京滬高速鐵路線下工程沉降變形觀測

1、京滬高速鐵路線下工程沉降變形觀測    京滬高速鐵路線下工程沉降變形觀測2011-05-09 09:36 來源：未知 瀏覽次數(shù)： 關(guān)鍵字： 變形,觀測,沉降,工程,線下,京滬高速鐵路,京滬高速鐵路線下工程沉降變形觀測彭建軍摘 要 ：京滬高速鐵路采用無碴軌道結(jié)構(gòu)，要求線下工程工后沉降和差異沉降必須滿足鋪設(shè)無碴軌道的需要，而變形觀測及其分析評估作為沉降控制的核心和關(guān)鍵，是判定線下工程工后沉降是否達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)期值的唯一依據(jù)，也是決定無碴軌道鋪設(shè)時(shí)間的關(guān)鍵。本文介紹了京滬高速鐵路線下工程沉降變形觀測方法，闡述沉降變形觀測常遇問題和處理措施。關(guān)鍵詞：測量實(shí)施技術(shù) 測

2、量技術(shù)要求 外業(yè)測量 內(nèi)業(yè)處理 異常情況1、 工程概況、DK1110+020DK11129+651.38段內(nèi)共有4座橋梁，分別為張巷特大橋（43個(gè)墩臺）、顏巷大橋（11個(gè)墩臺）、丹陽至昆山特大橋：九曲河橋段（342個(gè)墩）、常州西橋段（175個(gè)墩），兩段路基（計(jì)1046.12米）、丹陽北站（計(jì)880米）、10個(gè)框架涵洞。其中九曲河橋段9194墩為三聯(lián)跨九曲河懸臂梁施工（40+56+40m），九曲河橋段136137墩為100m提籃拱，采用先梁后拱的現(xiàn)澆施工工藝施工，跨越S122國道，跨迎賓路、跨機(jī)場路及跨竇浦路現(xiàn)澆梁施工，共計(jì)2720個(gè)觀測標(biāo)。2、 技術(shù)要求：本工區(qū)線下工程沉降變形觀測工作分為橋梁

3、、路基、涵洞的垂直位移觀測。（1）沉降變形測量等級及精度要求本線沉降變形測量等級及精度要求按下表規(guī)定執(zhí)行：沉降變形測量等級 垂直位移測量沉降變形點(diǎn)的高程中誤差（mm） 相鄰沉降變形點(diǎn)的高程中誤差（mm）三等 ±1.0 ±0.5（2）沉降變形觀測網(wǎng)主要技術(shù)要求及建網(wǎng)方式垂直位移檢測網(wǎng)主要技術(shù)要求按下表進(jìn)行等級 相鄰基準(zhǔn)點(diǎn)高差中誤差（mm） 每站間高差中誤差（mm） 往返較差附合（mm） 檢測已測高差較差（mm） 使用儀器、觀測方法及要求三等 1.0 0.3 4 0.8 DS05或DS1型儀器，按客運(yùn)專線無砟軌道鐵路工程測量暫行規(guī)定二等水準(zhǔn)測量的技術(shù)要求（3）垂直位移監(jiān)測網(wǎng)建網(wǎng)

4、方式線下工程垂直位移監(jiān)測一般按沉降變形等級三等的要求（國家二等水準(zhǔn)測量）施測，根據(jù)沉降變形測量精度要求高的特點(diǎn)，以及標(biāo)志的作用和要求不同，垂直位移監(jiān)測網(wǎng)布設(shè)方法分為三級：1）基準(zhǔn)點(diǎn)。使用全線高程控制測量設(shè)置的基巖點(diǎn)、深埋水準(zhǔn)點(diǎn)；2）工作點(diǎn)。工作點(diǎn)在觀測期間應(yīng)穩(wěn)定不變，作為測量沉降變形點(diǎn)高程的傳遞點(diǎn)，工作點(diǎn)以設(shè)計(jì)院提交的二等水準(zhǔn)點(diǎn)為準(zhǔn)，當(dāng)密度不足時(shí)，按照國家二等水準(zhǔn)測量的技術(shù)要求進(jìn)行加密，加密后的工作點(diǎn)間距一般控制在200m左右，以滿足工點(diǎn)垂直位移監(jiān)測的需要。3）沉降變形點(diǎn)。直接埋設(shè)在待測定的沉降變形體上。要求設(shè)置牢固，便于觀測，沉降變形點(diǎn)按路基、橋涵等各專業(yè)要求布設(shè)。監(jiān)測網(wǎng)由于自然條件的變化，

