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沈丹铁路客运专线线下工程沉降变形评估技术培训 京沈铁路客运专线辽宁有限公司2010年11月 0术语 无碴轨道变形沉降工后沉降差异沉降折角曲线回归法 1总则 1 1工作目的1 2工作依据1 3沉降观测评估培训 1 1沉降观测的目的客运专线要求轨道的高平顺性 而高平顺性的轨道是依托在高平顺性的线路空间曲线的基础上的 相对于有碴轨道 无碴轨道对结构的刚度 基础的沉降更加敏感 无碴轨道的永久变形只能通过扣件进行调整以恢复其正常的轨道几何形状 对于调高量为30mm的扣件 如果容许在施工中调高 6mm和 4mm 则剩余20mm可以调整 考虑轨道结构变形须留5mm的余量 则留给运营期间考虑的沉降值 即工后沉降 仅为15mm 线下工程工后沉降能否控制在规定范围之内 是无碴轨道能否在线路上进行规模铺设的关键 由于无碴轨道对沉降的要求较高 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的工后沉降 从某种意义上讲 规定的工后沉降已不再是设计的预留值 而是一个允许出现的误差值 工后沉降实际上是 零沉降 控制基础上的允许偏差 如上所述 工后沉降问题是保证无碴轨道高平顺性的关键问题 因此 需要严格限制沉降量和沉降差 由于沉降计算理论存在一些不确定的因素 且估算值与实际沉降量存在差异 所以 工后沉降的预测应以施工中的沉降观测为主 根据实测数据进行理论分析 修正计算 预测工后沉降量 为保证有效的控制精度 应进行系统的观测与分析评估 沉降观测的目的是观察沉降瞬间演变 荷载和绝对沉降本身之间的相互关系 以便于进行总沉降量和工后沉降的预测 1 2工作依据 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 高速铁路工程测量规范 TB10601 2009 J962 2009 3 国家一 二等水准测量规范 GB12897 2006 4 建筑沉降变形测量规程 JGJ T8 2007 5 铁路客运专线竣工验收暂行办法 铁建设 2007 183号 6 客运专线无碴轨道铁路施工技术指南 TZ216 2007 7 客运专线无碴轨道铁路设计指南 铁建设函 2005 754号 8 沈丹客运专线铁路工程设计文件 9 铁道部有关规定 1 3沉降观测评估培训 目的 通过培训 以使全线沉降观测工作统一规范化 标准化 确保监测工作及时有效 监测成果真实客观为目标 为工后沉降预估准备好基础数据资料 对象 沈丹铁路客运专线参建各施工单位 监理单位有关测量人员 侧重于技术管理 数据处理人员 根据需要 还需分阶段定期对新进人员进行培训 培训人员经测试合格后方能上岗 方式 以集中讲解 交流和工作面实地指导等方式进行 内容 原则要求在沉降监测工作展开之前 施工 监理工作人员进场后及时开始 主要内容为线下工程沉降评估细则和相关规范 技术文件等的培训 不包括设计技术交底 2参建单位主要职责 2 1建设单位2 2设计单位2 3施工单位2 4监理单位2 5评估单位2 6评估流程 2 1建设单位 负责全线沉降变形监测及线下工程沉降评估工作的领导与组织协调 对全线沉降变形监测及线下工程沉降评估工作进行监督检查 组织制定沉降变形监测及沉降评估的技术方案 工作流程及实施细则 组织沉降变形监测和沉降评估人员的技术指导和培训 检查 监督 协调 处理沉降变形观测评估工作中的有关问题 组织建立变形观测和评估数据库 组织阶段评估工作 根据评估结论决策铺轨时机 2 2设计单位 提供沉降变形监测的断面设计 测点布置 观测方法与精度要求 变形计算报告等设计资料 对沉降变形监测的设计要求进行技术交底 参与 指导 沈丹铁路客远专线沉降变形观测实施细则 的编写 对沉降变形监测进行技术指导 参与线下工程沉降评估实施工作 对沉降评估是否满足设计要求和目标提出意见 2 3施工单位 沉降变形监测的主体单位 配备变形监测所需的技术力量和仪器设备 并保持人员相对稳定 负责线下工程沉降变形观测 参与制定沉降变形观测评估实施细则 建立变形监测基准网并制定实施方案 根据设计及评估细则的相关要求设置变形观测点 进行观测 并及时提交观测成果数据 负责观测设施的保护 积极主动配合 支持监理 设计 评估单位工作 满足因沉降评估工作需要的其它合理工作要求 2 4监理单位 参与制定变形观测评估实施细则 对施工单位沉降监测组织机构及人员资质情况 仪器设备的合法性 有效性 精度指标及数量符合相关要求进行检查监督 检查监督观测标志埋设的质量和进度 保证监测点处于良好运行状态 除进行旁站监理外 对重点 关键部位 存在重大地质或工程缺陷或隐患的结构 变形大或出现异常的部位 及时按有关规范要求进行独立平行检测工作 按期提供平行检测报告和检测成果 加强资料审核 确保成果真实可靠 敦促相关单位资料及时归档 定期召开监理工作例会 提交沉降观测监理工作报告 月报 年报 确保沉降观测工作有序进行 加强与评估单位的协调与配合 与施工 设计一起建立健全沉降监测资料预警预报机制 2 