沉降变形观测方案、元件埋设及保护

石武铁路客运专线湖北段沉降变形观测方案、元件埋设及保护,中科院石武客专湖北段沉降变形评估项目部,2009年9月,一、沉降变形观测内容 二、线下结构沉降变形观测 三、观测元件的埋设与保护 四、沉降变形测量技术要求,提 纲,1 路基,1.1 路基面的沉降变形观测,1.2 路基基底沉降观测1.3 路堤本体的沉降观测（改良土路基）,2 桥梁,2.1 桥各墩、台基础沉降2.2 预应力混凝土梁的徐变上拱变形,一、沉降变形观测内容,3 涵洞,1.1 涵洞基础沉降,1.2 洞顶路基沉降,4 隧道,隧道口仰拱、隧道一般地段和不良、复杂地址区段沉降,5 过渡段,路桥、路隧、路涵、堤堑过渡段沉降,一、沉降变形观测内容,二、线下结构沉降变形观测,1 路基,1.1 观测断面及观测点的设置原则,（1）路基沉降观测应以,路基面沉降,和,地基沉降观测,为主。沉降变形观测断面应根据不同的地基条件，不同的结构部位等具体情况设置；测点的设置位置应满足设计要求，同时还应针对施工掌握的地质、地形等情况调整或增设。,（2）路基面和地基沉降观测点应设在,同一横断面,上。,（3）路基面观测断面沿线路方向的间距,一般不大于50m, 地势平坦、地基条件均匀良好的路堑、高度小于5m的路堤 可放宽到100m；地形、地质条件变化较大地段应适当加密 观测断面。,（4）测点及元器件的埋设位置应符合设计要求，且标设准确、埋设稳定。,二、线下结构沉降变形观测,1.2 观测断面及观测点的设置及元件布设,观测断面的设置及观测断面的观测内容、元件的布设应根据地形、地质条件、地基压缩层厚度、路堤高度、地基处理方法、堆载预压等具体情况，结合沉降预测方法和工期要求具体确定。分以下几种布设形式：,二、线下结构沉降变形观测,（1）,路堤填高3m，且地基压缩层厚5m地段,序号,观测内容,观测元件,观测点数量,断面间距,附注,1,路基面沉降观测,观测桩,3个/断面,50m,地势平坦、地基条件良好地段可100m,2,基底沉降观测,沉降板,1个/断面,200m,根据工点工期等具体情况适当增设,二、线下结构沉降变形观测,（1）,路堤填高3m，且地基压缩层厚5m地段,低路堤沉降观测剖面元件布设示意图,二、线下结构沉降变形观测,（,2）,路堤下地基压缩层厚5m地段及路堤填高3m、地基压缩层厚5m地段,二、线下结构沉降变形观测,高路堤沉降观测剖面元件布设示意图,（,2）,路堤下地基压缩层厚5m地段及路堤填高3m、地基压缩层厚5m地段,二、线下结构沉降变形观测,改良土路堤沉降观测剖面元件布设示意图,（,2）,路堤下地基压缩层厚5m地段及路堤填高3m、地基压缩层厚5m地段,二、线下结构沉降变形观测,（3）,路堤加载预压地段,路基面沉降观测在路提填筑到,基床底层,表面后，在基床底层表面两侧设,观测桩,，在路基面中间设,沉降板,后，加载预压进行沉降观测。待预压卸除基床表层填筑后，在路基面两侧及线路中心设置,沉降观测桩,。,加载预压路堤沉降观测剖面元件布设示意图,二、线下结构沉降变形观测,（4）,土质路堑地段,土质路堑(含基岩全风化层)一般地段只设路基面沉降观测桩,2-3个/断面,，断面间距50m，地势平坦、地基条件良好地段间距100m。,路堑地段沉降观测剖面元件布设示意图,二、线下结构沉降变形观测,（4）,土质路堑地段,当地基地层为红黏土、膨胀土时，同时在换填底面埋设,单点沉降计,观测地基沉降或隆起情况。,膨胀土路堑地段沉降观测剖面元件布设示意图,二、线下结构沉降变形观测,1.3 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,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,第2、3个月,1次/10天,3个月以后,1次/2周,6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,312个月,1次/3月,二、线下结构沉降变形观测,1.5 轨道铺设后沉降观测点的移设及观测频次,路基沉降观测点移设示意图,线下结构沉降变形观测,1.5 轨道铺设后沉降观测点的移设及观测频次,（2）观测断面间距及频次,一般地段间距为50m，地势平坦、地基条件均匀的路堑，高度小,于5m的路堤，间距可为100m；桥路、隧路过渡段在原不同结构物起,点及距起点520m内各设置一个观测断面，涵洞顶及两侧520m内,各设置一个观测断面；在过渡段原设点断面处设置观测点。