高填路基稳定性监控观测方案.doc

京台线建瓯至闽侯高速公路（南平段）A9合同段高填路基稳定性监控观测方案 编制 复核 审核 中铁二十三局集团南平京台高速公路A9合同段项目经理部2012年11月15日高填路基稳定性监控观测方案一、编制依据1.1编制内容（1）高填方路基的路肩在路基填土重力等的作用下的沉降量的监测方案。（2）高填方路基的地表水平位移量和隆起量的监测方案。1.2编制依据（1）京台高速公路工程地质勘察报告、两阶段施工设计图（2）工程测量规范（GB50026-2007）（3）公路勘测规范(JTG C10-2007) （4）福建省高速公路施工标准化管理指南（路基路面）1.3编制目的（1）路堤的路肩沉降量观测用于沉降管理。根据测定数据观测沉降趋势，预测稳定时间和工后沉降量；为土石方沉降量计算提供依据。（2）地表水平位移量及隆起量用于稳定管理。监测地表水平位移及隆起情况，以确保路堤施工的安全和稳定。二、工程概况京台线建瓯至闽侯高速公路南平段A9合同段起点桩号K53+900，终点桩号K57+825,路线总长长3.925km，为四车道高速公路，设计时速100km/h。本段线路处于闽北山区，总体地势属低山丘陵地貌，西北低东南高，地形起伏变化较大，项目区位于闽北山区，属沿海内陆山区，气候属亚热带季风气候。本标段高填路堤共三处，分别为K54+620K54+780、K54+940K55+135和K56+175K56+304。K54+620K54+780段高填路堤中心最大填土高度22.0m， K54+940K55+135段高填路堤中心最大填土高度31.4m， K56+175K56+304段高填路堤中心最大填土高度21.4m，且三段高填路基均处于软基地段。三、监测断面及监测元件布置和埋设3.1监测断面本项目根据实际情况，拟设置1个监测断面，详见表3.1。表3.1 高填方路基监控数量表序号位置里程平均填土高度（m）位移桩地面 沉降板备注左右1K54+74016.223.342K54+620K54+780段填方2K55+00030.328.742K54+940K55+135段填方3K55+08026.731.2424K56+26013.325.521K56+175K56+304段填方3.2监测元件布置监测元件布置位置要符合如下原则：表3.2 高填方路基位移观测埋设（1）同一路段不同监测项目的测点布置在同一断面上，这样有利于测点看护，便于集中观测，统一观测频率，更重要的是便于各观测项目数据的综合分析。具体布置位置见附图3.2。（2）测点及观测元件的埋设位置应符合要求，且埋设准确、埋设稳定。观测期间对观测点采取有效的保护措施，防止施工机械的碰撞，人为因素的破坏，务必使观测工作能善始善终，取得满意成果。3. 3监测元件埋设（1）沉降板埋设沉降板埋设在路基填方一级平台处。埋设时，沉降板底槽应平整，其下铺设60cmX60cmX20cm的砂垫层。沉降板的金属测杆、套管和接驳的垂直偏差率应不大于1.5%。沉降板采用钢板，底板尺寸为40cmX40cmX（0.60.8）cm；金属测杆直径为4cm，测杆应与底板焊接为一体；套管采用塑料管，直径为10cm，它应具有一定的强度和刚度。随着沉降板下沉和土石料的补填，测杆与套管相应接高，每节长度不宜超过50cm。接高后的测杆顶面应略高于套管上口，套管上口应加盖封住管口，盖顶高出碾压面高度30cm。（2）位移板埋设位移板埋设在路基顶面路肩墙上及填方坡脚4m外。位移桩采用C25钢筋砼预制桩，桩长1.5m，埋置深度应不小于1.4m，桩顶外露高度不超过10cm；埋置方法可采用直接打入或开挖埋置，采用开挖埋置时应注意桩周围回填土夯实，并在桩顶50cm段用C20砼浇筑稳固定，确保边桩埋置稳固，并在桩顶预埋不易磨损的十字测头。