铁路工程沉降观测施工工法.docx

1、铁路工程沉降观测施工工法铁路工程沉降观测施工工法 铁路沉降观测施工工法一、 前 言铁路是我国国民经济的大动脉，是社会发展的保证，是全国综合运输的骨干。随着铁路工程建设事业的发展，大量货运铁路的兴建，改变了地面原有的状态，并且对于地基施加了一定的压力，这就必然会引起地基及周围地层的变形。为了保证建（构）筑物的正常使用寿命和建（构）筑物的安全性，并为以后的勘察设计施工提供可靠的资料及相应的沉降参数，建（构）筑物沉降观测的必要性和重要性愈加明显。现行规范也规定，对铁路的垂直变形和水平位移变形等均要进行沉降观测。特别在铁路施工过程中，应用沉降观测加强过程监控，指导合理的施工工序，预防在施工过程中出现不

2、均匀沉降，及时反馈信息，为勘察设计施工部门提供详尽的一手资料，避免因沉降原因造成铁路主体结构的破坏，造成巨大的经济损失。二、工法特点本工法注重精密测量，跟踪路基填筑时及结构物完工后沉降量对工程质量的影响。三、 适用范围本工法适用于货运铁路路基、涵洞、桥梁等工程沉降监测工作。 四、 工艺原理铁路路基及结构物的施工，关键是减少施工过程及工程结束后发生沉降对工程质量的影响。因此，各项监测都要求精确完成，以及时发现沉降并及时处理，以减少沉降不稳定性对工程质量的影响。本工法始终贯彻“精密监测”的原则，通过各项措施来监测沉降对工程质量的影响。五、 施工工艺及操作流程5.1 测量等级及精度要求5.1.1 本

3、线沉降观测按沉降观测三等精度标准执行，对于技术特别复杂工点，可根据需要按沉降观测二等的规定执行。表5.1.1 测量等级及精度要求沉降变形测量等级垂直位移测量水平位移观测沉降变形点的高程中误差（mm）相邻沉降变形点的高程中误差（mm）沉降变形点点位中误差（mm）二等0.50.33.0三等1.00.56.05.2 变形监测网技术要求5.2.1 垂直位移监测网建网方式线下工程垂直位移监测一般按沉降变形等级三等的要求（相当于国家二等水准测量）施测，根据沉降变形测量精度要求高的特点，以及标志的作用和要求不同，垂直位移监测网用分级布网等精度观测逐级控制的方法布设。对于技术特别复杂、垂直位移监测沉降变形测量

4、等级要求二等及以上的重要桥梁工点，应独立建网，并按照国家一等水准测量的技术要求进行施测或进行特殊测量设计。5.2.2 垂直位移监测网主要技术要求按表4.2.2执行表5.2.2 垂直位移监测网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）检测已测高差较差（mm）使用仪器、观测方法及要求二等0.50.130.30.5DS05型仪器，按客运专线铁路无砟轨道测量技术暂行规定一等水准测量的技术要求施测。三等1.00.30.60.8DS05或DS1型仪器，按客运专线铁路无砟轨道测量技术暂行规定二等水准测量的技术要求施测。5.2.3 水平位移监测网建网方式一

5、般按独立建网考虑，根据沉降变形测量等级及精度要求进行施测，并与施工平面控制网进行联测，引入施工测量坐标系统，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。5.2.4 水平位移监测网主要技术要求本线水平位移监测按三等规定执行，对于软土地基等设计有特别技术要求的复杂工点，可根据需要按二等的规定执行。表5.2.4 水平位移监测网技术要求等级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一等1.53000.71/250000按国家一等平面控制测量要求观测1501.01/120000按国家二等平面控制测量要求观测二等3.03001.01/120000按国家二等

6、平面控制测量要求观测1501.81/70000按国家三等平面控制测量要求观测三等6.03501.81/70000按国家三等平面控制测量要求观测2002.51/40000按国家四等平面控制测量要求观测四等12.04002.51/40000按国家四等平面控制测量要求观测5.3 沉降变形测量点的布置要求5.3.1 沉降变形测量点分为基准点、工作基点和沉降变形观测点三类，其布设按下列要求： 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5.3.1的规定。工作基点：要求这些点

7、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。沉降变形点：直接埋设在要测定的沉降变形体上。点位应设立在能反映沉降变形体沉降变形的特征部位，不但要求设置牢固，便于观测，还要求形式美观，结构合理，且不破坏沉降变形体的外观和使用。沉降变形点按路基、桥涵等各专业布点要求进行。注：1盖；2砖；3素土；4贫混凝土；5冻土线图5.3.1 基准点标石埋设图5.3.2 测量点的检测

