京沪培训教材-沉降变形观测技术要求与线下工程沉降评估.ppt

京沪高速铁路线下工程 沉降变形观测及评估 中铁铁二院工程集团团有限责责任公司 汇报汇报人: 王珣 沉降变形观测技术要求与 线下工程沉降评估 沉降变形观测技术要求（重点）1 线下工程沉降评估2 今天我们将为大家主要介绍京沪高速铁 路线下工程沉降变形观测评估实施细则（以 下简称细则）中的如下两个方面： 2 目 录 路基工程沉降变形观测技术要求1 桥涵工程沉降变形观测技术要求2 隧道工程沉降变形观测技术要求3 过渡段工程沉降变形观测技术要求 4 3 目 录 沉降变形观测技术要求包涵以下五点的技 术要求： 1、观测断面及观测点的设置原则。 2、观测元件与埋设技术要求。 3、观测水准路线。 4、观测频次。 5、内业资料整理。 4 5 路基工程沉降变形观测技术要求 5.1观测断面及观测点的设置原则 5.1.1路基工程沉降变形观测以路基面沉降观测和地 基沉降观测为主。 根据不同的结构部位、填方高度、地基条件、 堆载预压等具体情况来设置沉降变形观测断面。同 时应根据施工过程中掌握的地形、地质变化情况调 整或增设观测断面。 1 、沿线路方向的间距一般不大于50m；对地势平 坦且地基条件均匀良好的路堑、填方高度小于5m且 地基条件均匀良好的路堤可放宽到100m。 5 5 路基工程沉降变形观测技术要求 2、 对地形、地质条件变化较大地段应加密断面 ，一般间距不大于25m，在变化点附近应设观测断面 ，以确保能够反映真实差异沉降。 3 、一个沉降观测单元（连续路基沉降观测区段 为一单元）应不少于2个观测断面。 4 、对地形横向坡度大于1：5或地层横向厚度变 化的地段应布设不少于1个横向观测断面。 5.1.3观测点布置原则 1 、为有利于测点看护，集中观测，统一观测频 率，各观测项目数据的综合分析，各部位观测点须 设在同一横断面上。 6 5 路基工程沉降变形观测技术要求 2、一般路堤地段观测断面包括沉降观测桩和沉降 板，沉降观测桩每断面设置3个，布置于双线路基中 心及左右线中心两侧各2m处；沉降板每断面设置1个 ，布置于双线路基中心。 3、软土、松软土路堤地段观测断面一般包括剖面 沉降管、沉降观测桩、沉降板和位移观测桩。沉降 观测桩每断面设置3个，布置于双线路基中心及左右 线中心两侧各2m处，沉降板位于双线路基中心，位 移观测边桩分别位于两侧坡角外2m、10m处，并与沉 降观测桩及沉降板位于同一断面上，剖面沉降管位 于基底。 7 5 路基工程沉降变形观测技术要求 沉降观测桩 沉降磁环 位移边桩剖面沉降管 路基观测点布置示意图 8 5 路基工程沉降变形观测技术要求 4、沉降板设置应严格按设计文件要求执行，一般 按以下原则设置： （1）对路堤填高小于3m且压缩层厚度小于5m地段， 设置断面间距为200m； （2）对压缩层厚度大于20m地段，设置断面间距为 50m； （3）其余情况根据具体情况，设置断面间距为50 100m； （4）地面横坡或压缩层底横坡大于1：5时，横断面 布置两处沉降板，一处位于路基中心，另外一处根 据具体地形地质情况布置。 9 5 路基工程沉降变形观测技术要求 5、预压地段，预压期因基床表层尚未施工，路基 顶面沉降观测应在预压土方底部（基床底层顶面） 布置沉降元件进行，即在基床底层顶面临时布置沉 降板，位移观测以及基底沉降观测布置与无预压段 完全一致，预压土方卸除时临时沉降板随之拆除， 基床表层施工后，于路基面上设置正式沉降观测桩 。 6、路堑地段观测断面分别于路基中心，左右中心 线以外2m的路基面处各设1根沉降观测桩，观测路基 面的沉降。 10 5 路基工程沉降变形观测技术要求 7 徐沪段深厚层地基分层沉降监测：深厚层第四系 土层地段、软土地段的桥路过渡段及不同地层结构 附近设置。