某客运专线路基沉降观测实施细则

**客运专线XXTJⅡ标路基沉降观测实施细则中铁**局**客运专线XXTJⅡ标项目经理部一项目队二○○七年四月八日1、沉降监测简介客运专线无碴轨道对路基、桥涵、隧道等线下工程的工后沉降要求严格、标准高，设计中对土质路基、桥梁墩台基础等均进行了沉降变形计算，采取了相应的设计措施。而影响沉降计算的因素较多，沉降计算的精度不足以控制无碴轨道工后沉降。施工期必须按设计要求进行系统的沉降变形动态观测。通过对沉降观测数据系统综合分析评估，验证或调整设计措施，使路基、桥涵、隧道工程达到规定的变形控制要求。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。为统一项目队沉降变形观测系统的技术要求，保证沉降变形观测系统的质量，依据《客运专线铁路无碴轨道铺设条件评估指南》、《客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定》（铁建设[2006]189号）、**公司[2006]119号等标准制定本实施细则。根据不同的路基高度及不同的地基条件,路基沉降变形观测主要内容有：路基面的沉降变形观测；路基基底沉降观测；路堤本体的沉降观测2、沉降监测工艺流程监测元器件的埋设监测观测资料整理数据分析观测结果的分析、评估3、监测断面的设置(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)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。(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。(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)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。(6)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。代表性观测断面示意图如下：4、监测元件的选取和埋设4.1监测元件的选取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。路基面采用观测桩观测，地基面采用沉降板、剖面沉降管和电测元件相结合进行观测。对于剖面沉降管、单点沉降计等电测元件及检测仪器的选配，应选用高灵敏度、高精度、高可靠性及稳定性好的仪器；仪器企业厂家应具有相应的生产许可证、计量器具许可证和质量等证明文件，并具有良好的工程应用业绩和信誉评价。4.2监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。(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3.2m处。埋设规格见附图4-1，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4-1路基面沉降观测点设置参考图（单位：mm）(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1cm；具体按设计图样焊接组装。采用水平仪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。(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。(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、沉降监测5.1一般要求沉降变形观测根据《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变形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变形观测测量技术要求。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。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。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。参与观测的人员必须经过培训才能上岗。5.2观测水准基点、工作基点的布设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。