,路基及过渡段沉降观测在评估期内，且观测期大于,3,个月的，每月一次。,轨道铺设期间：支承层铺设前后各一次；道床板铺设前后各一次；轨道铺设前后各一次。,轨道铺设后：第,1,个月，,1,次,/2,周；第,2,3,个月，,1,次,/,月；第,3,12,个月，,1,次,/3,个月,二、线下结构沉降变形观测,2 桥涵,2.1 观测数量,（1）桥梁变形观测应以,墩台基础的沉降,和,梁体徐变上拱变形,为主，涵洞,除应进行,自身的沉降观测,外，尚应,进行洞顶填土,的沉降观测。,（2）桥梁变形观测应逐跨、逐墩(台)布置测点，涵洞应逐个布置。岩石,地基、嵌岩桩基础的桥涵可选择典型墩(台)、涵进行观测。对原材料变,化不大，预制工艺稳定、大批量生产的预应力,混凝土预制梁,，徐变变形,观测可每,30孔,选择,1,孔进行；其余桥梁变形观测应逐跨、逐墩(台)布置测,点，涵洞应逐个布置。,（3）桥涵主体工程完工后，沉降观测期一般不应少于6个月；岩石地基,良好地质区段的桥梁，沉降观测期不应少于60天，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。,二、线下结构沉降变形观测,2.2 观测点布置,（1）桥梁墩台沉降,墩台观测点位一般布置在墩台的,承台四个角位,上，如承台埋设在地,面下较深，则在墩、台身施工完成后再将观测桩移设到,离地0.5m,的墩、,台身两侧各设一个观测点继续进行观测。,墩台沉降观测点布置图,二、线下结构沉降变形观测,（2）梁体徐变,预应力混凝土梁,梁徐变上拱变形观测点设置在箱梁,四个支点,和,跨中截面两侧腹板梁顶,处,，每孔梁的测点数应不少于,6,个，测点布置见图。,预应力简支梁梁体变形观测点布置,二、线下结构沉降变形观测,（2）梁体徐变,连续梁或大跨度梁,梁体变形观测点设置在,连续梁,或,大跨度梁,的,四个支点,和,1/4,处、,1/2,、,3/4,截面,两侧腹板梁顶,处，每跨梁的测点数应,不少于,10,个,(,含,4,个支点处,),。,对于跨度大于,80m,的连续梁或大跨度梁，观测点应适当加密。,连续梁或大跨度梁观测点布置,二、线下结构沉降变形观测,（3）涵洞,每个涵洞均要进行沉降观测，布设在涵洞边墙两侧帽石顶上，每个涵洞测点数不少于,4,个。,若在涵顶填土，且涵洞较长，在涵顶埋设表面桩和沉降板，具体布设可参考路基布设方案,涵洞测点布置,二、线下结构沉降变形观测,2.3 观测频次,（1）墩台沉降观测，开始一般每周观测一次，以后视两次观测沉降,量的变化情况，适当调整沉降观测的频度，但两次的观测沉降量不,宜大于1mm，具体要求见下表,。,二、线下结构沉降变形观测,二、线下结构沉降变形观测,（2）预应力混凝土及连续梁或大跨度梁的徐变上拱观测频次见下表,预应力混凝土梁体竖向变形观测频次,二、线下结构沉降变形观测,（2）预应力混凝土及连续梁或大跨度梁的徐变上拱观测频次见下表,连续梁或大跨度梁体竖向变形观测频次,二、线下结构沉降变形观测,（3）涵洞观测频次,二、线下结构沉降变形观测,2.4 铺轨后沉降观测点的移设及观测频次,（1）,桥墩台、涵洞帽石上沉降观测点一般不移设,，原点继续观测。,（2）桥的徐变观测点设置,由于,无碴轨道铺设和桥梁防水层、保护层施做,，原观测点被覆盖需移设,的，移设分两步：,第一步,，将原设在腹板顶的徐变观测点临时转移到同一断,面的防撞墙顶，防水层、保护层施工前后各测一次；,第二步,，桥面保护层施,做后，在距防撞墙内侧500mm处保护层上设徐变观测点。