哈大客专沉降观测作业指导书(报审稿).doc

哈大铁路客运专线中铁二局项目经理部沉降观测测量作业指导书新建铁路哈大铁路客运专线沉降变形观测测量作业指导书中国中铁二局哈大客运专线二公司工程大队二零一零年六月十七日目录目录11编制依据 22工程概况 23沉降变形监测的目的及原则 264监测的内容及范围675监测区段划分、监测材料、监测仪器、监测人员的安排796监测网的建立9127. 观测标的埋设及观测过程12191编制依据1.1客运专线铁路无碴轨道铺设条件评估技术指南（铁道科学研究院，2006年8月17日）；1.2哈大铁路客运专线沉降变形观测系统实施细则（哈大客专工程200888号）；1.3哈大铁路客运专线线下工程沉降变形评估实施细则（哈大客专工程200969号）；1.4哈大铁路客运专线线下工程沉降评估工作基本程序规定（哈大客专工程200995号）；1.5哈大客运专线路基工点设计图、路基通用图，桥梁工点设计图；1.6现场踏勘调查的资料；1.7我单位类似工程的施工经验及量测设备。2工程概况我单位承建的管段起点位于辽宁省营口市虎庄镇境内，终点位于辽宁省海城市东四镇境内。主要工程为桥梁长21.738km营海特大桥（423#墩820#台，DK233+000DK245+945.52，12.946km）和海城特大桥（0#墩272台，8.792km），含32+48+32m连续梁2联，基础钻孔桩数量为20.8万米；DK245+945.52DK246+555.54段路基，长610.2m,DK246+090 1-6.0m框架涵，长42横延米；无碴轨道底座板22.347km；6-1#轨道板厂预制轨道板37.65km。总的混凝土数量约为45.8万m3。整个线下工程由下属两个工区组织施工。1、一工区承担营海特大桥施工，里程为DK233+000DK245+945.52，线路长12.946km，含32+48+32m连续梁1联。2、二工区承担路基、海城特大桥、涵洞施工，里程为DK245+945.52DK255+347.31，线路长9.401km，其中海城特大桥含32+48+32m连续梁1联、涵洞里程为DK246+050。3沉降变形监测的目的及原则 1、沉降变形监测的目的哈大客运专线无碴轨道要求构筑物应具有足够的强度、刚度、稳定性，满足耐久性要求，并强调与相邻构筑的变形与刚度协调、统一，满足高速列车平稳、安全运营，以及旅客乘坐的舒适度要求。针对以上客运专线的特点，无碴轨道对路基、桥涵、隧道等线下工程的工后沉降要求十分严格、标准高，虽然设计中对土质路基、桥梁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。但设计的沉降分析、计算受勘测、设计、施工、质量监测等众多环节的影响，其精度仅能达到估算的程度，不足以控制无碴轨道工后沉降和差异沉降。为确保线下土建工程满足无碴轨道铺设条件的要求，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。同时，观测数据还可作为竣工验交时控制工后沉降量的依据。2、沉降变形监测的原则为确保最终沉降量和工后沉降受控，合理确定无碴轨道的铺设时间，我单位按照以下原则组织实施沉降变形观测：重点路基、兼顾桥、立体监控、信息施工、数据真实，成果可控。通过对路基、桥涵的沉降观测点的精密测量，沉降观测数据全面收集，系统、综合分析沉降变形规律，验证或调整设计措施，使路基、桥涵工程达到规定的变形控制要求。（1）、客运专线无碴轨道变形控制原则客运专线无碴轨道路基变形控制十分严格，工后沉降一般不应超过无碴轨道铺设后扣件允许的沉降调整高量 15mm，路桥或路隧交界处的差异沉降不应大于 5mm，过渡段沉降造成的路基与桥梁的折角不应大于1/1000。无碴轨道路基施工中应进行沉降变形动态监测，在路基完成或施加预压荷载后应有 618 个月的观测和调整期，分析评估沉降稳定满足无碴轨道铺设要求后方可铺设无碴轨道。