路基、桥涵沉降和变形观测实施方案与技术设计书.doc

新 建 铁 路 哈 尔 滨 至 大 连 客 运 专 线 TJ 3标 DK579 140 DK602 407 3 段 路 基 桥 涵 沉 降 和 变 形 观 测 实 施 方 案 与 技 术 设 计 书 中铁十九局集团公司哈大铁路客运专线项目经理部 辽宁工程技术大学测绘与地理科学学院 二 九年三月 目 录 1 概述 1 1 1 工程概况 1 1 2 作业区自然状况 1 1 2 1 地形 地貌 1 1 2 2 气象特征 1 1 2 3 地震动参数 1 1 2 4 地层岩性及地质构造 2 1 2 5 工程地质特征 2 1 2 6 水文地质特征 2 1 3 沉降和变形观测的目的 3 1 4 编制依据 3 2 沉降变形观测范围及内容 3 2 1 路基 3 2 2 桥涵 3 2 3 过渡段 4 3 观测点布置汇总 4 4 沉降变形观测网的建立 5 4 1 沉降变形观测网的基本要求 5 4 2 观测水准基点 工作基点的布设 5 4 2 1 观测水准基点的布设 5 4 2 2 工作基点的布设 6 4 2 3 工作基点的校核 6 4 3 沉降变形观测网的主要技术要求 6 5 沉降变形观测 方案设计 7 5 1 路基沉降变形观测 7 5 1 1 观测断面及观测点的设置原则 7 5 1 2 观测断面及点的设置 元件布设 8 5 1 3 沉降观测元件的选取 埋设 8 5 1 4 监测方法及要求 9 5 2 桥涵沉降变形观测 11 5 2 1 一般要求 11 5 2 2 观测点的布置 11 5 2 3 观测精度 11 5 2 4 观测频次 11 5 3 过渡段沉降观测 13 5 4 作业方法与技术要求 13 5 4 1 使用仪器 13 5 4 2 人员组织 14 5 4 3 技术要求 14 5 4 4 作业方法 14 6 观测资料的整理 16 6 1 资料整理要求 16 6 2 提交资料 16 7 沉降观测结果的分析与评估 17 7 1 路基 17 7 2 桥涵 19 7 3 过渡段 20 附图 21 1 概述 1 1 工程概况 哈大铁路客运专线被列为我国 十一五 期间东北地区铁路建设重点工程 是我 国 中长期铁路网规划 四纵四横 客运专线网中 北京 沈阳 哈尔滨 大连 客运专线的重要组成部分 全长约 900公里 中铁十九局集团哈大客运专线管段位于 吉林省四平市境内 为新建铁路哈尔滨至大连客运专线站前土建工程 标 DK579 140 DK602 407 3 段工程 线路全长 23 2667Km 其中桥梁长 13 77807km 占 59 22 路基长 9 48923 km 占 40 78 本管段内桥梁采用矩形空心桥台 桥墩采用 圆端形桥墩 当墩高 14m时采用空心墩 其余为实体墩 基础均为钻孔桩基础 摩 擦桩 连续梁采用悬臂挂篮施工或支架法施工 路堤结构形式为级配碎石 中粗砂 AB组填料 改良土 地基采用 CFG桩或水泥搅拌桩进行处理 沉降和变形观测里程起始于 DK579 140 终止于 DK602 407 3 其中包括八棵树大 桥 三叉河大桥 英城大桥 龙王庙大桥等 10座大桥 13 个涵洞和 10段路基 1 2 作业区自然状况 1 2 1 地形 地貌 本区段可分为三大地貌单元 即起点到 DK579 333为属低山缓丘区 地势起伏较 大 地势总体北高南低 北部有一陡坎 高差约 13m 向北为微丘状剥蚀平原区 该 段地势上形成中部高南北低 东西向较为平坦 地形纵向起伏较大 DK600 400 DK602 407 3 位于苏台河一 二级阶地 地势平坦 开阔 相对高差 0 12 14m 1 2 2 气象特征 本区段属于中温带亚湿润气候区 年平均气压 995 9mb 年平均气温 6 7oC 极端 最高气温 37 3 oC 极端最低气温 34 6 oC 年平均绝对湿度 9 0mb 日最大绝对湿度 34 5mb 日最小绝对湿度 3mb 年平均降水量 632 7mm 年最大降水量 778 3mm 年最 小降水量 448 1mm 年平均蒸发量 1226 0mm 年最大蒸发量 1392 0mm 平均风速 2 8m s 主导风向 SW 最大定时风速 20m s 主导风向 SW 年最大积雪深度 22cm 最大冻结深度 148cm 1 2 3 地震动参数 据中华人民共和国国家标准 GB18306 2001 中国地震动参数区划图 的划分 铁路工程抗震设计规范 GB50111 2006 的有关规定 结合本段工程地质与水文地 质条件及工程设置的实际情况 本区段地震动峰值加速度值采用 0 05g 相当于地震 基本烈度六度 地震动反应谱特征周期采用 