5、人為破壞等原因，不可避免的有個(gè)別點(diǎn)位會發(fā)生變化。為了驗(yàn)證監(jiān)測網(wǎng)點(diǎn)的穩(wěn)定性，應(yīng)對其進(jìn)行定期檢測，一般每季度進(jìn)行一次復(fù)測。3、測量實(shí)施技術(shù):本管段垂直變形監(jiān)測工作點(diǎn)（設(shè)計(jì)院提交的）11個(gè)，加密二等水準(zhǔn)點(diǎn)103個(gè)，共有工作點(diǎn)114個(gè)，點(diǎn)間距大致200米左右。 1、 觀測點(diǎn)的布置原則：1.1 一般路堤地段設(shè)計(jì)觀測斷面包括沉降觀測樁和沉降板，沉降觀測樁在路基填筑完成后在路基面設(shè)置，每斷面設(shè)置3個(gè)，布置于雙線路基中心及左右線中心兩側(cè)各2m處；沉降板每斷面設(shè)置1個(gè)，置于雙線路基中心基底的砂墊層上，隨著路基填筑分段接長至路基面頂。1.2 預(yù)壓地段，路基頂面沉降觀測應(yīng)在預(yù)壓土方底部（基床底層頂面）布置沉降觀測元

6、件，即在基床底層頂面臨時(shí)布置沉降板、臨時(shí)路面觀測分段引至預(yù)壓土頂，約高過預(yù)壓土頂0.2M，方便外業(yè)觀測，預(yù)壓土卸除時(shí)臨時(shí)沉降板及臨時(shí)路面觀測隨之拆除，基床表層施工完后，在路基面上設(shè)置正式沉降觀測樁。1.3 路塹地段觀測斷面分別于路基中心，左右中心線以外2m的路基面處各設(shè)1根沉降觀測樁，觀測路基面的沉降。1.4 深厚層地基分層沉降監(jiān)測：深厚層第四系土層地段、軟土地段的橋路過渡段及不同地層結(jié)構(gòu)附近設(shè)置。采用機(jī)動(dòng)鉆孔（108mm）引孔埋設(shè)PVC管（49mm）和沉降磁環(huán)，利用電磁式深層沉降儀進(jìn)行觀測。分層設(shè)置，厚度大于3m時(shí)，每3m增設(shè)一組。2、 觀測元件的埋設(shè)：2.1沉降觀測樁選擇20mm鋼筋，頂部

7、磨圓并刻畫十字線，底部焊接彎鉤，待基床表層級配碎石施工完成后，在觀測斷面通過測量埋置在設(shè)計(jì)位置，埋置深度不小于0.3m，樁周0.15m用C15混凝土澆筑固定，完成埋設(shè)后測量樁頂標(biāo)高作為初始讀數(shù)。由于堆載預(yù)壓速度快，觀測樁數(shù)量比較多，每一根要按規(guī)范埋設(shè)，埋設(shè)好后在預(yù)壓土頂上面預(yù)留20cm左右，用磚塊圍好，并做好該觀測標(biāo)表示，便于是觀測時(shí)錄入正確觀測點(diǎn)號。2.2沉降觀測板1）由鋼板、金屬測桿（20鍍鋅鐵管）和保護(hù)套管（49 PVC管）組成，鋼筋混凝土底板尺寸50cm×50cm×0.8cm或鋼底板30cm×30cm×0.8cm，測桿采用，垂直焊接固定在底板中心

