时速160路基沉降观测作业指导书.doc

新 建兰渝铁路南充东至高兴单线路基工程沉降观测施工方案编制： 复核： 审核： 中铁一局兰渝铁路LYS-13标段项目经理部一分部2012年2月沉降观测施工方案1 目的明确路基沉降观测作业的工艺流程、操作要点和相应的工艺标准，得到真实详细的沉降观测数据，利用沉降观测资料分析、预测工后沉降，进行信息化施工。2 编制依据工程测量规范（GB0026-93）客货共线铁路路基工程施工技术指南（TZ202-2008）兰渝线路基工程设计专用图3 适用范围适用于兰渝铁路LYS-13标段一分部软土路基施工路基面的沉降和地基沉降观测。 4 沉降变形观测网的建立4.1一般规定4.1.1垂直位移观测有砟采用不低于DS1型仪器观测。垂直位移观测数据量大，应采用电子水准仪自动记录，提高数据的可靠性和准确性，并方便数据处理。垂直位移观测使用的水准仪和标尺类型应满足国家水准测量规范的要求。4.1.2水平位移观测根据变形测量等级和精度要求采用GPS、全站仪，除考虑仪器精度外，应满足表3.2.3-1和表3.2.3-2的要求，还应符合现行国家标准全球定位系统（GPS）测量规范（GB/T18314）、精密工程测量规范（GB/T15314）的相应规定。4.1.3基准点作为变形监测的基准，必须埋设在变形影响区域外不受施工干扰、便于长期保存的稳定地基内，可选用现有的控制桩，并进行定期检测复核、校正。4.1.4观测前，必须对所使用的仪器和设备进行检验校正，检验合格后方可使用。观测人员须经过培训后才能上岗。4.1.5各种测量记录、计算成果和图表应书写清晰，不得造假、不得涂改，签署完善，并要妥善保存。4.1.6路堤填筑过程中必须控制填筑速率，对于斜坡、软土路堤填筑过程中必须严格控制填筑速率，当坡脚边桩水平位移速率大于5mm/d,路堤中心线地面沉降速率大于10mm/d时，施工单位应立即停止填筑并上报建设、监理、设计单位，由建设单位组织各方分析原因，研究解决措施。4.2 变形观测网的建立4.2.1变形观测基准变形监测网包括水平位移监测网、垂直位移监测网，其基准应满足以下要求:4.2.1.1变形观测网需要设置水平位移监测时，应采用独立坐标系统按三等精度要求建立，并一次布网完成。利用CP和CP控制点、水准点点位，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。独立坐标系统成果计算可以利用两个CPI、CPII点,采用一点一方向的方式进行。4.2.1.2垂直位移监测网分为基准网和变形点测量网组成，基准网由基准点和工作基点组成，变形点测量网由工作基点和变形点组成，采用独立建网方式。高程应采用施工一致的高程系统，利用或引入一个施工水准基点作为起算高程。基准网应定期进行复测。4.2.1.3分部应对基准网进行定期复测，前期1-2月复测1次，基准网稳定后3-6月复测1次。4.2.2基准点设置4.2.2.1每个独立的监测网应设置不少于3个稳固可靠的基准点，且基准点的间距不宜大于1公里。监测网的线路长度应在4km左右。可选用经检验稳定可靠的CP、CP控制点以及线路水准基点。4.2.2.2工作基点应选在比较稳定的位置，其点位可以利用现有CPI、CPII和施工水准基点,一般200m左右设置一个，工作基点距路基中心的距离应小于100m。观测工作基点必须布设在便于长期保存和使用且不受施工影响的稳定地基内。对观测条件较好或观测项目较少的工程，可不设立工作基点，在基准点上直接测量变形观测点。工作基点采用顶端圆滑的28mm、长60cm钢筋插入基桩中，基桩应埋入当地冻结线以下不小于0.5m，采用混凝土浇注固定，并按顺序编号。4.2.2.3水平位移基桩应布设在路基两侧能通视的水平位移边桩上，且不受施工影响的稳定地基内。4.2.3观测与精度要求4.2.3.1基准网、变形点测量网均按三等水准测量精度进行。垂直位移监测基准网应布置成闭合环状、节点水准路线等形式。4.2.3.2在工作基点上进行变形点测量,工作基点起闭于基准点。 4.2.3.3变形测量精度符合表1的规定表1 变形测量精度变形测量等级垂直位移测量水平位移观测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）有砟轨道（四等）2.01.06.04.2.3.4水平位移监测网主要技术要求符合表2的规定。表2 水平位移监测网主要技术要求变形测量等级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三等6.03501.81/70000按照国家三等平面控制要求观测2002.51/40000按照国家四等平面控制要求观测4.2.3.5沉降变形观测网主要技术要求符合表3的规定。