采用机动钻孔（108mm）引孔埋设PVC 管（49mm）和沉降磁环，利用电磁式深层沉降仪 进行观测。分层设置，厚度大于3m时，每3m增设一 组，地层界面和加固底面设置磁环。具体布置断面 和布置位置按设计文件要求执行。 对于剖面沉降管以及沉降磁环并未纳入本次 的水准观测网，需要严格按照设计文件要求进行埋 设和观测。 11 5 路基工程沉降变形观测技术要求 5.1.4 路基水准路线观测按二等水准测量精度要求 形成附合水准路线，沉降观测点位布设及水准路线 观测示意图如图5.1.4所示： 12 5 路基工程沉降变形观测技术要求 5.2观测元件与埋设技术要求 沉降观测桩：选择20mm钢筋，顶部磨圆，底部 焊接弯钩，待基床表层级配碎石施工完成后，在观 测断面通过测量埋置在设计位置，埋置深度不小于 0.3m，桩周0.15m用C15混凝土浇筑固定，完成埋设 后测量桩顶标高作为初始读数。 13 5 路基工程沉降变形观测技术要求 沉降板：应严格按设计要求进行埋设，一般情况 如下：由底板、金属测杆（20镀锌铁管）及保护 套管（49 PVC管）组成。钢筋混凝土底板尺寸为 50cm50cm,厚3cm或钢底板尺寸为30cm30cm，厚 0.8cm。 14 5 路基工程沉降变形观测技术要求 1 沉降板埋设位置处可垫10cm砂垫层找平，埋设时 确保底板的水平与垂直度，确保测杆与地面垂直。 2 放好沉降板后，回填一定厚度的垫层，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套管，完成 沉降板的埋设工作。 3 测量埋设就位的沉降板测杆杆顶标高读数作为初 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0.5m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。 15 沉降板埋设 16 5 路基工程沉降变形观测技术要求 剖面沉降管：采用专用塑料硬管，其抗弯刚度应 适应被测土体的竖向位移要求，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 仪探头预埋在剖面沉降管十字导槽内，从一端按一 定间距依次读数。 17 5 路基工程沉降变形观测技术要求 路基基底剖面沉降管在地基加固施工完毕后， 填土至0.6m高度碾压密实后开槽埋设，开槽宽度20 30cm，开槽深度至地基加固表层顶面，槽底回填 0.2m厚的中粗砂，在槽内敷设沉降管（沉降管内穿 入用于拉动测头的镀锌钢丝绳），其上夯填中粗砂 至与碾压面平齐。沉降管埋设位置挡土墙处应预留 孔洞。沉降管敷设完成后，两头应砌筑观测坑，并 加设盖板，以方便观测及对孔口进行长期保护，并 做好坑内及其周围的排水。并于一侧管口处设置观 测桩，观测桩采用C15素混凝土灌注，断面采用 0.5m0.5 m1.0m。待上部一层填料压实稳定后， 连续观测数日，取稳定读数作为初始读数。 18 5 路基工程沉降变形观测技术要求 采用横剖仪和水准仪进行横剖面沉降观测。每 次观测时，首先用水准仪测出横剖面管一侧的观测 桩顶高程，再把横剖仪放置于观测桩顶测量初值， 然后用横剖仪测量各测点。区间每2.0m测量一点， 车站内测点间距可为3.0m。 5.3观测技术要求 5.3.1 路堤地段从路基填土开始进行沉降观测；路 堑地段从级配碎石顶面施工完成开始观测。路基填 筑完成或施加预压荷载后应有不少于6个月的观测和 调整期。观测数据不足以评估或工后沉降评估不能 满足设计要求时，应延长观测时间或采取必要的加 速或控制沉降的措施。 