8、，接頭方式采用管箍連接，測桿每節(jié)接高長度不超過0.5米。安裝保護(hù)套管采用，測桿略高于套管頂，便于觀測。2） 沉降板在設(shè)計(jì)位置埋設(shè)，埋設(shè)時(shí)要注意底板放置水平，可以在埋設(shè)位置處可墊10cm砂墊層找平，埋設(shè)時(shí)確保測桿與地面垂直， 埋設(shè)完畢后，及時(shí)測量沉降板測桿桿頂標(biāo)高讀數(shù)作為初始讀數(shù)。3)、測量方法、精度DK1111+351.28DK1111+540.87段路基擬采用以下三個(gè)工作點(diǎn)進(jìn)行觀測，DK1111+857.43DK1112+722.96段路基擬采用以下七個(gè)工作點(diǎn)進(jìn)行觀測,采用附合水準(zhǔn)線路及“五固定”方法進(jìn)行外業(yè)施測，首次觀測必須采用往返觀測，測量方法與精度均嚴(yán)格按二等水準(zhǔn)測量規(guī)范要求操作。經(jīng)過

9、356天76次觀測DK1112073沉降板沉降變形觀測曲線如下：  1.5車站觀測標(biāo)埋設(shè)：因股道布設(shè)情況較為復(fù)雜，以兩側(cè)分別有兩條到發(fā)線為代表，其余情況可類似處理。在兩股道線間埋設(shè)沉降板，在股道中心埋設(shè)觀測樁，水準(zhǔn)路線如下：2.3沉降觀測1.1觀測點(diǎn)布置1）承臺觀測標(biāo)設(shè)2個(gè)，承臺標(biāo)1設(shè)置于底層承臺左側(cè)小里程角上，觀測標(biāo)2設(shè)置于底層承臺右側(cè)大里程角上。2）橋墩觀測標(biāo)設(shè)在墩身上，每墩數(shù)量為2個(gè)，為了測量時(shí)便于觀察標(biāo)尺水準(zhǔn)泡是否居中橋墩觀測標(biāo)一般設(shè)置在墩底高出地面或水位0.5m左右，觀測標(biāo)端頭打磨成球冠型的埋設(shè)時(shí)與橋墩成90°，預(yù)留1cm左右在外面并用錨固劑錨固好觀測標(biāo)

10、，墩身觀測標(biāo)埋設(shè)的好壞直接影響觀測進(jìn)度、觀測質(zhì)量及精度，因此必須嚴(yán)格按要求埋設(shè)，不合格的予以返工，確保每次立尺是在同一個(gè)點(diǎn)。當(dāng)墩身高不足4米時(shí)觀測標(biāo)可設(shè)置在對應(yīng)坑身埋標(biāo)位置的頂帽上，特殊情況可按照確保觀測精度、觀測方便、利于測點(diǎn)保護(hù)的原則，確定相應(yīng)的位置。3）橋臺沉降觀測點(diǎn)應(yīng)設(shè)置臺頂（臺帽及背墻頂），數(shù)量為4個(gè)，分別設(shè)在臺帽兩側(cè)及背墻兩側(cè)（橫橋處）。4）涵洞沉降觀測點(diǎn)應(yīng)設(shè)置6個(gè)點(diǎn)，涵洞進(jìn)出口處設(shè)在帽石上，中心點(diǎn)設(shè)在兩側(cè)邊墻上，涵洞(框構(gòu))頂填土沉降的觀測應(yīng)與路基沉降觀測同步進(jìn)行，涵洞(框構(gòu))中心處觀測標(biāo)在路基填筑后無法觀測時(shí)，可布置沉降板引至路基面進(jìn)行觀測,沉降板的結(jié)構(gòu)形式及埋設(shè)方式同路基.5