0 35s 1 2 4 地层岩性及地质构造 1 地层岩性 本区段自上而下地层为第四系全新统残积粉质黏土 白垩系下统泥岩夹砂岩 工 程地质特性描述如下 第四系全新统 粉质黏土 Q 4el 呈层状分布于地表 浅灰色 灰黄色 硬塑为主 级普通土 o 150KPa 白垩系下统 泥岩夹砂岩 K 1Ms Ss 泥岩为主 夹有薄层砂岩 泥岩紫红色 含 少量砂砾 泥质结构 层理构造 可见结核 成岩较差 风化产物为土状 砂岩以灰 色 紫红色为主 钙质胶结 成岩较差 风化产物为砂状 岩层走向 NE 倾向 WN 倾 角小于 5 o o 200 400KPa 泥岩具弱膨胀性 2 地质构造 本区段构造单元属黑褶皱系 位于新华夏系第二隆起带 张广岭隆起带 西缘与 第二沉降带东部 松辽平原 两个一级构造单元的衔接复合部位 第三纪以来以下沉 坳陷为主 但不同地区的沉降幅度具有明显的差异 1 2 5 工程地质特征 本区段地层主要为第四系全新统冲积 残积粉质黏土层 厚 1 15m 坚硬 硬塑 局部软塑 中更新统黏质黄土厚 1 20m 硬塑 粉质黏土呈层状分布于黏质黄土层下 部 厚度 2 6m 底部为白垩系泥岩 风化层厚 10 30m 部分地段见第三系富峰山期 玄武岩 石灰系大理岩 沿线存在季节性冻害问题 白垩系泥岩及泥岩夹砂岩 抗风 化能力差 强度低 易崩解 属极软岩 具膨胀性 沿线露出的第四系中更新统黏质 黄土 全新统残积粉质黏土都含有亲水性黏土矿物 具有弱 中等膨胀性 1 2 6 水文地质特征 沿线地下水主要为第四系松散堆积层孔隙潜水 其补给来源主要为大气降水 河 水 人工地表水垂直入渗 第四系孔隙潜水广泛分布于河流漫滩及阶地的砂砾石层中 漫滩及一级阶地地下水位较浅 一般为 1 10m 二级阶地为 5 20m 黄土台地地下 水位差异较大 孔隙水附存于黏质黄土及砂砾石透镜体中 埋深 3 20m 局部可达 30m以上 基岩裂隙水主要分布于剥蚀微丘地带 该地区岩层的构造裂隙及风化裂隙 发育 为地下水的储存创造了条件 地下水主要受大气降水补给 一般埋藏深度大于 10m 随季节变化明显 年水位变化幅度为 2 5m 沿线部分地段地表水和地下水对混 凝土结构具有侵蚀性 以硫酸侵蚀 二氧化碳侵蚀为主 环境作用等级一般为 H1 1 3 沉降和变形观测的目的 客运专线无碴轨道对路基 桥涵 隧道等线下工程的工后沉降要求严格 标准高 设计中对土质路基 桥涵墩台基础等均进行了沉降变形计算 采取了相应的设计措施 而影响沉降计算的因素较多 沉降计算的精度不足以控制无碴轨道工后沉降 施工期 必须按设计要求进行系统的沉降变形动态观测 通过对沉降观测数据系统综合分析评 估 验证或调整设计措施 使路基 桥涵 隧道工程达到规定的变形控制要求 分析 推算出最终沉降量和工后沉降 合理确定无碴轨道开始铺设时间 确保客运专线无碴 轨道结构铺设质量 1 4 编制依据 为满足客运专线沉降变形观测系统的技术要求 保证沉降变形观测系统的质量 制定本沉降变形观测实施方案的主要依据有 1 客运专线铁路无碴轨道铺设条件评估技术指南 铁建设 2006 158 号 2 客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定 铁建设 2006 189 号 3 新建铁路工程测量规范 TB10101 99 4 国家一 二等水准测量规范 GB12897 91 5 哈大高速铁路工程设计有关文件及设计图纸 6 新建铁路哈尔滨至大连客运专线沉降变形观测系统实施细则 2007 年 12 月 2 沉降变形观测范围及内容 2 1 路基 根据不同的路基高度和地基条件 路基沉降观测的主要内容有 路基面的沉降变 形观测 路基基底沉降观测 路基本体的沉降观测 路基本体水平位移观测 2 2 桥涵 桥涵沉降观测的主要内容有 桥梁墩台沉降观测 预应力混凝土梁的徐变上拱变 形沉降观测 涵洞沉降观测 2 3 过渡段 根据过渡段的设计形式 沉降观测的主要内容有 路桥过渡段沉降观测 路堤与 涵洞过渡段沉降观测 路堤与路堑过渡段沉降观测 3 观测点布置汇总 根据本标段实际情况及设计资料要求 规划了整个标段的沉降变形观测点 具体 如表 3 1和标 3 2 表 3 1 路基沉降变形观测统计表 观测位置及点数 单位工程 左侧路肩 观测 桩 左侧 坡脚 观测 桩 基床 底层 沉降 板 基底 沉降 板 右侧 坡脚 观测 桩 右侧 路肩 观测 桩 备 注 DK579 140 DK5 79 333 52 6 3 3 3 3 6 DK584 675 48 DK585 835 7 32 32 6 12 32 32 DK586 008 3 D K586 