沉降观测方案.docx
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沉降观测方案
商合杭铁路站前十三标
沉降观测方案
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有效状态：
商合杭铁路站前十三标项目经理部
二〇一六年三月五日
沉降观测方案
1工程概况
商合杭十三标六分部承建DK434+953。
27～DK445+002.215段区间正线及省道S208改移工程，正线全长10。
048km，改移线路全长2.365km.其中区间正线均为双线，包含山杨村特大桥、路基及柘皋河特大桥,桥梁工程包括桩基、承台、桥墩、连续梁、现浇简支箱梁等相关内容。
山杨村特大桥，设计中心里程DK435+466。
91，桥长1027.48m，钻孔桩194根，承台29个，扩大基础2个,墩台身31个。
柘皋河特大桥,设计中心里程DK440+953。
118，桥长8098。
195米，钻孔桩2093根，承台241个，扩大基础3个，墩台身244个，跨柘皋河（60+100+60）m连续梁、跨夏阁河（40+72+72+40）m连续梁、现浇简支梁。
路基起讫里程DK435+979。
7~DK436+904。
02,全长924。
32m。
DK435+979.7～DK436+904.02段路基部分需要布设沉降观测断面16个，基底沉降监测断面12个，B型监测断面6个。
山杨村特大桥、柘皋河特大桥测点共1116个,连续梁观测点共60个，现浇简支梁6个。
涵洞沉降观测点16个。
2编制依据
（1）《客运专线铁路无砟轨道铺设条件评估技术指南》（铁建设［2006]158号）;
（2）《高速铁路工程测量规范》（TB10601—2009）；
（3）《国家一、二等水准测量规范》（GB12897—2006）；
（4）《建筑变形测量规范》（JGJ8-2007）;
（5）《工程测量规范》（GB50026-2007）;
（6）《高速铁路路基工程施工质量验收标准》（TB10751-2010）；
（7）《高速铁路桥涵工程施工质量验收标准》（TB10752—2010）；
（8）《高速铁路轨道工程施工质量验收标准》（TB10754—2010）；
（9）新建商丘至合肥至杭州铁路（安徽、浙江段）施工图设计文件；
（10）新建商丘至合肥至杭州铁路（安徽、浙江段）线下工程沉降与变形观测及评估实施细则；
（11）京福公司下发的相关文件及要求；
沉降和位移观测断面
监测项目
里程位置
断面个数
基底测点个数
路基面测点个数
位移测点个数
路基沉降监测断面
DK435+979。
7、DK436+075、+175、+270、+380、+480、+580、+680、+780、+885、+884、+898、+904；
13
39
39
0
基底沉降监测断面
DK43+979.7、DK436+075、+175、+270、+380、+480、+580、+680、+780、+885、+899
11
3
33
0
B型全自动沉降监测断面
DK435+985、DK436+185、+385、+585、+785
5
3
15
0
桥梁沉降观测
山杨村特大桥31个墩台、柘皋河特大桥246个墩台
1156
连续梁沉降观测
（60+100+60）m连续梁、（40+72+72+40）m连续梁、非标梁
66
涵洞沉降观测
DK436+353涵、DK436+423涵、DK436+538涵、DK438+652涵
16
3组织管理机构及人员设备配置
根据本区段的沉降观测特点及工作量，拟定沉降观测人员共5人，其中负责人1名；专业测量人员3名，内页组1名，成立沉降观测组，明确专人负责，沉降观测责任到人,保证人员相对固定.
