高速鐵路線下工程沉降觀測斷面及點設置原則與標準及計算修正(第二篇)ppt課件

1、.,高速鐵路（客運專線）線下工程 沉降變形觀測斷面及測點布置原則與埋設標準和沉降計算與修正方法,西南交通大學 2011年6月,.,目 錄,1 概述 1.1 測量點分類 2 路基工程沉降變形觀測斷面及測點布置原則與埋設標準 2.1觀測斷面及觀測點的設置原則 2.2觀測元件與埋設技術要求 3 橋涵工程沉降變形觀測斷面及測點布置原則與埋設標準 3.1觀測點的設置原則 3.2觀測元件與埋設技術要求 4 隧道工程沉降變形觀測斷面及測點布置原則與埋設標準 4.1觀測斷面和觀測點的設置原則 4.2觀測元件與埋設技術要求 5 過渡段工程沉降變形觀測斷面及測點布置原則與埋設標準,.,5.1觀測斷面和觀測點的設置

2、原則 5.2觀測元件與埋設技術要求 6 沉降變形計算及修正方法 6.1 線下工程沉降變形計算與修正 6.2 梁體徐變上拱計算 7 注意問題,.,1 概述,1.1 測量點分類 沉降變形測量點分為基準點、工作基點和沉降變形觀測點。 1）基準點。要求建立在沉降變形區(qū)以外的穩(wěn)定地區(qū)，同大地測量點的比較，要求具有更高的穩(wěn)定性，其平面控制點一般應設有強制歸心裝置?；鶞庶c使用全線二等精密高程控制測量布設的基巖點、深埋水準點； 2）工作基點。要求這些點在觀測期間穩(wěn)定不變，測定沉降變形點時作為高程和坐標的傳遞點，同基準點一樣，其平面控制點應設有強制歸心裝置。工作點除使用普通水準點外，按照國家二等水準測量的技術要

3、求進一步加密水準基點或設置工作基點至滿足工點垂直位移監(jiān)測需要。加密后,.,的水準基點（含工作基點）間距200m左右時，可基本保證線下工程垂直位移監(jiān)測需要。 3）沉降變形觀測點。直接埋設在要測定的沉降變形體上。點位應設立在能反映沉降變形體沉降變形的特征部位，不但要求設置牢固，便于觀測，還要求形式美觀，結(jié)構(gòu)合理，且不破壞沉降變形體的外觀和使用。沉降變形點按路基、橋涵、隧道等各專業(yè)布點要求進行。 其布設按下列要求： （1）每個獨立的監(jiān)測網(wǎng)應設置不少于3個穩(wěn)固可靠的基準點?；鶞庶c應選設在沉降變形影響范圍以外便于長期保存的穩(wěn)定位置。 （2）工作基點應選在比較穩(wěn)定的位置。對觀測條件較好或觀測項目較少的項目

4、，可不設立工作基點，在基準點上直接測量沉降變形觀測點。 （3）沉降變形觀測點應設立在沉降變形體上能反映沉降變形特征的位置。,.,2 路基工程沉降變形觀測斷面及測點布置原則 與埋設標準,2.1觀測斷面及觀測點的設置原則 2.1.1路基工程沉降變形觀測以路基面沉降觀測和地基沉降觀測為主，應根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)部位、填方高度、地基條件、堆載預壓等具體情況來設置沉降變形觀測斷面。同時應根據(jù)施工過程中掌握的地形、地質(zhì)變化情況調(diào)整或增設觀測斷面。 2.1.2觀測斷面一般按以下原則設置，同時應滿足設計文件要求； 1 沿線路方向的間距一般不大于50m；對地勢平坦且地基條件均勻良好的路塹、填方高度小于5m且地基條件均