位移边桩的设置个数以控制路基稳定为目的而确定，如果路基失稳，路堤两侧一定范围内必定会有隆起的迹象，因此，位移边桩应设在最可能隆起的部位。4. 路肩沉降监测方案4.1总体监测方案沉降观测点采用沉降板埋设，观测仪器采用DS1水准仪和DS3水准仪。DS1水准仪用于建立三等沉降变形观测网， DS3水准仪用于用于沉降观测。沉降观测时按四等水准测量要求控制。高程采用施工高程控制网系统并与施工高程控制网联测。全线四等水准测量贯通后，在其基础上建立独立的四等高程控制网。4.2.建立沉降位移监测基准网4.2.1项目开工初期全线加密测量控制点时，注意纵观全局，在需要变形监测的路基区域预先布设水准基准点和工作基点，建立相应的四等高程控制网。选点时选择合适观测位置，并严格按规范要求埋设基准点和工作基点，确保施工和观测期间点位牢固。且在一个测区至少有3个高程控制点，以防万一该测区内个别控制点被破坏时可以马上加密引测，保证监测工作的连续性。4.2.2水准基准点的布设本项目需要进行变形监测的高填方路段用到的测量控制准基点采用设计院提供的JG601JG602这个三维坐标基准点。JG602的等级均为四等GPS坐标和四等水准高程。4.2.3 工作基点的布设为满足沉降变形观测精度要求，按照“控制点位置沿路线布设，距路中心的的位置大于50m且小于300m，同时应便于观测”的原则布设水准测量工作基点。4.3水准测量的观测方法、技术要求及注意事项4.3.1水准测量的观测方法（见表4.3）表4.3 水准观测的观测方法等级水准仪的型号水准尺观测方法观测顺序四等DS3双面中丝读数法往返、往后-后-前-前4.3.2水准观测的主要技术要求，应符合表4.3.2的规定。表4.3.2水准观测的主要技术要求等级水准仪的型号视线长度(m)前后视较差(m)前后视累积差(m)视线离地面最低高度(m)基辅分划或黑、红面读数较差(mm)基辅分划或黑、红面所测高差较差(mm)四等DS31005100.23.05.0注： 三、四等水准采用变动仪器高度观测单面水准尺时，所测两次高差较差，应与黑面、红面所测高差之差的要求相同。4.3.3水准测量注意事项4.3.3.1确保仪器设备性能正常，尤其是水准仪的i角务必不能超限。在作业开始的第一周内应每天测定一次i角，i角稳定以后每隔15天测定一次。4.3.3.2施测过程中，注意水准尺的底部要平整，不能弯曲，要清理干净，不得有泥巴或红油漆，以免影响观测精度；4.3.3.3施测过程中，使用尺垫作转点，严禁用砖石或不设尺垫作为转点。4.3.3.4施测过程中，注意设站和扶立水准尺的高度，要避免立尺过高。如无法避免时，扶尺者要面对仪器，双手扶住水准尺前后来回慢慢摆动，尽可能减少读数误差；4.3.3.5 如受外界因素（如震动）的影响，仪器的补偿器无法正常工作或超出补偿器的补偿范围时，务必停止观测；4.3.3.6 施测过程中观测结果的处理（1）观测结果超限必须重测；（2）测站观测限差超限必须重测，否则从水准点或间隙点起重测；（3）测段往返测高差较差超限必须重测，重测后应选用往返合格的结果。如重测结果与原测结果分别比较，较差均不超过限差时，取三次结果的平均值。（4）每条水准路线按测段往返测高差较差，或符合路线的环线闭合差在计算高差中误差或高差中数超限时，应先对路线上闭合差较大的测段进行重测。4.4观测仪器设备及其性能要求4.4.1采用观测仪器设备沉降观测使用的主要仪器设备有：DS1水准仪（配套相应的测微器）、DS3水准仪（配套相应的测微器）、因瓦尺、尺垫。