沉降监测作业指导书.doc

新建铁路武汉～广州客运专线乌龙泉至花都段XXTJ I标

沉降观测施工

作
业
指
导
书

文件编号：T1105ZZ—012
编 制：
审 批：
受控状态： （盖章受控）
编制日期：

中铁十一局武广客运专线XXTJ I标
五公司项目部
1、编制目的
为规范本工区沉降观测施工作业，准确分析、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，特编制本作业指导书。。
2、编制依据
2.1、《客运专线铁路无碴轨道铺设条件评估指南》；
2.2、客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定》（铁建设[2006]189号）；
2.3、武广客专线相关设计文件；
2.4、《武广铁路客运专线沉降变形观测系统实施细则》。
3、适用范围
适用于本项目部管段的沉降动态变形监测施工技术。
4、工程概况
本管段内路基共3.67363km，7个工点。根据沉降观测要求共需设置观测桩444个，沉降板115处，单点沉降计6个，剖面沉降管68处。埋设位置及数量详见《中铁十一局武广客专XXTJⅠ标五公司路基沉降埋设元件统计表》。
桥梁13.9983km，7座，墩台434个，共需设置观测点1736个，涵洞9座，共需设置观测点36个。
5、路基沉降观测
5.1.观测断面及点的设置原则
5.1.1.路基沉降观测应以路基面沉降和地基沉降观测为主。沉降变形观测断面应根据不同的地基条件，不同的结构部位等具体情况设置；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。断面设置情况应会同监理及工地设计组进行，并取得设计及监理的同意。
5.1. 2.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，更重要的是便于各观测项目数据的综合分析。
5.1.3.路基面观测断面沿线路方向的间距一般不大于50m；地势平坦、地基条件均匀良好的路堑、高度小于5m的路堤可放宽到100m；地形、地质条件变化较大地段应适当加密观测断面。
5.1.4.一般路基填筑至路基基床表层顶面，加堆载预压的路堤填筑至基床底层表面后，在路基面设观测桩，进行路基面沉降观测，时间不少于6个月。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。
5.1.5.测点及观测元器件的埋设位置应符合设计要求，且标设准确、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。
5.2.观测断面及点的设置、元件布设
观测断面的设置及观测断面的观测内容、元件的布设应根据地形、地质条件、地基压缩层厚度、路堤高度、地基处理方法、堆载预压等具体情况，结合沉降预测方法和工期要求具体确定。
5.2.1 路堤填高＜3m，且地基压缩层厚＜5m地段
顺号
观测内容
观测元件
观测点数量
断面间距
附注
1
路基面沉降观测
观测桩
3个/断面
50m
地势平坦、地基条件良好地段可100m
2
基底沉降观测
沉降板
1个/断面
200m
根据工点工期等具体情况适当增设
5.2.2 路堤下地基压缩层厚≥5m地段及路堤填高≥3.0、地基压缩层厚＜5m地段
顺号
观测内容
观测元件
观测点量
断面间距
附 注
1
路基面沉降观测
观测桩
3个/断面
50m
地势平坦、地基条件良好地段或高度小于5m路堤地段可100m
2
路堤基底沉降观测
沉降板
1～2个/断面
50～100m
地基面横坡大于1：5时，每个断面埋设2个。
3
路堤基底全断面沉降观测
剖面沉降管
1个/断面

一般地段和各类过渡段路基25％的剖面埋设剖面沉降管作校核剖面，校核剖面基底同时布置沉降板与剖面沉降管。
4
改良土填土沉降观测
单点
沉降计
1个/断面
200m
根据改良土工点、土质等具体情况，且改良土路堤填高大于5m时适当增设。
5.2.3.路堤加载预压地段
路堤加堆载预压地段按上述5.2.2项布设断面及点，其中路基面沉降观测在路堤填筑到基床底层表面后，在基床底层表面两侧设观测桩，在路基面中间设沉降板后，加载预压进行沉降观测。待预压卸除基床表层填筑后，在路基面两侧及线路中心设置沉降观测桩。

5.2.4.土质路堑地段
土质路堑（含基岩全风化层）一般地段只设路基面沉降观测桩2～3个/断面，断面间距50m，地势平坦、地基条件良好地段间距100m；当地基地层为红黏土、膨胀土时，同时在换填底面埋设单点沉降计观测地基沉降或隆起情况。