5、勻良好的路堤可放寬到100m。 2 對地形、地質(zhì)條件變化較大地段應加密斷面，一般間距不大于25m，在變化點附近應設觀測斷面，以確保能夠反映真實差異沉降。 3 一個沉降觀測單元（連續(xù)路基沉降觀測區(qū)段為一單元）應不少于2個觀測斷面。,.,4 對地形橫向坡度大于1：5或地層橫向厚度變化的地段應布設不少于1個橫向觀測斷面。 2.1.3觀測點一般按以下原則設置，同時應滿足設計文件 要求； 1 為有利于測點看護，集中觀測，統(tǒng)一觀測頻率，各 觀測項目數(shù)據(jù)的綜合分析，各部位觀測點須設在同一橫斷面上。 2 一般路堤地段觀測斷面包括沉降觀測樁和沉降板，沉降觀測樁每斷面設置2個，布置左右線中心兩側(cè)各3.2m處；沉降

6、板每斷面設置1個，布置于雙線路基中心。,3 軟土、松軟土路堤地段觀測斷面一般包括剖面沉降管（高速鐵路工程一般不提倡采用）、沉降觀測樁、沉降板和位移觀測樁。沉降觀測樁每斷面設置2個，布置于兩側(cè)線路中心外各2m處，沉降板位于雙線路基中心，位移觀測邊樁分別位于兩側(cè)坡角外12m、1012m處，并與沉降觀測樁及沉降板位于同一斷面上，剖面沉降管位于基底。,.,4 沉降板設置應嚴格按設計文件要求執(zhí)行，一般按以下原則設置： （1）對路堤填高小于3m且壓縮層厚度小于5m地段，設置斷面間距為200m； （2）對壓縮層厚度大于20m地段，設置斷面間距為50m； （3）其余情況根據(jù)具體情況，設置斷面間距為50100m

7、； （4）地面橫坡或壓縮層底橫坡大于1：5時，橫斷面布置兩處沉降板，一處位于路基中心，另外一處根據(jù)具體地形地質(zhì)情況布置。,圖2.1.3 松軟土地段觀測斷面布置圖,.,5 預壓地段，預壓期因基床表層尚未施工，路基頂面沉降觀測應在預壓土方底部（基床底層頂面）布置沉降元件進行，即在基床底層頂面臨時布置沉降板，位移觀測以及基底沉降觀測布置與無預壓段完全一致，預壓土方卸除時臨時沉降板隨之拆除，基床表層施工后，于路基面上設置正式沉降觀測樁。 6 路塹地段觀測斷面分別于路基中心，左右中心線以外3.2m的路基面處各設1根沉降觀測樁，觀測路基面的沉降。 7 路堤基底設置剖面沉降管進行全斷面沉降觀測時，嚴格按設計

8、文件要求執(zhí)行。 2.1.4 路基水準路線觀測按二等水準測量精度要求形成附合水準路線，沉降觀測點位布設及水準路線觀測示意圖如圖2.1.4所示：,.,2.2觀測元件與埋設技術要求 2.2.1 沉降觀測樁：選擇20mm鋼筋，頂部磨圓，底部焊接彎鉤，待基床表層級配碎石施工完成后，在觀測斷面通過測量埋置在設計位置，埋置深度不小于0.3m，樁周0.15m用C15混凝土澆筑固定，完成埋設后測量樁頂標高作為初始讀數(shù),圖2.1.4 沉降觀測點位布設及水準路線觀測示意圖,.,2.2.2 沉降板：應嚴格按設計要求進行埋設，一般情況如下:由底板、金屬測桿（20鍍鋅鐵管）及保護套管（49 PVC管）組成。鋼筋混凝土底板