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。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。5.3沉降变形观测主要技术要求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中误差(mm)每站高差中误差((mm)往返较差、附合或或环线闭合差差(mm)监测已测高差较差差(mm)使用仪器、观测方方法的要求三等1.00.3DS05或DS11型仪器，按按暂行规定二二等水准测量量的技术要求求施测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(mmm)相邻点高差中误差差(mm)观测方法往返较差、附合或或环线闭合差差(mm)二等±0.5±0.3按国家一等精密水水准测量5.3.3一、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))在任一测点上前后后视距差累计计(m)视线高度(下丝读读数)(m)一等DSZ05、DSS05≤30≤0.5≤1.5≥0.5二等DS1、DS055DS1≤50，DDS05≤60≤1.0≤3.0≤0.3仪器精度要求(1)单点沉降计:量程20cm,精度1%量程,灵敏度0.05mm;(2)剖面沉降管:精度8mmm/30m,灵敏度0.01mm;(3)静力水准仪:量程10cm,精度1mm,灵敏度0.01mm;5.2各种地段沉降变形观测路堤填高＜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、地基条条件良好地段段可100mm2基底沉降观测沉降板1个/断面200m根据工点工期等具具体情况适当当增设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、地基条条件良好地段段或高度小于于5m路堤地段段可100mm2路堤基底沉降观测测沉降板1～2个/断面50～100m地基面横坡大于11：5时，每个断断面埋设2个。3路堤基底全断面沉沉降观测剖面沉降管1个/断面一般地段和各类过过渡段路基25％的剖面埋埋设剖面沉降降管作校核剖剖面，校核剖剖面基底同时时布置沉降板板与剖面沉降降管。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、土土质等具体情情况，且改良良土路堤填高高大于5m时适当增增设。路堤加载预压地段路堤加堆载预压地段按要求布设断面及点，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。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沉降变形测量精度要求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。5.4路基沉降观测的频次路基沉降观测的频次不低于下表5-1的规定。当环境条件发生变化或数据异常时应及时观测。表5-1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5.5观测点的保护基准点、观测桩，在观测期间必须采取有效措施加以保护或专人看管。在附近设醒目的警示标志防止遭施工机械碰撞损坏，测量标志一旦遭受碰损，应立即复位并复测。应成立专门试验小组，进行元器件的埋设、测量和保护工作，小组人员分工明确，责任到人。元件埋设时应根据现场情况进行编号，有导线的元件应将导线引出至路基坡脚观测箱内。凡沉降板附近一米范围内土方应采用人工摊平及小型机具碾压，并配备专人负责指导，以确保元器件不受损坏。各施工队应制定稳妥的保护措施并认真执行，确保元器件不因人为、自然等因素而破坏。元器件埋设后，在附近设醒目的警示标志防止遭施工机械碰撞损坏,测量标志一旦遭受碰损，应立即复位并复测。6、测量观测资料整理及提交资料6.1一般要求观测资料应齐全、详细、规范符合设计及细则要求。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。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。