合福变形沉降观测设计.docx
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合福变形沉降观测设计
新建铁路
合福线
合肥至福州段
施工图
变形沉降观测设计
（咨询稿）
第一册共一册
DK0+000至DK812+640
2010年7月武汉
目录
一、路基变形沉降设计
（一）变形控制要求及路基基底地基条件
（二）路基变形监测
二、隧道基础沉降观测设计
（一）观测断面和观测点的设置原则
（二）观测元件埋设
（三）观测技术要求
（四）隧道变形评估方法及判定标准
（五）隧道隧线分界里程至隧道洞口里程段参照路基变形监测相关设计办理
三、桥涵沉降观测设计
（一）适用范围
（二）一般要求
（三）观测点的布置
（四）观测精度
（五）观测频次
（六）其它说明
一、路基变形沉降设计
（一）变形控制要求及路基基底地基条件
1、地基条件要求
有砟轨道当路堤基底以下压缩层范围内（一般不小于25m）地基土不符合表1地基条件要求时，应作路基工后沉降分析；无砟轨道路基除基岩和粗粒土外，均应进行工后沉降分析。
表1路堤地基技术条件
地层
地基条件
基岩
无条件
碎、卵、砾石类
无条件
砂类土
Ps≥5MPa或N63.5≥10，且无地震液化可能
粉土
Ps>3.0MPa或〔σ〕≥150kPa
黏性土
Ps>1.2MPa或〔σ〕≥150kPa
Ps—静力触探比贯入阻力；N—标准贯入试验锤击数
2、路基工后沉降控制要求
无砟轨道路基所有土质地基（含全风化岩质地基）均需进行工后沉降分析，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，无砟轨道路基工后沉降不宜超过15mm；沉降比较均匀并且调整轨面高程后的竖曲线半径满足式1.1.2的要求时，允许的工后沉降为30mm：
（式1.1.2）
式中：
——轨面圆顺的竖曲线半径，m；
——设计最高速度，km/h。
路基与桥梁、隧道或横向结构物交界处的差异沉降不应大于5mm，不均匀沉降造成的折角不应大于1/1000。
路基工后沉降控制标准应满足表表2的要求：
表2路基工后沉降控制值
线路等级
及轨道类型
工后沉降标准
沉降速率
（mm/年）
过渡段差异沉降折角
有砟轨道
160km/h及以下I级铁路
一般地段≤200mm
桥尾过渡段≤100mm
50
/
200～250km/h
一般地段≤100mm
桥尾过渡段≤50mm
30
无砟轨道
350km/h
一般情况下工后沉降不宜15mm
过渡段差异沉降≤5mm
＜1/1000
对于客运专线而言，在路基填筑完成或施加预压荷载后应有不小于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要求时，应继续观测或者采取必要的加速或控制沉降的措施。
（二）路基变形监测
1、路堤稳定监测
软土及松软土路堤填筑时，沿线路纵向每隔20m在距坡脚2m、10m设水平位移观测木桩。
在路堤填筑过程中，必须控制填土速率，脚水平位移速率小于0.5cm/d。
2、路基沉降变形监测
客运专线无砟轨道路基作为变形控制十分严格的土工构筑物，综合考虑路基填高的差异，地基土成因类型、地层结构的复杂性，地基沉降估算的复杂性和精度，工后沉降控制标准以及有效控制工后沉降的艰巨性，对全段路基沉降应进行系统的观测与分析评估，并要求路基填筑完成或施加预压荷载后应有不少于6个月的观测期和调整期，观测数据不足以评估或工后沉降评估不能满足要求时，应继续观测或者采取必要的加速或控制沉降的措施。
（1）沉降观测断面设置：
沉降观测断面的间距一般不宜大于50m；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；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。
（2）地基沉降观测：
每个沉降观测断面分别于路基中心、两侧路肩正下方埋设沉降板。
（3）路基面沉降观测：
每个沉降观测断面在路基面中心及左右两侧路肩处设路基面沉降观测桩，观测桩采用C15混凝土桩，与地表沉降观测沉降观测断面应错开布置。
（4）地基中心深层沉降观测：
可压缩层地基深厚且地基处理未达非压缩层顶面的长大路基工点，在地表沉降板附近5m范围内，设置深层沉降观测。
一般沿线纵向每300m设一处，桥路过渡段设一处。
孔深为附加应力为自重应力的10％处或非压缩层顶面。
（5）测量的精度及频度
测量精度：
按二级水准测量标准进行边桩水平位移和沉降观测；沉降水准测量的重复精度不低于±1mm，读数取位至0.1mm；剖面沉降观测的重复精度不低于±4mm/30m。
测量频度：
路基沉降观测的频次不应低于表3的规定。
当环境条件发生变化时应及时观测。
表3路基沉降观测频次
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1～3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