11、)觀測方法普通橋梁墩臺的沉降觀測工作一般采用附合水準(zhǔn)線路按二等水準(zhǔn)測量的精度要求進(jìn)行觀測，嚴(yán)禁采用單點(diǎn)閉合線路，在施測過程中為了將觀測中的系統(tǒng)誤差減到最小，達(dá)到提高精度，必須執(zhí)行沉降觀測工作“五固定”，即固定水準(zhǔn)基點(diǎn)、工作基點(diǎn)，固定人員，固定測量儀器，固定監(jiān)測環(huán)境條件，固定測量路線和方法。特殊結(jié)構(gòu)物如九曲河橋段水中墩的沉降觀測工作則采用在承臺頂圍著墩柱搭設(shè)鋼管支架，再從河岸鋪設(shè)木板到鋼管支架立尺，儀器架設(shè)在河岸上按二等水準(zhǔn)測量要求進(jìn)行觀測，水準(zhǔn)基點(diǎn)每隔1個(gè)月與相鄰水準(zhǔn)基點(diǎn)進(jìn)行連測。6）觀測線路橋梁墩臺水準(zhǔn)路線觀測按二等水準(zhǔn)測量精度要求形成閉合水準(zhǔn)路線，沉降觀測點(diǎn)位布設(shè)于墩臺兩測，水準(zhǔn)路線觀測示

12、意圖如下：   2.4過渡段橋涵兩端的過渡段及塹堤過渡段均需進(jìn)行沉降觀測。1、埋設(shè)要求（1）過渡段考慮線路縱向平順性和不同結(jié)構(gòu)物差異沉降的觀測，不同結(jié)構(gòu)物起點(diǎn)處、距起點(diǎn)510m、2030m處分別按設(shè)計(jì)要求設(shè)置觀測斷面。每個(gè)橫向結(jié)構(gòu)物每側(cè)各設(shè)置一個(gè)沉降板及沉降觀測樁，并增加觀測頻次。（2）過渡段觀測點(diǎn)設(shè)置參照路堤。2、觀測方法、精度觀測方法、精度及頻次同路基。5、測量技術(shù)要求（一）、基本要求1水準(zhǔn)基點(diǎn)使用時(shí)應(yīng)作穩(wěn)定性檢驗(yàn)，并以穩(wěn)定或相對穩(wěn)定的點(diǎn)作為沉降變形的參考點(diǎn)，并應(yīng)有一定數(shù)量穩(wěn)固可靠的點(diǎn)以資校核。2每次觀測前，對所使用的儀器和設(shè)備應(yīng)進(jìn)行檢驗(yàn)校正，并保留檢驗(yàn)記錄。

13、3每次沉降變形觀測時(shí)應(yīng)符合，禁止使用單點(diǎn)閉合：1）嚴(yán)格按二等水準(zhǔn)測量規(guī)范的要求施測。首次觀測每個(gè)觀測標(biāo)往返測并進(jìn)行兩次讀數(shù)。 2）為了將觀測中的系統(tǒng)誤差減到最小，達(dá)到提高精度的目的，各次觀測應(yīng)使用同一臺儀器和設(shè)備，必須按照固定的觀測路線和觀測方法進(jìn)行，觀測路線必須形成附合，使用固定的工作基點(diǎn)對應(yīng)沉降變形觀測點(diǎn)進(jìn)行觀測，實(shí)行“五固定”即固定水準(zhǔn)基點(diǎn)、工作基點(diǎn)，固定人員，固定測量儀器，固定監(jiān)測環(huán)境條件，固定測量路線和方法。 4）觀測時(shí)要避免陽光直射，且在基本相同的環(huán)境和觀測條件下工作。 5）成像清晰、穩(wěn)定時(shí)再讀數(shù)。6） 隨時(shí)觀測，隨時(shí)檢核計(jì)算，觀測時(shí)要一次完成，中途不中斷。 7） 對工作基點(diǎn)的穩(wěn)定

