《沉降观测介绍》PPT课件.ppt

沉降观测介绍2009年10月29日 一 客运专线的工程技术要求 为保障高速行车的平稳 安全和舒适 必须严格控制轨道的平顺性 为了保证高速轨道具有持续的高平顺性 路基 桥梁 隧道 轨道等的建设标准和技术要求比一般铁路高得多 轨道 路基和桥梁结构由受强度控制 转化为受列车平稳性 乘座舒适性控制 二 高平顺性的轨道 必须满足以下条件 1 路基设计和施工必须满足路基的工后沉降小 不均匀沉降小 在动力作用下的变形小 稳定性高等要求 2 桥梁的动挠度等变形必须满足高平顺性的要求3 道床必须选用硬质 耐磨的道碴 并在铺枕前整平压实 我国目前基本采用无砟轨道道床 4 严格控制轨道的初始不平顺 三 客运专线沉降观测要求 零沉降控制工后沉降是一个允许出现的误差值零沉降的概念工后沉降实际上是零沉降控制基础上的允许偏差 四 沉降观测的主要内容 依据的规范 标准沉降监测网的建立方式变形测量点的布置要求沉降监测网观测数据处理路基沉降观测设计桥梁线下工程沉降观测设计隧道基础沉降观测设计过渡段沉降观测设计 五 依据的规范 标准 客运专线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技术暂行规定 郑西客运专线基础工程沉降观测指导方案 国家一 二等水准测量规范 GB12879 91 建筑变形测量规程 JGJ T8 97 工程测量规范 GB50026 93 六 沉降监测网的建立方式 沉降监测网由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 沉降监测网的建立方式是在全线二等精密高程控制测量布设的基岩点 深埋水准点及一般水准点的基础上 按照国家二等水准测量的技术要求进一步加密水准基点或设置工作基点至满足工点垂直位移监测需要 七 变形测量点的布置要求 变形测量点分为基准点 工作基点和变形观测点 其布设按下列要求 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 2 工作基点应选在比较稳定的位置 埋设规格如下图 3 变形观测点应设立在变形体上能反映变形特征的位置 工作基点标石埋设图 注 1 盖 2 土面 3 砖 4 素土 5 冻土线 6 贫混凝土图1 单位 mm 沉降监测网观测 宜使用电子水准仪测量仪器检验 检验记录观测路线 观测方法 仪器和设备 观测人员 环境和观测条件首次观测和 定期复测 八 开展平行观测的要求 铁道部 客运专线铁路无碴轨道铺设条件评估技术指南 要求组织不少于其变形监测工作总量30 的平行检测工作 以确保线下工程变形监测工作质量满足无碴轨道评估技术要求 九 数据处理 数据处理包括以下内容 1 评价标准 2 每个标段 仅引入一个线路水准点作为高程起算点 采用严密平差方法推算基准点 工作基点的高程成果 作为正式成果 3 每期观测以工作基点为起算点 对每条变形点测量路线按附合路线的形式进行严密平差 计算变形点的高程成果 并与首期高程成果比较 得出各变形点的沉降量 提供给各专业 进行沉降变形分析 十 路基沉降观测设计 沉降观测 组合沉降板路基沉降常用预测方法双曲线法 固结度对数配合法 三点法 抛物线法 指数曲线法 修正指数曲线法 沉降速率法 星野法 一 一般规定 观测的目的路基上无碴轨道铺设前 对路基变形作系统的评估 确认路基的工后沉降和变形满足无碴轨道铺设要求 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期内 路基沉降实测值超过设计值20 及以上时 应及时查明原因 调整计算参数 对设计预测沉降进行修正或采取沉降控制措施 评估时发现异常现象或对原始记录资料存在疑问 要进行必要的检查 二 观测的内容 路基沉降观测以路基面沉降和地基沉降观测为主 路堑沉降观测部位为基床表层的底面处 一般路堤观测的内容为 基床底层顶面的路基总沉降和地基面处地基部分总沉降 对于地基条件复杂和填土高度大的路堤 包括如下内容 路堤中部的沉降观测 地基处理范围的下限处地基深部的沉降观测 三 观测断面和观测点的布置原则 1 观测断面的布置原则沉降观测断面的间距一般不大于50m 地形 地质条件变化较大地段适当加密 以不大于25m布设一个断面 桩板结构沉降观测断面不大于100m设置一处 对地形横向坡度大或地层横向厚度变化的路基工点布设不少于1个横向观测断面 一个沉降观测单元 连续路基沉降观测区段为一单元 不少于2个观测断面 2 观测点布置原则 在较松软土路堤两侧坡脚外2m处设圆木观测桩 在路基两侧路肩设置钢筋混凝土观测桩 在路基横断面中心设置组合沉降板 