路基變形監(jiān)測作業(yè)指導(dǎo)書0

1、路基變形監(jiān)測作業(yè)指導(dǎo)書一、概述路基沉降及工后沉降是武廣客運(yùn)專線路基工程重點研究的內(nèi)容，路基工程質(zhì)量的成敗也主要取決于對路基沉降及工后沉降的控制。武廣客運(yùn)專線無碴軌道要求路基工后沉降應(yīng)滿足下表要求，對無碴軌道路基，路基填筑施工完成后，至少有6個月的沉降觀測和調(diào)整期，經(jīng)系統(tǒng)分析評估，沉降穩(wěn)定且工后沉降滿足要求后方可鋪設(shè)無碴軌道。控制路基工后沉降及不均勻沉降是無碴軌道的關(guān)鍵。路基工后沉降控制值表線路等級工后沉降沉降速率cm/年不均勻沉降cm/20m過渡段差異沉降形成的折角差異沉降錯臺cm一般地段cm橋尾過渡段cm無碴軌道200km/h以上3/21/10000.5路基作為變形控制十分嚴(yán)格的土工構(gòu)筑物，

2、應(yīng)進(jìn)行沉降變形動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計，并在施工期間進(jìn)行系統(tǒng)的沉降監(jiān)測與系統(tǒng)的分析評估，以保證工后沉降控制精度。通過變形監(jiān)測數(shù)據(jù)的綜合分析與評估，驗證或調(diào)整設(shè)計措施使路基地基處理達(dá)到設(shè)計規(guī)定的變形控制要求，分析推算地基的最終沉降量和工后沉降，確定無碴軌道鋪設(shè)時間。同時，觀測數(shù)據(jù)還可作為竣工驗交時工后沉降控制量的依據(jù)。二、路基變形監(jiān)測內(nèi)容及布置原則監(jiān)測內(nèi)容主要有：路堤及淺挖路基的路基面沉降監(jiān)測、基底沉降監(jiān)測、路堤本體沉降監(jiān)測、過渡段不均勻變形監(jiān)測，軟土或松軟土地基路堤地段的水平位移監(jiān)測、樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)的加筋（土工格柵）應(yīng)力、應(yīng)變監(jiān)測等。監(jiān)測范圍應(yīng)涵蓋所有沉降發(fā)生的路基地段。沉降監(jiān)測剖面應(yīng)根據(jù)不同的地基條件，不

3、同的結(jié)構(gòu)部位等具體情況設(shè)置。以路基中心沉降監(jiān)測為重點，包括路基面沉降監(jiān)測，基底沉降監(jiān)測，路堤本體沉降監(jiān)測、深厚層第四系地層的分層沉降監(jiān)測，另外軟土和松軟土地基路堤地段的水平位移監(jiān)測等。路基面監(jiān)測點是變形監(jiān)測的重點部位，同時為評價沉降發(fā)生與發(fā)展規(guī)律，預(yù)測總沉降量及工后沉降完成時間，還必須在路基填層中以及路基基底布置監(jiān)測點。三、路基變形監(jiān)測類型及測點布置根據(jù)變形監(jiān)測布置原則及設(shè)計的“武廣客運(yùn)專線烏韶段施工圖集”，路基變形監(jiān)測劃分為A、B、C、D、E、F、G型。A型監(jiān)測斷面一般路堤地段采用A型變形監(jiān)測。當(dāng)路堤基底或壓縮層為平坡時，路堤主監(jiān)測點為路堤中心線，即采用A-1型監(jiān)測斷面；當(dāng)?shù)乇頇M坡大于20%

