高速鐵路沉降變形觀測實施方案

沉降變形觀測實施方案一、概述客運專線無碴軌道對路基、橋涵、隧道等線下工程的工后沉降要求嚴格、標準高，設計中對土質路基、橋涵墩臺基礎等均進行了沉降變形計算，采取了相應的設計措施。而影響沉降計算的因素較多，沉降計算的精度不足以控制無碴軌道工后沉降。施工期必須按設計要求進行系統(tǒng)的沉降變形動態(tài)觀測。通過對沉降觀測數(shù)據(jù)系統(tǒng)綜合分析評估，驗證或調整設計措施，使路基、橋涵、隧道工程達到規(guī)定的變形控制要求。分析、推算出最終沉降量和工后沉降，合理確定無碴軌道開始鋪設時間，確?？瓦\專線無碴軌道結構鋪設質量。為滿足客運專線沉降變形觀測系統(tǒng)的技術要求，保證沉降變形觀測系統(tǒng)的質量，依照《新建鐵路客運專線沉降變形觀測系統(tǒng)實施細則》、《客運專線無碴軌道鐵路工程測量暫行規(guī)定》及相關設計要求，根據(jù)我工區(qū)工程特點，制定本沉降變形觀測實施方案，在日后施工中遵照執(zhí)行。二、編制依據(jù)1.沉降變形觀測范圍、內容1.1.路基：根據(jù)不容的路基高度及不同的地基條件，主要內容有：①路基面的沉降變形觀測②路基基底沉降觀測③路基本體的沉降觀測1.2.橋涵：橋各墩臺；預應力混凝土梁的徐變上拱變形；涵洞沉降觀測1.3.隧道：隧道口仰拱、隧道一般地段和不良、復雜地質區(qū)段沉降觀測1.4.過渡段：路橋、路隧、路涵、堤塹過渡段沉降觀測2．組織機構為順利完成沉降變形觀測任務，保證沉降變形觀測系統(tǒng)的質量，工區(qū)成立以總工程師為首的監(jiān)測組，在其領導下開展各項工作。其組織機構如下：組長：***副組長：******組員：*********3．主要儀器設備根據(jù)工程需要，除特定的電子元件外，xx工區(qū)配備的用于沉降變形觀測的主要儀器設備見下表序號名稱型號單位數(shù)量備注1徠卡全站儀TPS12011臺12徠卡數(shù)字水準儀儀DNA03套23TOPCOM全全站儀GTS-7222臺14筆記本電腦IBMT433臺14.沉降變形觀測方案4.1.路基沉降變形觀測4.1.1.觀測斷面及觀測點的設置原則①路基沉降觀測應以路基面沉降和地基沉降觀測為主。沉降變形觀測斷面應根據(jù)不同的地基條件，不同的結構部位等具體情況設置；測點的設置位置應滿足設計要求，同時還應針對施工掌握的地質地形等情況調整或增設。②觀測點應設在同一橫斷面上，這樣有利于觀測點的看護，便于集中觀測，同意觀測頻率，更重要的便于各觀測數(shù)據(jù)的綜合分析。③路基面觀測斷面沿線路方向的間距一般不大于50m；地勢平坦、地基條件均勻良好的路塹、高度小5m的路堤可放寬到100m；地形條件變化較大地段應適當加密觀測斷面。④一般路基填筑至路基基床表層頂面，加堆載預壓的路堤填筑至基床底層表面后，在路基面設觀測樁，進行路基面沉降觀測，觀測時間不少于6個月。根據(jù)觀測結果，分析評價地基的最終沉降量完成時間，及時調整設計措施使地基處理達到預定的控制要求。同時作為竣工驗收時控制沉降量的依據(jù)。⑤測點及觀測元器件的埋設位置應符合設計要求，且標設準確、埋設穩(wěn)定。觀測期間應對觀測點采取有效的保護措施，防止施工機械的碰撞，人為因素的破壞，務必使觀測工作能善始善終，取得滿意成果。4.1.2.觀測斷面及點的設置、元件布設觀測斷面的設置及觀測斷面的觀測內容、元件的布設應根據(jù)地形、地質條件、地基壓縮層厚度、路堤高度、地基處理方法、堆載預壓等具體情況，結合沉降觀測方法和工期要求具體確定。