9、尺寸為50cm50cm,厚3cm或鋼底板尺寸為5050cm，厚1.0cm。,圖2.2.1 路基沉降觀測樁埋設布置圖,圖2.2.2 路基沉降板埋設布置圖,.,1 沉降板埋設位置處可墊10cm砂墊層找平，埋設時確保底板的水平與垂直度，確保測桿與地面垂直。 2 放好沉降板后，回填一定厚度的墊層，再套上保護套管，保護套管略低于沉降板測桿，上口加蓋封住管口，并在其周圍填筑相應填料穩(wěn)定套管，完成沉降板的埋設工作。 3 測量埋設就位的沉降板測桿桿頂標高讀數(shù)作為初始讀數(shù)，隨著路基填筑施工逐漸接高沉降板測桿和保護套管，每次接長高度以0.5m為宜，接長前后測量桿頂標高變化量確定接高量。金屬測桿用內(nèi)接頭連接，保護套

10、管用PVC管外接頭連接。 4 接長套管時應確保垂直，避免機械施工等因素導致套管傾斜。 2.2.3 位移邊樁：采用C15鋼筋混凝土預制，斷面采用15cm15cm正方形，長度不小于1.5m。并在樁頂預埋20mm鋼筋，頂部磨圓并刻畫十字線。 1 邊樁埋置深度在地表以下不小于1.4m，樁頂露出地面不應大于10cm。 2 埋置方法采用洛陽鏟或開挖埋設，樁周以C15混凝土澆筑固定，確保邊樁埋置穩(wěn)定。完成埋設后采用全站儀測量邊樁標高及距基樁的距離作為初始讀數(shù)。,.,2.2.4 剖面沉降管：采用專用塑料硬管，其抗彎剛度應適應被測土體的豎向位移要求，導管內(nèi)十字導槽應順直，管端接口密合。剖面沉降測量是將剖面沉降儀

11、探頭預埋在剖面沉降管十字導槽內(nèi)，從一端按一定間距依次讀數(shù)。,路基基底剖面沉降管在地基加固施工完畢后，填土至0.6m高度碾壓密實后開槽埋設，開槽寬度2030cm，開槽深度至地基加固表層頂面，槽底回填0.2m厚的中粗砂，在槽內(nèi)敷設沉降管（沉降管內(nèi)穿入用于拉動測頭的鍍鋅鋼絲繩），其上夯填中粗砂至與碾壓面平齊。沉降管埋設位置擋土墻處應預留孔洞。沉降管敷設完成后，兩頭應砌筑觀測坑，并加設蓋板，以方便觀測及對孔口進行長期保護，并做好坑內(nèi)及其周圍的排水。并于一側(cè)管口處設置觀測樁，觀測樁采用C15素混凝土灌注，斷面采用0.5 m0.5 m1.0m。,圖2.2.2 路基剖面沉降管埋設布置圖,.,待上部一層填料壓

12、實穩(wěn)定后，連續(xù)觀測數(shù)日，取穩(wěn)定讀數(shù)作為初始讀數(shù)。 采用橫剖儀和水準儀進行橫剖面沉降觀測。每次觀測時，首先用水準儀測出橫剖面管一側(cè)的觀測樁頂高程，再把橫剖儀放置于觀測樁頂測量初值，然后用橫剖儀測量各測點。區(qū)間每2.0m測量一點，車站內(nèi)測點間距可為3.0m。 2.2.5 單點沉降計：是一種埋入式電感調(diào)頻類智能型位移傳感器，由電測位移傳感器、測桿、錨頭、錨板及金屬軟管和塑料波紋管等組成。 采用鉆孔引孔埋設，鉆孔孔徑108或127，鉆孔垂直，孔深應達到硬質(zhì)穩(wěn)定層（最好為基巖），并與沉降儀總長一致?？卓趹秸軐崱０惭b前先在孔底灌漿以便固定底端錨板，安裝時錨桿朝下，法蘭沉降板朝上，注意要用拉繩保護以防止