232 29 9 9 9 9 9 9 DK590 080 88 DK591 146 12 17 14 15 15 14 17 DK591 745 88 DK592 462 95 12 8 10 9 8 12 DK592 801 05 DK593 879 60 13 11 9 9 11 13 DK594 250 04 DK595 160 70 20 18 13 19 18 20 DK595 335 30 DK595 892 49 9 7 7 7 7 9 DK597 113 5 D K598 687 2 61 61 50 55 61 61 DK600 398 78 DK602 407 3 63 63 44 50 63 63 说明 1 填筑期间每填 筑一层观测一次 同时保证不超过 3 天观测 1次 2 堆载预压至满 足无碴轨道铺设要 求期间 第 1 15 天每 3天观测 1次 第 16 90 天每 7 天观测 1次 第 90 180 天每 15 天观测 1次 3 预压土卸载 铺级配碎石至无碴 轨道铺设期间 前 15天每 3天观测 1次 第 15天后 每 7天观测 1次 合 计 242 226 166 188 226 242 表 3 2 桥涵沉降观测统计表 观测位置及点数单位工程 承台 墩身 连续梁 备 注 立白特大桥 318 318 90 药厂大桥 10 10 18 红嘴河特大桥 228 228 86 小塔子特大桥 38 38 小塔子大桥 22 22 英城子大桥 24 24 龙王庙大桥 12 12 三岔河特大桥 76 76 八棵树特大桥 106 106 靠山屯大桥 8 8 说明 1 承台和墩身仅选择观测一项 即在 承台施工后开始观测 在墩身施工拆模 后承台停止观测转到墩身观测 观测频 率为 1次 周 荷载变化前后各观测 1 次 2 梁体部分在张拉前后各观测 1次 张拉完至无碴轨道铺设前 1次 1 3 5 天 后期 1次 周 涵 洞 104 104 基础施工完设观测点 涵身施工完成移 至边墙 观测频次为荷载变化前后或 1 次 周 无碴轨道铺设前 1次 周 合 计 946 946 194 4 沉降变形观测网的建立 4 1 沉降变形观测网的基本要求 沉降变形观测测量按 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 的要求执行 水平位移观测网采用独立坐标系统 按观测精度要求建立 垂直位移观测网采用二等水准测量精度要求建立 建立沉降变形观测网 布设水准基点和工作基点 高程应用施工高程控制网系统 并与施工高程控制网联测 全线二等水准测量贯通后 将垂直位移观测网与二等水准 点联测 统一归化为二等水准基点上 85 黄海高程基准 水平位移观测网与 CP 或 CP 控制点联测 引入客运专线无碴轨道铁路工程测量平面坐标系统 实现与施工平 面控制网坐标的相互转换 4 2 观测水准基点 工作基点的布设 4 2 1 观测水准基点的布设 在沿线已有水准基点的基础上 设置观测水准点 每个独立观测网应设置不少于 3个基准点 本管段范围内的水准基点采用设计院提供的 25个 等水准点和 56个加密点 设 计院提供的高程控制网中 CPI067 CPI082 以及 CP 119 CP 143 4 2 2 工作基点的布设 为满足沉降变形观测精度要求 在两水准基点之间沿线路方向按间距不大于 100m 距路基中心距离小于 100m布设工作基点 工作基点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 对观测条件较好或观测项目较少的工程 不设 立工作基点 在基准点上直接测量变形观测点 工作基点采用混凝土预制桩 预制时 插入 28mm 长 60cm顶端圆滑的钢筋 桩周上部 30cm用混凝土浇注固定并编号 埋 深不得小于 2 0m 本管段冻土层厚度 1 6m 并应采取防护措施加以保护 本管段范围内的工作基点采用设计院提供的 II等网点及在其基础上加密的水准点 D120 1 D140 4 为便于观测 观测水准基点 工作基点要做好点之记 观测水准 基点 工作基点与铁路路线平面布置图见附图 4 1 4 2 3 工作基点的校核 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 4 3 沉降变形观测网的主要技术要求 垂直位移监测网应布设成闭合环状 结点或附合水准路线等形式 水平位移观测 网控制点宜采用强制归心装置的观测墩 照准标志应采用强制对中装置的觇牌或红外 测距反射片 沉降变形观测网和水平位移监测网主要技术要求见表 4 1和表 4 