杨小宝
北程村特大桥（0#台至57台）杜村槐河特大桥（0#台至102墩）全长:
5180m
第六组
唐海
杜村槐河特大桥（103墩至260台）全长：
5134m
5.3主要机械设备配置
主要机械设备配置表
序号
机械设备
功率/能力
单位
数量
备注
1
砼罐车
6m3
台
1
2
捣固棒
台
1
3
自卸汽车
5t
台
1
运土
4
混凝土拌合站
座
1
提供混凝土
5.4监测设备的选用
序号
设备名称
规格
单位
数量
1
横剖面沉降测试仪
TGPCC-4型
台
3
2
电子水准仪
DNA03
台
6
3
水位压力计
台
2
6、监测度计划
计划开工日期：
2009年4月10日开工，完工日期：
2010年11月21日。
7、施工方案
7.1监测元件埋设及布置
7.1.1剖面沉降管与观测桩的埋设，剖面沉降管在地基加固及垫层施工完毕后，测量组对观测断面进行放样，填土至0.6m高度碾压密实后切槽埋设，开槽宽度20～30cm，开槽深度至地基加固垫层顶面，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。
Ⅳ型断面中剖面管在涵顶填土0.6m厚开槽施工埋设，原则同基底剖面管埋设方法。
沉降管埋设位置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×0.95mC20素混凝土保护墩。
并于一侧管口处设置监测桩，监测桩采用C20素混凝土灌注，断面采用0.5m×0.5m×1.6m，并在桩顶预埋半圆形不锈钢耐磨测头,监测桩用钢筋混凝土保护盒保护。
待上部一层填料压实稳定后，连续监测数日，取稳定读数作为初始读数。
7.1.2沉降板的埋设，降板在路堤完成基床底层预压之前埋设，在预压土卸载时随预压土一起撤除。
沉降板由钢筋混凝底板、测杆和保护套管组成，沉降板采用C15砼预制，底板尺寸50cm×50cm×3cm，测杆采用ф40mm钢管，与底板固定在垂直位置上，保护管采用塑料套管，套管尺寸以能套住测杆并使标尺能进入为宜，随着填土的增高，测杆和套管亦相应接高，每节长不超过50cm。
接高后测杆顶面应略高于套管上口，测杆顶用顶帽封住管口，避免填料落入管内而影响测杆下沉自由度，顶帽高出碾压面高度不大于50cm。
7.1.3承台临时观测标，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。
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。
7.1.4墩身观测标埋设，当墩全高大于14m时（指承台顶至墩台垫石顶），需要埋设两个墩身观测标；当墩全高小于等于14m时，埋设一个墩身观测标。
墩身观测标一般设置在墩底部高出地面或常水位0.5m左右的位置；当墩身较矮，梁底距离地面净空较低不便于立尺观测时，墩身观测标可设置在对应墩身埋标位置的顶帽上。
7.1.5洞变形观测，包括涵洞自身及涵顶填土沉降观测两部分组成。
涵洞自身沉降观测需要在涵洞边墙两侧布置沉降观测点，测点数量不少于6个。
涵顶填土沉降观测参照路基地段沉降观测点布置方式，采用在涵顶线路中心位置埋设沉降板进行观测的方式。
7.2监测方法
7.2.1横剖面沉降监测方法
采用横剖仪和水准仪进行横剖面沉降观测。
每次观测时，首先用水准仪按二等水准精度测出横剖面管一侧的观测桩顶高程，再把横剖仪放置于观测桩顶测量初值，然后将横剖仪放入横剖管内测量各测点。
7.2.2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。
7.2.3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。
7.2.4定点式剖面沉降测试压力计直接采用便携式工程测试仪读取数据。
8、监测测量精度
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。
9、沉降观测频率
墩台沉降观测频次
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,二者高程转换时的测量精度要求不应低于首次测量要求
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月
13～24个月
1次/6月
涵洞沉降观测频次
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
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
≥6个月
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
路基沉降监测的频次不低于下表中的规定
监测阶段
监测频次
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
10、数据采集及内业整理
10.1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。
10.2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。
10.3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。
10.4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。
10.5单一墩台、涵洞或梁跨工点变形观测曲线分析，对采集数据及时整理，绘出变形观测曲线这是一个简单的数据处理过程，通过绘制的单墩、涵洞或梁跨的变形曲线，可以直观地看出每个阶段墩台基础、涵洞及梁跨的变形数值。
10.6对多个墩台沉降归纳、分析
对于一座桥，不仅仅要控制每一个墩台的沉降，同时也要控制相邻桥墩的不均匀沉降。
因此，对多个桥墩沉降进行整体分析，由单墩沉降曲线绘制出多个桥墩的沉降曲线。
10.7计算变形与实际观测对照分析
我国的普通铁路桩基设计一直按强度理论控制，沉降控制较宽松。
但对于高速铁路桥梁基础的沉降控制，《高速暂规》有着严格的规定：
“墩台基础的沉降量应按恒载计算，其工后沉降量不应超过下列容许值：
墩台均匀沉降量：
对于无碴桥面桥梁20mm。
静定结构相邻墩台沉降量之差：
对于无碴桥面桥梁：
Δ=5mm。
”对于高速铁路，控制桥涵沉降，主要是工后沉降。
计算工后沉降的值，由于受到各种因素的影响往往偏差很大。
因此有必要对设计中采用理论计算的沉降值与实际观测值进行对照分析。
根据《客专无碴轨道铺设条件评估技术指南》中对预应力混凝土桥梁上部结构的变形的规定：
“终张拉完成时，梁体跨中弹性变形不宜大于设计值的1.05倍；扣除各项弹性变形、终张拉60d后，L≤50m梁体跨中徐变上拱度实测值不应大于7mm；L>50m梁体跨中徐变变形实测值不应大于L/7000或14mm；不能满足上述要求时，应根据梁体变形的实测结果，确定梁体的实际弹性变形及徐变系数，并估算无碴轨道的铺设时间。
”
10.8对桥梁沉降判断
根据沉降观测结果及对照分析，对全线桥梁是否满足现行的规范、标准要求进行判断，确定桥梁沉降是否满足设计要求，最终确定铺设无碴轨道时机，及时采用措施确保列车运营的安全和舒适。
11、元件保护要求
11.1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监测箱内。
11.2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。
11.3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，制作相应的标示旗或保护架插在上方。
路堤填筑过程中，派专人负责监督监测断面的填筑。
12、观测中的注意事项及要求
12.1所有参与人员必须高度负责，谨慎实事求是的工作态度，认真而及时地组织监测、整理和分析数据，不得弄虚作假，各小组在组长的领导下开展工作。
12.2各个小组人员之间必须及时沟通、密切配合，不得由此影响监测工作。
12.3各组所收集的数据必须及时整理、分析并提交给分部测量组。
12.4严格按测量规范的要求施测。
12.5前后视观测最好用同一水平尺。
12.6各次观测必须按照固定的观测路线进行。
12.7观测时要避免阳光直射，且各观测环境基本一致。
12.8成像清晰、稳定时再读数。
12.9随时观测，随时检核计算，观测时要一次完成，中途不中断。
12.10在雨季前后要联测，检查水准点的标高是否有变动。
13、附件
13.1路基工点沉降观测断面、点布置表
13.2桥梁沉降观测点布置表
13.3涵洞沉降观测点布置表
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