4、時，在填方高一側(cè)或壓縮層厚的一側(cè)增加監(jiān)測點，即采用A-2型監(jiān)測斷面。路基本體沉降監(jiān)測：當(dāng)路基采用A、B組填料時，于基床表層底面設(shè)單點沉降計；當(dāng)路基采用改良土填筑時，采用多點沉降計，一般設(shè)置23個監(jiān)測點，即分別于基床表層底面、基床底層底面設(shè)單點沉降計；當(dāng)路基填高較大（大于等于6m）時，于基床以下路基填土中增加一監(jiān)測點。A-1型（一般路堤地段沉降監(jiān)測）A-2型（一般路堤地段沉降監(jiān)測）B型監(jiān)測斷面一般軟弱土地基路堤地段采用B型變型監(jiān)測。當(dāng)路堤基底或壓縮層為平坡時，路堤主監(jiān)測點為路堤中心線，即采用B-1型監(jiān)測斷面；當(dāng)?shù)乇頇M坡大于20%時，在填方高一側(cè)或壓縮層厚的一側(cè)增加監(jiān)測點，即采用B-2型監(jiān)測斷面。

5、路基本體沉降監(jiān)測：當(dāng)路基采用A、B組填料時，于基床表層底面設(shè)單點沉降計；當(dāng)路基采用改良土填筑時，采用多點沉降計，一般設(shè)置23個監(jiān)測點，即分別于基床表層底面、基床底層底面設(shè)單點沉降計；當(dāng)路基填高較大（大于等于6m）時，于基床以下路基填土中增加一監(jiān)測點。B-1型（一般軟弱土地基路堤地段沉降監(jiān)測）B-2型（一般軟弱土地基路堤地段沉降監(jiān)測）C型監(jiān)測斷面深厚覆蓋層地基地段采用C型變形監(jiān)測。當(dāng)路堤基底或壓縮層為平坡時，路堤主監(jiān)測點為路堤中心線，即采用C-1型監(jiān)測斷面；當(dāng)?shù)乇頇M坡大于20%時，在填方高一側(cè)或壓縮層厚的一側(cè)增加監(jiān)測點，即采用C-2型監(jiān)測斷面。路基本體沉降監(jiān)測：當(dāng)路基采用A、B組填料時，于基床表

6、層底面設(shè)單點沉降計；當(dāng)路基采用改良土填筑時，采用多點沉降計，一般設(shè)置23個監(jiān)測點，即分別于基床表層底面、基床底層底面設(shè)單點沉降計；當(dāng)路基填高較大（大于等于6m）時，于基床以下路基填土中增加一監(jiān)測點。C-1型（深厚覆蓋層地段沉降監(jiān)測）C-2型（深厚覆蓋層地段沉降監(jiān)測）D型監(jiān)測斷面低填淺挖路基地段監(jiān)測采用D型變形監(jiān)測。主要進(jìn)行路基面沉降觀測、加筋材料（土工格柵）應(yīng)力變形監(jiān)測。高填方或陡坡填土地段邊坡土工格柵加筋補(bǔ)強(qiáng)，在代表性路堤，分別于路堤兩側(cè)邊坡（邊坡中部、地面以上23m處）的土工格柵設(shè)置智能數(shù)碼柔性沉降計，對土工格柵的拉伸或壓縮變形進(jìn)行監(jiān)測。每個監(jiān)測斷面4個點。路堤基底鋪土工格柵加筋（特別是低

7、路堤，地基采用樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)加固）時，在代表性路堤基底，分別于路堤基底地面的線路中心，左右線中心至坡腳中間點附近的樁間土或樁頂處分別設(shè)置智能數(shù)碼柔性沉降計，對土工格柵的拉力進(jìn)行監(jiān)測。每個監(jiān)測斷面3個點。E型監(jiān)測斷面過渡段路基采用E型變形監(jiān)測。E型除按AD型設(shè)計監(jiān)測測點外，還要求沿線路縱向進(jìn)行沉降差監(jiān)測。沉降差采用靜力水準(zhǔn)儀進(jìn)行監(jiān)測，根據(jù)所需要監(jiān)測的過渡段特點，在線路中心沿線路縱向按不等間距布置36個測點，根據(jù)各測點的沉降差計算路基沿線路縱向的不均勻沉降和過渡段差異沉降形成的折角以及沉降錯臺。根據(jù)設(shè)計資料，在本標(biāo)段主要有以下幾種過渡段的型式，現(xiàn)分別進(jìn)行測點布置如下：1)橋路(堤塹)(土質(zhì)、軟質(zhì)巖)過渡