（2）、路基 监测点的设置原则对于基底压缩层较薄且填筑高度小于5米的路堤及路堑地段，以路基面沉降监测为主，主要在路基面布设沉降监测桩进行路基沉降监测；路堤填筑较高时加强路堤填筑层沉降监测，在填筑层增设单点沉降计监测填土层沉降；对于地基压缩层厚的较高路堤地段进行路基基底、路堤填筑层及路基面沉降监测，在基底设单点沉降计、沉降板、剖面沉降管，在填土层布设单点沉降计，在路基面布设沉降监测桩进行各部位沉降监测。观测点应设在同一横断面上，这样有利于测点看护，便于集中观测，统一观测频率，更重要时便于观测数据的综合分析。当路基基底或下卧压缩层为平坡时，路堤主监测点为线路中心，辅监测点为路肩；当地表横坡或下卧土层横坡大于 20时，主监测点为线路中心，辅监测点为左右线中心以外 2m；基底沉降监测与路堤本体沉降监测点布置于路基基底和基床底层顶面；同时软土及松软土路基填筑时，沿线路纵向每隔3050m 在距坡脚 2m 处设置位移边桩，以控制填土速率。控制标准应为：路堤中心地面沉降速率小于 1.0cm/d，坡脚水平位移速率小于 0.5cm/d。 监测断面设置原则由于变形（沉降和鼓起）大小及分布情况取决于沿线的不同地基条件及工程结构；因此一般来说，路堑、涵洞路堤以及桥梁处的变形大小及分部会有很大的区别。此外，因为不同土工建筑物的接合处以及过渡区存在着刚度变化及变形差异，所以，会潜在影响列车运营的稳定及舒适度。另外，无碴轨道对沿线的沉降差异很敏感，土工建筑物中的变形（即：随时间变化的性能）进展情况也不一样。因此需要综合变形监控来预测无碴轨道安置后地残余变形，以便证实是否满足所需要求。1、路基沉降观测断面根据不同的地基条件，不同的结构部位等具体情况设置。沉降观测断面的间距一般不大于50m，对于地势平坦、地基条件均匀良好、高度小于5m的路堤或路堑可放宽到100m；对于地形、地质条件变化较大地段应适当加密。路堤与不同结构物的连接处应设置沉降观测断面，每个路桥过渡段在紧邻桥台、距离桥头10m、30m处分别设置一个沉降观测断面，每个横向结构物每侧各设置一个观测断面。观测内容同相邻路堤。2、软土、松软路堤地段采用B-1，B-2型监测断面，每间隔3个B-1型监测断面，设置一个B-2型监测断面，B-1型监测断面包括沉降监测桩、沉降板和位移监测桩，沉降监测桩每断面设置3个，布置于双线路基中心及两侧路肩处，沉降板位于路堤中心，底板埋设于原始地面处，随填土增高而逐渐接高测杆及保护套管。位移观测边桩分别位于两侧坡角外2m、12m处，并与沉降观测桩及沉降板位于同一断面上。预压地段，预压期因基床表层尚未施工，路堤顶面沉降监测应在预压土方底部（基床底层顶面）布置沉降元件进行监测，设置横剖面管断面在基床底层顶面中心布置沉降板及两侧预压土坡脚路基设置沉降监测桩，基底设置沉降板断面于两侧预压土坡脚路基设置沉降监测桩；位移监测以及基底沉降监测布置与无预压段完全一致。具体布置型式见F1F2。3、一般路堤地段采用A-1，A-2型监测断面，监测断面包括沉降监测桩和沉降板，沉降监测桩每断面设置3个，布置于双线路基中心及两侧路肩处；沉降板每断面设置1个，布置于双线路基中心。预压地段，预压期因基床表层尚未施工，路堤顶面沉降监测应在预压土方底部（基床底层顶面）布置沉降元件进行，即在基床底层顶面预压土坡脚路基布置沉降监测桩，基床表层施工后，于路基面上设置沉降监测桩，具体布置型式见E1E2。4、位于软土、松软地段的路堤与横向结构物过渡段，于横向结构物顶部沿横向结构物的对角线方向铺设剖面沉降管。横向结构物两侧外边缘各2m处设置一个观测断面，包括沉降监测桩、位移监测桩和沉降板，平面布置见C型。5、路堑地段采用D型监测断面，分别于路基中心，左右路肩处各设1根沉降监测桩，观测路基面的沉降。预压地段，预压期因基床表层尚未施工，路堤顶面沉降监测应在预压土方底部（基床底层顶面）布置沉降元件进行，即在基床底层顶面布置沉降板及预压土坡脚路基设置沉降监测桩，基床表层施工后，于路基面上设置沉降监测桩。具体布置型式见G型。（3）、桥涵桥梁变形观测以墩台基础的沉降和预应力混凝土梁的徐变变形为主，涵洞除进行自身的沉降观测外，尚应进行洞顶填土的沉降观测。墩台基础变形原则上逐跨逐墩布置测点，涵洞逐个进行（岩石地基、嵌岩桩基础的桥涵可选择典型墩（台）、涵进行观测）。桥涵主体工程完工后，沉降观测期一般应不少于6个月；岩石地基等良好地质区段的桥梁，沉降观测期应不少于2个月。