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1、沉降变形观测系统 培训资料 2007.12.19,2,内容,一、依据 二、沉降变形观测的必要性 三、沉降变形观测内容及监测元件 的设置 四、沉降变形测量技术要求 五、沉降观测结果的分析与评估 六、无碴轨道铺设条件审定 七、沉降变形观测系统实施要求 八、路基填筑沉降实测实例,一、依据,1铁道部工管中心电报通知要求 2客运专线无碴轨道铺设条件评估指南铁建设（2006）158号 3客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定铁建设（2006）189号 4客运专线无碴轨道铁路设计指南铁建设（2005）745号 5设计单位、OPB咨询单位提供的有关资料,4,二、沉降变形观测的必要性,2.1客运专线无碴轨道铁路应
2、建立线下构筑物变形监测网，对线下构筑物进行变形观测。 客运专线高速行车要求轨道具有高平顺性。 无碴轨道铺设后线下构筑物发生不均匀沉降，将导致线路维修成本的增加；当线下构筑物发生不均匀沉降超出无碴轨道扣件可调范围而无法通过扣件进行调整时，将导致不得不对线下构筑物进行维修。 线下构筑物不均匀沉降还会导致轨道板开裂，将引起轨道构件的更换或维修。 因此，客运专线无碴轨道必须严格控制线下构筑物的沉降，特别是不均匀沉降。,二、沉降变形观测的必要性,2.2 客运专线无碴轨道对路基、桥涵、隧道等线下基础工程的残余变形（工后沉降和沉降差）要求严格、标准高： 路基、涵洞、隧道基础的工后沉降量15mm; 桥墩、台工
3、后沉降量20mm，相邻桥墩、台沉降之差5mm; 路桥、路隧等过渡段，路基与结构物间的差异沉降不大于5mm，过渡段沉降造成的路基与桥梁或隧道的折角不大于1。 影响沉降的因素较多,特别地基在荷载的作用下沉降随时间发展,其沉降变化一般通过土体固结原理进行分析计算,但沉降计算的精度受多种因素影响,其结果只能是一个估算值,因此设计阶段沉降变形计算的精度不足以控制无碴轨道工后沉降。至今国内外均通过系统的沉降观测的实测资料来分析、预测较准确的沉降值。,二、沉降变形观测的必要性,3.2 通过施工期系统的沉降变形动态观测,对实测沉降观测数据的分析、评估,评价地基最终沉降完成时间,验证或调整设计措施,使线下基础工
4、程达到预定的沉降变形控制要求,推算出较准确的最终沉降量和工后沉降。工后沉降满足上述（1）中的要求后，才能铺设无碴轨道。 3.3 路基变形，包括三个部分：列车动荷载作用下路基面弹性变形、列车动荷载作用下路基基床产生的累计变形、地基及路堤工后压密沉降。地基及路堤工后压密沉降，受地基岩土性质及相应地基处理措施、填料性质及压实标准影响较大，不确定因素较多，是工程建设管理控制的重点。,三 沉降变形观测内容及监测元件的设置,3.1沉降变形观测内容 3.1.1 路基：(1) 路基面的沉降变形观测 (2) 路基基底沉降观测(3) 路堤本体的沉降观测（改良土路基）。 3.1.2 桥涵 (1) 桥各墩、台基础沉降
5、；（2）预应力混凝土梁的徐变上拱变形；（3）涵洞沉降观测。 3.1.3 隧道：隧道口仰拱、隧道一般地段和不良、复杂地质区段沉降观测。 3.1.4 过渡段：路桥、路隧、路涵、堤堑过渡段沉降观测。,3.2 路基沉降变形观测,3.2.1 观测断面及点的设置原则(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。(2) 路基面和地基沉降观测点应设在同一横断面上。(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
6、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。(4)测点及元器件的埋设位置应符合设计要求，且标设准确、埋设稳定。,3.2 路基沉降变形观测,3.2.2 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。分以下几种布设形式。,3.2 路基沉降变形观测,3.2.2 观测断面及点的设置、元件布设3.2.2.1 路堤填高3m，且地基压缩层厚5m地段,3.2 路基沉降变形观测,3.2.2 观测断面及点的设置、元件布设3.2.2.1
7、 路堤填高3m，且地基压缩层厚5m地段布设要求表,3.2 路基沉降变形观测,3.2.2 观测断面及点的设置、元件布设3.2.2.2 路堤下地基压缩层厚5m地段及路堤填高3.0m、地基压缩层厚5m地段,3.2 路基沉降变形观测,3.2.2 观测断面及点的设置、元件布设3.2.2.2 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,3.2 路基沉降变形观测,2.2 观测断面及点的设置、元件布设2.2.2 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,2 路基沉降变形观测,2.2 观测断面及点的设置、元件布设2.2.3 路堤加载预压地段：在基床底层表面两侧设观测
8、桩，在路基面中间设沉降板；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。,3.2 路基沉降变形观测,3.2.2 观测断面及点的设置、元件布设3.2.2.4 土质路堑地段：一般地段只设路基面沉降观测桩23个/断面，断面间距50m，地势平坦、地基条件良好地段间距100m。,3.2.2 观测断面及点的设置、元件布设3.2.2.4 土质路堑地段：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,3.2 路基沉降变形观测,3.2 路基沉降变形观测,3.2.3 观测元件的选取、埋设3.2.3.1 观测元件的选取：应满足工后沉降的评估需要以及精度要求。路基面