8、段橋路(堤塹)(土質(zhì)、軟質(zhì)巖)過渡段的縱向沉降差的布置視路堤高度而定，設(shè)34個靜力水準(zhǔn)測點。其中，第一個測點位于橋臺靠近路堤一側(cè)，第二個測點距離第一個測點的距離為A(35m)，第三個測點距離第二個測點(H-h)，第四個測點距離第三個測點(H-h+1)m。 橋路(堤塹)(土質(zhì)、軟質(zhì)巖)過渡段布置示意圖2)橋與橋之間設(shè)置剛性過渡段對于橋與橋間距小于60m過渡段的E型布置如圖(圖中紅色箭頭代表測點位置，以下同)，在線路中心位置，分別在橋臺、距離橋臺測點5m處、距離橋臺最近的伸縮縫處設(shè)置測點，最后在兩個橋臺的中間位置設(shè)計一個測點。當(dāng)對于橋與橋間距大于60m過渡段的E型，分別按照橋路過渡段型式，在兩個橋

9、臺處設(shè)置兩個E型過渡段。橋與橋間距小于60m過渡段3)橋與隧間距設(shè)置剛性過渡段對于橋與隧間距小于60m過渡段的E型布置如圖，在線路中心位置，分別在橋臺、距離橋臺測點5m處、距離橋臺最近的伸縮縫處設(shè)置測點，邊坡與路肩線相交處、隧線分界處、距離隧線分界處5m處以及最近伸縮縫設(shè)置測點。當(dāng)對于橋與橋間距大于60m過渡段的E型，分別按照橋路過渡段和路堤過渡段型式，設(shè)置兩個E型過渡段。橋與隧間距小于60m過渡段4)路堤與橫向結(jié)構(gòu)物過渡段對于路堤與橫向結(jié)構(gòu)物過渡段的情況，根據(jù)結(jié)構(gòu)物頂部距離軌底的距離大小分兩種情況。路堤與橫向結(jié)構(gòu)物過渡段(結(jié)構(gòu)物距軌底<1.5m)路堤與橫向結(jié)構(gòu)物過渡段(結(jié)構(gòu)物距軌底&g

10、t;1.5m)5)路塹與橫向結(jié)構(gòu)物過渡段對于路堤與橫向結(jié)構(gòu)物過渡段的情況，根據(jù)路塹巖質(zhì)分兩種情況。土質(zhì)、軟巖路塹與橫向結(jié)構(gòu)物過渡段硬巖路塹與橫向結(jié)構(gòu)物過渡段F型監(jiān)測斷面巖溶路基地段采用F型監(jiān)測斷面。F型監(jiān)測斷面除按AD型設(shè)計監(jiān)測測點外，每個斷面在線路中心沿線路縱向布置3個測點，每個測點相距5m，采用靜力水準(zhǔn)儀對沉降差進(jìn)行測試。在有溶洞的情況下，F(xiàn)型的布置為：一個測點位于溶洞頂板最薄的地方，一個位于溶洞邊緣，一個測點距離溶洞邊緣1m的地方。若按上述布置測點，測點距離大于10m，增加測點數(shù)量，控制測點距離不超過10m。G型監(jiān)測斷面厚層土質(zhì)路塹、風(fēng)化軟巖路塹、紅黏土和膨脹土路塹和花崗巖全風(fēng)化層路塹采

11、用G型變形監(jiān)測，主要進(jìn)行路基面沉降監(jiān)測。路基面沉降監(jiān)測分別一路基中主、路側(cè)路肩各一個監(jiān)測點，每個監(jiān)測斷面共3點，采用監(jiān)測樁，路基成形后設(shè)置。當(dāng)具有下臥松軟土層時，同時進(jìn)行深層沉降監(jiān)測，采用分層沉降計進(jìn)行分層監(jiān)測，監(jiān)測深度一般為8m（或達(dá)松軟土層底），間隔23m。G型（路塹地段地基沉降監(jiān)測）四、路基變形監(jiān)測傳感器的安裝所有傳感器在安裝前均應(yīng)按照設(shè)計要求進(jìn)行編號，在安裝時，按照對應(yīng)編號進(jìn)行安裝。所有類型傳感器的第一次安裝必須在生產(chǎn)廠家的指導(dǎo)下進(jìn)行安裝。安裝時必須全程進(jìn)行監(jiān)測，防止傳感器在安裝過程中因為外力原因造成管道、導(dǎo)線破損而導(dǎo)致傳感器失效。對于安裝時出現(xiàn)問題的傳感器及時更換。五、數(shù)據(jù)的測試與分