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。4监测的内容及范围1、普通路基根据客运专线无碴轨道路基变形控制的要求及工后沉降的组成，路基变形监测应主要监测路基本体填料间的沉降以及地基土的压密或固结沉降，且监测范围应涵盖所有有沉降发生的路基地段。路基上的工后沉降，包括地基的沉降和路堤的沉降变形，综合反映在路基面上，因此，路基面沉降的观测非常重要。但单纯观测路基面的变形不利于对沉降原因和机理的分析，同时由于缺少施工中的沉降发展所携带的信息，不容易推测荷载变化对沉降的影响，也不利于对沉降进行准确预测。对于不堆载预压的路基或观测期较短、需要以前的信息作为补充或拟采用修正对数或修正双曲线进行沉降预测的路基，地基沉降的观测是非常必要的。根据不同的路基高度和地基条件，监测内容主要有：路堤及浅挖路基的路基面沉降监测、基底沉降监测、路堤本体沉降监测、过渡段不均匀变形的监测，另外，还有软土或松软土地基路堤地段的边桩位移监测、桩网结构的加筋（土工格栅）应力、应变监测等。2、桥涵桥梁本身为刚性结构，主要考虑桥梁墩台基础的沉降和相邻墩台的差异沉降，以及梁体砼本身收缩徐变产生的变形。涵洞本身也为刚性结构，主要考虑涵身的整体沉降以及涵节间的差异沉降。3、过渡段主要考虑路桥、路涵之间的差异沉降。5沉降变形监测区段划分、监测材料的数量、监测仪器的数量、监测人员的安排。我管段沉降变形监测工作划分成 2个区段组织实施，具体区段划分如下：1、一工区:（1）、监测范围：DK233+000DK245+945.52营海特大桥423#墩820#台（2）、监测材料数量营海特大桥423#墩820#台：墩(台)身共需398个沉降标，承台共需796个沉降标，合计1194个。（3）、监测仪器数量需要一台瑞士徕卡精度03级精密电子水准仪一台。铟钢尺一副。（4）、监测人员安排朱兴广、苏厚新、陈文斌负责桥墩承台的沉降变形观测, 宋宪祥全面负责桥墩承台的日常沉降变形观测工作的实施和沉降观测数据的收集整理。2、二工区:（1）监测范围：DK245+945.52DK255+347.31海城特大桥0#台272#墩。 （2）、监测材料数量 海城特大桥0#台272#台：墩（台）身共需310个沉降标，承台共需546个沉降标，合计856个；涵洞使用沉降标4个。路基：路基里程段监测断面监测断面形式数量沉降监测桩沉降板位移边桩(根)(个)(个)DK245+947.52DK246+553.54DK245+947.52F1314DK245+955.52F1314DK245+975.52F1314DK246+000F1314DK246+045C1314DK246+055C1314DK246+100F1314DK246+150F2314DK246+200F1314DK246+250F1314DK246+300F1314DK246+350F2314DK246+400F1314DK246+450F1314DK246+500F2314DK246+525.54F1314DK246+545.54F1314DK246+553.54F1314合计541872（3）、监测仪器数量需要一台瑞士徕卡精度03级精密电子水准仪一台。铟钢尺一副。（4）、监测人员安排监测人员安排 唐海、潘正彬负责路基段的沉降变形观测，王建昆，胡国书负责桥梁的沉降变形观测，王全彬全面负责路基和桥梁的日常沉降变形观测工作的实施和沉降观测数据的收集整理。6监测网的建立1、 变形监测网为确定无碴轨道的铺设时机，以及为运营养护、维修提供依据，建立线下构筑物纵横向立体变形监测网。监测网包括水平位移监测网、垂直位移监测网。水平位移监测网采用独立坐标系统按三等平面监测网建立，并一次布网完成。不能利用 CP和 CP控制点的监测网时，至少与一个 CP或 CP控制点联测，以便引入客运专线无碴轨道铁路工程测量平面坐标系统，实现水平位移监测网坐标与施工平面控制网坐标的相互转换。垂直位移监测网可根据需要独立建网，按二等水准测量进度施测，高程采用施工高程控制网系统。