8、。监测网基准点和工作基点由于自然条件的变化，人为破坏等原因，不可避免的有个别点位会发生变化。为了验证监测网基准点和工作基点的稳定性，应对其进行定期检测。本次技术方案设计垂直位移监测网的观测分为首次观测和施工过程中的定期复测，定期复测按每半年进行一次，尽可能结合精测网复测进行。在区域沉降地区应每季度进行一次复测。5.3.3 每个独立的监测网应设置不少于3个稳固可靠的基准点。基准点应选设在沉降变形影响范围以外便于长期保存的稳定位置。5.3.4 工作基点应选在比较稳定的位置。在区域沉降地区内，应对工作基点的沉降量进行监测，如果在两次复测期间，发现工作基点变形超出两倍中误差时，应对工作基点和变形监测点

9、的各期实测高程进行修正。5.4 测量工作基本要求5.4.1水准基点使用时应作稳定性检验，并以稳定或相对稳定的点作为沉降变形的参考点，并应有一定数量稳固可靠的点以资校核。5.4.2每次观测前，对所使用的仪器和设备应进行检验校正，并保留检验记录。5.4.3 每次沉降变形观测时应符合：严格按水准测量规范的要求施测。首次（即零周期）观测应进行往返观测，并取观测结果的中数，经严密平差处理后的高程值，作为变形测量初始值。参与观测的人员必须经过培训才能上岗，并固定观测人员和观测的仪器设备。为了将观测中的系统误差减到最小，达到提高精度的目的，各次观测应使用同一台仪器和设备，前后视观测最好用同一水准尺，必须按照

10、固定的观测路线和观测方法进行，观测路线必须形成附合或闭合路线，使用固定的工作基点对应沉降变形观测点进行观测。实行“五固定”即“固定水准基点、工作基点、固定人、固定测量仪器、固定监测环境条件、固定测量路线和方法”，以提高观测数据的准确性。观测时要避免阳光直射，且在基本相同的环境和观测条件下工作。 成像清晰、稳定时再读数。随时观测，随时检核计算，观测时要一次完成，中途不中断。 5.4.4 针对低矮桥墩、异型桥墩，空间小，尺子不能直立的情况，施工单位应在测量厂家定制短尺进行测量；也可采用倒尺的方法进行。5.4.5 沉降观测均采用满足相应测量精度等级的电子水准仪，不得采用光学水准仪。5.4.6 测段观

11、测完成后数据，必须及时整理观测数据。5.4.7 当发现沉降监测数据出现异常时必须首先自查，应重测并分析工作基点的稳定性，必要时联测基准点进行检测，并提交自查分析报告。5.4.8在观测过程中，应做好一些重点信息的记录，如对架梁、运梁车通过施工荷载的记录，天气情况，地下水影响情况的记录，利于对结构变形特性的分析和异常数据的分析。5.5 测量工作具体要求5.5.1水准网的观测按照国家二等水准施测，对线下工程变形点的观测必须采用闭合或附合水准路线，严禁采用支水准路线或中视法，水准路线经过的工作基点或基准点数量不得少于两个。5.5.2 水准仪必须使用DS05级及其以上精度级别的数字仪器，仪器及配套水准尺

12、均应在有效合格检定期内。水准仪与水准尺在使用前及使用过程中，经常规检校合格，水准仪视准轴与水准管轴的夹角均不超过15。仪器各种设置正确，其中有限差要求的项目按规范要求在仪器中进行设置，并在数据采集时自动控制，不满足要求的在现场进行提示并进行重测。5.5.3外业测量一条路线的往返测使用同一类型仪器和转点尺垫，沿同一路线进行。观测成果的重测和取舍按国家一、二等水准测量规范（GB/T 12897-2006）二等水准有关要求执行。观测时，视线长度50m，前后视距差1.5 m，前后视距累积差6.0 m，视线高度0.5m，测站限差：两次读数差0.4mm，两次所测高差之差0.6 mm，检测间歇点高差之差1.

