线下工程沉降变形测量方法与标准总结 PPT课件

线下工程沉降变形测量方法与标准 一 前言 无碴轨道客运专线运行的高平顺性 高舒适性对工后沉降要求非常严格 要求工后沉降不应大于15mm 路桥 路隧结构物过渡段的不均匀沉降差不大于5mm 纵向变形折角不大于1 且必须经分析评估满足要求方可铺设无砟轨道 铺设后继续观测1 3年 铁道部十分重视 要求 建设 设计 咨询 施工 管理 各方要统一思想 建立 零 沉降的理念 以确保工后沉降满足要求 铁建设 2008 246号文件 客运专线作为系统工程 切实把沉降变形观测评估工作作为铺设轨道工程的关键内容和关键环节 各单位要严格按部颁规范 指南和相关文件精神工序控制 沉降变形评估不合格 不得进行轨道工程施工 铁工管函 2008 249号文件 各建设单位要认真做好无砟轨道铺设条件的评估工作 并组织勘察设计 施工 监理和咨询单位实施 制定实施细则 明确各方职责 密切配合 保证观测数据及评估结果的真实 可靠 满足无砟轨道铺设条件要求 线下工程沉降变形测量方法与标准 变形观测与分析评估是一项系统工程 涉及到 设计措施与计算施工过程中的实施监测无砟轨道铺设条件的评估运营期间的观测验证 变形观测与分析评估的重要意义 因而 沉降变形观测及评估系统在高速建设中具有十分重要的意义 1沉降观测培训达到的目的 测量人员了解不同结构物测点布设原则 测量人员了解统一数据处理与数据提交方法 测量人员了解不同结构物测量精度及频次要求 测量人员明确职责与工作内容 测量人员了解基准点 工作基点布设原则 变形观测的三个问题 点位布设问题 探测变形空间分布的情况测量精度问题 探测多大的变形量测量频率问题 探测何种规律变化的变形量 沉降观测必须明确内容 3 3沉降变形测量点的布置要求 2 工作基点 要求这些点在观测期间稳定不变 测定沉降变形点时作为高程的传递点 工作基点除使用普通水准点外 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 加密后的水准基点 含工作基点 间距200m左右时 可基本保证线下工程垂直位移监测需要 3 3沉降变形测量点的布置要求 3 沉降变形点 直接埋设在要测定的沉降变形体上 点位应设立在能反映沉降变形体沉降变形的特征部位 不但要求设置牢固 便于观测 还要求形式美观 结构合理 且不破坏沉降变形体的外观和使用 沉降变形点按路基 桥涵 隧道等各专业布点要求进行 关于基准点 工作基点 变形观测点说明 基准点 静态点 参考点 稳定点 变形分析的位置标准工作基点似静态点 为便于观测而是设置的点 测定沉降变形点时作为高程的传递点变形观测点动态点 目标点 监测点 变形体上反映变形体变形的点 3 3沉降变形测量点的布置测量要求 2 基准点的检测监测网基准点和工作点由于自然条件的变化 人为破坏等原因 不可避免的有个别点位会发生变化 为了验证监测网基准点和工作点的稳定性 应对其进行定期检测 本次技术方案设计垂直位移监测网的观测分为首次观测和施工过程中的定期复测 定期复测按每半年进行一次 并结合精测网复测进行 3 3沉降变形测量点的布置测量要求 2 基准点的检测 接上页 在区域沉降地区应根据沉降速率适当增加复测次数 每季度进行一次复测 沉降变形点的监测频率应根据被监测变形体的沉降速率在各单位工程沉降变形观测实施细则中已制定 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3 3 2所示 桥墩观测点 工作基点 观测方向 图3 3 2桥梁墩台沉降观测点位布设及水准路线观测示意图 桥梁梁部徐变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3 3 3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 梁体观测点 观测方向 图3 3 3桥梁梁部徐变沉降观测点位布设及水准路线观测示意图 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3 3 4所示 隧道内壁观测点 工作基点 观测方向 图3 3 4隧道沉降观测点位布设及水准路线观测示意图 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3 3 5所示 沉降桩观测点 工作基点 观测方向 沉降板观测点 图3 3 5沉降观测点位布设及水准路线观测示意图 测量注意事项 1 水准基点使用时应作稳定性检验 并以稳定或相对稳定的点作为沉降变形的参考点 并应有一定数量稳固可靠的点以资校核 2 每次观测前 对所使用的仪器和设备应进行检验校正 确保仪器的各项指标参数附合测量要求 并保留检验记录 测量注意事项 3 每次沉降变形观测时应符合 1 严格按国家二等水准技术要求施测 