表3 沉降变形观测网的主要技术要求变形测量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) 检测已测高差较差(mm) 使用仪器、观测方法的要求三等1.00.30.60.8 DS05或DS1型仪器，二等水准测量的技术要求施测四等2.00.71.42.0宜采用DS1型仪器，三等水准测量的技术要求施测4.2.4水准测量观测技术要求4.2.4.1沉降观测采用往返水准测量方式,沿相同的路线进行,应采用固定转点法完成。4.2.4.2水准观测应符合表4的规定。 表4 水准观测的主要技术要求 单位：m等级水准仪最低型号水准尺类型视距前后视距差测段的前后视距累积差视线高度数字水准仪重复测量次数光学数字光学数字光学数字光学（下丝读数）数字三等DS1因瓦1001002.03.05.06.0三丝能读数0.352次DS2双面木尺单面条码75754.2.4.3水准观测的测站限差应符合表5的规定表5 水准观测的测站限差 单位：mm项 目等 级基、辅分划黑红面读数之差基、辅分划黑红面所测高差之差检测间歇点高差之差上下丝读数平均值与中丝读数之差三等光学测微法11.53中丝读数法234.3竖向变形标准4.3.1有砟轨道路基工后沉降控制应满足表6的要求。表6 有砟轨道工后沉降控制标准速度目标值一般地段工后沉降路桥过渡工后沉降沉降速率160km/h及以下200 mm100 mm50 mm/年4.4水平变形标准为了保证施工过程中路基的安全，软土地基、斜坡地基地段必须控制填筑速率并加强变形监测。其控制标准为路堤中心地面沉降速率不大于10.0mm/昼夜，坡脚水平位移速率不大于5mm/d,地基条件较差时，应适当提高变形控制要求。如超出此限应立即停止填筑，待观测值恢复到限界值以下再进行填筑，填筑速率应以水平位移控制为主。4.5梁体徐变4.5.1有砟轨道桥梁徐变值不宜大于20mm。4.5.2特殊桥跨结构的徐变限值按设计文件规定。4.5.3桥梁墩台对于静定结构须满足均匀沉降不大于50mm，相邻墩台沉降差不大于20mm的要求；超静定结构，其相邻墩台沉降差除满足静定结构的规定外，还应根据沉降对结构产生的附加应力的影响确定。5路基沉降变形观测5.1 根据不同的路基高度及不同的地基条件，沉降变形观测的范围、主要内容有：（一）路基面的沉降变形观测（二）路基基底沉降观测（三）路堤本体的沉降观测（四）软土和松软土地基路堤段边桩位移观测5.2观测断面及点的设置原则5.2.1沉降变形观测断面应根据不同的地基条件、地基处理方法、路堤高度，不同的结构部位、轨道类型等具体情况设置；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。5.2.2观测点应设在同一横断面上，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。5.2.3铺设有砟轨道地段路基观测断面按如下原则布置：软土和过渡段路基及地面横坡陡于1：2.5地段的陡坡路堤沿线路方向的间距一般50m左右；5.2.4 一般路基填筑至路基基床表层顶面设计标高。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。同时作为竣工验收时控制沉降量的依据。5.2.5观测点及观测元器件的埋设位置应符合设计要求，且标识准确、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。5.3路基工程元器件埋设位置及制作技术要求5.3.1区间路基每个观测断面，在线路中心设一个观测沉降板，在两侧距线路中心3.2m处各设一个观测桩，软土在两侧路堤坡脚外12m及1012m处各设一个位移观测边桩，各观测桩及沉降板位于同一个断面上。站场路基每个观测断面，至少设两个观测沉降板，在两侧路肩各设一个观测桩，在两侧路堤坡脚外12m及1012m处各设一个位移观测边桩，各观测桩及沉降板位于同一个断面上。 5.3.2边桩采用C15钢筋混凝土预制，断面采用15cm15cm正方形，长度不小于1.5m，并在桩顶预埋半圆形不锈钢耐磨测头。 5.3.3边桩埋置深度在地表以下不小于1.4m，桩顶露出地面不大于0.1m。埋置方法采用洛阳铲打入设计深度，将预制边桩放入孔内，桩周以C15混凝土浇筑固定，确保边桩埋置稳定。完成埋设后采用全站仪测量边桩标高及距基桩的距离作为初始读数。