5.3观测元件埋设
观测元件除观测桩外，均应在地基加固完成后路堤填筑施工前埋设。
5.3.1.沉降观测桩（点）：在一般路基填筑至基床表层顶面，加载预压路堤填筑到基床底层顶面后，埋设沉降观测桩（点），路基面两侧观测桩一般设在距左右线路中心3.2 m处。埋设规格见附图5.3.1，观测点钢筋头为半球形，高出埋设表面5mm，表面做好防锈处理。

附图5.3.1 路基面沉降观测点设置参考图（单位：mm）
5.3.2.沉降板：由钢底板、金属测杆（φ40mm厚壁镀锌铁管）及保护套管（直径不小于φ75mm、壁厚不小于4mm的硬PVC管）组成，钢底板尺寸为50cm×50cm，厚1 cm；具体按设计图样焊接组装。采用水准测量按国家一等精密水准测量方法测量沉降板标高变化。
沉降板应埋入褥垫层顶部嵌入10cm，采用中粗砂回填密实，再套上保护套管，保护套管略低于沉降板测杆，上口加盖封住管口，并在其周围填筑相应填料稳定保护套管，完成沉降板的埋设工作。采用水平仪按国家一等精密水准测量方法测量埋设就位的沉降板测杆杆顶标高作为初始读数，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1m为宜，接长前后测量杆顶标高变化量确定接高量。
5.3.3.单点沉降计：单点沉降计是一种埋入式电感调频类智能型位移传感器，由电测位移传感器、测杆、锚头、锚板及金属软管和塑料波纹管等组成。采用钻孔引孔埋设，钻孔孔径Ф108或Ф127，钻孔垂直，孔深应达到硬质稳定层（最好为基岩），孔口应平整密实。观测路堑换填基底沉降或隆起变形埋设在换填基底面，表面应平整密实；观测路基本体变形按设计断面图埋设。
5.3.4.剖面沉降管：采用专用塑料硬管，其抗弯刚度应适应被测土体的竖向位移要求，管端接口密合。剖面沉降测量是将剖面沉降仪探头预埋在剖面沉降管槽内，按一定间距依次读数，起始端管口标高采用水平仪按国家一等精密水准测量方法进行测量，再通过数据处理计算求出不同位置处地基的沉降量。
剖面沉降管在褥垫层顶面开槽埋设，槽底中粗砂找平，表面回填5cm中粗砂并与褥垫层相平，两端部应进行有效保护。
5.3.4.静力水准仪：静力水准仪用以自动测量路基的竖直位移。使用JMZX-3001综合测试仪测试，测试数据用电脑处理。
埋设要点：
①浮筒应安装在相对水平面上；
②水管采用高强压 PVC 软管、内径为φ 14；
③安装座用膨胀锣钉固定在箱梁壁上，φ 8 膨胀锣钉、打孔钻头为φ 12；
④水管之间接头必须连接紧固，以防漏水；
⑤水管灌防冻液建议用分段法进行灌注，以便于减少气泡和排气；
⑥在安装过程中，传感器与浮筒、浮子应相对应，不得对换，否则会影响到测试结果。
5.3.5.每个工点观测断面及观测点的数量，埋设观测元件的种类、数量，根据设计要求和5.2.1及5.2.2条中原则由设计、施工、监理方在现场核查确定。并填写《工点沉降观测断面、点布置表》，见《实施细则》沉降观测－01表。
5.4.过渡段沉降观测
5.4.1.过渡段沉降观测应以路基面沉降和不均匀沉降观测为主，沉降观测期与路基相同，不少于6个月。
5.4.2.分别在路桥、路涵过渡段的结构物起点、距结构物起点5～10m处、15～25m处、50m处各设一个观测断面，沿涵洞轴线设路基面观测断面，每个观测断面设3个观测桩。
5.4.3.路堤和路堑过渡段在分界处设路基面观测断面，每个观测断面设3个观测桩。
6.桥涵沉降变形观测方案
6.1.一般要求
6.1.1.桥梁变形观测应以墩台基础的沉降为主，涵洞除应进行自身的沉降观测外，尚应进行洞顶填土的沉降观测。
6.1.2.桥梁变形观测应逐墩(台)布置测点，涵洞应逐个布置。岩石地基、嵌岩桩基础的桥涵可选择典型墩(台)、涵进行观测。
6.1.3.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60天。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。
6.2.观测点的布置
6.2.1.墩台沉降观测点可在墩顶、墩身或承台上布置，每个墩、台的测点总数不应少于4个。一般在墩、台、或承台四个角处。
6.2.2. 涵洞沉降观测点设在涵洞边墙两侧帽石顶上，每涵设测点4个。
6.2.3. .桥涵变形观测点可参考附图6.2.4-1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。