5评估单位 编制线下工程沉降变形评估实施细则 负责对沉降变形监测人员进行测量及数据管理的培训与指导 对沉降变形监测的观测方法和数据进行抽检 根据工程设计和施工基础资料 确定线下工程变形评估方法和判定标准 接收沉降变形监测的成果数据 分析沉降变形监测数据的质量 根据设计 规范要求 对相关资料进行综合分析 预测工后沉降 2 6线下工程沉降变形观测及评估流程 线下工程沉降变形观测及评估工作的三个阶段 准备阶段 观测阶段 评估阶段 3沉降观测基准 3 1沉降观测基准网建立基准点 可利用设计提供的沿线二等水准基点为基准点 根据需要也可以独立建网 独立网应不少于3个稳固可靠的基准点且其间距不宜大于1km 使用独立监测网时 必须确定与交接工程部位其它高程系统之间的换算关系 工作基点 条件合适时 直接以二等水准网基准点为工作基点 观测条件不满足要求或不方便时 可埋设加密点为工作基点 工作基点间隔一般为300米左右 加密工作基点应与CP CP 及深埋水准点连测 观测方法及精度按国家二等水准测量的要求进行 基准点 工作基点的规格型号必须满足设计要求 埋设要求稳固可靠 便于长期保存 不受施工干扰 深度在冻土层0 5米以下 比较稳定的位置 沉降观测基准网应定期复测 3 2基准网测量等级与精度 沉降变形监测基准网 按国家二等 高铁三等 水准要求观测 主要技术指标如下 3 3基准网观测操作要求 1 用于作业的水准仪 水准尺应按 国家一 二等水准规范 GB T12897 2006 要求送检和自检 并在检定有效期内使用 2 水准网的观测应按照预先制定的技术方案实施 采用单路线往返观测 3 仪器的各项参数及限差要求按规范要求进行设置 并在数据采集时自动控制 不满足要求的现场进行提示并进行重测 4 外业测量一条路线的往返观测使用同一仪器和同一类转点尺承 沿相同路线进行 限差控制 成果取舍按规范执行 5 观测顺序为 往测奇数站为后 前 前 后 偶数站为前 后 后 前 返测奇数站为前 后 后 前 偶数站为后 前 前 后 6 每一测段均为偶数站结束 观测时仪器应避免阳光直射 打伞 标尺应保持垂直且稳定 使用2 5 以上尺台和扶杆 7 数据处理时 各项限差均应满足规范要求后进行严密平差计算 平差计算软件必须经鉴定合格并准许使用 3 4基准网复测 首次观测 零周期 连续 独立观测两次 取合格结果的中值 复测周期 一般3个月复测1次 如发现异常 应及时复测并对其高程值进行调整 沉降变形观测 五固定 原则 固定水准点和工作基点 固定人员 固定测量仪器 固定监测环境条件 固定测量路线和方法 4沉降观测点布设与观测 基本要求1 观测点的布设位置 标志规格及型号 标志的数量严格按设计要求执行 2 当施工进展达到设计要求埋设监测标志的条件时 应及时埋设观测标志 3 观测标志的埋设要稳固 被破坏的标志要及时补埋 保证监测数据的连续 4 每个观测段落至少有2个工作基点 形成附合或闭合水准路线 5 沉降观测采用水准测量方法 水准测量的精度为 1 0mm 读数取位至0 1mm 4 1路基工程 沉降控制标准 1 路基在无砟轨道铺设完成后的工后沉降 应满足扣件调整和线路空间曲线圆顺的要求 工后沉降一般不应超过15mm 2 无碴轨道路基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 沉降观测内容 1 路基面的沉降变形观测2 路基基底沉降观测3 路基本体沉降观测4 过渡段沉降观测 4 1 1观测断面布置 1 沿线路方向的间距一般不大于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 地形 地质条件变化较大地段应适当加密 2 对地形横向坡度大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 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 路堤与不同结构物的连接处应设置沉降观测断面 每个路桥过渡段设置距离桥头5 10m 20 30m 50m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 4 1 2观测点布置 1 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 2 软土 松软土路堤地段观测断面包括剖面沉降管 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两侧各2m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 3 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 基床本体顶面 布置沉降观测元件 即在基床本体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 4 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 