5.3.4沉降板由50cm50cm1cm钢板、40mm钢管测杆和保护套管组成，测杆采用焊接固与底板定在垂直位置上，保护套采用塑料套管，套管尺寸以能套住测杆并使标尺能进入为宜，随着填土的增高，测杆和套管亦相应加高，每节长不超过50cm。接高后测杆顶面应略高于套管上口，测杆顶用顶帽封住管口，避免填料落入管内而影响测杆下沉自由度，顶帽高出碾压面高度不大于50cm。5.3.5沉降板埋设位置：沉降板埋入碎石垫层顶部，并嵌入其内10cm，采用中粗砂回填密实，不能位于桩顶上，要在铺设褥垫层前放线定位。埋设时确保底板的水平与垂直度，确保测杆与地面垂直。 5.3.6测量埋设就位的沉降板测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。沉降板监测桩布置图5.4路基沉降变形观测频次5.4.1路基观测测量阶段路基变形观测分两阶段进行第一阶段：路基填筑施工期间的观测，主要观测路基填土施工期间地基的沉降以及路堤坡脚边桩的水平位移。第二阶段：路基填筑施工至设计高程后，自然沉降期的变形观测，该阶段应对路基面沉降、路基填筑部分沉降、路基基底沉降进行系统的观测。5.4.2路基沉降观测频次所有元器件埋设后必须测试初始读数，在路堤填筑前必须进行复测，作为初始读数。路基沉降观测频次不低于表7的规定。当环境条件发生变化或数据异常时应及时观测。表7有砟地段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天路基施工完毕第2、3个月 1次/5天3个月以后1次/715天6个月以后1次/月7测量与观测资料的整理7.1观测资料应齐全、详细、规范符合设计要求。7.2自动采集测量数据应及时在计算机内备份并打印一份保存。沉降观测资料及时输入沉降管理信息系统，以保证各相关单位在观测过程中实时监控。7.3施工单位按照提交资料要求及时整理、汇总、分析、自我评估，按有关规定整编成册。在路基面沉降观测第三个月末，六个月末或路基沉降达到规范要求时，以及轨道铺设前，以书面和电子文件的形式将每个断面（点）的路基面、地基面沉降观测资料、沉降观测结果分析报送兰渝公司，由评估单位进行沉降变形分析、评估；在路基填筑过程中，对路基地基变形观测，施工单位应每7天将观测结果以数据库电子文件形式及时报送兰渝公司；路基填筑完毕，路基面观测桩开始监测后，则每半个月将观测结果以数据库电子文件形式及时报送兰渝公司。施工单位应及时进行过程中的沉降发展情况分析、评估。7.4 提交沉降观测资料(1) 工点沉降观测断面、点布置表 附表1(2) 沉降板观测资料汇总表 附表2 (3) 路基面沉降观测资料汇总表 附表3 (4) 绘制路堤施工过程和完成后填土高时间沉降曲线 附表5(5) 绘制路基面沉降时间沉降曲线 附表6 (6) 桥梁墩台沉降观测资料汇总表 附表7(7) 桥梁梁部徐变上拱观测资料汇总表 附表9(8) 边桩水平位移测量汇总表 附表118沉降观测结果的分析、评估8.1计算和实测沉降的比较8.1.1比较计算的总沉降量与实测总沉降主要目的是：审核设计阶段的沉降计算模型和参数是否符合实际。如果施工期观察到的沉降出现异常，而且经过检查排除测量仪器和人为错误，可尽早检查修改设计，保证路基的工后沉降满足要求。8.1. 2具体操作时，应对路基工点每一观测断面的沉降绘制施工过程（包括观察期）沉降随时间发展的曲线，见示意图1。在此基础上估计各观测断面的最终沉降。沉降，厘米卸除超载预压时间，月超载预压路堤超载预压路堤填筑高度，米02468246810123456789101112Dammhhe mSetzung cmberschttungRckbauZeit MonateFFFSSDammDammberschttung示意图1 沉降随时间(施工过程包括观察期)的发展曲线8.1.3沉降分析和观测结果自评报告应按要求及时报送兰渝公司，由兰渝公司组织评估。8.2各观测断面沉降拟合曲线为了尽可能准确的预测工后沉降，应对观测的沉降进行曲线拟合，对路堤区段可根据路堤填筑完成后沉降观测桩（或在超载预压时为沉降板）观测的结果为基准。曲线拟合一般以中心观测桩结果为主，路肩观测桩为参考。对路基横断面不对称区段（例如基底地面横坡1：5）应相应考虑路肩观测桩测定结果。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)，见示意图1。 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）然后继续监测三个月，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，见示意图2。