12、析處理變形數(shù)據(jù)采集除測位樁采用水準(zhǔn)儀或經(jīng)緯儀進(jìn)行測量外，其它所有電測傳感器均采用二次儀表進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。二次儀表與傳感器配套，并實現(xiàn)自動采集與傳遞。數(shù)據(jù)采集與傳遞按照線路條件的不同，分兩種形式進(jìn)行。1）在具備有線傳輸條件的情況下，有線傳輸選用電話線的ADSL網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。采用有線傳輸系統(tǒng)時的數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)框圖如下圖。有線數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)主要由傳感器、具有數(shù)據(jù)采集功能模塊CDJM-MCU(864)、RS-485模塊、分段計算機(jī)和ADSL設(shè)備構(gòu)成。有線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸流程框圖2）在不具備有線傳輸條件的情況下，選用無線網(wǎng)絡(luò)傳輸。無線網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)可選用北京思瑞德計算機(jī)系統(tǒng)集成有限公司的WFSU-100數(shù)據(jù)

13、無線傳輸解決方案。該方案是一種相對經(jīng)濟(jì)、可靠、方便的解決方法，利用無線公眾網(wǎng)絡(luò)（GSM /GPRS ）來實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。其應(yīng)用建立在公眾信道的平臺上，通過公眾化的服務(wù)實現(xiàn)維護(hù)，成本低，不用自建網(wǎng)絡(luò)，性能更可靠。不用成立專業(yè)隊伍負(fù)責(zé)運(yùn)行、維護(hù)。同時可方便的與工業(yè)現(xiàn)場儀器儀表、智能設(shè)備連接、通訊。該方案的原理圖如下圖。無線數(shù)據(jù)傳輸方案由圖可知，現(xiàn)場監(jiān)控設(shè)備WFSU-100將采集到的檢測設(shè)備或智能設(shè)備的輸出數(shù)據(jù)，進(jìn)行存儲、解析、運(yùn)算后，實時上傳到GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)上，經(jīng)過應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫、Web服務(wù)器上的程序處理后，直接傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理中心，通過瀏覽器可直接瀏覽、查詢數(shù)據(jù)、電源、配電、環(huán)境等監(jiān)控對象

14、的參數(shù)和狀態(tài)，實現(xiàn)遠(yuǎn)距離測試和控制。WFSU100的設(shè)計充分考慮了安裝、維護(hù)、擴(kuò)充和調(diào)整的靈活性，實現(xiàn)硬件模塊化。監(jiān)控模塊采用了一次沖型的金屬外殼，通過緊固件進(jìn)行固定，具有較強(qiáng)的防震、抗震能力。在常規(guī)運(yùn)輸、儲存和安裝過程中不會產(chǎn)生破損和變形。WFSU100具有良好的電磁兼容性，被監(jiān)控設(shè)備處于任何工作狀態(tài)下，它均能正常工作；同時它本身不產(chǎn)生影響被監(jiān)控設(shè)備正常工作的電磁干擾。WFSU100能監(jiān)控具有不同接地要求的多種設(shè)備，任何監(jiān)控點的接入均不會破壞被監(jiān)控設(shè)備的接地系統(tǒng)。WFSU100設(shè)備具有可靠的抗雷擊和過電壓保護(hù)裝置。經(jīng)嚴(yán)格檢測WFSU100滿足下列工作環(huán)境要求，工作溫度：10+50，相對濕度：