组织管理机构
组长：
苏欢迎
外业组:
王坡浪、张俊杰、冯永超
内业组:
汪学运
3.1人员分工及资质
序号
姓名
职称
职务
资质情况
1
苏欢迎
工程师
技术总负责
2
王坡浪
技术员
队员
测工
3
张俊杰
技术员
队员
测工
4
冯永超
技术员
队员
测工
5
汪学运
技术员
队员
测工
3。
2仪器设备配置
序号
仪器名称
仪器型号
精度指标
数量
状态
1
电子水准仪
DINI03
0。
3mm
1
有效
2
铟瓦尺
3m
/
2
有效
3
数据处理软件
/
1
有效
4路基工程沉降变形观测技术要求
4.1观测断面设置原则
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，根据不同的结构部位、填方高度、地基条件、堆载预压等具体情况来设置沉降变形观测断面。
同时应根据施工过程中掌握的地形、地质变化情况调整或增设观测断面。
观测断面一般按以下原则设置，同时应满足设计文件要求;
一般情况下沿线路方向每间距50m设置一个路基面沉降变形观测断面.软土及松软土和岩溶及采空区地基地段沿线纵向每30m左右一个沉降观测断面；桥路过渡段和地形地质条件变化较大的地段应适当加密地势平坦、地基条件均匀良好、高度小于5m的路堤及路堑可放宽到100m。
4.2观测点设置原则
为有利于测点看护，集中观测，统一观测频率，同时应满足设计文件要求；各观测项目数据的综合分析,各部位观测点须设在同一横断面上,偏差不超过±5cm。
沉降监测桩：
选择Φ20mm以上直径的钢筋，顶部磨圆，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置在设计位置，埋置深度不小于0.6m,入路基基床表层以下0。
55m，桩周0.1m用C15混凝土浇筑固定，完成埋设后测量桩顶标高作为初始读数。
沉降板：
由钢底板、金属测杆（直径20mm镀锌铁管）及保护套管（直径49mmPVC管）组成。
钢底板尺寸为30cm×30cm，厚0。
8cm.采用水平仪按二级测量标准测量。
沉降板埋设位置处可垫10cm砂垫层找平,埋设时确保底板的水平与垂直度，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保护套管，完成沉降板埋设工作。
采用电子水准仪按二等水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。
金属测杆用内接头连接，保护套管用外PVC管接头连接。
4.3路基沉降水准路线
观测按二等水准测量精度要求形成附合水准路线，沉降观测点位布设及水准路线观测示意图如图4.3所示：
图4。
3沉降观测点位布设及水准路线观测示意图
5。
1路堤地段从路基填土开始进行沉降观测；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个月的观测和调整期.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.
5。
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.
5。
3路基填筑过程中应及时整理路堤中心沉降观测点的沉降与边桩的位移量，当中心地基处沉降观测点沉降量大于10mm/天或边桩水平位移大于5mm/天、竖向位移大于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.
5。
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;位移观测测距误差±3mm；方向观测水平角误差为±2。
5″。
5.5观测频次要求：
路基沉降观测的频次不低于下表的规定。
表5。
5路基沉降观测频次表
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1～3个月
1次/周
第4～6个月
1次/2周
以后
1次/月
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
实际工作进行时,观测时间的间隔还要看地基的沉降值和沉降速率。
当两次连续观测的沉降差值大于4mm时应加密观测频次；当出现沉降突变、地下水变化及降雨等外部环境变化时应增加观测频次。
路基施工各节点时间（包括路基堆载预压土前后、卸载预压土前后、运梁车架桥机通过前后、基床表层施工、轨道板底座施工、铺板、轨道板精调以及铺轨时间）应具有沉降观测数据.观测应持续到工程验收交由运营管理部门继续观测.
6桥涵工程沉降变形观测技术要求
无砟轨道铺设前,应对桥涵沉降、变形作系统的评估，确认桥涵基础沉降、梁体变形等符合技术标准要求。
通过各施工阶段对墩台沉降的观测，验证和校核设计理论、设计计算方法，并根据沉降资料的分析预测总沉降和工后沉降量,进而确定桥梁工后沉降是否满足铺设无砟轨道要求。
根据沉降资料分析，对沉降量可能超标的墩台研究分析,提出改进措施,以保证桥梁工程的安全；同时积累实体桥梁工程的沉降观测资料.
观测期内，基础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。
7观测点的设置原则及工作基点的布设情况和保护措施
为了满足变形观测的需要,需要在梁部、桥台、桥墩及承台上设置观测标。
每个桥墩均设置承台观测标、墩身观测标，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。
7.1承台观测标:
设置两个观测标,观测标-1设置于底层承台左侧小里程角上，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.
7.2墩身观测标：
观测点数量每墩2处，位于墩身两侧；
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：
图7.2承台与墩身观测标设置
7。
3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）。
7.4梁体观测标：
简支梁，现浇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，横向布置见下图:
7。
5连续梁
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,三孔一联设置18～28个观测标,四孔一联设置32个观测标，横向布置参照简支梁设置。
纵向布置详见下图:
7.6涵洞观测标:
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4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。
7.7桥梁梁部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,沉降观测点位布设及水准路线观测示意图如图6.8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。
图7。
7桥梁梁部沉降观测水准路线示意图
7.8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图6。
9所示：
图7.8桥梁墩台沉降观测水准路线示意图
7.9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图7.9的规定.
图7。
9基准点埋设要求
7。
9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同时工作基点的埋设和保护如图7.9
8.1承台观测标
沉降观测标：
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.
图8。
1承台观测标设置
8.2墩身观测标：
墩身观测点采用不锈钢材质，见下图所示：
图8.2墩身观测标设置
8。
3桥台观测标、梁体观测标、涵洞观测标设置可参考图8。
1的墩身观测标设置.