路堤观测断面路堤观测断面见下图有 无 预压土路堑地段路堑观测断面路堑观测断面见下图 图2 路堤沉降观测断面观测标志布置示意图 图3 路堑沉降观测断面观测标志布置示意图 四 沉降观测的频度 沉降观测分为四阶段和观测频度第一阶段 路基填筑施工期间的观测第二阶段 路基填筑施工完成且预压土方施加后 自然沉落期的沉降观测第三阶段 预压土方卸载 铺设基床表层 级配碎石层 无碴轨道铺设期间及正式运营前的观测第四阶段 试运营期间的观测 对于需进行运营期进行沉降观测的路基 实际工作进行时 观测时间的间隔 五 路基观测精度要求沉降水准的测量精度为 1mm 读数取位至0 1mm 六 沉降观测要求 沉降观测应考虑如下要求从路基填土开始 沉降观测也随即进行沉降标志的埋设要求在沉降板埋设要求选取部分有代表性路基进行运营期间的长期沉降观测 以期得到最终沉降量 七 分析评估方法和判定标准 1 观测资料整理做好观测数据的记录与整理及时完成有关图表的绘制对沉降观测资料及时分析 2 路基沉降分析评估工作应根据下列资料综合分析 路基沉降观测资料路基地段的线路设计纵断面图 工程地质纵横断面图 设计图纸和说明书 沉降计算报告 包括不同阶段的设计沉降值与时间的关系曲线 等相关设计资料 施工过程 施工核查以及填料 级配 地基和压实检验情况等施工资料 施工质量控制过程和抽检情况等监理资料 3 评估分析方法路基沉降预测常用方法有 双曲线法 固结度对数配合法 三点法 抛物线法 指数曲线法 修正指数曲线法 沉降速率法 星野法 泊松曲线法等曲线拟合方法推算工后沉降路基沉降预测曲线回归法应满足以下要求 曲线回归的相关系数不应低于0 92 3 两次预测最终沉降的差值不应大于8mm 5 路基填筑完成或堆载预压后 最终的沉降预测时间应满足下列条件 s t s t 75 式中s t 预测时的沉降观测值 s t 预测的最终沉降值 注 沉降和时间以路基填筑完成或堆载预压后为起始点 6 设计沉降量与实测总沉降量之差值原则上不宜大于10mm 7 根据6个月以上的监测数据分析并推算总沉降量 工后沉降值 初步确定无碴轨道铺设时间 8 在3个月后进行第一次预测 根据3个月的监测数据 绘制 时间 沉降量 曲线 按实测沉降数据初步预测6月的沉降量及剩余沉降量 以决定运架梁的时间 9 当推算的工后沉降值满足评估标准时 才能铺设无碴轨道 当沉降分析结果表明无碴轨道不能在计划的工期铺设时 则要研究确定是延长路基摆放时间 还是采取调整预压土高度 调整预压土卸荷时间 增加地基加固等工程措施 4 评估标准 根据实测沉降观测资料推算的路基工后沉降量不超过扣件允许的沉降调高量15mm 沉降比较均匀的路基 推算最大工后沉降量不超过30mm 并且调整轨面高程后圆顺的竖曲线半径应不小于 为设计最高速度 km h 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或隧道的折角不应大于1 1000 桥梁线下工程沉降观测设计 一般规定线下工程变形观测内容桥涵变形观测标志的设置沉降观测要求分析评估方法和判定标准平行观测20 十一 桥梁线下工程沉降观测设计 一 一般规定4 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 5 观测期内 基础沉降实测值超过设计值20 及以上时 应及时查明原因 必要时进行地质复查 并根据实测结果调整计算参数 对设计预测沉降进行修正或采取沉降控制措施 其余略 二 线下工程变形观测内容桩基承台 桥墩 桥台 框架桥 涵洞各个施工阶段的垂直沉降 梁体徐变变形观测 三 桥涵变形观测标志的设置1 梁桥观测标具体埋设原则如下 1 承台观测标埋设 2 墩身观测标埋设 墩身观测标埋设 地面线 3 桥台观测标埋设 观测点设在台顶 台帽及背墙顶 每个台设4处 分别设在台帽两侧及背墙两侧 横桥向 4 梁体观测标埋设 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 徐变变形观测可每30孔选择1孔进行 其余桥梁变形应逐跨布置测点 梁体变形观测点应设置在支点和跨中截面 每孔梁的测点数量应不少于6个 2 框架及涵洞框架沉降观测需要在框架边墙两侧及中墙和框架中心布置沉降观测点 测点数量不少于9个 具体布置根据框架桥的孔跨多少而定 涵洞变形观测包括涵洞自身及涵顶填土沉降观测两部分组成 涵洞自身沉降观测需要在涵洞边墙两侧和涵洞中心布置沉降观测点 测点数量不少于6个 涵顶填土沉降观测参照路基地段沉降观测点布置方式 采用在涵顶线路中心位置埋设沉降板进行观测的方式 3 桥涵观测标埋标规格 1 桥梁 桥台观测标参照 客运专线铁路无碴轨道铺设条件评估技术指南 