不能利用水准基点的监测网，在施工阶段至少与一个施工高程控制点联测，使垂直位移监测网与施工高程控制网高程基准一致；全线二等水准贯通后，将垂直位移监测网与二等水准基点联测，将垂直位移监测网高程基准归化到二等水准基点上。观测时按国家二等水准测量的技术要求施测。2、观测水准基点、工作基点的布设变形测量点分为基准点、工作基点和变形观测点。每个独立的监测网设置不少于 3 个稳固可靠的基准点，基准点选用在变形影响范围以外便于长期保存的稳定位置。使用时做稳定性检查与检验，并以稳定或相对稳定的点作为测定变形的参考点，基准点的间距不大于 1km。工作基点应选在比较稳定的位置。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 200m、距路基中心距离小于 100m布设工作基点。工作基点引出采用细则附合式或闭合式，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。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。对观测条件较好或观测项目较少的工程，可不设工作基点，在基准点上直接测量变形观测点。变形观测点应设立在变形体上能反映变形特征的位置。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。3、沉降变形观测主要技术要求（1）、垂直位移监测网主要技术要求等级相邻基准点高差中误差(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、观测方法的要求二等0.50.130.30.5DS05型仪器，按国家一等水准测量的技术要求施测（2）、水平位移监测网主要技术要求等级相邻基准点点位中误差（mm）平均边长（m）测角中误差（）最弱边相对中误差作业要求三等6.03501.81/70000宜按国家三等平面控制测量要求观测2002.51/40000宜按国家四等平面控制测量要求观测（3）、沉降变形观测点的精度要求和观测方法等级高程中误差(mm)相邻点高差中误差(mm)观测方法往返较差、附合或环线闭合差(mm)二等0.50.3按国家一等精密水准测量0.37.观测标的埋设及观测过程1、路基（1）、观测断面及点位设置监测元件埋设说明：、沉降监测桩：桩体选择20mm不锈钢棒，顶部磨圆并刻画十字线，底部焊接弯钩，待基床表层级配碎石施工完成后，在监测断面通过测量埋置在设计位置，埋置深度0.3m,桩周0.15m用C15混凝土浇注固定，完成埋设后采用水平仪按二级测量标准测量桩顶标高作为初始读数。、沉降板：由底板、金属侧杆（40mm镀锌铁管）及保护套管（75mmPVC管）组成。底板尺寸为50cmX50cm,厚3cm。采用水平仪按二级测量标准沉降板标高变化。、沉降板埋设位置应按设计测量确定，埋设位置处可垫砂垫层找平，埋设时确保侧杆与地面垂直。、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侧杆，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。、采用水平仪按二级测量标准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。、位移边桩：在两侧路堤坡脚外2m及12m处各设一个位移观测边桩。位移观测边桩采用C15钢筋混凝土预制，断面采用15cmX15cm正方形，长度不小于1.6m.并在桩顶预埋半圆形不锈钢耐磨测头。边桩埋置深度在地表以下不小于1.5m,桩顶露出地面不应大于10cm.埋置方法采用洛阳铲或开挖埋设，桩周以C15混凝土浇筑固定，确保边桩埋置稳定。完成埋设后采用经纬仪（或全站仪）测量边桩标高及距基桩的距离作为初始读数。、剖面沉降管：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2030cm,开槽深度至地基加固表层顶面，槽底回填0.2m后的 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，在两头设置0.5mx0.5mx0.95mC15素混凝土保护墩。