根據(jù)工區(qū)地工程地質條件，各路基工點沉降變形觀測斷面布置如下：路基工程沉降變形觀測斷面布置表序號工點圖號斷面里程觀測斷面型號備注序號工點圖號斷面里程觀測斷面型號備注V-55v-56v-57v-58v-59v-60v-61v-62v-63V-64V-65注：表中所列斷面為根據(jù)設計要求及沉降變形監(jiān)測斷面布設原則初步確定的監(jiān)測斷面，施工時應根據(jù)具體情況進行適當調整。4.1.3.沉降觀測元件的選取、埋設4.1.3.1.觀測元件的選取觀測元件應滿足工后沉降的評估需要及精度要求。路基采用觀測樁觀測，地基面采用沉降板、剖面沉降管和電測元件想結合進行觀測。對于剖面沉降管、單點沉降計、土壓力盒、靜力水準儀等點測元件及檢測儀器的選配，應選用高靈敏度，高精度、高可靠性幾穩(wěn)定性好的儀器。其購買應從統(tǒng)一招標的廠家購買。4.1.3.2.觀測元件的埋設觀測元件除沉降觀測樁外，均應在地基加固完成后，路基填筑施工前埋設。4.1.3.2.1.沉降觀測樁：采用φ20mm底端帶彎頭的鋼筋，鋼筋原長不小于40cm，底部做成帶彎鉤狀。一般路基填筑至基床表層頂面，加載預壓路堤填筑到基床底層頂面后，挖坑埋置于設計位置，坑深30cm，邊長15cm，采用砂漿澆筑固定。路基面觀測樁一般設在距左右線路中心3.2m處。埋設形式見右圖，觀測點鋼筋頭為半球形，高出埋設表面5mm，表面作好防銹處理。采用水準儀按國家一等精密水準測量方法測量沉降監(jiān)測樁標高變化。4.1.3.2.2.沉降板：由底鋼板（50cm×50cm，厚1cm）、金屬測桿（φ40mm厚壁鍍鋅鐵管）及保護套管（直徑不小于φ75mm、壁厚不小于4mm的硬PVC管）組成。①沉降板埋設位置應按試驗設計測量確定，沉降板埋在褥墊層頂部并嵌入其內10cm，采用中粗砂回填密實，再套上保護套管，保護套管略低于沉降板測桿，上口加蓋封住管口，并在其周圍填筑相應填料穩(wěn)定保護套管，完成沉降板的埋設工作。②采用水準儀按國家一等精密水準測量方法測量埋設就位的沉降板測桿桿頂標高作為初始讀數(shù)，隨著路基填筑施工逐漸接高沉降板測桿和保護套管，每次接長高度以1m為宜，接長前后測量桿頂標高變化量確定接高量。金屬測桿用內接頭連接，保護套管用PVC管外接頭連接。圖示如下：沉降板大樣圖4.1.3.2.3.單點沉降計：由電測位移傳感器、測桿、錨頭、錨板及金屬軟管和塑料波紋管等組成。埋設要求：①當?shù)鼗捎脴短幚頃r，單點沉降計應埋置于樁間形心處。②采用鉆孔引孔埋設，鉆孔孔徑Ф108mm，鉆孔垂直，孔深應與沉降儀總長一致，達到硬質穩(wěn)定層（最好為基巖），孔口平整密實。③安裝前先在孔底灌漿，固定底端錨板。④沉降計安裝時，錨板朝下，法蘭沉降板朝上，注意要用拉繩保護以防止元件自行掉落，采用合適方法將沉降計底端錨板壓至設計深度。⑤每個測試斷面埋設完成后，位移計引出導線套鋼絲波紋管進行保護，并挖槽集中從一側引出路基，引入坡腳觀測箱內，注意導線應適當松弛。⑥元件埋入之前應采取措施保證孔徑滿足安裝要求，一般埋設完成后3～5天待縮孔完成后測試初讀數(shù)。4.1.3.2.4.剖面沉降管：采用專用PVC塑料硬管，其抗彎剛度應能適應被測土體的豎向位移要求，柔韌性好，不易壓碎，導管內十字導槽應順直，管端接口密合。剖面沉降測量是將剖面沉降儀探頭導輪卡至于預埋剖面沉降管的十字導槽內，從一端按一定間隔依次讀數(shù)，起始端管口標高采用水平儀按國家一等精密水準測量方法進行測量，再通過數(shù)據(jù)處理計算求出不同位置處地基的沉降量。埋設要點：①剖面沉降管埋設在基底碎石墊層頂部，在碎石褥墊層頂面開槽埋設，在垂直線路方向開挖出寬20㎝，深30㎝的溝槽，槽底采用5cm左右中粗砂找平，剖面管頂面回填5cm中粗砂并與褥墊層相平。②剖面沉降管埋設時，應按設計用螺釘進行組裝，導管用外接頭連接至大于埋設長度約2m（兩端各伸出1m左右），兩端用管蓋封住，并預先在導管內穿一條鍍鋅鋼絲繩作測試時來回牽引沉降儀用。