2 变 形测量精度要求见表 4 3 表 4 1 沉降变形观测网的主要技术要求 等级 相邻基准点的高 差中误差 mm 每站高差中 误差 mm 往返较差 附合或 环线闭合差 mm 监测已测高 差较差 mm 使用仪器观测 方法的要求 三等 1 0 0 3 0 6 n 0 8 n DS0 5或 DS1型 仪器 按暂行 二等水准测量 的技术要求施 测 表 4 2 水平位移监测网的主要技术要求 相邻基准点的点位中 误差 mm 平均边长 m 测角中误差 最弱边相对中 误差 作业要求 350 1 8 1 70000 按照国家三等平面控 制要求观测 6 0 350 2 5 1 40000 表 4 3 变形测量精度要求 垂直位移测量 水平位移测量 变形观测点高程 中误差 mm 相邻变形观测点高程中 误差 mm 变形观测点的点位 中误差 mm 0 5 0 3 0 5 5 沉降变形观测方案设计 5 1 路基沉降变形观测 5 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 观测点应设在同一横断面上 这样有利于观测点的看护 便于集中观测 统 一观测频率 更重要的是便于各观测数据的综合分析 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 5m的路堤可放宽到 100m 地形条件变化较大地段应适当加密 观测断面 4 一般路基填筑至路基基床表层顶面 加堆载预压的路堤填筑至基床底层表面 后 在路基面设观测桩 进行路基面沉降观测 观测时间不少于 6个月 根据观测结 果 分析评价地基的最终沉降量完成时间 及时调整设计措施使地基处理达到预定的 控制要求 5 测点及观测元器件的埋设位置应符合设计要求 且标设准确 埋设稳定 观 测期间应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 5 1 2 观测断面及点的设置 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 结合沉降观测方法 和工期要求具体确定 每个工点观测断面及观测点的数量 埋设观测元件的种类 数 量 根据设计要求和设计原则由设计 施工 监理方在现场核查确定 并填写 工点 沉降观测断面 点布置表 5 1 3 沉降观测元件的选取 埋设 1 观测元件的选取 观测元件应满足工后沉降的评估需要及精度要求 路基面采用观测桩观测 地基 面采用沉降板相结合进行观测 2 观测元件的埋设 观测元件除沉降观测桩外 均应在地基加固完成后 路基填 筑施工前埋设 沉降观测桩 采用 100mm 100mm 1100mm规格的 C15混凝土预制桩 埋入钢筋原 长不小于 40cm 直径不小于 20mm 底部做成带弯钩状 露出 混凝土面 5mm打磨成半球状表面作好防锈处理 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 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基床底层顶面 埋设规格见图 5 1 采用水准仪 按国家二等水准测量方法测量沉降监测桩标高变化 路堤地段位移桩埋设于堤脚外 1m 处 用全站仪测量位移桩水平位移变化 图 5 1 路基面沉降观测桩参考图 单位 mm 沉降板 由底钢板 50cm 50cm 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 见图 5 2 沉降板埋设位置应 按设计测量确定 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 二等水准测量方法测量 埋设就位的沉降板测量 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 5 1 4 监测方法及要求 1 观测频度要求 所有元件埋设后 必须测试初始读数 在路堤正式填筑前 必须对所有元件进 行复测 作为正式初始读数 50 50 沉 降 板 示 意 图1 0 单 位 m 双 面 电 弧 焊 接 40mPVC护 管 75m 沉 降 板 钢 底 板 示 意 图1 0 单 位 m 103N1 0 L 24m5R2510 沉 降 板 钢 底 板 10 101 0 单 位 m 沉 降 板 焊 接 钢 筋 大 样 图 金 属 测 杆 镀 锌 铁 管 图 5 2 沉降板大样图 路基施工各阶段沉降观测频次应满足表 5 1要求 测试过程中发现异常情况时 必须及时查明原因 尽快妥善处理 表 5 1 