6.2资料整理沉降观测资料表1）工点沉降观测断面、点布置表沉降观测－012）沉降板观测资料汇总表沉降观测－023）路基面沉降观测资料汇总表沉降观测－034）单点沉降计测试资料汇总表沉降观测－045）剖面沉降管测试资料汇总表沉降观测－056）绘制路堤施工过程和完成后填土高—时间—沉降曲线沉降观测－03附17）绘制路基面沉降时间—沉降曲线沉降观测－03附2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）。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6.3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。7沉降观测结果的分析、评估7.1一般规定路基上铺设无碴轨道前，应对路基变形作系统的评估，确认路基的工后沉降和变形符合设计要求。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，观测数据不足以评估时，应继续观测；工后沉降评估不能满足设计要求时，应采取必要的加速或控制沉降措施。评估时发现异常现象或对原始记录资料存在疑问，可进行必要的检查。7.2计算和实测沉降的比较比较计算的总沉降量与实测总沉降主要目的是：（1）审核设计阶段的沉降计算模型和参数是否符合实际。（2）估计真实的路基压缩模量Es，以便确定铺设无碴轨道结构（自重）产生的附加沉降。（3）如果施工期观察到的沉降明显大于计算沉降量，超过设计值20%及以上时，而且经过检查排除测量仪器和人为错误，可尽早检查修改设计，保证路基的工后沉降满足要求。由设计院提供相应观测断面的路堤本身压缩变形量与地基总沉降量。计算和实测沉降值的比较具体操作时，应对路基工点每一观测断面的各观测面（特别是路堤底部地基面）沉降绘制施工过程（包括观察期）沉降随时间发展的曲线，见示意图。在此基础上估计各观测面的最终沉降。对每一路基工点应制作沉降计算和测定结果比较表，表7.2.2为示范性例子。沉降，厘米时间，月卸除超载预压超载预压路堤填筑高度，米路堤超载预压沉降，厘米时间，月卸除超载预压超载预压路堤填筑高度，米路堤超载预压示意图7.2.2沉降随时间(施工过程包括观察期)的发展曲线表7.2.2沉降计算和观测结果比较表区段编号：工点号：沉降测定时间：报告日期：观测面编号里程观测断面描述，包包括观测断面面类型；沉降降测定时施工工进度计算沉降实测沉降地基总沉降mm基床顶面沉降mm地基总沉降mm基床顶面沉降mm7.2.3沉降分析和观测结果比较应按要求及时报送业主及咨询、设计单位，如果发现测定的沉降明显大于计算沉降，超过设计值20%及以上时，应及时通知设计方、咨询方和业主，由咨询方组织进行分析讨论，确定原因，采取相应措施。7.3推导各观测断面沉降变形拟合曲线7.3.1为了尽可能准确的预测工后沉降，应对基床表层顶部（沉降观测桩或在超载预压时为沉降板）观测的沉降进行曲线拟合，对路堤区段可根据路堤填筑完成后沉降观测桩（或在超载预压时为沉降板）观测的结果为基准。曲线拟合一般以中心观测桩结果为主，路肩观测桩为参考。对路基横断面不对称区段（例如基底地面横坡≥1：5）应相应考虑路肩观测桩测定结果。7.3.2拟合曲线的推导一般以三个月为周期反复进行以不断逼近路基的真实变形状况。具体的说，在路堤完成填筑、安装沉降观测桩后，按规定的周期测定三个月后可根据三个月测定的沉降观测结果推导第一个拟合曲线S1(t)，见示意图7.3.2。根据这个沉降拟合曲线可外推（预测）六个月后的沉降S1（t=6个月）然后继续观测三个月，并检查第一次预测结果是否合理。然后根据总共六个月观测的结果推导第二个更接近时间的沉降拟合曲线S2(t)，以这种方式不断逼近真实的路基变形发展。应当指出，在推导沉降拟合曲线时后期的沉降测定结果特别重要，应重点考虑，见示意图7.3.2。通常采用的沉降拟合曲线有以下几种：指数函数双曲函数其中：s¥： 以路堤填筑完成后（沉降观测桩安装后）为时间起点（t=0）发生的最终沉降量（t=∞）。a,b： 沉降拟合曲线的参数。根据沉降结果做第1次预测(三个月后)s1根据沉降结果做第1次预测(三个月后)s1(t)根据沉降结果做第2次预测(六个月后)s2(t)时间沉降沉降观测结果路堤完成施工（埋设观测桩后）示意图.2推导沉降拟合曲线s(t).3对路基工点每一观测断面应推导相应的沉降拟合示意图推导沉降拟合曲线S(t)曲线及参数，作为预测工后沉降的基础。如果三个月内没有进一步的沉降发生，可在充分考虑所在工点和观测断面路基具体情况的基础上，征得各方同意后可考虑不再进行沉降拟合曲线的推导工作。7.4各观测断面工后沉降的预测7.4.1路基沉降预测应采用曲线回归法，并满足以下要求：（1）根据路基填筑完成或堆载预压后不少于3个月的实际观测数据作多种曲线的回归分析，确定沉降变形的趋势，曲线回归的相关系数不应低于0.92。