沉降监测网的首期观测 零周期 要求往返观测2次 其余各期往返观测1次 沉降变形点的首期观测 零周期 要求往返观测1次 其余各期单程观测1次 并取观测结果的中数作为变形测量初始值 2 参与观测的人员必须经过培训才能上岗 并固定观测人员 测量注意事项 3 为了将观测中的系统误差减到最小 达到提高精度的目的 各次观测应使用同一台仪器和设备 前后视观测最好用同一水平尺 必须按照固定的观测路线和观测方法进行 观测路线必须形成附合或闭合路线 使用固定的工作基点对应沉降变形观测点进行观测 实行 五固定 即 固定水准基点 工作基点 固定人 固定测量仪器 固定监测环境条件 固定测量路线和方法 以提高观测数据的准确性 测量注意事项 4 观测时要避免阳光直射 且在基本相同的环境和观测条件下工作 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 测量注意事项 7 对工作基点的稳定性要定期检核 在雨季前后要联测 检查水准点的标高是否有变动 在区域沉降地区每次对沉降变形观测点进行观测前 后都应对工作基点的稳定性进行检核 如果工作基点的沉降量超过限差范围 应对沉降变形观测点的沉降观测量进行修正后再入库 测量注意事项 4 针对矮桥墩 异型桥墩 尺子不能直立的情况 施工单位及监理单位应考虑采用定制短尺的方法 或倒尺的方法进行 3 5测量工作具体要求 5 每一测段均为偶数测站 晴天观测时给仪器打伞 避免阳光直射 扶尺时借助尺撑 使标尺上的气泡居中 标尺垂直 3 5测量工作具体要求 8 观测过程中为保证水准尺的稳定性 选用2 5kg以上的尺垫 水准观测路线必须路面硬实 观测过程中尺垫踩实以避免尺垫下沉 同时观测过程中避免仪器安置在容易震动的地方 如果临时有震动 确认震动源造成的震动消失后 再激发测量键 水准尺均借助尺撑整平扶直 确保水准尺垂直 3 5测量工作具体要求 9 当相邻观测周期的沉降量超过限差或出现反弹时 应重测并分析工作基点的稳定性 必要时联测基准点进行检测 对于宽度较宽的河 湖水中的沉降测量 按照 国家一 二等水准测量规范 GB T12897 2006 跨河水准测量要求进行观测 3 5测量工作具体要求 10 数据处理时 闭合差 中误差等均满足要求后进行平差计算 水准路线要进行严密平差 选用经鉴定合格的软件进行 11 成果数据按统一格式录入线下工程沉降变形观测和评估数据库 3 7附 基准点与工作点信息表 图3 7 1观测网平面布置示意图 续图二 沉降观测网第3段平面布置图 水准测量方法示意图 以闭合路线为例 以工作基点515所连接的桥墩观测点 512 519 为例进行说明 闭合路线 观测方法 由工作基点515出发 后视点 高程已知 前视观测点512 根据需要设立转站点 依次观测至519 后 再闭合至工作基点515 512 513 514 515 516 517 518 519 工作基点515 截图1 演示线路图2 误差包括 人 外界条件 仪器三种因素的影响 应掌握的规律 误差来源 对观测的影响 消除方法 水准测量的误差来源与消弱措施 外界条件对水准测量的影响 地球曲率的影响大气折光的影响大气抖动的影响温度对仪器的影响 1地球曲率的影响 工作时水准仪的视准轴是水平直线 而大地水准面是曲面 由此 在读数中就有误差当S 100米时 对策 如果前视水准尺和后视水准尺到测站的距离相等 则在前视读数和后视读数中含有相同的 这样在高差中就没有这误差的影响了 因此 放测站时要争取 前后视相等 2大气折光的影响 接近地面的空气温度不均匀 所以空气的密度也不均匀 光线在密度不匀的介质中沿曲线传布 这称为 大气折光 总体上说 白天近地面的空气温度高 密度低 弯曲的光线凹面向上 晚上近地面的空气温度低 密度高 弯曲的光线凹面向下 2大气折光的影响 接近地面的温度梯度大大气折光的曲率大由于空气的温度不同时刻不同的地方一直处于变动之中 所以很难描述折光的规律 对策 避免用接近地面的视线工作尽量抬高视线用前后视等距的方法进行水准测量 3大气抖动的影响 除了规律性的大气折光以外 还有不规律的部分 白天近地面的空气受热膨胀而上升 较冷的空气下降补充 因此 这里的空气处于频繁的运动之中 形成不规则的湍流 湍流会使视线抖动 从而增加读数误差 对策 夏天中午一般不做水准测量在沙地 水泥地 湍流强的地区 一般只在上午10点之前作水准测量 高精度的水准测量也只在上午10点之前进行 4温度对仪器的影响 温度会引起仪器的部件涨缩 从而可能引起视准轴的构件 物镜 十字丝和调焦镜 相对位置的变化 或者引起视准轴相对与水准管轴位置的变化 由于光学测量仪器是精密仪器 不大的位移量可能使轴线产生几秒偏差 从而使测量结果的误差增大 不均匀的温度对仪器的性能影响尤其大 例如从前方或后方日光照射水准管 就能使气泡 趋向太阳 水准管轴的零位置改变了 对策 仪器制作时采取保护措施 