路基沉降观测频次 观测阶段 观测频次 一般 1次 天 沉降量突变 2 3 次 天填筑或堆载 两次填筑间隔时间较长 1次 3 天 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 堆载预压或 路基施工完毕 冬季 冻结期与冻融期 观测频次比平常期增加一倍 第 1个月 1次 2 周 第 2 3 个月 1次 月无碴轨道铺设后 3 12 个月 1次 3 月 2 观测方法及测量精度要求 所有标高水准测量应满足二等变形等级测量技术要求 测量精度 1mm 读数取 位至 0 1mm 3 元件保护要求 根据沉降变形观测监测组的工作安排 各小组成员按分工在管区内进行元器件 的埋设 观测和保护工作 元件埋设前应根据现场情况以及元件自身编号作好记录 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 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 各施工队应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 5 2 桥涵沉降变形观测 5 2 1 一般要求 1 桥梁变形观测应以墩台基础的沉降和预应力混凝土连续梁的徐变上拱变形为 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 徐变的变形观测可每 30孔选择 1孔进行 现 浇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 岩石地基等良好地 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 5 2 2 观测点的布置 1 墩台沉降观测点可在墩身或承台上布置 每个墩台身及承台两侧对称布置 2 个观测点 2 预应力混凝土梁徐变上拱变 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 3 涵洞沉降观测点设在涵洞边 墙 两侧帽石上 每个涵洞测点数 4个 4 桥涵变形观测点埋设按照设 计 图 5 3施做 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 5 2 3 观测精度 桥涵基础沉降和梁体徐变变形观测精度为 1mm 读数取位至 0 1mm 5 2 4 观测频次 3m 20m钢 筋 10m 图 5 3 桥涵变形观测点设计图 墩台沉降观测频次 梁体竖向变形观测频次 涵洞沉降观测频次分别见表 5 2 表 5 3 表 5 4 表 5 2 墩台沉降观测频次 观测频次观测阶段 观测期限 观测周期 备注 墩 台 基 础 施 工 完 成 设置观测点 墩台混凝土施工 全程 荷载变化前 后各一次或 1次 周 承台回填时 测点应 移至墩身或墩顶 架梁前 全程 1次 周 预制梁 架设 全程 前后各一次预制梁 桥 附属设 施施工 全程 荷载变化前 后各一次或 1次 周 制梁前 全程 1次 周 上部结 构施工 中 全程 荷载变化前 后各一次或 1次 周桥位施工桥梁 附属设 施施工 全程 荷载变化前 后各一次或 1次 周 架桥机 运梁车 通过 全程 前后各一次 至少进行 2次通过前 后的观测 桥 梁 主 体 工 程 完 工 无 碴 轨 道 铺 设 前 6 个月 1次 周 岩石地基的桥梁 一 般不宜少于 2个月 无碴轨道铺设期间 全程 1次 天 0 3 个月 1次 月 4 12 个月 1次 3 个月无 碴 轨 道 铺 设 完 成 后 24 个 月 13 24 个月 1次 6 个月 工后沉降长期观测 注 观测墩台沉降时 应同时记录结构荷载状态 环境温度及天气日照情况 表 5 3 梁体竖向变形观测频次 观测频次观测阶段 观测期限 观测周期 备注 桥梁施工完成 设置观测点 预应力张拉期间 全程 张拉前后各一次 测试梁体弹性变形 桥梁附属设施安装 全程 张拉前后各一次 测试梁体弹性变形 预应力张拉完成 无 碴轨道铺设前 60 天 1次 1 3 5 天 后期 1次 周 无碴轨道铺设期间 全程 1次 天 无 碴 轨 道 铺 设 完 成 后 24 0 3 个月 1次 月 残余徐变变形长期 4 12 个月 1次 3 个月个 月 13 24 个月 1次 6 个月 观测 注 测试梁体徐变上拱变形时 应同时记录梁体荷载状态 环境温度及天气日照情况 表 5 4 涵洞沉降观测频次 观测频次观测阶段 观测期限 观测周期 备注 涵洞基础施工完成 设置观测点 涵洞主体施工完成 全程 