横向结构物两侧边缘外设置一个观测断面 包括沉降观测桩 位移观测桩和沉降板 5 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 4 1 3观测元件埋设 1 沉降观测桩 2 路基沉降板 3 剖面沉降管 4 1 4观测方法与精度 1 测量方法沉降桩与沉降板观测采用水准测量的方法 剖面沉降管采用横剖仪观测 2 测量精度水准测量精度为 1mm 二等水准测量 读数取位至0 1mm 剖面沉降管的观测精度不低于4mm 30m 4 1 5沉降观测频次 4 1 6路基沉降观测要求 1 路基沉降评估观测期限 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 2 路堤地段从路基填工开始进行沉降观测 路堑地段从级配碎石顶面施工完成开始观测 二等水准测量采用单路线往返观测 形成附合路线 最少连测两个以上的工作基点或基准点 3 路基施工各节点时间 包括路基堆载预压土前后 卸载预压土前后 运梁车架桥机通过前后 基床表层施工 轨道板底座施工 铺板 轨道板精调 或铺砟 以及铺轨时间 应具有沉降观测数据 观测过程中及时整理绘制 填土 时间 沉降 曲线图 4 施工过程中 注意观测元器件的保护 5 及时观测 检查 计算 按规定的格式整理并提供沉降监测成果资料 路基沉降观测水准路线示意图 4 2桥涵工程 桥涵变形控制标准 1 梁部 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 扣除各项弹性变形 终张拉60天后 L 50m梁体跨中徐变变形上拱度实测值不应大于7mm L 50m梁体跨中徐变变形实测值不应大于L 7000或14mm 2 桥梁墩台 墩台均匀沉降量 对于有砟桥面桥梁 15mm 对于无砟桥面桥梁 5mm 工后沉降量不应大于15mm 3 框构 地道及涵洞 框构 旅客地道及涵洞的地基为压缩性土地层时 应计算其沉降 工后沉降限值应与相邻路基工后沉降限值一致 4 2 1观测点布置 为了满足变形观测的需要 需要在梁部 桥墩及承台上设置观测标 简支梁的一孔梁设置观测标6个 连续梁的一联根据联长的大小设置18 28个观测标 特殊结构桥梁根据施工图纸规定设置观测标 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 1 梁部观测点 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 其余现浇梁逐孔设置观测标 2 移动模架施工的梁 对前6孔进行重点观测 每孔梁设置观测标6个 分别设置在支点 跨中 3 连续梁上的观测标 根据不同跨度 三孔一联设置18 28个观测标 四孔一联设置32个观测标 分别在支点 跨中及1 4跨中附近设置 4 特殊结构桥梁根据施工图纸规定设置观测标 2 桥墩观测点 每个桥墩均设置承台观测标 墩身观测标 1 承台观测标分为观测标 1 观测标 2 承台标 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 2 每个桥墩均需要埋设两个观测标 位于墩身两侧 3 桥墩观测标一般设置在墩底高出地面或水位0 5m左右 当墩身较矮立尺困难时 桥墩观测标可设置在对应墩身埋标位置的顶帽上埋设 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 3 桥台观测点 观测点原则上应设置在台顶 台帽及背墙顶 数量不少于4处 分别设在台帽两侧及背墙两侧 横桥向 具体位置详见设计图 4 涵洞观测点 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 具体位置详见设计图 4 2 2观测标构造 1 承台沉降标 2 墩身沉降标 4 2 3观测方法与精度 测量方法下部结构的沉降变形按照固定的观测路线和观测方法形成附合水准路线 使用固定的工作基点对应沉降观测点进行观测 对于梁体的变形观测 每孔梁支点之间的梁体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变形量 测量精度 水准测量精度为 1mm 二等水准测量 读数取位至0 1mm 4 2 4桥涵变形观测频次 1 梁体徐变观测频次 2 墩台沉降观测频次 3 涵洞沉降观测频次涵洞顶填土沉降的观测应与路基沉降观测同步进行 4 2 5桥涵变形观测要求 1 桥涵沉降评估观测期限 主体工程完成后 一般应不少于6个月 岩石地基等良好地质区段的桥梁 应不少于2个月 2 桥涵变形观测二等水准测量采用固定的水准附合路线 最少连测两个以上的工作基点或基准点 3 每个桥梁墩台在承台施工完成后进行首次沉降观测 梁体徐变观测需在梁体施工完成后开始布点 并在张拉预应力前进行首次观测 每个涵洞基础施工完成后开始进行首次沉降观测 4 施工过程中 注意观测标志的保护 5 及时观测 检查 计算 按规定的格式整理并提供沉降监测成果资料 桥梁墩台沉降观测水准路线示意图 