沉降观测实施方案.docx

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沉降观测实施方案

沉降变形观测系统实施细则

1．编制依据

1．1客运专线铁路无碴轨道铺设条件评估技术指南；

1．2客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定；

1．3哈大铁路客运专线沉降变形观测系统实施细则；

1．4哈大客运专线路基工点设计图、路基通用图，桥梁工点设计图、通用图；

1．5现场踏勘调查的资料；

1．6类似工程的施工经验及量测设备。

2．工程概况

管段内有路基、桥梁、车站。

3．沉降变形监测的目的及原则

3．1沉降变形监测的目的

哈大客运专线无碴轨道要求构筑物应具有足够的强度、刚度、稳定性，满足耐久性要求，并强调与相邻构筑的变形与刚度协调、统一，满足高速列车平稳、安全运营，以及旅客乘坐的舒适度要求。

针对以上客运专线的特点，无碴轨道对路基、桥涵等线下工程的工后沉降要求十分严格、标准高，虽然设计中对土质路基、桥梁墩台基础等均进行了沉降变形计算，采取了相应的设计措施。

但设计的沉降分析、计算受勘测、设计、施工、质量监测等众多环节的影响，其精度仅能达到估算的程度，不足以控制无碴轨道工后沉降和差异沉降。

为确保线下土建工程满足无碴轨道铺设条件的要求，施工期必须按设计要求进行系统的沉降变形动态观测。

通过对沉降观测数据系统综合分析评估，验证或调整设计措施，使路基、桥涵工程达到规定的变形控制要求。

分析、推算出最终沉降量和工后沉降，合理确定无碴轨道开始铺设时间，确保客运专线无碴轨道结构铺设质量。

同时，观测数据还可作为竣工验交时控制工后沉降量的依据。

3．2沉降变形监测的原则

为确保最终沉降量和工后沉降受控，合理确定无碴轨道的铺设时间，我单位按照以下原则组织实施沉降变形观测：

重点路基、兼顾桥涵、立体监控、信息施工、数据真实，成果可控。

通过对路基、桥涵的沉降观测点的精密测量，沉降观测数据全面收集，系统、综合分析沉降变形规律，验证或调整设计措施，使路基、桥涵工程达到规定的变形控制要求。

3．2．1客运专线无碴轨道变形控制原则

客运专线无碴轨道路基变形控制十分严格，工后沉降一般不应超过无碴轨道铺设后扣件允许的沉降调整高量15mm，路桥交界处的差异沉降不应大于5mm，过渡段沉降造成的路基与桥梁的折角不应大于1/1000。

无碴轨道路基施工中应进行沉降变形动态监测，在路基完成或施加预压荷载后应有6～18个月的观测和调整期，分析评估沉降稳定满足无碴轨道铺设要求后方可铺设无碴轨道。

3．2．2路基

3．2．2．1监测点的设置原则

对于基底压缩层较薄且填筑不高的路堤及路堑地段，以路基面沉降监测为主，主要在路基面布设沉降监测桩进行路基沉降监测；路堤填筑较高时加强路堤填筑层沉降监测，在填筑层增设单点沉降计监测填土层沉降；对于地基压缩层厚的较高路堤地段进行路基基底、路堤填筑层及路基面沉降监测，在基底设单点沉降计、沉降板、剖面沉降管，在填土层布设单点沉降计，在路基面布设沉降监测桩进行各部位沉降监测。

观测点应设在同一横断面上，这样有利于测点看护，便于集中观测，统一观测频率，更重要时便于观测数据的综合分析。

当路基基底或下卧压缩层为平坡时，路堤主监测点为线路中心，辅监测点为路肩；当地表横坡或下卧土层横坡大于20％时，主监测点为线路中心，辅监测点为左右线中心以外2m；基底沉降监测与路堤本体沉降监测点布置于路基基底和基床底层顶面；同时软土及松软土路基填筑时，沿线路纵向每隔30～50m在距坡脚2m处设置位移边桩，以控制填土速率。