附录A的规定 按下图标准埋设 墩身观测标观测标采用不锈钢材质 单重1230g 个 详见下图 梁体 涵身观测标按上述桥台观测标标准埋设 涵顶沉降板按路基地段沉降板标准埋设 四 沉降观测要求1 建立固定的观测路线依据变形观测点的埋设要求或图纸设计的变形观测点布点图 确定变形观测点的位置 在控制点与变形观测点之间建立固定的观测路线 并在架设仪器站点与转点处作好标记桩 保证各次观测均沿同一路线 2 首次测量根据施测方案及确定的观测周期 首次观测应在观测点稳固后及时进行 首次观测的变形观测点高程值是以后各次观测用以比较的基础 其精度要求非常高 施测时应使用测量精度不低于 1mm的自动安平水准仪 气泡式水准仪或电子水准仪 并且要求每个观测点首次高程应在同期观测两次后决定 3 观测中的注意事项 1 严格按测量规范的要求施测 2 前后视观测最好用同一水平尺 3 各次观测必须按照固定的观测路线进行 4 观测时要避免阳光直射 且各观测环境基本一致 5 成像清晰 稳定时再读数 6 随时观测 随时检核计算 观测时要一次完成 中途不中断 7 在雨季前后要联测 检查水准点的标高是否有变动 4 观测时间及频次要求 1 桥梁 桥梁墩台沉降变形观测每个桥梁墩台承台施工完成后开始进行首次沉降观测 以后根据下表中要求的时间间隔进行观测 墩台沉降观测频次 梁体徐变变形观测梁体徐变变形观测需在梁体施工完成后开始布置测点 并在张拉预应力前进行首次观测 各阶段观测频次要满足下表要求 梁体徐变变形观测观测频次涵洞沉降观测频次 五 分析评估方法和判定标准1 数据采集按照统一的 郑西客运专线路基沉降观测记录表 表格形式填写 现场测量原始记录要建档保存 报送的数据采用电子表格记录 数据格式统一 数据汇总 管理 建立管理档案 由专人负责 统一管理 2 分析评估前应收集下列资料 1 桥涵沉降及变形观测资料 2 桥涵地段线路纵断面图 工程地质纵横断面图 桥涵设计图纸和说明书 沉降计算报告等相关设计资料 3 施工过程 施工核查 施工记录和原材料检验情况等施工资料 4 施工质量控制过程和抽检情况等监理资料 3 数据分析处理 1 单一墩台 涵洞或梁跨工点变形观测曲线分析 2 对多个墩台沉降归纳 分析 3 计算变形与实际观测对照分析我国的普通铁路桩基设计一直按强度理论控制 沉降控制较宽松 但对于高速铁路桥梁基础的沉降控制 高速暂规 有着严格的规定 墩台基础的沉降量应按恒载计算 其工后沉降量不应超过下列容许值 墩台均匀沉降量 对于无碴桥面桥梁20mm 静定结构相邻墩台沉降量之差 对于无碴桥面桥梁 5mm 如此严格的规定 在国内已建铁路中是没有的 对于高速铁路 控制桥涵沉降 主要是工后沉降 计算工后沉降的值 由于受到各种因素的影响往往偏差很大 因此有必要对设计中采用理论计算的沉降值与实际观测值进行对照分析 客专无碴轨道铺设条件评估技术指南 中对预应力混凝土桥梁上部结构的变形的规定 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60d后 L 50m梁体跨中徐变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 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及徐变系数 并估算无碴轨道的铺设时间 4 评估分析方法 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 架梁前及架梁后三阶段进行 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阶段 2 根据桥涵实际荷载情况及观测数据 应作回归分析及预测 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1个月 3 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1个月 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 预测时的的沉降观测值 S t 预测的最终沉降值 5 评估标准根据实测沉降观测资料推算的工后沉降应符合下列标准 1 桥墩台均匀沉降量 20mm 2 相临墩台沉降量之差 5mm 3 涵洞基础工后沉降不应大于15mm 郑西客专沉降观测介绍 新建郑州至西安客运专线郑州站至西安站全长458 2km 含郑州 西安枢纽客运专线联络线相关配套工程 本次基础工程沉降观测设计范围为郑州枢纽新荥阳车站东段 里程为郑西贯通正线终点AK21 135 至西安