15、2095，WFSU100不影響被監(jiān)控設(shè)備的正常工作，不會改變具有內(nèi)部自動控制功能設(shè)備的原有功能，并以自身控制功能優(yōu)先。提供15路模擬量輸入(A1)，16路數(shù)字量輸入(D1)，4路遙控開關(guān)量輸出(DO)，以及外部傳感器的供電電源。提供3個RS-232配置口。針對RS-485的有效傳輸距離為1.5km，根據(jù)本標(biāo)段路基范圍和測試要求，共劃分為多個分段，每個分段的路基范圍在2km左右。每個分段設(shè)置一臺計算機(jī)，用于本段的數(shù)據(jù)采集及與數(shù)據(jù)處理中心的通訊聯(lián)絡(luò)和數(shù)據(jù)上傳。每個分段計算機(jī)與若干個RS-485模塊相連，每個RS-485模塊連接一個具有數(shù)據(jù)采集功能模塊CDJM-MCU(864)，每個CDJM-MCU

16、可接864個沉降計和相關(guān)傳感器。變形數(shù)據(jù)采集頻度變形監(jiān)測應(yīng)分四階段進(jìn)行，第一階段：路基填筑施工期間的監(jiān)測，主要監(jiān)測路基填土施工期間地基沉降以及路堤坡腳邊樁位移；第二階段：路基填土施工完成后，自然沉降期及放置期的變形監(jiān)測，該階段應(yīng)對路基面沉降、路基填筑部分沉降以及路基基底沉降進(jìn)行系統(tǒng)的監(jiān)測，知道工后沉降評估可滿足要求鋪設(shè)無碴軌道止；第三階段：鋪設(shè)無碴軌道施工期的監(jiān)測；第四階段：鋪設(shè)軌道后及試運(yùn)營期的監(jiān)測。對于變形位樁和基準(zhǔn)點，由于采用人工水準(zhǔn)儀或經(jīng)緯儀進(jìn)行測量，因此，它們的測量頻率按下列要求進(jìn)行：在填筑期期間，應(yīng)每天監(jiān)測一次，各種原因暫時停工期間，前兩天每天監(jiān)測一次，以后每三天測試一次。填筑施工

17、完成后至鋪設(shè)無碴軌道期間，前30天內(nèi)每三天監(jiān)測一次，以后每星期監(jiān)測一次，第100天后每15天監(jiān)測一次，雨后應(yīng)加密監(jiān)測。無碴軌道鋪設(shè)后至試運(yùn)營期間每月監(jiān)測一次。應(yīng)根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)的變化情況，調(diào)整監(jiān)測頻度。對于電測變形數(shù)據(jù)，由于采用自動或半自動化的數(shù)據(jù)采集方式，它們的采集頻度除特殊情況外，做到每天一次數(shù)據(jù)。變形數(shù)據(jù)庫由于需要隨時供業(yè)主、監(jiān)理人員、本單位技術(shù)人員提供變形數(shù)據(jù)，考慮本段測試點位較多，數(shù)據(jù)量大，因此，建立變形數(shù)據(jù)庫，所有測試數(shù)據(jù)及時傳遞到數(shù)據(jù)庫進(jìn)行集中處理。變形數(shù)據(jù)庫基本功能包括測點的基本數(shù)據(jù)，如地基基本狀態(tài)、基本參數(shù)、里程、斷面形式、測點類型等，數(shù)據(jù)輸入能夠通過遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行錄入或自動錄入。

18、數(shù)據(jù)處理后，能夠以圖形方式實現(xiàn)變形時間曲線，同一測試斷面不同測點變形時間(日期)曲線，同一時間路基面沉降或高程沿線路里程的變化曲線。這樣可以及時地將變形數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。變形數(shù)據(jù)庫還具有基本的數(shù)據(jù)分析功能，包括雙曲線法、三點法、沉降速率法等基本的預(yù)測方法。變形數(shù)據(jù)庫具備基本的報告功能，主要有EXCEL電子格輸出、word格式報告。工后沉降的分析與評估路基施工至設(shè)計標(biāo)高（有預(yù)壓土方時至預(yù)壓土方的頂面）后，先持續(xù)監(jiān)測不少于6個月的監(jiān)測數(shù)據(jù)，根據(jù)這6個月的監(jiān)測數(shù)據(jù)，繪制“時間填土高沉降”曲線，按實測沉降推算法或沉降的反演分析法，分析并推算總沉降量、工后沉降值及后期沉降速率，并初步推測最終沉降完成時間，確