19 5 路基工程沉降变形观测技术要求 5.3.2 沉降观测设备的埋设是在施工过程中进行的 ，施工单位的填筑施工要与设备的埋设做好协调， 做到互不干扰、影响。观测设施的埋设及沉降观测 工作应按要求进行，不能影响路基填筑质量。 5.3.3 路基填筑过程中应及时整理路堤中心沉降观 测点的沉降与边桩的位移量，当中心地基处沉降观 测点沉降量大于10mm/天或边桩水平位移大于5mm/天 、竖向位移大于10mm/天时，应及时通知项目部，并 要求停止填筑施工，待沉降稳定后再恢复填土，必 要时采用卸载措施。 20 5 路基工程沉降变形观测技术要求 5.3.4 观测精度要求：路基沉降观测水准测量的精 度为1.0mm，读数取位至0.01mm；剖面沉降观测的 精度应不低于4mm/30m；位移观测测距误差3mm； 方向观测水平角误差为2.5。 5.3.5观测频次要求：路基沉降观测的频次不低于下 表的规定。 21 5 路基工程沉降变形观测技术要求 22 实际工作进行时，观测时间的间隔还要看地 基的沉降值和沉降速率。当两次连续观测的沉降差 值大于4mm时应加密观测频次；当出现沉降突变、地 下水变化及降雨等外部环境变化时应增加观测频次 。观测应持续到工程验收交由运营管理部门继续观 测。 5 路基工程沉降变形观测技术要求 23 6.1观测点的设置原则 6.1.1 北京至济南黄河南引桥每个桥墩均设置承台 观测标、墩身观测标；济南至徐州段桥梁隔墩设置 承台、墩身观测标；徐州至上海段每个桥墩均设置 承台观测标、墩身观测标。 承台观测标： 设置两个观测标，观测标-1设置于底层承台左侧 小里程角上，观测标-2设置于底层承台右侧大里程 角上。承台观测标作为临时观测标，当墩身观测标 正常使用后，承台观测标随基坑回填将不再使用。 6 桥涵工程沉降变形观测技术要求 24 墩身观测标： 1 观测点数量每墩不少于2处， 位于墩身两侧； 2 桥墩标一般设置在墩底高出地 面或水位1.0m左右。当墩身较矮立 尺困难时，桥墩观测标位置可降低 或设置在对应墩身埋标位置的顶帽 上。特殊情况可按照确保观测精度 、观测方便、利于测点保护的原则 ，确定相应的位置。桥墩上观测标 的具体设置位置见右图： 6 桥涵工程沉降变形观测技术要求 25 桥台观测标： 原则上应设置在台顶（台帽及背墙顶），测点数 量不少于4处，分别设在台帽两侧及背墙两侧（横桥 向）。 梁体观测标： 1 对原材料变化不大、预制工艺稳定、批量生产 的预应力混凝土预制梁，每30孔选择1孔设置观测标 ，当实测弹性上拱度大于设计值的梁，前后未观测 的梁应补充观测标，逐孔进行观测；其余现浇梁逐 孔设置观测标。移动模架施工的梁，对前6孔进行重 点观测，以验证支架预设拱度的精度。 6 桥涵工程沉降变形观测技术要求 26 验证达到设计要求后，可每10孔选择1孔设置观测 标，当实测弹性上拱度大于设计值的梁，前后未观 测的梁应补充观测标，逐孔进行观测。 2 观测点布置 简支梁的一孔梁设置观测标6个，分别位于两侧支 点及跨中；连续梁上的观测标，根据不同跨度，分 别在支点、中跨跨中及边跨1/4跨中附近设置，3跨 以上连续梁中跨布置点相同，详见附图。 6 桥涵工程沉降变形观测技术要求 27 6 桥涵工程沉降变形观测技术要求 腹板 28 梁体观测标（跨中处） 未埋设于箱梁腹 板处 长度过长，顶部 未见磨圆 梁体观测标（支痤处） 29 3 钢结构桥梁梁部不存在徐变，为了观测变形，每 孔设置6个观测标，分别在支点及跨中设置。 4 对大跨度桥梁等特殊结构应由设计单位单独制定 变形观测方案，施工单位按照设计方案进行观测。 涵洞观测标： 每座涵洞均要进行沉降观测，观测标原则上应设 在涵洞两侧的边墙上，在涵洞进出口及涵洞中心分 别设置，每座涵洞测点数量为6个。