观测点采用15,20、L=70mm且上端为圆头的不锈钢件埋(植)入保护层内，上端露出保护,层3mm，并在设点处相应防撞墙内侧下端标注红色“”标记。,二、线下结构沉降变形观测,（3）桥墩台沉降及梁的徐变观测频次,轨道铺设前：,1,次,/1,周；桥面附属设施施做前后各观测一次；桥面防水层、保护层施做前后各一次。,轨道铺设期间：,1,次,/2,天，道床板铺设前后各一次；轨道铺设前后各一次。,轨道铺设后：第,1,3,个月，,1,次,/,月；第,4,12,个月，,1,次,/3,个月；第,13,24,个月，,1,次,/6,个月,徐变观测点移设位置示意图,二、线下结构沉降变形观测,3 隧道,3.1 观测断面的布设,（1）一般情况下，级围岩每400m、级围岩每300m、级围岩每200m,布设一个观测断面。地应力较大，断层破碎带，膨胀土等不良和复杂地,质区段适当加密布设。,（2）隧道洞口至分界里程范围内应至少布设一个观测断面。,（3）隧底工程完成后，每个观测断面在相应于两侧边墙处设一对沉降观,测点(两侧水沟电缆槽未施工前，宜设置在距隧底填充层顶面70-80cm位,置，施做后，最后移设到距盖板顶面以上50cm)。,二、线下结构沉降变形观测,隧道断面测点布置示意图,二、线下结构沉降变形观测,3.2 观测频次,观测阶段,观测频次,观测期限,观测周期,隧底工程完成后,3个月,1次/周,无碴轨道铺设后,3个月,01个月,1次/周,13个月,1次/2周,隧道基础沉降观测频次,二、线下结构沉降变形观测,3.3 铺轨后沉降观测点的移设及观测频次,（1）沉降观测点设置,隧道内原设在两侧边墙处的沉降观测点，如在,电缆沟槽顶面以上,，,则观测点,不变,；如在电缆沟槽顶面,以下,，观测点应移设在隧道边墙电缆,沟槽顶面,以上,。,（2）沉降观测频次,轨道铺设前后各测一次；无碴轨道铺设后3个月内，1次/2周。,二、线下结构沉降变形观测,4 过渡段,(1),过渡段沉降观测应以,路基面沉降,和,不均匀沉降观测,为主，观测期与路,基相同，不少于6个月。,(2) 分别在路桥、路涵、路隧过渡段的,结构物起点,、,距结构物起点510m,处、1525m处、50m处各设一个观测断面，沿涵洞轴线设路基面观测断面，,每个观测断面设3个观测桩。,(3) 路堤和路堑过渡段在,分界处设路基面观测断面,，每个观测断面设3个观,测桩。,(4) 过渡段观测点设置参照路堤，原则上采用剖面沉降管(或采用沉降,板)。剖面沉降管在桩顶垫层施工完毕后，填土至0.6m高度碾压密实后切槽埋,设，其上夯填中粗砂至碾压面。剖面沉降管铺设完成后，在两头设置,0.5m0.5m0.95m素混凝土保护墩，并于管口处设置观测桩。,(5) 沉降观测水准的测量精度不低于1mm，读数取位至0.1mm。,(6) 沉降观测的频次按路基沉降观测频次进行。当环境条件发生变化或数,据异常时应及时观测。,(7),铺设后沉降观测点的移设及观测频次参考路基移点方案,。,二、线下结构沉降变形观测,路桥过渡段断面测点布置图,二、线下结构沉降变形观测,路涵过渡段断面测点布置图,三、观测元件的埋设与保护,1、元件埋设,路基,（,1,）沉降观测桩,采用,20mm,底端带弯头的钢筋，钢筋原长不小于,40cm,，底部做成,带弯钩状,。一般路基填筑至基床表层顶面，加载预压路堤填筑到基床底层顶面后，挖坑埋置于设计位置，坑深,30cm,，边长,15cm,，采用,砂浆浇筑,固定。路基面观测桩一般设在距左右线路中心,3.2m,处。埋设形式见下图，观测点钢筋头为半球形，高出埋设表面,5mm,，表面作好防锈处理。采用水准仪按国家一等精密水准测量方法测量沉降监测桩标高变化。,三、观测元件的埋设与保护,三、观测元件的埋设与保护,（2） 沉降板,由底钢板(,50cm50cm，厚1cm,)、金属测杆(,40mm厚壁镀锌铁管,)及保护套管(,直径不小于75mm、壁厚不小于4mm的硬PVC管,)组成。