14、性要定期檢核，在雨季前后要聯(lián)測，檢查水準(zhǔn)點(diǎn)的標(biāo)高是否有變動(dòng)。8） 數(shù)據(jù)計(jì)算方法和計(jì)算用工作基點(diǎn)一致。9）測段觀測完成后數(shù)據(jù)后及時(shí)處理、整理并形成正式資料。10）當(dāng)發(fā)生沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常及時(shí)自查，重測并分析工作基點(diǎn)和穩(wěn)定性，必要時(shí)聯(lián)測基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行檢測。（二）具體要求1水準(zhǔn)網(wǎng)的觀測按照國家二等水準(zhǔn)施測，采用單路線往返觀測。每次觀測均形成閉合檢驗(yàn)條件。2水準(zhǔn)儀使用精度高于DS1型的儀器，儀器及配套水準(zhǔn)尺均應(yīng)在有效合格檢定期內(nèi)。水準(zhǔn)儀與水準(zhǔn)尺在使用前及使用過程中，經(jīng)常規(guī)檢校合格，水準(zhǔn)儀視準(zhǔn)軸與水準(zhǔn)管軸的夾角均不超過15。儀器各種設(shè)置正確，其中有限差要求的項(xiàng)目按規(guī)范要求在儀器中進(jìn)行設(shè)置，并在數(shù)據(jù)采集時(shí)自

15、動(dòng)控制，不滿足要求的在現(xiàn)場進(jìn)行提示并重測。3外業(yè)測量一條路線的往返測使用同一類型儀器和轉(zhuǎn)點(diǎn)尺墊，沿同一路線進(jìn)行。觀測成果的重測和取舍按國家一、二等水準(zhǔn)測量規(guī)范（GB/T 12897-2006）有關(guān)要求執(zhí)行。觀測時(shí)，視線長度50m，前后視距差1.5 m；前后視距累積差6.0 m；視線高度0.5m；測站限差：兩次讀數(shù)差0.4mm，兩次所測高差之差0.6 mm，檢測間歇點(diǎn)高差之差1.0 mm；觀測讀數(shù)和記錄的數(shù)字取位，使用數(shù)字水準(zhǔn)儀讀記至0.01mm。4觀測時(shí)，按后-前-前-后、前-后-后前的順序進(jìn)行。5每一測段均為偶數(shù)測站。扶尺時(shí)借助尺撐，使標(biāo)尺上的氣泡居中，標(biāo)尺垂直。6觀測前30min，將儀器置

16、于露天陰影處，使儀器與外界氣溫趨于一致；對于數(shù)字式水準(zhǔn)儀，進(jìn)行不少于20次單次測量，達(dá)到儀器預(yù)熱的目的。測量中避免望遠(yuǎn)鏡直接對著太陽；避免視線被遮擋，遮擋不超過標(biāo)尺在望遠(yuǎn)鏡中截長的20%。觀測時(shí)用測傘遮蔽陽光，對于電子水準(zhǔn)儀，施測時(shí)均裝遮光罩。7自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀的圓水準(zhǔn)器，嚴(yán)格置平。在連續(xù)各測站上安置水準(zhǔn)儀時(shí)，使其中兩腳螺旋與水準(zhǔn)路線方向平行，第三腳螺旋輪換置于路線方向的左側(cè)與右側(cè)。除路線拐彎處外，每一測站上儀器與前后視標(biāo)尺的三個(gè)位置，一般為接近一條直線。8觀測過程中為保證水準(zhǔn)尺的穩(wěn)定性，選用2.5kg以上的尺墊，水準(zhǔn)觀測路線必須路面硬實(shí)，觀測過程中尺墊踩實(shí)以避免尺墊下沉。同時(shí)觀測過程中避免儀器