涵洞填土后观测 点可从边墙位置移动到帽石上，涵洞进出口的帽石 上各设置两个测点，位于帽石两侧位置； 6 桥涵工程沉降变形观测技术要求 30 6.1.7桥梁梁部水准路线观测按二等水准测量精度要 求形成闭合水准路线，沉降观测点位布设及水准路 线观测示意图如图6.1.7所示，其中测点1，2，3，4 构成第一个闭合环，测点3，4，5，6构成第二个闭 合环。 6 桥涵工程沉降变形观测技术要求 31 如何进行徐变观测？ 首先我们需要明确以下2个方面。 什么是弹性上拱？ 弹性上拱是由于预应力混凝土梁在张拉过程由于 张拉力而引起的上拱变形，梁的预应力张拉包括了3 个阶段（预张拉，初张拉、终张拉），我们认为他 们引起的弹性上拱是一瞬间完成的。 什么是徐变上拱？ 徐变上拱：预应力混凝土梁在应力不变的情况下 ，应变增加而引起的梁体上拱现象。 32 6 桥涵工程沉降变形观测技术要求 梁体徐变观测示意图 存梁台座的沉降观测不在我们的沉降观测范围之内，但 是必须严格按照制梁场的规定进行操作。 33 6.1.8 桥梁墩台水准路线观测按二等水准测量精度 要求形成闭合水准路线，沉降观测点位布设于墩台 两侧，水准路线观测示意图如图6.1.8所示： 6 桥涵工程沉降变形观测技术要求 34 6.2观测元件与埋设技术要求 承台观测标 沉降观测桩：选择20mm钢筋，顶部磨圆并刻画 十字线，埋置深度不小于0.1m，高出埋设表面3mm， 表面做好防锈处理。完成埋设后测量桩顶标高作为 初始读数。 6 桥涵工程沉降变形观测技术要求 35 墩身观测标： 采用14mm不锈钢螺栓。见下图所示： 6 桥涵工程沉降变形观测技术要求 36 承台观测标墩身观测标 37 6.2.3 桥台观测标、梁体观测标、涵洞观测标设置 可参考图6.2.1设置。 6.2.4无砟轨道铺设时梁体测点的转移技术要求待 补充规定中详细要求。 6.3观测技术要求 6.3.1从承台施工完成后，就要开始进行沉降首次观 测，承台观测标为临时观测标，当墩身观测标正常 使用后，承台观测标随基坑回填将不再使用。随施 工的逐步进行依次进行墩身、桥台、梁体的变形观 测。 6 桥涵工程沉降变形观测技术要求 38 6.3.2沉降观测设备的埋设是在施工过程中进行的， 施工单位的桥梁施工要与设备的埋设做好协调，做 到互不干扰、影响。观测设施的埋设及沉降观测工 作应按要求进行，不能影响桥梁施工质量。 6.3.3 观测精度要求： 桥涵基础沉降和梁体徐变沉降变形的观测精度为 1mm，读数取位至0.01mm。 6.3.4 观测频次要求： 1 墩台基础沉降观测一般根据下表中要求的时间 间隔进行。 6 桥涵工程沉降变形观测技术要求 39 6 桥涵工程沉降变形观测技术要求 注：1、架桥机（运梁车）通过时观测要求：每1次/1天，连续2 次；其后每1次/3天，连续3次，以后1次/1周。 40 梁体徐变观测据下表中要求的时间间隔进行。 6 桥涵工程沉降变形观测技术要求 41 3 涵洞沉降观测据下表中要求的时间间隔进行，涵 洞顶填土沉降的观测应与路基沉降观测同步进行。 6 桥涵工程沉降变形观测技术要求 42 6.3.5 梁体徐变量计算：对于梁体的徐变变形观 测，每孔梁支点之间的梁体徐变变形应以两支点的 连线为基准线进行观测计算，由于下部结构沉降变 形的影响，该基准线的位置会发生变化，梁体观测 点至该基准线的垂直距离利用几何方法计算取得， 垂直距离差值就是梁体徐变变形量。 6 桥涵工程沉降变形观测技术要求 43 7.1观测断面和观测点的设置原则 7.1.1 隧道工程沉降观测是指隧道内线路基础的沉 降观测，即隧道的仰拱部分。其它如洞顶地表沉降 、拱顶下沉、断面收敛沉降变形等不列入本沉降观 测的内容。 7.1.2 隧道的进出口进行地基处理的地段，从洞口 起每25m布设一个断面。 