9、采用观测桩观测，地基面采用沉降板、剖面沉降管和单点沉降计电测元件相结合进行观测。3.2.3.2 观测元件的埋设：观测元件除沉降观测桩外，均应在地基加固完成后路堤填筑施工前埋设。3.2.3.2.1 沉降观测桩（点）(1)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；路基面两侧观测桩一般设在距左右线路中心3.2 m处（由于部分桩位会与接触网立柱基础、通信、信号电缆槽手孔有干扰，以后埋设的可改为2.7m处）。埋设规格见附图3.2.2.1。,19,3.2 路基沉降变形观测,3.2.3.2 观测元件的埋设 3.2.3.2.1 沉降观测桩（点）:(2)一般要求填筑至基床
10、表层顶面埋设观测桩，但若施工单位在级配碎石等供应困难，架梁工期紧，也可在基床表层填筑20cm后，埋设路面观测桩，但要求在沉降观测满足评估要求后在填表层顶面20cm。这种处理方式可能造成接触网立柱基础、电缆槽施工工期紧张，各施工单位要统筹考虑。,20,3.2 路基沉降变形观测,3.2.3 观测元件的选取、埋设 3.2.3.2.1 观测桩的埋设：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。,路基面沉降观测点设置参考图（单位：mm）,21,3.2路基沉降变形观测,现场路面观测桩设置图,22,3.2路基沉降变形观测,3.2.3 .2 观测元件的选取、埋设 3.2.3.2.2 沉降板：由
11、钢底板、金属测杆（40mm厚壁镀锌铁管）及保护套管（直径不小于75mm、壁厚不小于4mm的硬PVC管）组成，钢底板尺寸为50cm50cm，厚1 cm；具体按设计图样焊接组装。沉降板应埋入褥垫层顶部嵌入不少于10cm，采用中粗砂回填密实，再套上保护套管，保护套管低于沉降板金属测杆，保护套管和金属测管上口均加盖封住管口，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。采用水准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(测量一定要准确），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。,23,3.2
12、路基沉降变形观测,沉降板图示,24,3.2 路基沉降变形观测元器件,现场沉降板保护套管连接图示,25,3.2路基沉降变形观测元器件,现场沉降板观测件,26,3.2 路基沉降变形观测,3.2.3.2 观测元件的埋设：3.2.3.2.3 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，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。,27,3.2 路基沉降变形观测,单点沉降计有关图示,2
13、8,3.2 路基沉降变形观测,现场单点沉降计采集系统图,3.2路基沉降变形观测,3.2.3 观测元件的选取、埋设3.2.3.2 观测元件的埋设：3.2.3.2.4 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(设置水准点）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（不是埋设在褥垫层底部），槽底中粗砂找平，表面回填510cm中粗砂并与褥垫层相平，两端部应进行有效保护。,30,3.2路基沉降变形
14、观测元器件,剖面沉降管埋设示意图,31,路基沉降变形观测元器件,剖面沉降管埋设示意图,3.2 路基沉降变形观测,3.2.3 观测元件的选取、埋设3.2.3.3 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2.1、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、点布置表及平面布置图，见沉降观测01表。 2.4 沉降变形的水准测量精度为1mm，读数取位至0.1mm；剖面沉降管的测量精度为8mm/30m；单点沉降计观测精度为测量值的1，灵敏度为0.01mm。,3.2 路基沉降变形观测,3.2.4 路基沉降观测的频次 观测的频次不低于表2.5的规定
15、。当环境条件发生变化或数据异常时应及时观测。从路基填筑开始观测基底沉降。,表2.5 路基沉降观测频次,3.3 桥涵沉降变形观测,3.1 一般要求3.1.1 桥梁变形观测应以墩台基础的沉降和预应力混凝土梁的徐变变形为主，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。3.1.2 桥梁变形观测：对于岩石地基、嵌岩桩基础的桥涵可选择典型墩、涵进行观测(特殊桥跨、高墩、基岩不均匀及桩位出现岩溶、与摩擦桩临嵌岩桩），观测数量不少于墩台数量的15%；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（不足30孔应按30孔计）；其余桥梁变形观测应逐跨、
16、逐墩（台）布置测点，涵洞应逐个布置。,3 .3 桥涵沉降变形观测,3.3.1 一般要求(1) 由于墩台基础沉降的发展及总量受桥位地质情况、施工荷载等因素的影响。因此规定，桥墩台基础沉降，一般情况下，桥涵主体工程完工后（即预制梁架设后或现浇梁完工后和涵洞主体施工完成），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。实际观测时间从基础承台完成设点后即开始进行观测。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。(2) 梁体收缩徐变观测期应从预应力张拉完成至无碴轨道铺设前不少于60d。梁体的竖向变形从梁体施工完成设点开始观测，包括预应力张拉、附属设施安装的弹性变形、张拉后至铺轨前徐变变形及铺轨后的残余徐变变形。,3 .3 桥涵沉降变形观测,3.3.2 观测点的布置3.3.2.1 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。观测标移到墩台身上可设置2个(在墩身横向两侧），每个标段应考虑结构影响、观测精度、美观，采用统一的观测标。观测标宜设置距地面5060cm处，埋入墩身砼不少于8cn,露出宜为56cm，端部成圆端形。,