荷载变化前后各一次或 1次 周 观测点移至边墙两侧 洞顶填土施工 全程 荷载变化前后各一次或 1次 周 架桥机 运梁车 通过 全程 前后 至少进行 2次通过前 后的观测 涵洞完工 无碴轨 道铺设前 6 个月 1次 周 岩石地基的涵洞 一 般不宜少于 2个月 无碴轨道铺设期间 全程 1次 天 0 3 个月 1次 月 4 12 个月 1次 3 个月无 碴 轨 道 铺 设 完 成 后 24 个 月 13 24 个月 1次 6 个月 工后沉降长期观测 注 测试涵洞沉降时 应同时记录结构荷载状态 环境温度及天气日照情况 5 3 过渡段沉降观测 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 沉降观测期与路基相 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 5 10m 处 20 30m 处 50m 处各设一个观测断面 剖面沉降沿线路斜向对角线连续布置沉降管 并在沉降管口设置沉降观测桩 3 路堤和路堑过渡段在分界处设路基面观测断面 每观测断面设 3个观测桩 4 沉降观测水准的测量精度不低于 1mm 读数取位至 0 1mm 5 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 5 4 作业方法与技术要求 5 4 1 使用仪器 依据水准测量规范和本单位实际情况 本次水准测量外业观测采用瑞士生产的莱 卡 DNA03型电子水准仪及配套一对因瓦条形码水准尺进行测量 仪器标称精度为每公 里观测高差中误差 0 3mm 水平位移观测采用全站仪 仪器使用前须经仪器检定部门 鉴定合格 作业前须对水准仪和水准尺 全站仪进行检校 作业前 后及作业过程中须定期 进行水准仪视准轴与水准管轴平行性检验 即 i角检验 要求对于二等水准 i 15 5 4 2 人员组织 为了高质量地完成本次沉降与变形观测工作 中铁十九局集团公司哈大铁路客运 专线项目经理部与辽宁工程技术大学测绘与地理科学学院合作 组织测绘专业技术队 伍来完成本次任务 参与观测的人员必须经过培训合格后才能上岗 人员构成与作业 组配置如下 1 项目负责人 1人 主要负责技术设计与技术总结 作业队伍组织 掌握工程 进度 外业观测组人员配置与调动以及后勤保障等工作 2 技术负责人 1人 主要负责总体技术方案确定 外业观测路线选定 观测成 果质量检查以及各作业组每日观测工作量和内容安排 安全等工作 3 观测组两组 每组 4人 其中组长 副组长各 1人 负责主测和内业处理 其余人员负责立尺和跑点选线 4 司机 1人 负责各观测组的交通运输 5 4 3 技术要求 沉降观测网按国家二等水准测量技术要求观测 观测精度不低于 1mm 读数取位 至 0 1mm 沉降监测点按国家一等水准测量技术要求观测 其主要技术指标见表 5 5 表 5 5 二等水准测量主要技术指标 等级 仪器 视线长度 m 视线高度 下丝读 数 m 前后视 距差 m 前后视距 累计差 m 往返较差 附合或 环线闭合差 mm 一等 DSZ05 DS05 30 0 5 0 5 1 0 0 3 或 2nL DS1 50 二等 DSZ05 DS05 60 0 3 1 0 3 0 1 或 4 注 L 为水准路线长度 单位为 km n 为测站数 5 4 4 作业方法 1 一般要求 所使用的仪器和设备应进行定期检查并作出详细记录 每次测量采用同一仪器 固定观测人员 采用相同的观测路线和观测方法 在基本相同的环境和观测条件下工 作 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 2 观测路线 为满足以上要求 本表段各段路基 涵洞 各桥梁观测路线见附图 5 4至图 5 25 3 观测方法 二等水准测量采用单路线往返观测 水准测量观测程序是 往测奇数站上观测顺序 后视基本分划 前视基本分划 前视辅助分划 后视辅助分划 往测偶数站上观测顺序是 前视基本分划 后视基本分划 后视 辅助分划 前视辅助分划 返测时 奇数测站和偶数测站的观测顺序与往测时相反 奇数测站是 前后后前 偶数测站是 后前前后 注意事项 a 水准路线应尽量沿坡度平缓的交通道路布设 b 选择标尺分划成像清晰 稳定和气温变化小的时间观测 c 观测前二十分钟将仪器置于露天阴凉处 晴天观测要打伞 迁站时罩上仪器罩 d 视线长度 视线高不能超限 每站的前 后视距基本相等 e 安置脚架应使两脚与水准路线方向平行 第三脚轮换置于路线的左 右两侧 观测员绕第三脚于半米外走动 f 一测段水准路线上 两个水准点之间 