,沉降板埋设位置应按试验设计测量确定，沉降板埋在褥垫层顶部并嵌入其内,10cm,，采用中粗砂回填密实，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保护套管，完成沉降板的埋设工作。,采用水准仪按国家一等精密水准测量方法测量埋设就位的沉降板测杆杆顶标高作为初始读数，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,1m,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。,沉降板埋设后，制作相应的标示旗或保护架插在上方，凡,沉降板附近一米范围内土方应采用人工摊平及小型机具碾压,，,不得采用大型机械推土及碾压,，并配备专人负责指导，以确保沉降板不受损坏。,三、观测元件的埋设与保护,沉降板及埋设,三、观测元件的埋设与保护,（3） 剖面沉降管,采用,专用PVC塑料硬管,，其,抗弯刚度应能适应被测土体的竖向位移要求,，柔韧性好，不易压碎，,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导轮卡至于预埋剖面沉降管的十字导槽内，从一端按一定间隔依次读数，起始端管口标高采用水平仪按国家一等精密水准测量方法进行测量，再通过数据处理计算求出不同位置处地基的沉降量。,三、观测元件的埋设与保护,埋设要点：,(1) 用全站仪测定观测断面的中心里程及埋设方向。,(2) 剖面沉降管埋设在基底碎石垫层顶部，在碎石褥垫层顶面开槽埋设，在垂直线路方向开挖出宽20，深30的沟槽，槽底采用5cm左右中粗砂找平，剖面管顶面回填5cm中粗砂并与褥垫层相平。,(3) 剖面沉降管埋设时，应按设计用螺钉进行组装，导管用外接头连接至大于埋设长度约2m(两端各伸出1m左右)，两端用管盖封住，并预先在导管内穿一条镀锌钢丝绳作测试时来回牵引沉降仪用。,(4) 剖面沉降,管内十字导槽方向应与地面垂直,，两头应砌筑观测井(井壁厚30，井内断面尺寸90120，井深100)，以方便观测并对孔口进行长期保护，同时应做好井内及其周围的排水。,三、观测元件的埋设与保护,(5) 剖面沉降管连接时要特别注意,导线槽的对正，不得扭曲,。连接方法如下：每节测斜管上套入连接管的长度的一半，对正连接管上的槽接下一节管，检查各节管的连接良好及导向槽对接正确后才能铺设，为防止泥砂从连接管段进入管内，在路堤外面的测斜管接管均应以重300克的无纺土工布包裹，外用塑料绳扎紧，无纺土工布接口处用电工胶布粘接。,(6)剖面沉降管铺设时，,一对导槽要垂直放置，另一对导槽要水平放置,，并预先在测斜管内穿入测绳(或细钢丝绳)一根，用于测量时拉测头用。,(7) 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。,剖面沉降管设置示意图,剖面沉降管现场埋设图,三、观测元件的埋设与保护,（4） 单点沉降计,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波纹管等组成。采用钻孔引孔埋设，孔深应达到硬质稳定层（最好为基岩），孔口应平整密实。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。,三、观测元件的埋设与保护,三、观测元件的埋设与保护,桥涵,（,1,） 桥梁墩台沉降,为进行桥梁墩、台的沉降观测，在桥梁施工时必须事先用,圆头锚钉,埋设 沉降观测点，在常年有水的河流中的桥梁，沉降观测点必须埋设在,台帽上,，如果是枯水河流可将沉降观测点埋设在,承台上,，一般在混凝土浇筑结束后，初凝前埋设。当每个墩、台上的沉降观测点埋设稳定后，用不低于二等水准测量的精度对各埋设的沉降观测点进行精密水准测量，确定各沉降观测点的起始高程。,桥涵变形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。