控制标准应为：

路堤中心地面沉降速率小于，坡脚水平位移速率小于。

3．2．2．2监测断面设置原则

由于变形（沉降和鼓起）大小及分布情况取决于沿线的不同地基条件及工程结构；因此一般来说，路堑、涵洞路堤、桥梁处的变形大小及分部会有很大的区别。

此外，因为不同土工建筑物的接合处以及过渡区存在着刚度变化及变形差异，所以，会潜在影响列车运营的稳定及舒适度。

另外，无碴轨道对沿线的沉降差异很敏感，土工建筑物中的变形（即：

随时间变化的性能）进展情况也不一样。

因此需要综合变形监控来预测无碴轨道安置后地残余变形，以便证实是否满足所需要求。

1、路基沉降观测断面根据不同的地基条件，不同的结构部位等具体情况设置。

沉降观测断面的间距一般不大于50m，对于地势平坦、地基条件均匀良好、高度小于5m的路堤或路堑可放宽到100m；对于地形、地质条件变化较大地段应适当加密。

路堤与不同结构物的连接处应设置沉降观测断面，每个路桥过渡段在紧邻桥台、距离桥头10m、30m处分别设置一个沉降观测断面，每个横向结构物每侧各设置一个观测断面。

观测内容同相邻路堤。

2、预压地段，预压期因基床表层尚未施工，路堤顶面沉降监测应在预压土方底部（基床底层顶面）布置沉降元件进行监测，设置横剖面管断面在基床底层顶面中心布置沉降板及两侧预压土坡脚路基设置沉降监测桩，基底设置沉降板断面于两侧预压土坡脚路基设置沉降监测桩；位移监测以及基底沉降监测布置与无预压段完全一致。

具体布置型式见F1~F2。

3．一般路堤地段采用A-1，A-2型监测断面，监测断面包括沉降监测桩和沉降板，沉降监测桩每断面设置3个，布置于双线路基中心及两侧路肩处；沉降板每断面设置1个，布置于双线路基中心。

4．位于软土、松软地段的路堤与横向结构物过渡段，于横向结构物顶部沿横向结构物的对角线方向铺设剖面沉降管。

横向结构物两侧外边缘各2m处设置一个观测断面，包括沉降监测桩、位移监测桩和沉降板，平面布置见C型。

3．2．3桥涵

桥梁变形观测以墩台基础的沉降和预应力混凝土梁的徐变变形为主，涵洞除进行自身的沉降观测外，尚应进行洞顶填土的沉降观测。

墩台基础变形原则上逐跨逐墩布置测点，涵洞逐个进行（岩石地基、嵌岩桩基础的桥涵可选择典型墩（台）、涵进行观测）。

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2个月。

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。

4．监测的内容及范围

4．1普通路基

根据客运专线无碴轨道路基变形控制的要求及工后沉降的组成，路基变形监测应主要监测路基本体填料间的沉降以及地基土的压密或固结沉降，且监测范围应涵盖所有有沉降发生的路基地段。

路基上的工后沉降，包括地基的沉降和路堤的沉降变形，综合反映在路基面上，因此，路基面沉降的观测非常重要。

但单纯观测路基面的变形不利于对沉降原因和机理的分析，同时由于缺少施工中的沉降发展所携带的信息，不容易推测荷载变化对沉降的影响，也不利于对沉降进行准确预测。

对于不堆载预压的路基或观测期较短、需要以前的信息作为补充或拟采用修正对数或修正双曲线进行沉降预测的路基，地基沉降的观测是非常必要的。

根据不同的路基高度和地基条件，监测内容主要有：

路堤及浅挖路基的路基面沉降监测、基底沉降监测、路堤本体沉降监测、过渡段不均匀变形的监测，另外，还有软土或松软土地基路堤地段的边桩位移监测、桩网结构的加筋（土工格栅）应力、应变监测等。

桥涵

桥梁本身为刚性结构，主要考虑桥梁墩台基础的沉降和相邻墩台的差

异沉降，以及梁体砼本身收缩徐变产生的变形。

涵洞本身也为刚性结构，主要考虑涵身的整体沉降以及涵节间的差异沉降。

4.3过渡段

主要考虑路桥、路涵以及两段路基之间的差异沉降。

5.监测仪器数量

美国天宝公司生产精度S1级精密电子水准仪一台，铟钢尺一副。

6．监测网的建立

6.1变形监测网

为确定无碴轨道的铺设时机，以及为运营养护、维修提供依据，建立线下构筑物纵横向立体变形监测网。

监测网包括水平位移监测网、垂直位移监测网。

水平位移监测网采用独立坐标系统按三等平面监测网建立，并一次布网完成。

不能利用CPⅠ和CPⅡ控制点的监测网时，至少与一个CPⅠ或CPⅡ控制点联测，以便引入客运专线无碴轨道铁路工程测量平面坐标系统，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。

垂直位移监测网可根据需要独立建网，按二等水准测量进度施测，高程采用施工高程控制网系统。

不能利用水准基点的监测网，在施工阶段至少与一个施工高程控制点联测，使垂直位移监测网与施工高程控制网高程基准一致；全线二等水准贯通后，将垂直位移监测网与二等水准基点联测，将垂直位移监测网高程基准归化到二等水准基点上。