3、路堑边坡变形监测
为确保路堑边坡的安全稳定，根据沿线地质条件及工程的实际情况，选择代表性工点分别进行地表位移监测和深部位移监测等。
每工点应有不少于2个边坡变形监测断面。
代表性监测的工点类型主要为：
（1）大型滑坡、堆积体等不良地质边坡。
（2）膨胀岩（土）路堑边坡高度≥12m；一般土质路堑边坡高度≥25m；一般软质岩路堑边坡高度≥35m；硬质岩路堑边坡高度≥45m。
（3）大型顺层边坡或受构造影响不利结构面发育的边坡，边坡高度≥30m。
根据具体工程实际情况，路堑边坡变形监测类型如下：
A、边坡地表位移监测：
建立射线网法观测网。
沿边坡或滑坡纵向每隔30～50m设置监测断面，每个断面分别于路堑边坡的路肩、桩（墙）顶平台、边坡平台及堑顶外5.0、10m设置观测桩。
各工点分别于边坡可能破坏的范围外30m设照准点和置镜点。
采用经纬仪测量，以监测施工中边坡的稳定状态，指导施工。
B、深部位移监测：
对大型滑坡、堆积体等不良地质边坡和土质、软质岩路堑高边坡进行深部位移变形监测，边坡成型后，在边坡平台钻孔成孔埋置，安装采用智能数码多点位移计，测量岩土层内部水平位移或变形；每工点应有不少于2个监测断面，每个监测断面1～2个监测孔。
4、观测资料分析
（1）动态分析：
对边桩水平位移和沉降观测资料要当天进行整理分析，绘制边桩水平位移、沉降与路堤填高及时间的关系曲线，指导路堤填筑施工，必要时根据分析结果调整设计，判断分析沉降稳定的时间，以达到有效控制工后沉降的目的。
（2）路基沉降评估应根据有关设计、施工和监理的资料及交接检验和复检的结果，结合路基各断面之间的相互关系以及相邻桥隧的沉降情况进行综合分析。
（3）路基沉降预测应采用曲线回归法，并满足以下要求：
A、根据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，曲线回归的相关系数不应低于0.92。
B、沉降预测的可靠性应经过验证，间隔3～6个月的两次预测的偏差不应大于8mm。
C、轨道铺设前最终的沉降预测应符合其预测准确性的基本要求，即从路基填筑完成或堆载预压以后沉降和沉降预测的时间t应满足下要求。
s（t）/s（t=∞）≥75%
式中：
s（t）——评估时实际发生的沉降；
s（t=∞）——预测总沉降。
（4）经沉降估算分析，路基工后及与相邻桥隧之间的不均匀沉降符合设计要求时，可进行预压土卸载和上部无砟轨道结构施工。
（5）竣工验收时应对大型路堑边坡的地表和深层变形监测成果进行评审，对位移、变形大的工点要分析原因，进行必要的整治。
5、路基变形监测设计图示详见附图“合福路基监测大样图”。
二、隧道基础沉降观测设计
（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，即隧道的基底部分。
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。
当长度不足时，每段围岩或不同衬砌段应至少布置一个断面。
4、不良地质和复杂地质区段，观测断面的间距为一般地段的一半。
5、隧道洞口里程、隧线分界里程、明暗分界里程、有仰拱和无仰拱衬砌变化里程及所有设置变形缝两侧均应布置观测断面。
6、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。
7、施工降水范围至少布设一个观测断面。
8、长度大于20m的明洞，每20m设置一个观测断面。
9、隧底填充或底板施工完成后，每个观测断面设置2个沉降观测点，分别布置在隧道中线两侧各6.24m处；明暗交界处、围岩级别、衬砌类型变化段及变形缝处每个观测断面设置4个沉降观测点，分别布置在隧道中线两侧各6.24m和变形缝前后各0.5m处。
图1隧道观测标埋设位置示意图
10、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：
图2隧道沉降观测水准路线示意图
（二）观测元件埋设
测点及观测元器件的埋设位置应标设准确、埋设稳定。
观测期间应对观测点采取有效的保护措施，防止施工机械的碰撞，人为因素的破坏。
观测点的埋设参照下图进行：
图3隧道变形观测点设置示意图（单位：
cm）
（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、所使用的仪器和设备应进行定期检查并作出详细记录；每次测量应采用同一仪器，固定观测人员，采用相同的观测路线和观测方法，在基本相同的环境和观测条件下工作。
3、隧道沉降观测水准的测量精度为±1mm，读数取位至0.01mm。
4、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。
表1隧道基础沉降观测频次
观测阶段
观测频次
观测期限
观测周期
隧底工程完成后
3个月
1次/周