4.4.2仪器设备主要性能要求（1）水准仪视准轴与水准管轴的夹角i， DS1级水准仪的夹角i不得大于15,DS3级的则不得超过20（2）水准尺上的米间隔平均长与名义长之差，对于因瓦水准尺，不应超过0.15mm；对于木质双面水准尺，不应超过0.5mm.4.5监测方法、技术和精度要求以及监测周期4.5.1监测方法和相应技术要求（1）沉降监测基准网采用DS1型水准仪按三等水准测量方法进行观测。沉降监测基准网和沉降施测过程中的技术要求分别见表4.2.4和表4.3.3的规定。（2）沉降点观测采用DS3水准仪按四等水准测量方法进行观测。按测量精度要求和频次定期观测沉降板测杆顶面测点高程。在沉降板测杆接高时应同时测量接高前后的测杆高程。施测过程中观测精度为1mm，读数取位至0.1mm。（3）技术要求（见表4.3.3的规定）。4.5.2沉降观测点的精度要求要求。见表4.5.2（按四等控制）。表4.5.2 变形监测的等级划分及精度要求等级垂直位移监测水平位移监测适用范围变形观测点的高程中误差(mm)相邻变形观测点的高差中误差(mm)变形观测点的点位中误差(mm)四等2.01.012.0观测精度要求较低的建构筑物、普通滑坡监测、中小型桥梁等注：1 变形观测点的高程中误差和点位中误差，是指相对于邻近基准点的中误差；2 特定方向的位移中误差，可取表中相应等级点位中误差的1/ 2 作为限值；3 沉降位移监测，可根据需要按变形观测点的高程中误差或相邻变形观测点的高差中误差，确定监测精度等级4.5.3监测周期监测周期一般按表4.5.3的规定执行，当环境条件发生变化或观测数据异常时应及时观测。表4.5.3 监测周期路段监测项目监测周期备注高路堤路肩沉降量旱月一月一次，雨季一月一次，施工期一月一次地表水平位移及隆起量旱月一月一次，雨季一月一次，施工期一月一次5. 地表水平位移量及隆起量监测方案5.1总体监测方案地表水平位移量及隆起量监测采用地表水平位移边桩（隆起量垂直变形范畴，监测方法与路肩沉降测法相同），观测仪器采用瑞士Leica TC802全站仪进行观测。平面控制网采用一级导线控制网。全线四等导线测量贯通后，在其基础上建立独立的水平位移一级导线控制测。5.2建立水平位移监测网5.2.1项目开工初期全线加密测量控制点时，注意纵观全局，在需要监测的区域预先布设水准基点和工作基点，建立相应的一级水平位移导线控制测。选点时选择合适观测位置，并严格按规范要求埋设基准点和工作基点，确保施工和观测期间点位牢固。且在一个测区内，在满足规范要求的前提下至少有3个互相通视的导线点，以防万一该测区内个别导线点被破坏时可以马上加密引测，保证监测的连续性。5.2.2导线基准点的布设（见4.2.2）5.2.3 导线工作基点的布设为满足水平位移变形观测精度要求，按照“平面控制点位置沿路线布设，距路中心的位置大于50m且小于300m，同时应便于测角测距”的原则布设水平位移观测工作基点。5.2.4 导线测量主要技术要求（见表5.2.4）表5.2.4 导线测量主要技术要求等级导线长度(km)平均边长（km）测角中误差()测距中误差测距相对中误差水平角测回数（2级仪器）方位角闭合差（）导线全长相对闭合差四等91.52.5181/8000065n1/35000一级40.55151/30000210n1/15000注： 表中n为测站数5.3水平角和距离观测方法、技术要求和注意事项5.3.1水平角观测方法、技术要求及注意事项5.3.1.1水平角观测宜采用方向观测法，其主要技术要求见表5.3.1.1。表5.3.1.1 水平角方向观测法的技术要求等级仪器型号光学测微器两次重合读数之差（）半测回归零差（）一测回内2C 互差（）同一方向值各测回较差（）四等及以上2级仪器38139一级及以下1218125.3.1.2水平角观测注意事项（1） 确保仪器设备性能正常，否则不得使用；（2） 测站对中误差和反光镜对中误差不应大于2mm；（3）水平角观测过程中，气泡中心位置偏离整置中心不宜超过1 格。