,三、观测元件的埋设与保护,三、观测元件的埋设与保护,（2） 桥梁徐变,在梁体混凝土浇注完成后，及时在梁顶按规范要求埋设沉降观测桩，并安排专人对梁体进行徐变观测。,三、观测元件的埋设与保护,（3） 涵洞,对于涵洞结构的沉降监测，不但要监测其,洞身基础沉降,，而且要监测其上,土体沉降,，一般情况，客运专线涵洞结构的沉降变形监测元件都是观测桩，其埋设及注意事项可参看桥梁墩台及路基面的相关要求。,涵洞帽石上观测点埋设图,三、观测元件的埋设与保护,隧道,隧道观测点埋设图,三、观测元件的埋设与保护,2、元件保护,测试元件是否完好直接关系测量成果的可靠性与准确性，应加强保护。,(1) 各工程项目部应成立专门监测测试小组，进行元器件的埋设、观测和保护工作，小组人员分工明确，责任到人。,(2) 元件埋设前应根据现场情况进行编号，有导线的元件应将导线引出至路基坡脚观测箱内，并做好观测箱的保护。,(3) 所有监测元件埋设时或监测过程中损坏应及时补埋或经设计、监理确认采取其它替代措施。,(4) 各监测单位可根据具体情况制定稳妥的保护措施并认真执行，确保元器件不因人为、自然等因素而破坏。下图为几种简单实用的元器件保护措施。,三、观测元件的埋设与保护,四、沉降变形测量技术要求,1、建立垂直位移监测网,（1）沉降变形观测根据客运专线铁路无碴轨道铺设条件评估技术指南、客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定的要求，应建立沉降变形观测网，布设水准基点（基准点）和工作基点；高程应采用施工高程控制网系统并与施工高程控制网联测，并统一到,二等水准测量,。,（2）变形观测网按三等变形测量等级技术要求建立（即国家二等水准测量），沉降变形观测点的水准测量采用二等变形观测测量技术要求（即国家一等精密测量）,四、沉降变形测量技术要求,（3）观测水准基点（基准点）、工作基点的布设,水准基点（基准点）的布设,在沿线施工已设水准基点的基础上，按距离不大于,1km,增设水准基点（基准点），水准基点应设在变形区以外的岩石或原状土层上，亦可利用稳固的建筑物、构筑物设立水准点。,每个独立的观测网应设置不少于,3,个稳固可靠的水准基点（基准点）。,工作基点的布设,为满足观测点沉降变形观测精度要求，在两水准基点（基准点）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。工作基点应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,20mm,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。,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。,四、沉降变形测量技术要求,2、沉降变形观测主要技术指标要求,（1）沉降变形观测网主要技术要求,四、沉降变形测量技术要求,（2）沉降变形观测点的精度要求和观测方法,四、沉降变形测量技术要求,（3）一、二等水准测量仪器及主要技术要求,等级,仪器,视线长度(m),前后视距差(m),在任一测点上前后视距差累计(m),视线高度(下丝读数)(m),一等,DSZ05、DS05,30,0.5,1.5,0.5,二等,DS1、DS05,DS150，DS0560,1.0,3.0,0.3,四、沉降变形测量技术要求,3、沉降变形监测精度要求,（1）所有变形观测点（观测桩和沉降板观测点）水准测量应满足,二等变形等级测量技术要求,，即按,国家一等精密水准测量方法,施测，,测量精度：1mm，读数取位至0.1mm。,（2) 单点沉降计采用智能型频率检测仪器或自动采集仪进行测试，单点沉降计量程：20cm，精度1测量值，灵敏度0.01mm。,（3）剖面沉降采用剖面沉降仪进行测试，不大于精度8mm/30m，灵敏度0.01mm。,（4）静力水准仪采用智能型频率检测仪器进行测试，静力水准仪量程10cm，精度1mm，灵敏度0.01mm。,谢谢！,