8。
4无砟轨道铺设时梁体测点的转移技术要求待补充规定中详细要求。
9.1承台施工完成后，开始进行沉降首次观测，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。
逐步进行依次进行墩身、桥台、梁体的变形观测。
9.2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。
9.3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。
9.4观测频次
（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。
表9。
4-1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
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
架桥机
（运梁车）通过
全程
前2次通过前后各1次，其后每1次/天，连续2次，其后1次/3天，连续3次,以后1次/周
至少进行2次通过前后的观测
桥梁主体工程完工～无砟轨道铺设前
≥6个月
1次/周
岩石地基的桥梁,一般不宜少于2个月
无砟轨道铺设期间
全程
1次/天
无砟轨道铺设
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）梁体徐变变形观测需在梁体施工完成后开始布置测点，并在张拉预应力前进行首次观测,观测据下表中要求的时间间隔进行.
表9。
4—2梁体徐变观测频次表
观测阶段
观测周期
备注
预应力张拉期间
张拉前、后各1次
测试梁体弹性变形
桥梁附属设施安装
安装前、后各1次
测试梁体弹性变形
预应力张拉完成～无砟轨道铺设前
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
无砟轨道铺设期间
每天1次
无砟轨道铺设完成后
第0～3个月，每1个月为一测量周期
残余徐变观测（长期观测）
第4～12个月，每3个月为一测量周期
第13~24个月,每3个月为一测量周期
注：
梁体变形观测时，应同时记录结构荷载状态、环境温度及天气日照情况。
（3）每个涵洞基础施工完成后开始进行首次沉降观测，以后根据表9。
4—3中要求的时间间隔进行观测，涵洞顶填土沉降的观测应与路基沉降观测同步进行。
表9。
4—3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
架桥机（运梁车）通过
全程
前2次通过前后各1次,其后每1次/天，连续2次，其后1次/3天，连续3次，以后1次/周
至少进行2次通过前后的观测
涵洞完工～无砟轨道铺设前
≥6个月
1次/周
岩石地基的涵洞，一般不宜少于2个月
无砟轨道铺设期间
≥6个月
1次/天
无砟轨道铺设完成后
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：
1、架桥机（运梁车）通过时观测要求：
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。
9.5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变形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量。
10过渡段工程沉降变形观测技术要求
10.1过渡段应考虑线路纵向平顺性和不同结构物差异沉降的观测和评估，桥涵两端的过渡段及堑堤过渡段均需进行沉降观测。
10.2过渡段工后沉降的分析评估应沿线路方向考虑各观测断面和各种结构物之间的关系综合进行。
10.3对线路不同下部基础结构物之间，以及不同地基条件或不同地基处理方法之间形成的各种过渡段,应重点分析评估其差异沉降。
11观测断面和观测点的设置原则
11。
1不同结构物起点处、距起点5~10m、20～30m处分别设置观测断面.每个横向结构物每侧各设置一个观测断面，沿涵洞轴线设路基观测断面。
每个观测断面观测点设置同路堤。
参照图10.1a。
沉降观测装置的具体埋设位置应符合设计要求，且埋设稳定。
观测期间应对观测装置采取有效的保护措施。
图11.1a路桥间过渡段观测断面设置示意图
图11.1b路堤与横向结构物（涵洞）之间过渡段观测断面设置示意图
11。
2路堤和路堑分界处设置观测断面，观测点设置参照路堤。
12线下工程沉降评估
无砟轨道铺设前，应对线下工程沉降变形作系统评估，确保工后沉降和变形符合设计要求。
评估除采用曲线拟合法进行线下工程的单个测点评估外，同时应进行区段线下工程综合评估。
评估时发现异常现象或对原始资料存在疑问，应进行必要的检查.
评估沉降无法达到设计标准时，应及时通知建设方、设计方、施工方、监理方，由业主组织各方分析原因，并采取相应措施。
采用曲线回归法进行线下工程沉降评估，要求相关系数不得小于0。
92.
12。
1路基工程沉降评估
12.1。
1判定标准
根据路基填筑完成或堆载预压后不少于6个月的实际观测数据作多种曲线的回归分析，确定沉降变形的趋势。
路基在无砟轨道铺设完成后的工后沉降，应满足扣件调整和线路竖曲线圆顺的要求.工后沉降一般不应超过扣件允许的沉降调高量15mm；有足够资料证明,沉降比较均匀、长度大于20m的路基，允许的最大工后沉降量为30mm.并且调整轨面高程后的竖曲线半径应能满足下列要求：
Rsh≥0.4Vsj2
式中Rsh—-轨面圆顺的竖曲线半径（m）；
Vsj——设计最高速度（km／h）。
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。
路基填筑完成或堆载预压后,最终的沉降预测时间应满足下列条件：
S（t）/S（t=∞）≥75%
式中：
S（t）：
预测时的沉降观测值；
S（t=∞）:
预测的最终沉降值.