四等及以上等级的水平角观测，当观测方向的垂直角超过3的范围时，宜在测回间重新整置气泡 位置；（4）当观测数据超限时，应重测整个测回，如观测数据出现分群时，应分析原因，采取相应措施重新观测；（5）如受外界因素（如震动）的影响，仪器的补偿器无法正常工作或超出补偿器的补偿范围时，应停止观测；（6）在成像清晰的情况下才观测，否则不观测；（7）因为变形观测精度要求较高，故在观测过程中，切忌为了方便而用简易对中器代替光学对中器。特别是建立导线控制网时务必使用光学对中器；（8）施测时采用木制三脚架而非铝合金三脚架，特别是在炎热的天气下更要注意，以防三脚架受热变形，影响观测精度。5.3.2 测距方法、技术要求及注意事项5.3.2.1 测距采用全站仪观测，其主要技术要求见表5.3.2.1。表5.3.2.1测距主要技术要求等级仪器型号每边测回数总测回数一测回读数较差（mm）单程各测回较差（mm）往返较差（mm）往返四等5 mm 级仪器114572（a+b*D）10 mm 级仪器61015一级10 mm 级仪器1-21015注： 计算测距往返较差的限差时，a 、b 分别为相应等级所使用仪器标称的固定误差和比例误差。5.3.2.2测距注意事项（1）测站对中误差和反光镜对中误差不应大于2mm；（2）当观测数据超限时，应重测整个测回，如观测数据出现分群时，应分析原因，采取相应措施重新观测；（3）四等及以上等级控制网的边长测量，应分别量取两端点观测始末的气象数据，计算时应取平均值。（4）因为变形观测精度要求较高，故在观测过程中，切忌为了方便而用简易对中器代替光学对中器。特别是建立导线控制网时务必使用光学对中器。（5）施测时采用木制三脚架而非铝合金三脚架，特别是在炎热的天气下更要注意，以防三脚架受热变形，影响观测精度。5.4观测仪器设备及其性能要求5.4.1观测仪器设备瑞士Leica TC802全站仪（该仪器的测角精度2，测距精度2mm+2ppm）5.4.1.2仪器性能要求使用瑞士Leica TC802全站仪进行观测时，其性能应达到如下要求：（1）照准部旋转轴正确性指标：水准器气泡在各位置的读数较差， 不应超过1 格， （2）测微器行差及隙动差指标不应大于2；(3)水平轴不垂直于垂直轴之差指标不应超过15；(4) 补偿器的补偿要求，在仪器补偿器的补偿区间，对观测成果应能进行有效补偿。(5) 垂直微动旋转使用时，视准轴在水平方向上不产生偏移；(6) 仪器的基座在照准部旋转的位移指标：不应超过1；(7)对中器的对中误差不应大于1mm5.5监测方法、技术和精度要求以及监测周期5.5.1监测方法水平位移监测方法有极坐标法、交会法、测小角法等，因为本监测项目精度要求不是很高，且利用全站仪进行测量可以直接测得坐标，简单快速。所以本监测项目拟采用全站仪极坐标法进行监测，以提高监测效率。下面介绍此法。（1）测算观测点坐标和方向水平位移量 如上“极坐标法”图，在导线工作基点（或基准点）A安置仪器，后视点为另一导线基准点B，通过测量角度Q以及A点至P点的水平距离D，计算得出P点坐标。设A点坐标为A(x ，Y)，A点到B点的方位角为O，则P点坐标P(X ，Y )的计算公式为： 可得方向水平位移量：（2）精度分析设测距中误差为mD，测角中误差为mQ，则待定点P的点位中误差计算公式为：方向水平位移中误差计算公式为：其中, mD为测距中误差，mQ为测角中误差， O为A点到B点的方位角，=206265。5.5.2 技术要求（见5.3.1.1和5.3.2.1）5.5.3监测精度要求（见4.5.2）5.5.4监测周期（见4.5.3）6. 监测质量控制对高填方路基沉降和水平位移观测，务必保证监测质量。