13、0 mm，观测读数和记录的数字取位：使用数字水准仪读记至0.01mm。5.5.4 观测时，一般按后-前-前-后的顺序进行，对于有变换奇偶站功能的电子水准仪，按以下顺序进行：往测：奇数站为后前前后 偶数站为前后后前返测：奇数站为前后后前 偶数站为后前前后5.6、路基工程沉降变形观测技术要求5.6.1观测断面及观测点的设置原则5.6.1.1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，应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。5.6.1.2观测断面一般按以下原则设置，同时应满足设计文

14、件要求；沿线路方向的间距一般不大于50m；对填方高度小于5m且地基条件均匀良好的路堤可放宽到100m。对地形、地质条件变化较大地段应加密断面，一般间距不大于25m，在变化点附近应设观测断面，以确保能够反映真实差异沉降。一个沉降观测单元（连续路基沉降观测区段为一单元）应不少于2个观测断面。对地形横向坡度大于1：5或地层横向厚度变化的地段应布设不少于1个横向观测断面。5.6.1.3观测点一般按以下原则设置，同时应满足设计文件要求；为有利于测点看护，集中观测，统一观测频率，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。一般路堤地段观测断面包括沉降观测桩和沉降板，沉降观测桩每断面设置3个，

15、布置于双线路基中心及左右线中心两侧各2m处；沉降板每断面设置1个，布置于双线路基中心。软土、松软土路堤地段观测断面一般包括沉降观测桩、沉降板和位移观测桩。沉降观测桩每断面设置3个，布置于双线路基中心及两侧各2m处，沉降板位于双线路基中心，位移观测边桩分别位于两侧坡角外2m、10m处，并与沉降观测桩及沉降板位于同一断面上。 图6.1.3 松软土地段观测断面布置图沉降板设置应严格按设计文件要求执行，一般按以下原则设置：对路堤填高小于3m且压缩层厚度小于5m地段，设置断面间距为200m；对压缩层厚度大于20m地段，设置断面间距为50m；其余情况根据具体情况，设置断面间距为50100m；地面横坡或压缩

16、层底横坡大于1：5时，横断面布置两处沉降板，一处位于路基中心，另外一处根据具体地形地质情况布置。预压地段，预压期因基床表层尚未施工，路基顶面沉降观测应在预压土方底部（基床底层顶面）布置沉降元件进行，即在基床底层顶面临时布置沉降板，位移观测以及基底沉降观测布置与无预压段完全一致，预压土方卸除时临时沉降板随之拆除，基床表层施工后，于路基面上设置正式沉降观测桩。路基面处各设1根沉降观测桩，观测路基面的沉降。深厚层地基分层沉降监测：深厚层第四系土层地段、软土地段的桥路过渡段及不同地层结构附近设置。采用机动钻孔（108mm）引孔埋设PVC管（49mm）和沉降磁环，利用电磁式深层沉降仪进行观测。分层设置，

17、厚度大于3m时，每3m增设一组，地层界面和加固底面设置磁环。具体布置断面和布置位置按设计文件要求执行。路堤基底设置剖面沉降管、单点沉降仪或沉降磁环进行全断面沉降观测时，严格按设计文件要求执行。5.6.1.4 路基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5.1.4所示：图5.6.1.4 沉降观测点位布设及水准路线观测示意图5.6.2.1 沉降观测桩：选择20mm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0.3m，桩周0.15m用C15混凝土浇筑固定，完成埋设后测量桩顶标高作为初始

18、读数。图5.6.2.1 路基沉降观测桩埋设布置图5.6.2.2 沉降板：应严格按设计要求进行埋设，一般情况如下：由底板、金属测杆（20镀锌铁管）及保护套管（49 PVC管）组成。钢筋混凝土底板尺寸为50cm50cm,厚3cm或钢底板尺寸为30*30cm，厚0.8cm。图5.6.2.2 路基沉降板埋设布置图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套管，完成沉降板的埋设工作。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

19、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PVC管外接头连接。接长套管时应确保垂直，避免机械施工等因素导致套管倾斜。5.6.2.3 位移边桩：采用C15钢筋混凝土预制，断面采用15cm15cm正方形，长度不小于1.5m。并在桩顶预埋20mm钢筋，顶部磨圆并刻画十字线。边桩埋置深度在地表以下不小于1.0m，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。完成埋设后采用全站仪测量边桩标高及距基桩的距离作为初始读数。5.6.2.4 剖面沉降管：采用

20、专用塑料硬管，其抗弯刚度应适应被测土体的竖向位移要求，导管内十字导槽应顺直，管端接口密合。剖面沉降测量是将剖面沉降仪探头预埋在剖面沉降管十字导槽内，从一端按一定间距依次读数。图5.6.2.2 路基剖面沉降管埋设布置图路基基底剖面沉降管在地基加固施工完毕后，填土至0.6m高度碾压密实后开槽埋设，开槽宽度2030cm，开槽深度至地基加固表层顶面，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。沉降管埋设位置挡土墙处应预留孔洞。沉降管敷设完成后，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。