观测时按国家二等水准测量的技术要求施测。

6.2观测水准基点、工作基点的布设

变形测量点分为基准点、工作基点和变形观测点。

每个独立的监测网设置不少于3个稳固可靠的基准点，基准点选用在变形影响范围以外便于长期保存的稳定位置。

使用时做稳定性检查与检验，并以稳定或相对稳定的点作为测定变形的参考点，基准点的间距不大于1km。

工作基点应选在比较稳定的位置。

为满足沉降变形观测精度要求，在两水准基点之间沿线路方向按间距不大于200m、距路基中心距离小于100m布设工作基点。

工作基点引出采用细则附合式或闭合式，工作基点布设在不受施工干扰的稳定土层内，以便长期保存和使用的地点。

采用Ф20mm长60cm顶端圆滑的钢筋打入土中，桩周上部30cm用混凝土浇注固定并编号。

对观测条件较好或观测项目较少的工程，可不设工作基点，在基准点上直接测量变形观测点。

变形观测点应设立在变形体上能反映变形特征的位置。

观测网中，工作基点应定期与水准基点进行校核。

当对沉降观测成果发生怀疑时，应随时进行复测校核。

6.3沉降变形观测主要技术要求

6.3.1垂直位移监测网主要技术要求

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）

监测已测高差较差（mm）

使用仪器、观测方法的要求

二等

DS05型仪器，按国家一等水准测量的技术要求施测

6.3.2水平位移监测网主要技术要求

等级

相邻基准点点位中误差（mm）

平均边长（m）

测角中误差（″）

最弱边相对中误差

作业要求

三等

±

＜350

±

≤1/70000

宜按国家三等平面控制测量要求观测

＜200

±

≤1/40000

宜按国家四等平面控制测量要求观测

6.3.3沉降变形观测点的精度要求和观测方法

等级

高程中误差（mm）

相邻点高差中误差（mm）

观测方法

往返较差、附合或环线闭合差（mm）

二等

±

±

按国家一等精密水准测量

≤

7.1路基

7.1.1观测断面及点位设置监测元件埋设说明：

1、沉降监测桩：

桩体选择Φ20mm不锈钢棒，顶部磨圆并刻画十字线，底部焊接弯钩，待基床表层级配碎石施工完成后，在监测断面通过测量埋置在设计位置，埋置深度0.3m,桩周用C15混凝土浇注固定，完成埋设后采用水平仪按二级测量标准测量桩顶标高作为初始读数。

2、沉降板：

由底板、金属侧杆（Φ40mm镀锌铁管）及保护套管（Φ75mmPVC管）组成。

底板尺寸为50cmX50cm,厚3cm。

采用水平仪按二级测量标准沉降板标高变化。

①沉降板埋设位置应按设计测量确定，埋设位置处可垫１０ｃｍ砂垫层找平，埋设时确保侧杆与地面垂直。

②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侧杆，上口加盖封住管口，并在其周围填筑相应填料稳定套管，完成沉降板的埋设工作。

③采用水平仪按二级测量标准测量埋设就位的沉降板测杆杆顶标高读数作为初始读数，随着路基填筑施工逐渐接高沉降板测杆和保护套管，每次接长高度以为宜，接长前后测量杆顶标高变化量确定接高量。

金属侧杆用内接头连接，保护套管用PVC管外接头连接。

3、位移边桩：

在两侧路堤坡脚外2m及12m处各设一个位移观测边桩。

位移观测边桩采用C15钢筋混凝土预制，断面采用15cmX15cm正方形，长度不小于1.6m.并在桩顶预埋半圆形不锈钢耐磨测头。

边桩埋置深度在地表以下不小于1.5m,桩顶露出地面不应大于10cm.埋置方法采用洛阳铲或开挖埋设，桩周以C15混凝土浇筑固定，确保边桩埋置稳定。

完成埋设后采用经纬仪（或全站仪）测量边桩标高及距基桩的距离作为初始读数。

4、剖面沉降管：

路基基底剖面沉降管在地基加固施工完毕后，填土至高度碾压密实后开槽埋设，开槽宽度20~30cm,开槽深度至地基加固表层顶面，槽底回填后的中粗砂，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。