桥梁梁部徐变观测水准路线示意图 4 3隧道工程 隧道变形控制标准 1 隧道主体工程完工后不少于3个月的实际观测数据作多种曲线的回归分析 2 无碴轨道隧道基础工后沉降值不应大于15mm 3 地质条件较好 沉降趋于稳定且设计及实测沉降总量不大于5mm时 可判定沉降满足无碴轨道铺设条件 4 3 1观测断面和观测点布置 1 一般情况下III级围岩每400m IV级围岩每300m V级围岩每200m布设一个观测断面 VI级围岩隧道及位于第四系沉积地层下隧道观测断面间距沿线路纵向不应大于50m 2 路隧分界点处 路 隧两侧分别设置至少一个观测断面 3 地应力较大 断层破碎带 膨胀土 湿陷性黄土等不良和复杂地质区段适当加密布设 4 明暗交界处 结构类型变化处及沉降变形缝位置应至少布设两个断面 4 3 2观测元件埋设 1 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 2m处 4 3 3观测方法与精度 观测方法与精度同路基 4 3 4沉降观测频次 4 4沉降观测数据处理 1 使用统一的平差计算软件对每个区段每期观测的结果进行严密平差计算 各项精度指标均满足规范要求后 编制本区段本期观测的所有监测点的高程成果表 2 水准网平差计算应计算的精度指标有 标段往返测不符值 区段累计不符值 路线闭合差 高程中误差 当区段测段数大于20个时 计算每公里偶然中误差 若某区段测段数不足20个时 可合并多个区段 连续的 联合计算每公里偶然中误差 全部精度指标满足规范要求计算的高程成果才能用于计算当期沉降量和累计沉降量 若某个精度指标超限 必须进行重测或补测 特别是路线闭合差超限时 要检查观测数据的正确性 若观测数据的正确 则要对工作基点进行检校 连至稳定的工作基点重新平差计算 路线闭合差没有超限 但误差较大时 要分析监测点的沉降趋势 若明显不合理则同样要对工作基点进行检校 连测至稳定的工作基点重新平差计算 3 对本期高程成果与首次值与上期成果进行比较 计算本次沉降量和累计沉降量 4 5平差计算 1 天宝DINI电子水准仪原始数据格式为 DAT文件 2 徕卡电子水准仪原始数据格式为 GSI格式文件 3 观测数据检核文件格式示例 4 高差文件格式示例 5 电子水准测量记录手簿文件格式示例 6 往返测高差较差统计文件 往返测高差较差统计结果 起点终点往测距离km返测距离km往测高差 m 返测高差 m 较差 mm 限差 mm QJG05QJG060 0490 0490 47942 0 479250 170 89AB0 0580 048 0 215330 214810 520 92AQJIGPS050 4850 485 1 085271 085070 202 79BQJIGPS060 5750 589 0 774740 775630 893 05AB0 0450 047 0 215630 215110 520 86AQJD040 1670 170 4 629504 629800 301 64QJD04QJD100 4520 4520 19524 0 196301 062 69QJG06QJIGPS081 1711 142 0 366570 367410 844 30QJG12QJG110 0370 037 0 013720 013670 050 77QJIGPS08QJG121 3681 3830 72270 0 722240 464 69GPS005QJIGPS050 3720 372 1 052891 052860 032 44QJG05QJIGPS070 3690 382 0 663660 663510 152 45 每公里水准测量的高差偶然中误差 0 59 mm 7 高差闭合差统计文件 高程网闭合差计算结果 附合路线号 1线路点号 AB高差闭合差 0 77 mm 限差 0 96 mm 附合路线长度 0 0580 km 闭合环号 1线路点号 QJIGPS07QJD04C高差闭合差 2 60 mm 限差 12 17 mm 闭合环长度 9 2630 km 每公里水准测量的全中误差 0 85 mm km 用于统计全中误差的闭合环个数 1 8 平差计算结果文件 高程网平差结果 概略高程 序号点号高程 m 1A200 00002B199 7840 测段实测高差数据统计 序号起点终点高差 m 距离 km 权1QJG05QJG060 479340 049020 4082QJG05QJIGPS07 0 663590 36902 7103AB 0 215230 058017 241 高程平差值及其精度 序号点号高程 m 中误差 mm 1A200 000002B199 784003QJG05194 621393 96 外业计算取位要求 4 6观测点编号 观测点编号是观测点的标识 简洁明了的反映观测点所在里程 观测点类型 观测点位置 应当具有唯一性 编号格式 测点类型 测点名称 部位 序号路基 LJ0001J4桥梁 QDSB0011 QLSB0013 4 7关于基准值的建立 1 沉降监测高程系统 与施工高程系统一致 1985国家