21、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0.5 m0.5 m1.0m。待上部一层填料压实稳定后，连续观测数日，取稳定读数作为初始读数。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，然后用横剖仪测量各测点。区间每2.0m测量一点，车站内测点间距可为3.0m。5.6.2.5 单点沉降计：是一种埋入式电感调频类智能型位移传感器，由电测位移传感器、测杆、锚头、锚板及金属软管和塑料纹管等组成。采用钻孔引孔埋设，钻孔孔径108或127，钻孔垂直，孔深应达到硬质稳定层（最好为基岩），并与沉降仪总长一致。

22、孔口应平整密实。安装前先在孔底灌浆，以便固定底端锚板，安装时锚杆朝下，法兰沉降板朝上，注意要用拉绳保护以防止元件自行掉落，采用合适方法将底端锚板压至设计深度。每个测试断面埋设完成后，位移计引出导线用钢丝波纹管进行保护，并挖槽集中从一侧引出路基，引入坡脚观测箱内。一般埋设完成后35天待缩孔完成后测试零点。观测路堑换填基底沉降或隆起变形埋设在换填基底面，表面应平整密实；观测路基本体变形按设计断面图埋设。5.6.3.1 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

23、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。5.6.3.2 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。5.6.3.3 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。5.6.3.4 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0.01mm；剖面沉

24、降观测的精度应不低于4mm/30m；位移观测测距误差3mm；方向观测水平角误差为2.5。5.6.3.5观测频次要求：路基沉降观测的频次不低于下表的规定。表5.6.3.5 路基沉降观测频次表观 测 阶 段观 测 频 次填筑或堆载一般1次天每天填筑量超过3层时1次/每填筑3层沉降量突变23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1个月以后1次2周无砟轨道铺设后第1个月1次2周第23个月1次月3个月以后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

25、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。5.7、桥涵工程沉降变形观测技术要求5.7.1观测点的设置原则5.7.1.1 沪杭全线每个桥墩均设置承台观测标、墩身观测标。5.7.1.2 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。5.7.1.3墩身观测标：观测点数量每墩不少于2处

26、，位于墩身两侧； 桥墩标一般设置在墩底高出地面或水位1.0m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7.1.3 承台与墩身观测标设置5.7.1.4 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）。5.7.1.6涵洞观测标：每座涵洞均要进行沉降观测，观测标原则上应设在涵洞两侧的边墙上，在涵洞进出口及涵洞中心分别设置，每座涵洞测点数量为6个。涵洞填土后观测点可从边墙位置移动到帽石上，涵洞进出

27、口的帽石上各设置两个测点，位于帽石两侧位置；5.7.1.7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6.1.7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5.7.1.7 桥梁梁部沉降观测水准路线示意图5.7.1.8 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5.7.1.8所示：图5.7.1.8 桥梁墩台沉降观测水准路线示意图5.7.2.1 承台观测标沉降观测桩：选择20mm钢筋，顶部磨圆并刻画十字线，埋置深度不小于0.1m，高出

28、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5.7.2.1 承台观测标设置5.7.2.2墩身观测标：采用14mm不锈钢螺栓。见下图所示： 图7.2.2 墩身观测标设置5.7.2.3 桥台观测标、梁体观测标、涵洞观测标设置可参考图5.7.2.1设置。5.73.1从承台施工完成后，就要开始进行沉降首次观测，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。5.7.3.2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

29、观测工作应按要求进行，不能影响桥梁施工质量。5.7.3.3 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。5.7.3.4 观测频次要求：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5.7.3.4-1 墩台基础沉降观测频次表注：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。5.8、过渡段工程沉降变形观测技术要求5.8.1观测断面和观测点的设置原则5.8.1.1 过渡段应考虑线路纵

30、向平顺性和不同结构物差异沉降的观测和评估，桥涵两端的过渡段均需进行沉降观测。5.8.1.2 不同结构物起点处、距起点510m、2030m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参照路堤。 图5.8.1.3-1纵断面示意图5.8.1.3-2平面示意图5.8.2.1 沉降观测点与剖面沉降管埋设参考路堤设置。5.8.3.1 沉降精度与频次等技术要求同路基要求。5.9 工程沉降评估5.9.1 路基判定标准：根据路基填筑完成或堆载预压后不少于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。有砟轨道路基工后沉降量不应大于50m

31、m，年沉降速率应小于20mm/年。桥台台尾过渡段路基工后沉降量不应大于30mm。 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。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。5.9.2桥涵工程沉降评估根据桥涵实际荷载情况及观测数