（注：
沉降和时间以路基填筑完成或堆载预压后为起始点。
设计预测总沉降量与通过实测资料预测的总沉降量之差值不宜大于10mm。
）
12.1。
2评估方法
采用常用的规范双曲线、修正双曲线、固结度对数配合法（三点法）、指数曲线法、遗传算法双曲线法、Verhulst法、Asaoka法、灰色系统GM（1,1）算法等8种方法.
12。
1。
3工后沉降的计算
设计工后沉降量按S工后=S1＋S2计算，其中S1为路基铺轨后运营100年发生的沉降,采用曲线回归方法获得，S2为无砟轨道结构自重荷载发生的沉降,计算用压缩模量可根据观测资料反算获得。
12.1。
4计算沉降和观测沉降的比较
由于影响沉降计算的因素较多，沉降计算的精度无法达到要求，必须通过对沉降观测数据进行系统的综合分析评估,来验证和调整设计参数与措施。
通过沉降观测和评估来确定路基的真实压缩模量Es,以确定无砟轨道结构自重产生的附加工后沉降；
如观测到的沉降量超过设计沉降量计算值的20%时，经过排除人为错误与设备故障,可尽早检查设计，采取措施确保工后沉降满足设计要求。
12。
2桥涵工程沉降评估
12.2.1判定标准：
根据桥涵实际荷载情况及观测数据，应作多个阶段的回归分析及预测，综合确定沉降变形的趋势。
首次回归分析时,观测期不应少于桥涵主体工程完工后3个月，对于岩石地基等良好地质的桥涵不应少于1个月。
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允许值：
墩台均匀沉降量：
对于无砟桥面桥梁≤20mm
静定结构相邻墩台沉降量之差要求：
对于无砟桥面桥梁≤5mm
超静定结构相邻墩台沉降量之差除应满足上述规定外,尚应根据沉降差对结构产生的附加应力的影响确定。
框构及涵洞在铺设有砟轨道时其工后沉降量不应大于50mm，铺设无砟轨道时，工后沉降量不应大于15mm。
处于岩石地基等良好地质的桥粱，当墩台沉降值趋于稳定且设计及实测沉降总量不大于5mm时,可判定沉降满足无砟轨道铺设条件.
设计预测的总沉降量与通过实测资料预测的总沉降量之差不宜大于10mm.
利用两次回归结果预测的最终沉降的差值不应大于8mm。
两次预测的时间间隔一般不少于3个月，对于岩石地基等良好地质的桥涵不应少于1个月。
桥梁主体结构完工至无砟轨道铺设前，沉降预测的时间应满足以下条件：
S（t）/S（t=∞）≥75%
式中:
S（t）:
预测时的的沉降观测值；
S（t=∞）:
预测的最终沉降值。
预应力混凝土桥梁上部结构的变形应符合以下规定：
轨道铺设后，有砟桥面梁的徐变上拱值不宜大于20mm；无砟桥面梁的徐变上拱值不宜大于10mm.
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。
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，并按下式估算无砟轨道的最早铺设时间t：
式中：
Ф（∞）：
根据实测结果确定的混凝土徐变系数终极值；
Ф（t）：
根据实测结果确定的铺设无砟轨道时混凝土徐变系数;
Δ弹性：
实测梁体终张拉后的弹性变形;
Δ允许:
L≤50m为10mm;L＞50m为L/5000或20mm.
12。
2。
2评估方法
对于一座桥不仅要进行单个墩台的沉降分析，同时也要对全桥作综合评估，控制相邻桥墩的不均匀沉降。
当桥长很大时可根据地质情况和施工进度划分部分区段。
对于单一墩台的观测数据分以下四个阶段进行归纳、分析：
架梁之前、架梁后至铺设二期恒载前、铺设二期恒载后至钢轨锁定前、钢轨锁定以后。
综合评估时,对于预制梁桥,分桥墩台混凝土施工后、架梁前及架梁后三阶段进行；对于原位施工的桥梁及涵洞，基础沉降应根据实际施工状态及荷载变化情况，划分为基础施工完成～桥墩完成、架梁前后、架梁后至铺设钢轨之前、铺设钢轨至钢轨锁定之前、钢轨锁定之后至正式运营之前、正式运营之后等多
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