无砟轨道铺设后
3个月
0～1个月
1次/周
1～3个月
1次/2周
（四）隧道变形评估方法及判定标准
1、隧道评估前应收集下列资料
（1）隧道基础沉降观测资料；
（2）隧道地段的线路设计纵断面图、工程地质纵横断面图、地质勘查报告、设计图纸和说明书等相关设计资料；
（3）隧道开挖地质描述及开挖围岩分级记录、IV～VI级围岩地段基底承载力检测情况、施工监控量测资料、仰拱施工分项工程验收记录等施工资料；
（4）施工质量控制过程和抽检情况等监理资料。
2、隧道内无碴轨道铺设条件的评估应根据有关设计、施工和监理的资料及交接检验和复检的结果进行综合分析。
3、隧道基础的沉降预测与评估方法采用路基沉降预测采用的曲线回归法，具体应满足以下要求：
（1）根据隧道完成或回填土后不少于3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，曲线回归的相关系数不应低于0.92；
（2）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；
（3）隧道完成或回填土后，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：
沉降和时间以隧道完成后为起始点。
）
（4）预测的隧道基础工后沉降值不应大于15mm，并应满足无砟轨道有关设计要求。
（五）隧道隧线分界里程至隧道洞口里程段参照路基变形监测相关设计办理。
三、桥涵沉降观测设计
（一）适用范围
正线、联络线。
（二）一般要求
1、桥梁变形观测应以墩台基础的沉降和预应力混凝土梁的徐变变形为主，涵洞除应进行自身的沉降观测外，尚应进行洞顶填土的沉降观测。
.2、桥梁变形观测应逐跨、逐墩（台）布置测点，涵洞应逐个布置。
岩石地基、嵌岩桩基础的桥涵可选择典型墩（台）、涵进行观测。
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，徐变变形观测可每30孔选择1孔进行；其余桥梁变形观测应逐跨、逐墩（台）布置测点，涵洞应逐个布置。
3、桥涵主体工程完工后，沉降观测期一般应不少于6个月；岩石地基等良好地质区段的桥梁，沉降观测期应不少于60天。
观测数据不足或工后沉降评估不能满足设计要求时，应适当延长观测期。
（三）观测点的布置
1、墩台沉降观测点可在墩顶、墩身或承台上布置，每个墩、台的测点总数不应少于4个。
一般在墩、台、或承台四个角处。
2、预应力混凝土梁徐变上拱变形观测点设置在箱梁四个支点和跨中截面两侧腹板梁顶处，每孔梁的测点数应不少于6个。
3、涵洞沉降观测点设在涵洞边墙两侧帽石顶上，每个涵洞测点数4个。
4、桥涵变形观测点可参考下图埋设，观测点钢筋头为半球形，高出埋设表面3mm，表面做好防锈处理。
桥涵变形观测点设置参考图
（四）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。
（五）观测频次
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
承台回填时，测点应移至墩身或墩顶
或1次/周
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～
≥6个月
1次/周
岩石地基的桥梁，一般不宜少于2个月
无碴轨道铺设前
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，应同时记录结构荷载状态、环境温度及天气日照情况。
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
≥60天
1次/1、3、5天
～无碴轨道铺设前
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
4～12个月
1次/3个月
长期观测
13～24个月
1次/6个月
注：
测试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。
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
观测点移至边墙两侧
或1次/周
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～
≥6个月
1次/周
岩石地基的涵洞，一般不宜少于2个月
无碴轨道铺设前
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：
测试涵洞沉降时，应同时记录结构荷载状态、环境温度及天气日照情况。
（六）其它说明
1、沉降观测相关标准表格按业主要求办理。
2、如主管部门及业主发布新的沉降观测要求，按新的沉降观测要求办理。
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