17、安置在容易震動(dòng)的地方，如果臨時(shí)有震動(dòng)，確認(rèn)震動(dòng)源造成的震動(dòng)消失后，再激發(fā)測量鍵。水準(zhǔn)尺均借助尺撐整平扶直，確保水準(zhǔn)尺垂直。5、外業(yè)測量1、全線約20km分為2個(gè)測量小組，各組負(fù)責(zé)約10km ，各組人員、儀器及觀測區(qū)段固定。2、觀測點(diǎn)號錄入，京滬全線所有測點(diǎn)編號都是唯一的，即連續(xù)里程+英文字母（C、D、L、H）+數(shù)字（1、2），C代表承臺，D代表墩柱，L代表沉降板，H代表涵洞和框架小橋，1代表線路左側(cè)觀測標(biāo)，2代表線路右側(cè)觀測標(biāo)。現(xiàn)場觀測點(diǎn)號輸入時(shí)為提高工作效率，觀測標(biāo)點(diǎn)號錄入簡化A表示承臺1號點(diǎn)觀測標(biāo)（小里程左下角），B表示承臺2號點(diǎn)觀標(biāo)（大里程右上角），E表示橋墩臺左邊觀測標(biāo)，F(xiàn)標(biāo)示橋墩臺右

18、邊觀測標(biāo)，然后錄入相對應(yīng)簡化橋名和橋墩好即可，例如：九曲河特大橋136號墩設(shè)計(jì)測點(diǎn)編號為1117178C1、1117178C2、1117178D1、1117178D2，分別簡化為測量編號AJ136、BJ136、EJ136、FJ136，1112073L沉降板簡化為L9（即沉降板代號+第幾個(gè)沉降板），這樣現(xiàn)場錄入測量編號簡單、方便、形象，也不容易出錯(cuò)，只是在內(nèi)業(yè)處理時(shí)要建一個(gè)設(shè)計(jì)測點(diǎn)編號與現(xiàn)場測量編號相對應(yīng)的“文件名.dyb”文件。3、測量標(biāo)尺平穩(wěn)性決定測量質(zhì)量好與差，在工作基點(diǎn)和轉(zhuǎn)點(diǎn)使用撐桿扶尺，保證儀器讀數(shù)時(shí)條碼尺的垂直與穩(wěn)定性。4、閉合差過大測量數(shù)據(jù)不合格，按規(guī)范是4L ,但在實(shí)際測量若附合

19、閉合差大于3.2L ，平差后的偶然中誤差大于1 ，數(shù)據(jù)作廢重測，據(jù)經(jīng)驗(yàn)閉合差±1.5mm以內(nèi)能保證數(shù)據(jù)平差后偶然中誤差小于1 。5、外業(yè)測量若有觀測標(biāo)被埋必須用人工小心挖出來，避免觀測標(biāo)被碰觸，影響觀測標(biāo)的穩(wěn)定性，丟失的及時(shí)補(bǔ)上并按首次觀測要求測量。6、架梁前后荷載變化大，沉降量變化也大，應(yīng)相應(yīng)增加觀測頻次，架設(shè)前一次，架設(shè)后前三天每天一次，后三次每三天一次，發(fā)現(xiàn)有突變異常應(yīng)及時(shí)上報(bào)監(jiān)理、評估單位及設(shè)計(jì)單位，沒有再按正常頻次一周一次。5、內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理及文件管理1、數(shù)據(jù)處理采用專門平差及評估分析軟件2、所有當(dāng)天外業(yè)數(shù)據(jù)應(yīng)及時(shí)處理，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)反饋、分析、解決，找不出原因時(shí)該重測就重測，確認(rèn)數(shù)據(jù)正確無誤后進(jìn)行錄入并按要求分門別類進(jìn)行電子歸檔。3、用記事本建立所有工作基點(diǎn)名與相對應(yīng)高程文件，命名為“文件名.BM1”。用記事本建立測量編號與相對應(yīng)測點(diǎn)編號文件，命名為“文件名.dyb”。處理數(shù)據(jù)自動(dòng)讀入所有工作基點(diǎn)點(diǎn)號和高程，避免單個(gè)點(diǎn)錄入出錯(cuò)。4、用EXCEL編制觀測斷面與觀測點(diǎn)工程屬性信息表，按要求錄入到