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0.5mx0.5mx1.6m,并在桩顶预埋半圆形不锈钢耐磨测头。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。（2）、监测方法与要求1.观测方法横剖面沉降观测方法采用横剖仪和水准仪进行横剖面沉降观测。每次观测时，首次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，然后将横剖仪放入横剖管内测量各测点。沉降板观测方法采用水准测量方法，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。沉降板观测时应在测杆头上套一个专用的测量帽。测量帽下部以刚好套入测杆为宜，测量帽上部以中心为一半球型的测点。在沉降板测杆接高时应同时测量接高前后的测杆高程。路肩沉降观测桩观测方法采用水准测量方法，按测量精度要求和频次定期观测路肩观测桩顶面测点高程。位移观测边桩观测方法采用水准位移观测方法，按测量精度要求和频次定期观测位移观测边桩水平位移。2、观测测量精度及频度：观测精度路基沉降观测水准测量的精度为1.0mm,读数取位至0.1mm;剖面沉降观测的精度应不低于8mm/30m,横剖面沉降测试仪最小读数不得大于0.1mm。位移观测测距仪误差5mm;方向观测水平角误差为2.5。观测频度路基沉降观测的频次不低于下表的规定。路基沉降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/2周3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7.2 桥涵7.2.1 观测点位设置墩台沉降观测点在墩顶、墩身或承台上布置，每个墩、台的测点总数不应少于2个。一般在墩、台、或承台四个角处。7.2.2 观测点埋设及防护桥涵变形观测点按下图要求埋设,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。7.2.3 观测点编号规则墩台顶变形观测点编号：桥名（英文简写）墩号A（C）1（2）。A、C 分别代表左、右；1、2 代表小里程、大里程。预应力混凝土梁测点编号：桥名（英文简写）孔号A（C）1（2、3）。A、C 分别代表左、右；1、2、3 代表小里程梁端、跨中、大里程梁端。涵洞沉降观测点编号：H 里程A（C）1（2）。A、C 分别代表左、右；1、2 代表小里程、大里程。7.2.4 观测精度及频次7.2.4.1 观测精度桥涵基础沉降和梁体徐变变形的观测精度为1mm，读数取位至0.1mm。7.2.4.2 观测频次墩台沉降观测频次观测阶段观测频次备注观测期限观测周期墩台基础施工完成/设置观测点墩台混凝土施工全程荷载变化前后各1次或1次/周承台回填时，测点应移至墩身或墩顶预制梁桥架梁前全程1次/周预制梁架设全程前后各1次附属设施施工全程荷载变化前后各1次或1次/周桥位施工桥梁制梁前全程1次/周上部结构施工中全程荷载变化前后各1次或1次/周附属设施施工全程荷载变化前后各1次或1次/周架桥机（运梁车）通过全程前后各1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/天无碴轨道铺设完成后24个月第1个月1次/2周工后沉降长期观测第2、3个月1次/月312个月1次/3月注：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涵洞沉降观测频次观测阶段 观测频次备 注观测期限观测周期涵洞基础施工完成/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/天无碴轨道铺设完成后24个月03个月1次/月工后沉降长期观测412个月1次/3个月1324个月1次/6个月注：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。7