③剖面沉降管內十字導槽方向應與地面垂直，兩頭應砌筑觀測井（井壁厚30㎝，井內斷面尺寸90㎝×120㎝，井深100㎝），以方便觀測并對孔口進行長期保護，同時應做好井內及其周圍的排水。④剖面沉降管連接時要特別注意導線槽的對正，不得扭曲。連接方法如下：每節(jié)測斜管上套入連接管的長度的一半，對正連接管上的槽接下一節(jié)管，檢查各節(jié)管的連接良好及導向槽對接正確后才能鋪設，為防止泥砂從連接管段進入管內，在路堤外面的測斜管接管均應以重300克的無紡土工布包裹，外用塑料繩扎緊，無紡土工布接口處用電工膠布粘接。觀測橫斷面見下圖。剖面沉降管設置示意圖⑤剖面沉降管鋪設時，一對導槽要垂直放置，另一對導槽要水平放置，并預先在測斜管內穿入測繩（或細鋼絲繩）一根，用于測量時拉測頭用。⑥待上部一層填料壓實穩(wěn)定后，連續(xù)監(jiān)測數(shù)日，取穩(wěn)定讀數(shù)作為初始讀數(shù)。4.1.4.監(jiān)測方法及要求4.1.4.1.觀測頻度要求：①所有元件埋設后，必須測試初始讀數(shù)，在路堤正式填筑前，必須對所有元件進行復測，作為正式初始讀數(shù)。路基施工各階段沉降觀測頻度應滿足表1要求：路基沉降觀測頻次觀測階段觀測頻次填筑或堆載一般1次/天沉降量突變2～3次/天兩次填筑間隔時時間較長1次/3天堆載預壓或路基施工完畢第1個月1次/周第2、3個月1次/10天3個月以后1次/2周6個月以后1次/月無碴軌道鋪設后后第1個月1次/2周第2、3個月1次/月3～12個月1次/3月③ 測試過程中發(fā)現(xiàn)異常必須及時查明原因，盡快妥善處理。4.1.4.2.觀測方法及測量精度要求：①所有標高水準測量應滿足二等變形等級測量技術要求，按國家一等精密水準測量方法施測，測量精度：±1mm，讀數(shù)取位至0.1mm。②單點沉降計采用人工智能型頻率檢測儀器（JMZX-2001）進行測試，單點沉降計量程：20cm，精度1％量程，靈敏度0.05mm。③剖面沉降采用剖面沉降儀進行測試，精度8mm/30m，靈敏度0.01mm。④靜力水準儀采用智能型頻率檢測儀器進行測試，靜力水準儀量程10cm，精度1mm，靈敏度0.01mm。4.1.4.3.元件保護要求：①各工程項目部應成立專門監(jiān)測測試小組，進行元器件的埋設、觀測和保護工作，小組人員分工明確，責任到人。②元件埋設前應根據(jù)現(xiàn)場情況進行編號，有導線的元件應將導線引出至路基坡腳觀測箱內，并做好觀測箱的保護。③所有監(jiān)測元件埋設時或監(jiān)測過程中損壞應及時補埋或經設計、監(jiān)理確認采取其它替代措施。④沉降板埋設后，制作相應的標示旗或保護架插在上方，凡沉降板附近一米范圍內土方應采用人工攤平及小型機具碾壓，不得采用大型機械推土及碾壓，并配備專人負責指導，以確保沉降板不受損壞。⑤各施工隊應制定穩(wěn)妥的保護措施并認真執(zhí)行，確保元器件不因人為、自然等因素而破壞。4.2.橋涵沉降變形觀測4.2.1.一般要求4.2.1.1.橋梁變形觀測應以墩臺基礎的沉降和預應力混凝土梁的徐邊上拱變形為主，涵洞除應進行自身的沉降觀測外，尚應進行洞頂填土的沉降觀測。4.2.1.22.橋梁變形形觀測應逐逐跨、逐墩墩（臺）布布置測點，涵涵洞應逐個個布置。巖巖石地基、嵌嵌巖樁基礎礎的橋涵可可選擇典型型墩（臺）、涵涵進行觀測測。對原材材料變化不不大，預制制工藝穩(wěn)定定、大批量量生產的預預應力混凝凝土預制梁梁，徐變變變形觀測可可每30孔選擇1孔進行；；期于橋梁梁變形觀測測應逐跨、逐逐墩（臺）布布置測點，涵涵洞應逐個個布置。4.2.1.33.