7.1.3 隧道内一般地段沉降观测断面的布设根据地 质围岩级别确定，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 ； 7 隧道工程沉降变形观测技术要求 44 7.1.4 明暗交界处、围岩级别、衬砌类型变化段及 沉降变形缝位置应至少布设两个断面； 7.1.5 地应力较大、断层或隧底溶蚀破碎带、膨胀 土等不良和复杂地质区段，特殊基础类型的隧道段 落、隧底由于承载力不足进行过换填、注浆或其它 措施处理的复合地基段落适当加密布设。 7.1.6 隧道洞口至分界里程范围内应至少布设一个 观测断面。 7.1.7施工降水范围应至少布设一个观测断面。 7.1.8路隧分界点处，路、隧两侧分别设置至少一个 观测断面。 7 隧道工程沉降变形观测技术要求 45 7.1.9 长度大于20m的明洞，每20m设置一个观测断 面。 7.1.10 隧道工程完成后，每个观测断面在相应于两 侧边墙处设一对沉降观测点，原则上设于高于水沟 盖板0.3m处。 7.1.11隧道水准路线观测按二等水准测量精度要求 形成附合水准路线，沉降观测点位布设于观测断面 隧道内壁两侧，水准路线观测示意图如图7.1.11所 示： 7 隧道工程沉降变形观测技术要求 46 7 隧道工程沉降变形观测技术要求 47 7.2观测元件与埋设技术要求 7.2.1 观测点埋设参考图6.2.1设置。 7.2.2无砟轨道铺设时隧道测点的转移技术要求待补 充规定中详细要求。 7.3观测技术要求 7.3.1 隧道沉降观测从仰拱施工结束后立即进行， 观测时间不得少于3个月。当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。 7.3.2 隧道沉降观测水准的测量精度为1mm，读数 取位至0.01mm。 7 隧道工程沉降变形观测技术要求 48 测的频度，但两次的观测沉降量不宜大于1mm。 7 隧道工程沉降变形观测技术要求 49 8.1观测断面和观测点的设置原则 8.1.1 过渡段应考虑线路纵向平顺性和不同结构 物差异沉降的观测和评估，桥涵两端的过渡段、路 隧过渡段及堑堤过渡段均需进行沉降观测。 8.1.2 不同结构物起点处、距起点510m、20 30m处分别设置观测断面。每个横向结构物每侧各设 置一个观测断面，沿涵洞轴线设路基观测断面。每 个观测断面观测点设置参照路堤。 8.1.3 路堤和路堑分界处设置观测断面，观测点设 置参照路堤。 8.1.4横向结构物顶面埋设一根剖面沉降管，具体要 求详见设计文件。 8 过渡段工程沉降变形观测技术要求 50 8 过渡段工程沉降变形观测技术要求 51 8.2观测元件与埋设技术要求 8.2.1 沉降观测点与剖面沉降管埋设参考路堤设置 。 8.3观测技术要求 8.3.1 沉降精度与频次等技术要求同路基要求。 8 过渡段工程沉降变形观测技术要求 52 9.0.1 无碴轨道铺设前，应对线下工程沉降作系统 评估，确认工后沉降和变形符合设计要求。 9.0.2 评估除采用曲线拟合法进行线下工程的单个 测点评估外，同时应进行区段线下工程综合评估。 9.0.3 目前，国内外采用的沉降预测评估方法较多 ，而每种预测方法均有其一定的适用范围，需要结 合线下工程不同结构物和不同地质条件下的沉降观 测情况，总结沉降变形特点，选择合适的预测方法 。 9.0.4 评估时发现异常现象或对原始资料存在疑问 ，应进行必要的检查。 9 线下工程沉降评估 53 9.0.5 评估沉降无法达到设计标准时，应及时通知 建设方、设计方、施工方、监理方，由业主组织各 方分析原因，并采取相应措施。 9.0.6 采用曲线回归法进行线下工程沉降评估，要 求相关系数不得小于0.92。 9.1路