13、元件自行掉落，采用合適方法將底端錨板壓至設計深度。每個測試斷面埋設完成后，位移計引出導線用鋼絲波紋管進行保護，并挖槽集中從一側(cè)引出路基，引入坡腳觀測箱內(nèi)。一般埋設完成后35天待縮孔完成后測試零點。觀測路塹換填基底沉降或隆起變形埋設在換填基底面，表面應平整密實；觀測路基本體變形按設計斷面圖埋設。,.,2.2.6 無砟軌道鋪設時路基測點的轉(zhuǎn)移技術要求待補充規(guī)定中詳細要求。 3 橋涵工程沉降變形觀測斷面及測點布置原則與埋設標準 3.1觀測點的設置原則 3.1.1 一般每個橋墩（臺）均設置承臺觀測標、墩（臺）身觀測標。 3.1.2 承臺觀測標： 設置兩個觀測標，觀測標-1設置于底層承臺左側(cè)小里程角上，

14、觀測標-2設置于底層承臺右側(cè)大里程角上。承臺觀測標為臨時觀測標，當墩身觀測標正常使用后，承臺觀測標隨基坑回填將不再使用。 3.1.3墩身觀測標： 1觀測點數(shù)量每墩不少于2處，位于墩身兩側(cè)； 2 橋墩標一般設置在墩底高出地面或水位1.0m左右。當墩身較矮立尺困難時，橋墩觀測標位置可降低或設置在對應墩身埋標位置的頂帽上。特殊情況可按照確保觀測精度、觀測方便、利于測點保護的原則，確定相應的位置。橋墩上觀測標的具體設置位置見圖3.1.3。,.,3.1.4 橋臺觀測標： 原則上應設置在臺頂（臺帽及背墻頂），測點數(shù)量不少于4處，分別設在臺帽兩側(cè)及背墻兩側(cè)（橫橋向）。橋臺觀測標的具體設置位置見圖3.1.4。

15、,圖3.1.3 承臺與墩身觀測標設置,云,桂,.,圖3.1.4 橋臺觀測標埋設位置示意圖,.,3.1.5 梁體觀測標： 1 對原材料變化不大、預制工藝穩(wěn)定、批量生產(chǎn)的預應力混凝土預制梁，每30孔選擇1孔設置觀測標，當實測彈性上拱度大于設計值的梁，前后未觀測的梁應補充觀測標，逐孔進行觀測；其余現(xiàn)澆梁逐孔設置觀測標。移動模架施工的梁，對前6孔進行重點觀測，以驗證支架預設拱度的精度。驗證達到設計要求后，可每10孔選擇1孔設置觀測標，當實測彈性上拱度大于設計值的梁，前后未觀測的梁應補充觀測標，逐孔進行觀測。 2 觀測點布置 簡支梁的一孔梁設置觀測標6個，分別位于兩側(cè)支點及跨中；連續(xù)梁上的觀測標，根據(jù)不

16、同跨度，分別在支點、中跨跨中及邊跨1/4跨中附近設置，3跨以上連續(xù)梁中跨布置點相同，詳見下圖。,.,3 鋼結(jié)構(gòu)橋梁梁部不存在徐變，為了觀測變形，每孔設置6個觀測標，分別在支點及跨中設置。 4 對大跨度橋梁等特殊結(jié)構(gòu)應由設計單位單獨制定變形觀測方案，施工單位按照設計方案進行觀測。,.,3.1.6涵洞觀測標： 每座涵洞均要進行沉降觀測，觀測標原則上應設在涵洞兩側(cè)的邊墻上，在涵洞進出口及涵洞中心分別設置，每座涵洞測點數(shù)量為6個。涵洞填土后觀測點可從邊墻位置移動到帽石上，涵洞進出口的帽石上各設置兩個測點，位于帽石兩側(cè)位置。詳見下圖。,.,3.1.7 橋梁梁部水準路線觀測按二等水準測量精度要求形成閉合水