橋涵主體體工程完工工后，沉降降觀測期一一般不應少少于6個月；巖巖石地基等等良好地質質區(qū)段的橋橋梁，沉降降觀測期不不應少于60天，觀測測數(shù)據(jù)不足足或工后沉沉降評估不不能滿足設設計要求時時，應適當當延長觀測測期。4.2.2.觀觀測點的布布置4.2.2.11.墩臺沉降降觀測點可可在墩頂、墩墩身或承臺臺上布置，每每個墩臺的的觀測點總總數(shù)不應少少于4個，一般般在墩、臺臺、或承臺臺四個角處處。4.2.2.22.預應力混混凝土梁徐徐變上拱變變形觀測點點設置在箱箱梁四個支支點和跨中中截面兩側側腹板梁頂頂處，每孔孔梁的測點點數(shù)應不少少于6個。4.2.2.33.涵洞沉降降觀測點設設在涵洞邊邊墻兩側帽帽石頂上，每每個涵洞測測點數(shù)4個。4.2.2.44.橋涵變形形觀測點埋埋設參考右右圖施做，觀觀測點鋼筋筋頭為半球球形，高出出埋設表面面3mm，表面做做好防銹處處理。4.2.3.觀觀測精度：：橋涵基礎礎沉降和梁梁體徐變變變形觀測精精度為±1mm，讀數(shù)取取位至0.1mmm。4.2.4.觀觀測頻次墩臺沉降觀測頻頻次注：觀測墩臺沉沉降時，應應同時記錄錄結構荷載載狀態(tài)、環(huán)環(huán)境溫度及及天氣日照照情況。梁體豎向變形變變形觀測頻頻次注：測試梁體徐徐變上拱變變形時，應應同時記錄錄梁體荷載載狀態(tài)、環(huán)環(huán)境溫度及及天氣日照照情況。涵洞沉降觀測頻頻次注：測試涵洞沉沉降時，應應同時記錄錄結構荷載載狀態(tài)、環(huán)環(huán)境溫度及及天氣日照照情況。4.3．隧道基基礎沉降觀觀測4.3.1.一一般要求4.3.1.11.隧道主體體工程完工工后，變形形觀測期一一般不應少少于3個月。觀觀測數(shù)據(jù)不不足或工后后沉降評估估不能滿足足設計要求求時，應適適當延長觀觀測期。4.3.1.22.隧道內一一般地段沉沉降觀測斷斷面的布設設根據(jù)地質質圍巖級別別確定，不不良和復雜雜地質區(qū)段段適當加密密布設。4.3.2.觀觀測斷面的的布設4.3.2.11.一般情況況下，Ⅲ級圍巖每400m、Ⅳ級圍巖每300m、Ⅴ級圍巖每200m布生日一一個觀測斷斷面。地應應力較大，斷斷層破碎帶帶，膨脹土土等不良和和復雜地質質區(qū)段適當當加密布設設。4.3.2.22.隧道洞口口至分界里里程范圍內內應至少布布設一個觀觀測斷面。4.3.2.33.隧底工程程完成后，每每個觀測斷斷面在相應應于兩側邊邊墻處設一一對沉降觀觀測點。觀觀測點的埋埋設如橋涵涵觀測點設設置。4.3.2.44.隧道基礎礎沉降觀測測的頻次按按下表進行行，沉降穩(wěn)穩(wěn)定后可不不再進行觀觀測。隧道基礎沉降觀觀測頻次4.4．過渡段段沉降觀測測4.4.1.過過渡段沉降降觀測應以以路基面沉沉降和不均均勻沉降觀觀測為主，沉沉降觀測期期與路基相相同，不少少與6個月。4.4.2.分分別在路橋橋、路涵、路路隧過渡段段的結構物物起點、距距結構物起起點5～10m處、15～25m處、50m處各設一一個觀測斷斷面，沿涵涵洞軸線設設路基面觀觀測斷面，每每個觀測斷斷面設3個觀測樁樁。4.4.3.路路堤和路塹塹過渡段在在分界處設設路基面觀觀測斷面，每每個觀測斷斷面設3個觀測樁樁。4.4.4.沉沉降觀測水水準的測量量精度不低低于1mm，讀數(shù)取取位至0.1mmm。4.4.5.沉沉降觀測的的頻次按路路基沉降觀觀測頻次進進行。當環(huán)環(huán)境條件發(fā)發(fā)生變化或或數(shù)據(jù)異常常時應及時時觀測。5.資料整理要求：：①所有測試數(shù)據(jù)應應真實、可可靠，并有有可追溯性性；記錄必必須清晰，不不得擦改；；測試、記記錄人員必必須簽名。②人工測試數(shù)據(jù)應應當天及時時輸入電腦腦，核對無無誤后在計計算機內保保存，自動動采集測試試數(shù)據(jù)應及及時在計算算機內備份份。