（2）沉降预测的可靠性应经过验证，间隔不少于3个月的两次预测最终沉降的差值不应大于8mm。（3）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=∞)：时间t时预测的最终沉降值（时间起点t=0为沉降观测桩安装后观测算起）。7.4.2在观测沉降三个月后（以完成路堤填筑埋设沉降观测桩为始点），即完成第一个拟合曲线推导后可进行第一次工后沉降预测。为了进行工后沉降预测，除了对路基工点各观测断面以迭代方式确定相应的沉降拟合曲线s(t)外，还应根据具体施工组织计划确定以下时间点：-预计铺设无碴轨道时间点T０-预定运营完成的时间点T3（100年）工后沉降sR（不包括交通荷载引起的附加沉降）由两部分组成，见图7.4：其中:s(T3-T0)：为路基在铺轨后发生的沉降。sst：铺设无碴轨道结构自重发生的沉降，一般很小，影响深度很浅,而且完成较快。可根据传统方法计算确定。如果实测总沉降明显小于计算值，可相应提高路基压缩模量计算值。沉降沉降ssstsvsu+e,R分析时间点s（t）+sst+sv=sR示意图7.4沉降预测路基各工点每个观观测断面的工工后沉降可由由sR=s(T3--T0)++sst预估。其中s(T3--T0)由以7.3节确定的沉沉降拟合曲线线外推确定,sst可以根据反反推的路基压压缩模量估算算。对每个路基工点的的各个观测断断面应分别预预测其相应的的工后沉降并并填写以下表表格：表7.3工后沉降降预测表区段编号:工点号:预测时期:计划铺轨时间T00:计划完成运营时间间T3:观测面编号里程观测面状态说明工后沉降计算值**根据沉降测定结果果预测的工后后沉降部分s(T3--T0)估算轨道结构自重重引起的附加加沉降sst工后沉降sR=ss(T3-TT0)+sst*表格中的工后沉降降计算值由设设计院提供7.5铺设无碴碴轨道技术条条件的评定对每个路基工点应应以三个月为为周期根据最最新推导的沉沉降拟合曲线线进行工后沉沉降预测至少少两次以上，并并检查所有观观测断面的预预测工后沉降降是否满足以以下要求：见图对路基和刚性结构构过渡段还应应同时审核其其预测工后沉沉降差异是否否≤5mm，折角≤1/10000。此外，还应检查同同一个观测断断面前后两次次工后沉降预预测值的差异异，如果其差差值≤8mm，可认认为预测的工工后沉降具有有足够的可信信度。设计预计总沉降量量与通过实测测资料预测的的总沉降量的的差值不宜大大于10mmm。如果一个路基工点点所有的观测测断面满足以以上要求，该该路基工点可可以铺设无碴碴轨道。8、沉降观测资料表**铁路客运专线线沉降观测－01工点沉降观测断面面、点布置表表施工标段：施工单位：：观测工点里程：＿＿＿＿＿＿至至＿＿＿＿＿＿编号：序号观测断面里程断面距离（m）断面类型观测点及埋设元器器件类型、数数量说明沉降板剖面沉降管单点沉降计路面观测桩制表：复核：设计单位签签字：监理签签字：年月日**铁路客运专线线沉降观测－－02沉降板观测资料汇汇总表施工标段：＿＿＿＿＿＿施工单位：：＿＿＿＿＿＿观测断面里程：＿＿＿＿＿＿所在断面位位置：＿＿＿＿＿＿路基填筑总高度：：＿＿＿＿＿＿填料种类：：＿＿＿＿＿＿地基土类型及地基基处理方法：：＿＿＿＿＿＿编号：观测日期（年、月、日）相隔天数填土顶面标高（mm）累计填土高度（m）管顶面标高（m）本次沉降量（mmm）累计沉降量（mmm）接管前标高接管后标高制表：复复核：技术负责人人：监理签字字：年月日**铁路客运专线线沉降观测03路基面沉降观测资资料汇总表施工标段：施工单位：：观测断面里程：＿＿＿＿＿＿路堤填（挖挖）总高度：：＿＿＿＿＿＿地基土种类：＿＿＿＿＿＿地基处理方方法：＿＿＿＿＿＿预加载高度：＿＿＿＿＿＿卸载时间＿＿＿＿＿＿编号：观测时间(年、月、日)相隔天数左侧路肩路基中心右侧路肩标高（mm）本次沉降量（mm）累计沉降量（mm）标高（mm）本次沉降量（mm）累计沉降量（mm）标高（mm）本次沉降量（mm）累计沉降量（mm）填表：复核核：技术负责人人：监理签字：：年月日**铁路客运专线线沉降观测－03附1路堤施工过程和完完成后填土高高h—时间t—沉降s曲线格式观测断面里程：编号：路堤填筑高度h（m）9876543212334567889时间t(月)10102030405060708090100沉降s（mm）制表:复核:技术负责人:年月日**铁路客运专线线沉降观测－03附2路基面沉降时间tt——沉降s曲线格式观测断面里程：：编号：年年9月10月11月12月1月2月3月沉降s（mm）制表:复核:技术负责人人：**铁路客运专线线沉降观测－04单点沉降计观测资资料汇总表