沉降管埋设位置挡土墙处应预留孔洞。

沉降管敷设完成后，在两头设置素混凝土保护墩。

两头应砌筑观测坑,并加设盖板,以方便观测及对孔口进行长期保护,并做好坑内及其周围的排水。

并于一侧管口处设置观测桩,观测桩采用C15素混凝土灌注,断面采用0.5mx0.5mx1.6m,并在桩顶预埋半圆形不锈钢耐磨测头。

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。

监测方法与要求

1.观测方法

⑴横剖面沉降观测方法

采用横剖仪和水准仪进行横剖面沉降观测。

每次观测时，首次用水准仪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。

⑵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。

⑶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。

⑷位移观测边桩观测方法

采用水准位移观测方法，按测量精度要求和频次定期观测位移观测边桩水平位移。

2、观测测量精度及频度：

⑴观测精度

路基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。

位移观测测距仪误差±5mm;方向观测水平角误差为±″。

⑵观测频度

路基沉降观测的频次不低于下表的规定。

路基沉降观测频次

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/2周

3个月以后

1次/月

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

7.2桥涵

7.2.1观测点位设置

墩台沉降观测点在墩顶、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。

7.2.2观测点埋设及防护

桥涵变形观测点按下图要求埋设,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。

7.2.3观测点编号规则

墩台顶变形观测点编号：

桥名（英文简写）－墩号－A（C）1

（2）。

A、C分别代表左、右；1、2代表小里程、大里程。

涵洞沉降观测点编号：

H里程－A（C）1

（2）。

A、C分别代表左、右；1、2代表小里程、大里程。

7.2.4观测精度及频次

7.2.4.1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。

7.2.4.2观测频次

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

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

第1个月

1次/2周

工后沉降长期观测

第2、3个月

1次/月

3~12个月

1次/3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

7.4过渡段观测断面及点位设置

桥路过渡段在桥台背后1m位置设一个监测断面，监测断面类型见设计。

一套静力水准仪在监测断面埋设一个，在桥台上埋设一个。

隧路过渡段在端墙式洞门或斜切式洞门刚性基础外1m位置设一个监测断面，监测断面类型见设计。

一套静力水准仪在监测断面埋设一个，在洞门刚性基础上埋设一个。

涵洞跨度2m以上时，涵路过渡段设5个监测断面，其中涵中顶部设1个监测断面，涵洞两侧1m位置各设一个监测断面，涵洞两侧横向透水管位置各设一个监测断面。

涵洞跨度2m以下及涵洞两侧使用C15砼回填时，涵路过渡段设3个监测断面，其中涵中顶部设1各监测断面，涵洞两侧1m位置各设一个监测断面。

涵洞两侧采用级配碎石掺5％水泥填筑时，在涵洞基床底层顶面下20cm位置斜向埋设剖面沉降管（纵向贯通电缆上面），剖面沉降管梁端至过渡段（级配碎石掺5%）坡脚里程。

7.5沉降变形监测方法

⑴沉降观测桩（点）采用水准仪进行监测。

⑵沉降板采用水准仪进行监测。

⑶单点沉降计采用振弦频率检测仪进行监测。

⑷剖面沉降管两端保护箱采用水准仪进行监测。

⑸位移监测桩采用全站仪进行监测。

⑹桥涵、桥梁、隧道沉降点采用水准仪进行监测。

7.6测量监测资料整理及提交资料

7.6.1一般要求

⑴观测资料应齐全、详细、规范符合设计及本细则要求。

⑵人工测试数据，必须在观测当天及时输入计算机，核对无误后在计算机内备份；自动采集测试数据应及时在计算机内备份。

沉降观测资料及时输

入沉降观测管理信息系统，以保证各相关单位在观测过程中时时监控。

观测中有沉降异常情况应及时通知工程部及时处理。

⑶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，各分区存档，工程部备份。

7.6.2资料整理

7.6.2.1沉降观测资料表

⑴工点沉降观测断面、点布置表沉降观测－01

⑵沉降板观测资料汇总表沉降观测－02

⑶路基面沉降观测资料汇总表沉降观测－03

⑷剖面沉降管测试资料汇总表沉降观测－04

⑸绘制路堤施工过程和完成后填土高—时间—沉降曲线沉降观测－05

⑹绘制路基面沉降时间—沉降曲线沉降观测－06

⑺桥梁墩台沉降观测资料汇总表沉降观测－07

⑻涵洞沉降观测资料汇总表沉降观测－08

⑼边桩水平位移测量汇总表沉降观测－11

7.6.2.2观测点的平面、纵断面和横断面布置图及控制点与观测量

7.6.2.3标石、标志规格及埋设图

7.6.2.4仪器检测及校正资料

7.6.2.5观测记录本（簿）

7.6.2.6平差计算、测量成果质量评定资料