应当指出，在推导沉降拟合曲线时后期的沉降测定结果特别重要，应重点考虑。时间沉降观测结果路堤完成施工（埋设观测桩后）根据沉降结果做第1次预测(三个月后)s1(t)沉降根据沉降结果做第2次预测(六个月后)s2(t)示意图2 推导沉降拟合曲线s(t)通常采用的沉降拟合曲线有以下两种：指数函数双曲函数其中：S：最终沉降量，以开始监测为时间零点。a,b：沉降拟合曲线的参数。如有更合理的函数形式，也可采用。对路基工点每一观测断面应推导相应的沉降拟合曲线及参数，作为预测工后沉降的基础。8.3各观测断面工后沉降的预测在观测沉降六个月后可进行工后沉降预测。对每个路基工点的各个观测断面应分别预测其相应的工后沉降并填写以下表格：工后沉降预测表区段编号:工点号:预测时期:计划铺轨时间T0:计划完成运营时间T3:观测面编号里程观测面状态说明工后沉降计算值*根据沉降测定结果预测的工后沉降部分S(T3-T0)估算轨道结构自重引起的附加沉降Sst工后沉降SR=S(T3-T0) + Sst*注：表格中的工后沉降计算值由设计院提供。8.4审核铺轨条件对每个路基工点应以三个月为周期根据最新推导的沉降拟合曲线进行工后沉降预测至少两次以上，并检查所有观测断面的预测工后沉降是否满足以下要求：铺设有砟轨道地段：SR=S(T3-T0) + Sst20cm，年沉降速率应小于5cm/年。桥台台尾过渡段路基工后沉降不应大于10cm。如果一个路基工点所有的观测断面满足以上要求，该路基工点可以铺设有砟轨道。8.3区段铺轨技术条件综合评定评估单位根据路基分阶段沉降观测的分析、评估、结果编制阶段报告，报送兰渝公司，对检测满足路基工后沉降要求的工点向兰渝公司提出申请铺轨的报告。9评估报告的汇编9.1评估报告是竣工验收资料的组成部分，应符合竣工文件编制和移交的有关规定。9.2 每一工程项目的变形评估任务完成后，应提交轨道铺设条件评估报告，评估报告至少包括以下内容： （1） 沉降和变形观测方案与技术设计书； （2） 观测点的平面、纵断面和横断面布置图；（3） 标石、标志规格及埋设图；（4） 仪器检验与校正资料；（5） 观测记录（手簿）；（6） 平差计算、成果质量评定资料及测量成果表；（7） 各观测断面沉降过程的分布图表；（8） 成区段或全线的基础沉降沿线路纵向的分布图表；（9） 沉降变形评估分析的成果资料。10职责及要求10.1分部成立沉降变形观测组织机构，严格管理，明确专人负责；编制本单位沉降变形观测实施细则或管理办法，按“五固定原则”即固定水准点和工作基点、固定测量人员、固定测量仪器、固定监测环境条件、固定测量路线和方法开展工作。10.2分部负责变形监测网的建立、元器件埋设及线下工程变形观测,并定期对变形监测网进行复测。观测网中水准基准点、工作基点、观测点必须按有关规定设置，必须稳定、可靠，变形观测网的精度必须满足沉降变形观测的需要，确保观测数据的准确性。10.3分部负责线下工程沉降变形观测点及元器件的埋设变形观测点工作，按时进行观测，认真、详细地做好观测记录（观测数据和测量资料须经两人复核），及时整理沉降观测和测量资料，及时提交观测数据及初步成果资料(含电子文档)报监理人员签认，并对观测数据的真实、可靠性负责。10.4分部总工程师、技术负责人及专业工程师进行交底，发现问题应及时向设计提出并得到解决，交底内容包括沉降变形观测的设计要求、技术标准、测量方法、观测点位布置、数据收集、分析及分析评估的方法和注意事项等，全体参与观测人员必须经过培训，在彻底掌握沉降变形观测的具体要求和操作方法的情况下进行上岗作业。10.5分部负责观测设施的保护，确保施工过程中不受扰动或破坏。10.6分部测量仪器、设备、各种仪器仪表、计量器具应按规定定期进行检定，新购置的和在用的仪器、设备均须进行检定，检定合格后方能使用；各分部应设专人负责管理，设立帐卡档案、监督和检查。10.7分部沉降变形观测人员应收集和保存各种原始记录资料，负责轨道铺设条件的评估报告的汇编工作。为今后沉降值分析、预测及轨道铺设评估提供一套完整的资料。附表1 沉降观测-01 兰渝铁路工点沉降观测断面、点布置表第页共页施工标段： 施工单位：观测工点里程： 至 编号：序号观测断面里程断面距离（m）断面类型观测点及埋设元器件类型、数量说明沉降板剖面沉降管路面观测桩水平位移桩填表： 复核： 技术负责人： 设计： 监理： 年 月 日附表2 沉降观测-02兰渝铁路沉降板观测资料汇总表第页共页施工标段： 施工单