附图6.2.3－1 桥涵变形观测点设置参考图
7.沉降变形测量
7.1.一般要求
7.1.1.沉降变形观测根据《客运专线铁路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暂行规定》的要求，沉降变形观测网按三等水准测量等级技术要求建立，沉降变形观测点的水准测量采用二等水准测量技术要求。
7.1.2.应建立沉降变形观测网，布设水准基点和工作基点。高程应采用施工高程控制网系统并与施工高程控制网联测。全线二等水准测量贯通后，将沉降变形观测网与二等水准点联测，统一归化为二等水准基点上。
7.1.3.所使用的仪器和设备应进行定期检查并作出详细记录；每次测量应采用同一仪器，固定观测人员，采用相同的观测路线和观测方法，在基本相同的环境和观测条件下工作。
7.1.4.各种原始测量记录应真实、可靠，并有可追溯性；计算成果和图表清晰、签署齐全，并妥善保存。
7.1.5.参与观测的人员必须经过培训才能上岗。
7.2.观测水准基点、工作基点的布设
7.2.1.观测水准基点的布设
在沿线施工已设水准基点的基础上，按距离不大于1km增设水准基点，水准基点应设在变形区以外的岩石或原状土层上，亦可利用稳固的建筑物、构筑物设立水准点。
7.2.2.工作基点的布设
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。工作基点应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Ф20mm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。
7.2.3 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。
7.3.沉降变形观测主要技术要求
7.3.1.沉降变形观测网主要技术要求
沉降变形观测网的主要技术要求
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
三等
1.0
0.3
≤0.6√n
≤0.8√n
DS05或DS1型仪器，按暂行规定二等水准测量的技术要求施测

8.3.2 沉降变形观测点的精度要求和观测方法
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
±0.5
±0.3
按国家一等精密水准测量

6.3.3 一、二等水准测量仪器及主要技术要求
等级
仪器
视线长度(m)
前后视距差(m)
在任一测段上前后视距差累计(m)
视线高度(下丝读数)(m)
一等
DSZ05、DS05
≤30
≤0.5
≤1.5
≥0.5
二等
DS1、DS05
DS1≤50，DS05≤60
≤1.0
≤3.0
≤0.3
7.4.测量观测资料整理及提交资料
7.4.1.一般要求
7.4.1.1.观测资料应齐全、详细、规范符合设计及细则要求。
7.4.1.2.人工测试数据，必须在观测当天及时输入计算机，核对无误后在计算机内备份；自动采集测试数据应及时在计算机内备份。沉降观测资料及时输入沉降观测管理信息系统，以保证各相关单位在观测过程中时时监控。观测中有沉降异常情况应及时通知有关各方及时处理。
7.4.1.3.按照提交资料要求及时整理、汇总、分析，按有关规定整编成册。
7.4.2.资料整理
7.4.2.1 沉降观测资料按下表填写，详见《实施细则》。
1）工点沉降观测断面、点布置表
2）沉降板观测资料汇总表
3）路基面沉降观测资料汇总表
4）单点沉降计测试资料汇总表
5）剖面沉降管测试资料汇总表
6）绘制路堤施工过程和完成后填土高—时间—沉降曲线
7）绘制路基面沉降时间—沉降曲线
8）桥梁墩台沉降观测资料汇总表
9）涵洞沉降观测资料汇总表
注：对于预压地段，在路基沉降观测资料表的表头中可增加有关预压土情况（预压高度、预压时间等）。
7.4.2.2.观测点的平面、纵断面和横断面布置图及控制点与观测量、
标石、标志规格及埋设图、仪器检测及校正资料、观测记录本（簿）、平差计算、测量成果质量评定资料
7.4.3.提交资料
在路基面观测第三个月末、六个月末及无碴轨道铺设前以书面和电子文件将每个断面（点）的路基面、地基面沉降观测资料、沉降观测结果分析报送评估单位。
在路基填筑过程中，对路基地基变形观测，施工单位应每7天就将观测以数据库电子文件形式及时报给分析评估单位；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以数据库电子文件形式及时报给分析评估单位，以便进行过程中的沉降发展情况分析，并提出建议。
8.监测方法及要求
8.1观测频度要求：
8.1.1路基施工各阶段沉降观测频度应满足表1要求：
表1：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
2～3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/10天
3个月以后
1次/2周
6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
3～12个月
1次/3月