17、準路線，沉降觀測點位布設及水準路線觀測示意圖如圖3.1.7所示，其中測點1，2，3，4構(gòu)成第一個閉合環(huán)，測點3，4，5，6構(gòu)成第二個閉合環(huán)。所有觀測線路形成閉合線以前必須置鏡兩次以上，以保證不會形成相關閉合環(huán)。,圖3.1.7 橋梁梁部沉降觀測水準路線示意圖,.,3.1.8 橋梁墩臺水準路線觀測按二等水準測量精度要求形成 閉合水準路線，沉降觀測點位布設于墩臺兩側(cè)，水準路線觀測示意圖如圖 3.1.8所示：,圖3.1.8 橋梁墩臺沉降觀測水準路線示意圖,.,3.2觀測元件與埋設技術要求 3.2.1 承臺觀測標 選擇20mm鋼筋，頂部磨圓并刻畫十字線，埋置深度不小于0.1m，高出埋設表面3mm，表面做

18、好防銹處理。完成埋設后測量樁頂標高作為初始讀數(shù)。,圖3.2.1 承臺觀測標設置,.,3.2.2墩身觀測標： 采用14mm不銹鋼螺栓。見下圖所示：,3.2.3 橋臺觀測標、梁體觀測標、涵洞觀測可參考圖3.2.1、圖3.2.2設置。 3.2.4無砟軌道鋪設時梁體測點的轉(zhuǎn)移技術要求待補充規(guī)定中詳細要求。,圖3.2.2 墩身觀測標設置,.,4 隧道工程沉降變形觀測斷面及測點布置原則 與埋設標準,4.1觀測斷面和觀測點的設置原則 4.1.1 隧道工程沉降觀測是指隧道基礎的沉降觀測，即隧道的仰拱部分。其它如洞頂?shù)乇沓两?、拱頂下沉、斷面收斂沉降變形等不列入本沉降觀測的內(nèi)容。 4.1.2 隧道的進出口進行地基

19、處理的地段，從洞口起每25m布設一個斷面。 4.1.3 隧道內(nèi)一般地段沉降觀測斷面的布設根據(jù)地質(zhì)圍巖級別確定，一般情況下級圍巖每400m、級圍巖每300m、級圍巖每200m布設一個觀測斷面； 4.1.4 明暗交界處、圍巖級別、襯砌類型變化段及沉降變形縫位置應至少布設兩個斷面； 4.1.5 地應力較大、斷層或隧底溶蝕破碎帶、膨脹土等不良和復雜地質(zhì)區(qū)段，特殊基礎類型的隧道段落、隧底由于承載力不足進行過換填、注漿或其它措施處理的復合地基段落適當加密布設。,.,4.1.6 隧道洞口至分界里程范圍內(nèi)應至少布設一個觀測斷 面。 4.1.7施工降水范圍應至少布設一個觀測斷面。 4.1.8路隧分界點處，路、隧

20、兩側(cè)分別設置至少一個觀測斷面。 4.1.9 長度大于20m的明洞，每20m設置一個觀測斷面。 4.1.10 隧道工程完成后，每個觀測斷面在相應于兩側(cè)邊墻處設一對沉降觀測點。如圖4.1.1所示。,圖4.1.1 隧道觀測標埋設位置示意圖,.,4.1.11隧道水準路線觀測按二等水準測量精度要求形成附 合水準路線，沉降觀測點位布設于觀測斷面隧道內(nèi)壁兩側(cè)，水準路線觀測示意圖如圖4.1.2所示：,圖4.1.2隧道沉降觀測水準路線圖,.,4.2觀測元件與埋設技術要求 4.2.1 觀測點埋設參考圖2.2.1設置。 4.2.2無砟軌道鋪設時隧道測點的轉(zhuǎn)移技術要求待補充規(guī)定中詳細要求。,.,5 過渡段工程沉降變形