如Zeiss004在望远镜筒外面还有一个保护筒 量筒之间静止的空气起隔热作用精密水准测量时必须撑伞精密水准仪从箱中拿出来后要静置半小时后再开始工作避免日光直接照射水准管 其他影响 转点的唯一性问题 水准测量常需多次设站把高程传递到待定点 为此必须利用转点 在转点上水准尺有二次工作状态 必须保证转点状态不变 土质松软转点会下沉平坦的硬质路面上立尺会因尺子倾斜状态不同引起高度变化水准仪架在松软的土质上也有下沉的可能 其他影响 对策 选择有棱角的硬物做转点携带专用的测垫或测桩做转点采用 时间对称 的工作流程 削弱 随时间而变化的因素 对测量成果的不良影响 如水准测量采用 前 后 后 前 的流程 需进一步说明与强调的技术要求 沉降观测所有水准观测路线均形成闭合或符合水准路线 不得采用水准支线或中视法 沉降观测水准路线经过的工作基点或基准点数量不得少于两个 当发现沉降监测数据出现异常时必须首先自查 应重测并分析工作基点的稳定性 必要时联测基准点进行检测 并提交自查分析报告 当发现变形异常无法查出原因时应及时提交报告给建设单位和评估单位 监理单位发现平行观测与施工单位观测存在较大差异时应及时提交报告给建设单位和评估单位 需进一步说明与强调的技术要求 特殊环境下的沉降观测 由施工单位根据测区特殊环境的实际制定沉降观测实施方案 由建设单位组织评估单位 设计单位 监理单位对方案进行评审修改后实施 监理单位 换手复测 具体要求 采用相同的水准路线 可利用施工单位的测量仪器 但必须调整测站位置 重新设站观测 以校核施工单位观测成果 严禁直接利用施工单位的置镜观测来读取数据 需进一步说明与强调的技术要求 各施工单位和监理单位须按照 细则 规定的数据传输流程 及时给各相关单位报送各类原始数据 统计数据等各类报表和相关资料 凡不能按时上报的 须提前报评估单位和指挥部批准 常见问题与解决方法具体及典型问题做好沉降观测标准化工作总结 沉降观测问题归类总结 工程结构建筑物变形观测的三个问题 点位布设问题 探测变形空间分布的情况测量精度问题 探测多大的变形量测量频率问题 探测何种规律变化的变形量返工重测 时效问题 理想观测条件 人 仪器 环境 与施工干扰问题 存在的问题与解决方法 施工单位数据观测频次存在问题 加强督促监督 以达到 铁路沉降评估实施细则 之规定 由于外业操作存在一定的不确定性 尤其是每次立尺位置不一致 使得部分测点的高程出现小幅度反弹 评估单位将给施工单位强调这一点 尽量保持每次立尺位置的一致性 现阶段已经出现很多工区观测标被破坏的情况 而且发生案例多多 评估单位反馈给施工单位的办法是及时重埋观测标并加以观测记录 处理的难度 下一步工作的重点是如何将这种断高信息体现在连续变化的观测值上 具体及典型问题 内业资料整理 资料整理不规范 内业工作滞后 效率低等主要表现为以下几点 1 处理数据不及时 2 电子水准仪原始文件保存凌乱 未按测段归档 3 未进行平差处理和成果表格的填写 加强测点信息过滤检查质量控制 具体及典型问题 内业资料整理 资料整理不规范 内业工作滞后 效率低等主要表现为以下几点 1 未完成 或未按要求 测点属性表格的填写 2 测点编号紊乱导致数据处理出问题导致无法区段分析 3 不重视工况信息的记录 在提交的观测数据文件中出现照搬 纯粹的将其他工况信息文件简单的复制到本次观测数据文件里 加强测点信息过滤检查质量控制 典型问题 软件质量控制 测量精度问题查看外业测量数据限差控制指标查看闭合差 闭合路线内符合 附和路线外符合 查看中误差控制 单位权中误差 点位中误差 查看改正数查看工况信息 加强质量控制 典型问题 沉降简易分析 每个测点跳舞墩台路基断面隧道断面 左右点 不摇摆前后测点不上下电梯 进一步预警检查 典型问题 工作基点被破坏 施工过程中存在工作基点被破坏的情况 重埋后第一次观测时在备注里记录时间 并计算出埋设后点位高程与未破坏前对应点高程的差值 附表17测点断高表单位 里程范围 填报 复核 监理 年月日 典型问题 观测点转移 墩身观测标被破坏 观测点转移存在断高的情况 这种情况可以重新安装观测标 但问题是以前的数据和沉降量不能继续使用 新安装的观测标高程需重新开始 处理同上 将点位的变化前后相关信息记录在附表17测点断高表中 在观测点转移时需要加测一期数据 该期数据除了计算沉降外 同时将原来老点的高程传递到新点上去 以后对每个转换后新点减去一个本周期新老点间的高差常数值 总累计高差 转点前累计高差 转换后累计高差 典型问题 矮墩观测问题 关于桥墩矮墩的观测问题工地现场存在一些矮墩 因为墩身是有弧度的 矮墩观测时 水准尺无法立直 可以改为让施工单位灵活布点 1 先考虑更换不同长度的短标尺2 观测承台标3 适当调整观测标的布设高度 观测点转移到便于观测的位置 典型问题实际观测点埋设情况 材质与布设均合格的加密水准点 结构物上的沉降观测