19、定鋪軌時間。根據(jù)分析結(jié)果，結(jié)合工期要求，驗證、調(diào)整設(shè)計措施使地基處理達(dá)到預(yù)定的變形控制要求。當(dāng)評估結(jié)果表明沉降還不能滿足無碴軌道的要求時，則研究確定是延長路基放置 時間繼續(xù)監(jiān)測，還是采取（或調(diào)整）地基加固措施（如調(diào)整預(yù)壓土高度、確定預(yù)壓土卸荷時間、調(diào)整或增加地基加固措施等），即進(jìn)行“監(jiān)測評估調(diào)整”循環(huán)，直至工期要求的時間止、并滿足無碴軌鋪設(shè)要求。1）實測沉降推算利用實測數(shù)據(jù)推算最終沉降量的方法很多，常用的有雙曲線法、對數(shù)曲線法、沉降速率法、星野法及修正雙曲線法等。根據(jù)現(xiàn)有的研究成果，推算方法得到的結(jié)果與實測沉降對比，誤差較小的有：復(fù)合地基為沉降速率法、雙曲線法；等載（或超載）排水固結(jié)為三點法，

20、雙曲線法。雙曲線法是假定沉降平均速度以雙曲線形式減少的經(jīng)驗推導(dǎo)法。從路堤填筑到任意時刻t的沉降量St可用下式求得，即其中S0為初期沉降量（t0），St為t時沉降量，t為時間，、為從實測值求得的系數(shù)。當(dāng)t時，最終沉降量可用下式求得，即。2）沉降的反演分析推算利用先前實測的沉降曲線進(jìn)行反演分析，修正地基土沉降計算參數(shù)，并重新進(jìn)行沉降計算，并預(yù)測下一個時間的沉降，通過與實測沉降驗證，再一次修正地基土設(shè)計參數(shù)。經(jīng)過多次循環(huán)分析計算，得出比較符合地基實際的計算參數(shù)，并預(yù)測工后沉降量和最終總沉降。六、路塹高邊坡的變形監(jiān)測確保路塹邊坡的安全穩(wěn)定是設(shè)計、施工和營運(yùn)的基本和關(guān)鍵。一般在下列四種情況下應(yīng)進(jìn)行邊坡位

21、移監(jiān)測： (1)滑坡、堆積體等不良地質(zhì)邊坡； (2)白堊系、下第三系泥巖、粉砂巖、沙礫巖；元古界泥質(zhì)板巖、千枚狀板巖等軟質(zhì)巖高邊坡；二迭、石炭、泥盆系的炭質(zhì)頁巖、砂頁巖、煤系地層、泥巖等易浸水軟化的軟質(zhì)巖及軟硬互層路塹，邊坡高度20m時； (3) 第(2)條的地層條件，當(dāng)存在順層現(xiàn)象或受構(gòu)造影響結(jié)構(gòu)發(fā)育，發(fā)育不利結(jié)構(gòu)面，邊坡高度15m時；(4)土質(zhì)高邊坡15m時。邊坡監(jiān)測的內(nèi)容有邊坡地表位移監(jiān)測、深部位移監(jiān)測、預(yù)應(yīng)力錨索（錨固力）監(jiān)測、樁（墻）背土壓力監(jiān)測、地下水滲流監(jiān)測等。路塹邊坡變形監(jiān)測布置示意圖 (1)邊坡地表位移監(jiān)測觀測樁：建立射線網(wǎng)法觀測網(wǎng)。邊坡或滑坡沿線路縱向每隔3050m設(shè)置監(jiān)測斷面，每個斷面分別于路塹邊坡的路肩、樁（墻）頂平臺、邊坡平臺及塹頂外5.0m、10m設(shè)置觀測樁。各工點分別于邊坡可能破壞的范圍外30m設(shè)照準(zhǔn)點和置鏡點。采用經(jīng)緯儀測量，監(jiān)測邊坡狀態(tài)，指