21、觀測斷面及測點布置原則 與埋設標準,5.1觀測斷面和觀測點的設置原則 5.1.1 過渡段應考慮線路縱向平順性和不同結(jié)構(gòu)物差異沉降的觀測和評估，橋涵兩端的過渡段、路隧過渡段及塹堤過渡段均需進行沉降觀測。 5.1.2 不同結(jié)構(gòu)物起點處、距起點510m、2030m處分別設置觀測斷面。每個橫向結(jié)構(gòu)物每側(cè)各設置一個觀測斷面，沿涵洞軸線設路基觀測斷面。每個觀測斷面觀測點設置參照路堤。 5.1.3 路堤和路塹分界處設置觀測斷面，觀測點設置參照路堤。 5.1.4橫向結(jié)構(gòu)物頂面埋設一根剖面沉降管，具體要求詳見設計文件。,.,圖5.1.4.1縱斷面示意圖,圖5.1.4.2平面示意圖,.,5.2觀測元件與埋設技術要

22、求 5.2.1 沉降觀測點與剖面沉降管埋設參考路堤設置。,.,6 沉降變形計算及修正方法,6.1 線下工程沉降變形計算與修正 6.1.1 沉降變形計算 對于任一期次的觀測，測點沉降變形主要計算步驟如下： 1）現(xiàn)場觀測獲得各觀測點的水準測量記錄數(shù)據(jù)。 2）根據(jù)相應的工作基點（相應水準路線上）高程結(jié)果，計算觀測點的本期高程。 3）用同一觀測點的上一期次的高程減去本期高程，得到本期觀測后該觀測點的沉降增量。這樣，“+”表示下沉，“”表示隆起。 4）把到當前（各階段提交資料時刻）為止的同一測點各期的沉降增量累加，即為該測點當前的累計沉降量。 6.1.2 沉降變形修正 對于因工程地質(zhì)條件、氣候條件等因素

23、引起的工作基點高程變化的情況，需要把工作基點高程變化引入觀測點的高程結(jié)果中。一般而言，可以通過基準點聯(lián)測來獲得工作基點的高程。但是，由于基準點聯(lián)測不可能同觀測點觀測,.,的頻度一樣，而且要遠小于后者，所以，只有把定期的基準點的聯(lián)測結(jié)果按一定的方法引入觀測點的高程結(jié)果，即通過對工作基點的高程修正而達到對觀測點的高程結(jié)果修正。 由于影響因素眾多，工作基點的高程變化十分復雜，目前尚無統(tǒng)一的計算方法，考慮工程實際的簡化操作，這里給出近似的線性內(nèi)插法進行某一時刻的工作基點高程的修正。,對任一工作基點，其高程修正計算方法具體如下： 1）在相鄰兩個時間間隔時刻t1、t2（設t1t2）進行了基準點聯(lián)測，根據(jù)測

24、量結(jié)果計算出此工作基點t1時刻的高程h1，t2時刻的高程h2。 2）對于在t1至t2之間的任一時刻t，此工作基點的高程h計算如下：,.,在獲得了各個工作基點的修正后的高程之后，就可對兩個工作基點所限定的水準路線上的各個觀測點進行高程計算，進而完成沉降計算，具體方法同6.1.1。 在修正過程中，應該注意： 1）工作基點的高程修正是指時間上的修正，即修正不同時刻的變化情況； 2）高程修正計算與觀測時間段一一對應，即若某一時間段進行了工作基點修正，那么觀測點的修正也只是針對這一時間段的數(shù)據(jù)，而對該觀測點在本時間段以前的（已完成了修正）觀測數(shù)據(jù)不予修正。 6.2 梁體徐變上拱計算 6.2.1 兩個基本概念 （1）彈性上拱 彈性上拱是由于預應力混凝土梁在張拉過程由于張拉力而引起的上拱變形，梁的預應力張拉包括了3個階段（預張拉，初張拉、終張拉），一般認為他們引起的彈性上拱是一瞬間完成的。,.,（2）徐變上拱 徐變上拱是指預應力混凝土梁在應力不變的情況下，因應變增加而引起的梁體上拱現(xiàn)象。 6.2.2 梁體上拱