的测站数必须是偶数 往 返测的前 后 标尺必须交换 g 各测段应沿同一路线 用同类仪器与尺承进行往返测 最好是往 返测的测站 和尺承位置相同 h 相邻测站观测程序相反 4 观测成果整理方法与要求 观测成果整理按如下步骤 方法和要求进行整理 按实际观测的水准路线绘出附和或闭合环草图 作为计算高差闭合差的工作底 图 每日外业观测结束当天 各组须立即把本组的电子观测记录手簿传输到计算机 中 并用平差软件计算观测成果 打印出观测记录和观测成果经检查确认无误后签字 归档 并将电子资料在电脑里做好备份 平差计算前对水准网所用高差加入水准尺长度误差改正 和正常水准面不平行 改正 等项改正 具体改正方法见 国家一 二等水准测量规范 GB12897 91 水准测量外业高差改正数计算章节 平差计算 水准网的解算及平差计算采用同济大学开发的 水准网平差软件 分别进行整体评差 6 观测资料的整理 6 1 资料整理要求 1 所有测试数据应真实 可靠 并有可追溯性 记录必须清晰 不得擦改 测 试 记录人员必须签名 2 所自动采集的观测数据应及时在计算机内备份 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 3 按照资料提交要求及时对测试数据进行整理 分析 汇总 绘制有关分析曲 线及完成有关报告 在路基面观测第三个月末 六个月末及无碴轨道铺设前以书面和 电子文件将每个断面 点 的路基面 地基面沉降观测资料 沉降观测结果分析报送 评估单位 对于桥涵工程 在无碴轨道铺设前以书面和电子文件将沉降观测资料 沉 降观测结果分析报送评估单位 4 路基填筑过程中应及时整理中心沉降监测点的沉降量 当路堤中心地基处沉 降观测点沉降量大于 10mm 天时 应及时上报 并停止填筑施工 待沉降稳定后再恢 复填筑 必要时采用卸载措施 5 观测数据及观测报告作为铺设无碴轨道前评判路基工后沉降是否满足要求及 作为工程竣工验收的依据 6 2 提交资料 1 沉降观测资料表格 沉降观测资料表格有 工点沉降观测断面 点布置表 沉降板观测资料汇总表 路基面沉降观测资料汇总 剖面沉降管测试资料汇总表 路堤施工过程和完成后填土 高 h 时间 t 沉降 s曲线格式 路基面沉降时间 t 沉降 s曲线格式 桥梁墩台沉降 观测汇总表 涵洞沉降观测汇总表 桥梁梁部徐变观测汇总表 2 边桩水平位移观测资料 边桩水平位移观测资料为边桩水平位移测量汇总表 3 观测点的平面 纵断面和横断面布置图 控制点平面布置图 4 标石 标志规格及埋设图 5 仪器检测及校正资料 6 观测记录本 簿 7 平差计算 成果质量评定资料及测量成果表 8 沉降变形过程及变形图表 9 沉降变形评估分析成果资料 7 沉降观测结果的分析与评估 7 1 路基 路基沉降需要经过一个较长的过程 在施加荷载的初期 沉降速率由小到大 随 着时间增长 沉降的速度由大变小 沉降过程趋于稳定 填土高度不同的路基 沉降 曲线的斜率不同 沉降速率越大 沉降稳定需要的时间越长 但当路堤达到设计高度 后 其沉降可以某种曲线方程描述 路基沉降在荷载保持稳定条件下的地基沉降可用 下列两种曲线来拟合 双曲线 S t S 1 e a t 指数曲线 S t S 0 a 1 e 0 tb 利用这些曲线方程可以计算任一时刻 t t t 0 沉降量 St 沉降速率 St以及沉降速 率变化率 S t 当 t 时 利用极限方程可以推算出最终地基沉降量 S 其中 t0为 荷载稳定之后的某一时刻 1 绘制沉降曲线 路基施工至设计预压标高后 持续监测不少于 6个月 将监测数据分剖面绘制成 时间 填土高 沉降量 曲线 如图 7 1所示 再按实际沉降推算法推算总沉降量 工后沉降值及后期的沉降速率 根据分析结果并结合工期要求 验证设计 调整措施 使沉降满足施工控制要求 2 沉降推算方法 利用实测数据推算最终沉降量的 常用方法有 双曲线法 三点法 对 数曲线法 沉降速率法 星野法 指数曲线法 及修正有双曲线法等 根据现有的研究成果 推算方法与实 际沉降对比 积累经验较多的推算方 法主要有双曲线法和沉降速率法 3 沉降推算 1 推算总沉降量和不同时期的沉降 宜采用双曲线法和指数曲线法 指数曲线法 a 推算最终沉降量的公式为 S St3 S t2 St1 St2 S t3 St2 S t2 St1 S t3 St2 b 推算任意时刻沉降量的公式为 S t S 1 Ae Bt SdAe Bt 式中 B 1 t2 t1 ln St2 St1 St3 St2 S d St1 S 1 Aexp Bt1 Aexp Bt1 A 8 2 双曲线法 a 推算最终沉降量的公式为 S t2 t1 