除了须严格执行前述4.3.3项和5.3.1.1项以及相关技术标准、精度要求外，还须严格执行如下事项：6.1 监测作业原则各期的变形监测，为了将观测中的系统误差减到最小，从而达到提高精度的目的，应满足下列作业原则：（1） 在较短的时间内完成；（2） 采用相同的观测路线和观测方法；（3） 固定使用同一仪器和设备，每次观测前须对使用仪器和设备进行检查和校正，此外须定期进行检查，且做出详细记录；（4） 观测人员相对固定；（5）在基本相同的环境和观测条件下工作。记录相关的环境因素，包括荷载、温度、降水、水位等；（6）对工作基点与基准点定期进行校核。当对沉降观测成果发生怀疑时，随时进行复测校核（7）建立沉降控制网或沉降施测过程中的转点使用尺垫，严禁用砖石或不设尺垫作为转点。6.2监测桩的控制6.2.1沉降板的控制按照要求制作沉降板，确保无影响观测精度的缺陷。在埋设时不仅位置要符合要求，而且要采用措施进行保护。为防止施工中损坏沉降板，在沉降板周围宜用人工或小型夯实机夯实，套管外侧面应涂一层醒目的颜色，盖顶加插一面小红旗，以示警戒。6.2.2水平位移边桩的控制按照要求制作水平位移边桩，确保无影响观测精度的缺陷。在埋设时不仅位置要符合要求，而且要采用措施进行保护。6.3基准点和工作基点控制定期对水准基点和工作基点进行复测检查，原则上每半年复测一次，当对沉降观测成果发生怀疑时，随时进行复测校核。6.4观测数据的控制（1）专人负责，建立沉降观测数据库，按时整理、分析沉降数据，指导设计与施工；（2）采用统一基准处理数据，采用统一的路基沉降监测记录表格，做好监测数据的记录与整理。监测资料应齐全、详细、规范，符合设计及细则要求。所有测试数据必须真实准确，不得造假；记录必须清晰，不得涂改；测试、记录人员必须签名；（7）各种原始测量记录应真实、可靠，并有可追溯性；计算成果和图表清晰、签署齐全，并妥善保存；（3） 人工测试数据，必须在观测当天及时输入计算机，核对无误后在计算机内备份；沉降观测资料及时输入沉降观测管理信息系统，以保证各相关单位在观测过程中时时监控。观测中有沉降异常情况应及时通知有关各方及时处理；（4） 按照提交资料要求及时整理、汇总、分析，按有关规定整编成册，报送有关单位进行沉降分析、评估；（5）路基填筑过程中应及时整理地表水平位移量，当观测数据表明地表水平位移每昼夜5mm/d或有其他迹象表明路堤可能失稳时，须立即停止填筑施工，待稳定后再恢复填土，必要时采用卸载措施。7资料整理和成果报告7.1资料整理填筑施工过程中各项观测同步进行，及时整理观测数据，编制各种图表（表格形式见附表）及绘制时程曲线，反应填筑过程各项指标的变化，及时反馈信息，提出施工控制指标建议值，确保填筑施工安全高效进行（资料整理要点见6.4）。7.2资料整理依据对观测资料整理的结果，可做成不同阶段的成果报告：7.2.1即时报告当观测数据表明地表水平位移每昼夜5mm/d或有其他迹象表明路堤可能失稳时，立即发出报告给监理单位，并报业主。7.2.2阶段报告 填筑施工完成提交阶段报告，本报告分析填筑施工过程中观测数据，内容包括：荷载、沉降、时间曲线；填土速率、沉降速率、时间直方图；边桩位移、荷载时程曲线；填筑施工结束时各断面控制路段内的沉降量和沉降引起的土石方工程量分析报告。7.2.3最终报告观测结束后提交最终报告，本报告分析观测全过程的数据，内容包括：荷载、沉降、时间曲线；后期沉降估算；路堤稳定状态评价；后续工程建议。附表 京台高速公路第 合同段 地基处理XX断面边桩位移监测结果观测日期时间填土高度边桩位移值（mm）（d）（m）B1B2B3B4B5B6计算：校核： 京台高速公路第 合同段 地基处理XX断面边桩沉降观测结果观测日期填土高度边桩沉降值（mm）（m）B1B2B3B4B5B6剖面沉降曲线计算：校核：