8.1.2墩台观测频次应满足表2的要求：
表2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
0～3个月
1次/月
工后沉降长期观测
4～12个月
1次/3个月
13～24个月
1次/6个月
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。
8.1.3涵洞观测频次见表3：
表3 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
0～3个月
1次/月
工后沉降长期观测
4～12个月
1次/3个月
13～24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。
8.2监测方法
8.2.1单点沉降计和静力水准仪的监测
单点沉降计和静力水准仪使用JMZX-3001综合测试仪监测。现场操作是使用其自带的数据线和预先埋设的数据线对接，对接时需相同颜色的对接在一起，便可进行测量，数据直接保成到仪器中，数据也可直接导入计算机内。单点沉降计埋设后，必须测试初始读数，在路堤正式填筑前，必须对所有元件进行复测，作为正式初始读数。观测频率依照表1执行。
8.2.2剖面沉降管、沉降观测板和沉降观测桩的观测
沉降观测所用的基准水准点是前期在线路施工时所布设的二等水准点，现场密度不足的将重新按二等水准点的要求埋设点位，并按二等水准的要求测设高程。沉降观测使用先进的莱卡数字水准仪施测，每公里双次观测标准偏差仅0.3mm，满足沉降观测的仪器要求。观测顺序按路基填筑顺序，即埋设沉降观测桩的顺序进行，并严格按照表1中的路基观测频次进行。为减小测量误差，一等沉降测量将确定固定的仪器，固定的观测者,同一个沉降观测点使用相同的基准点。沉降观测板在埋设完成后，测顶面标高做为初使读数，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1m为宜，接长前后测量杆顶标高变化量确定接高量。沉降观测桩在埋设完成后第二天开始观测。
8.2.3桥涵沉降变形观测
本标段的桥梁沉降变形观测同样采用莱卡数字水准仪按国家一等水准测量的要求施测。主要以墩台基础的沉降为主，涵洞除应进行自身的沉降观测外，尚应进行洞顶填土的沉降观测。 桥梁变形观测应逐跨、逐墩(台)布置测点，涵洞应逐个布置。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60天。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。
8.3测量精度要求
8.3.1所有标高水准测量应满足二等变形等级测量技术要求，按国家一等精密水准测量方法施测，测量精度：±1mm，读数取位至0.1mm。
8.3.2单点沉降计采用智能型频率检测仪器进行测试，单点沉降计量程：20cm，精度1％量程，灵敏度0.05mm。
8.3.3剖面沉降采用剖面沉降仪进行测试，精度8mm/30m，灵敏度0.01mm。
8.3.4静力水准仪采用智能型频率检测仪器进行测试，静力水准仪量程10cm，精度1mm，灵敏度0.01mm。
9．确保沉降观测数据的措施
9.1.制度上保证
9.1.1.建立专门沉降变形观测领导小组和观测小组，并明确各自职责，分工负责，各施其责。
9.1.2.加强培训工作，未经培训人员，不得从事沉降变形观测工作。在沉降变形观测实施前，对人员进行观测元件和观测理论培训，在实施过程中对人员进行埋设入数据采集培训。确保观测元件的正确埋设及正确的数据采集。
9.1.3.对参加观测人员定期进行考核，不合格人员不得参加本项工作。
9.2.观测元件上保证
9.2.1.选择有资质的厂家提供的沉降观测元件，本标段除沉降板、观测桩外，其它观测元件均由业主统一招标，购买时严格采用业主招标厂家的元件。
9.2.2.对由自已加工的沉降板，应选择有实力或有相应加工能力的厂家进行加工。
9.2.3.对由现场加工的观测桩，严格采用图纸规定的钢筋及相关规格要求进行加工。
9.2.4.采购回的观测元件，应专人指仓库堆放，不得和其它物资堆放在一起。
9.2.5.对埋设好后的观测元件，指派专人进行保护，确保不丢失、不损坏。
9.3.埋设过程的保证
9.3.1.对路基观测元件，项目部均组织专门的施工人员进行元件的埋设，确保埋设位置的正确，埋设深度得到保证。
9.3.2.对桥梁、涵洞，项目部应下达详细的技术交底资料到工班，并现场指导，确保埋设的正确性，不得遗漏。
9.3.3.对剖面沉降管、单点沉降计、静力水准仪等电子元件，埋设时更应注意元件的保护。
9.4.数据采集与整理
9.4.1.严格按各种元件规定的采集办法进行数据采集，对使用数据采集仪的，指定专人进行数据采集。对使用水准仪观测的，指派专门的队伍进行量测。
9.4.2.数据采集时应进行简单的数据分析，若遇数据突变时，一定要查明原因，详细分析，并详细记录。
9.4.3.数据采集后及时录入电脑，并按要求进行整理，防止不同元件的数据错位。