t2 St2 t1 St1 x b 推算任意时刻沉降量的公式为 S t t a t S a t 2 St1 S t1 2 沉降速率法 根据实际的监测数据计算 确定地基沉降速率 公式为 v t 12t 通过沉降速率的推算 便可计算出满足工后沉降所需的预压时间 t时刻对应的沉 填土高度H沉降量S 时 间 t0路 基 本 体 沉 降 监 测单 点 位 移 计 或 分 层 沉 降 计沉 降 板 路 堤 基 底 沉 降 监 测地 基 深 层 沉 降 监 测 路 基 面 沉 降 监 测 桩加 固 层 底 线 或 地 层 分 界 线 边 桩4 3 b5 02 图 7 1 时间 填土高 沉降量曲线 降速率 以此作为控制路基沉降稳定与否的依据 4 沉降分析评估的内容与要求 根据监测数据推算沉降 推算的准确性必须经过评估 系统的分析评估目前主要 有以下三部分内容 1 监测数据和趋势确定的检验 检验监测数据与拟合的沉降双曲线之间趋势的符合性 当两者之间的相关关系 r 满足相关系数 r 0 92 时为 优 2 预测稳定性检验 根据监测数据和拟合的沉降曲线 推算一定时期 一般为 6个月 后的沉降 拟 合曲线的推导一般以三个月为周期反复进行以不断逼近路基的真实变形状况 具体的 说 在路堤完成填筑 安装沉降观测桩后 按规定的周期测定三个月后可根据三个月 测定的沉降观测结果推导第一个拟合曲线 S1 t 根据这个沉降拟合曲线可外推 预 测 六个月后的沉降 S1 t 6 个月 然后继续观测三个月 并检查第一次预测结果是 否合理 然后根据总共六个月观测的结果推导第二个更接近时间的沉降拟合曲线 S2 t 以这种方式不断逼近真实的路基变形发展 当间隔不少于 3个月的两次预测最终 沉降的差值不应大于 8mm 认为预测的稳定性达到了 优 3 预测准确性的要求 当预测的时间满足条件 S t S t 75 时 预测才是准确的 式中 s t 预测时的沉降观测值 s t 时间 t时预测的最终沉降值 7 2 桥涵 1 桥涵基础沉降分析评估应采用曲线回归法 对于预制梁桥 基础沉降应按墩台 混凝土施工后 架梁前 后三阶段进行 对于原位施工的桥梁及涵洞 基础沉降应根 据实际施工状态及荷载变化情况 划分多个阶段 1 根据桥涵实际荷载情况及观测数据 应作多个阶段的回归分析及预测 综合 确定沉降变形的趋势 曲线回归的相关系数应不低于 0 92 首次回归分析时 观测期 不应少于桥涵主体工程完工后 3个月 对于岩石地基等良好地质的桥涵不应少于 30天 2 利用两次回归结果预测的最终沉降的差值不应大于 8mm 两次预测的时间间 隔一般不少于 3个月 对于岩石地基等良好地质的桥涵不应少于 30天 3 桥梁主体结构完工至无碴轨道铺设前 沉降预测的时间应满足以下条件 S t S t 75 式中 s t 预测时的沉降观测值 s t 时间 t时预测的最终沉降值 2 设计预测的总沉降量与通过实测资料预测的总沉降量之差不宜大于 10mm 3 处于岩石地基等良好地质的桥涵 当墩台沉降值趋于稳定且沉降总量不大于 5mm时 可判定沉降满足无碴轨道铺设条件 4 预应力混凝土桥梁上部结构的变形要求 1 终张拉完成时 梁体跨中弹性变形不宜大于设计值的 1 05倍 2 扣除各项弹性变形 终张拉 2个月后 跨中徐变上拱 L 50m 时 不应大 于 7mm L 50m 时 不应大于 L 7000或 14 mm 3 不能满足上述要求时 应根据梁体变形的实测结果 确定梁体的实际弹性变 形计徐变变形系数 并按下式估算无碴轨道的最早铺设时间 t t 弹性 允许 式中 根据实测结果确定的混凝土徐变系数终极值 t 根据实测结果确定的铺设无碴轨道时混凝土徐变系数 弹性 实测梁体终张拉后的弹性变形 允许 L 50m 时为 10mm L 50m 时为 L 5000或 20mm 5 预测的涵洞工后沉降量不应大于 15mm 7 3 过渡段 1 一般规定 过渡段工后沉降的分析评估应沿线路方向考虑各观测断面和各种结构物之间的关 系综合进行 对线路不同下部基础结构物之间以及不同地基条件或不同地基处理方法 之间形成的各种过渡段 应重点分析评估其差异沉降 2 过渡段沉降的预测 评估方法 过渡段沉降的预测 评估方法同路基的预测 评估方法 3 过渡段铺设无碴轨道技术条件的评定 过渡段不同结构物间的预测差异沉降不应大于 5mm 预测沉降引起沿线路方向的 折角不应大于 1 1000 附图 1 哈大铁路客运专线 TJ 3标段路基 桥涵沉降和变形观测控制点平 面布置图 附图 4 1 2 哈大铁路客运专线 TJ 3标段沉降观测各桥涵 路基观测路线设计 示意图 附图 5 4至图 5 25 目 录