沉降觀觀測資料及及時輸入沉沉降觀測管管理信息系系統(tǒng)，以保保證各相關關單位在觀觀測過程中中時時監(jiān)控控。觀測中中有沉降異異常情況應應及時通知知有關各方方及時處理理。③按照資料提交要要求及時對對測試數(shù)據(jù)據(jù)進行整理理、分析、匯匯總，繪制制有關分析析曲線及完完成有關報報告。④路基填筑過程中中應及時整整理中心沉沉降監(jiān)測點點的沉降量量，當路堤堤中心地基基處沉降觀觀測點沉降降量大于10mmm/天時，應應及時通知知項目部，并并要求停止止填筑施工工，待沉降降穩(wěn)定后再再恢復填土土，必要時時采用卸載載措施。⑤觀測數(shù)據(jù)及觀測測報告作為為鋪設無碴碴軌道前評評判路基工工后沉降是是否滿足要要求及作為為工程竣工工驗收的依依據(jù)。6.路基工后沉降量量的推算與與評估路基沉降需要經經過一個較較長的過程程，在施加加荷載的初初期，沉降降速率由小小到大，隨隨著時間增增長，沉降降的速度由由大變小，沉沉降過程趨趨于穩(wěn)定。填填土高度不不同的路基基，沉降曲曲線的斜率率不同。沉沉降速率越越大，沉降降穩(wěn)定需要要的時間越越長。但當當路堤達到到設計高度度后，其沉沉降可以某某種曲線方方程描述。路路基沉降在在荷載保持持穩(wěn)定條件件下的地基基沉降可用用下列三種種曲線來擬擬合：對數(shù)曲線：Stt－S0=algg(t－t0)雙曲線St=SS0+指數(shù)曲線：Stt－S0=a[1-e]利用這些曲線方方程可以計計算任一時時刻t(t≥t0)沉降量St，沉降速速率St以及沉降降速率變化化率S〃t，當t→∞時，利用用極限方程程可以推算算出最終地地基沉降量量S∞。其中t0為荷載穩(wěn)穩(wěn)定之后的的某一時刻刻。6.1.繪制沉沉降曲線路基施工至設計計預壓標高高后，持續(xù)續(xù)監(jiān)測不少少于6個月，將將監(jiān)測數(shù)據(jù)據(jù)分剖面繪繪制成“時間—填土高—沉降量“曲線，如如下圖所示示。再按實實際沉降推推算法推算算總沉降量量、工后沉沉降值及后后期的沉降降速率，根根據(jù)分析結結果并結合合工期要求求，驗證設設計、調整整措施使沉沉降滿足施施工控制要要求。時間—填土高—沉降量量曲線6.2.沉降推推算方法利用實測數(shù)據(jù)推推算最終沉沉降量的，常常用方法有有，雙曲線線法、三點點法（對數(shù)數(shù)曲線法）、沉沉降速率法法、星野法法（指數(shù)曲曲線法）及及修正有雙雙曲線法等等。根據(jù)現(xiàn)現(xiàn)有的研究究成果，推推算方法與與實際沉降降對比，積積累經驗較較多的的推推算方法主主要有雙曲曲線法和沉沉降速率法法。6.3.沉降推推算6.3.1.雙雙曲線法根據(jù)有關資料及及研究成果果認為，假假定沉降平平均速度以以雙曲線形形式減少的的推算方法法比較合適適，將實際際的路基填填筑施工情情況與沉降降監(jiān)測結果果繪制成“時間—填土高—沉降量“曲線后，圖圖形如下圖圖所示，路路基填筑完完成后，沉沉降變形曲曲線與雙曲曲線線型比比較接近。采采用雙曲線線線型推算算，自填土土完成后的的任意時刻刻，地基沉沉降量St可由下式式計算求得得：St=So+當t→∞時，總沉降量SS∞為：S∞=So+若預壓時間為tt，則工后后沉降量△S為：△S=SS∞-St式中，So為填填土完成時時的沉降量量（t0）；t為預壓時時間，以填填土（含當當量上部結結構荷載在在內的全部部荷載）施施工結束日日為起算日日（t0,可取值為t0=0）；a、b為由實測測值求得的的推算系數(shù)數(shù)，其求法法見下圖。地基沉降的雙曲曲線推算法法示意圖沉降推算算系數(shù)a、b值計算圖圖6.3.2.沉沉降速率法