客专变形监测与数据处理课件

变形监测与数据处理

7/27/20231变形监测测量工作的实质

点的测量

变形监测是监控、测量的简称，其本质是通过直接或间接测量“距离”的变化，来反映被监测物体上各监测“点”的位移，进一步反映出物体的整体或局部变形，其实质也是“点的测量”，所以变形监测隶属于工程测量的范畴。7/27/20232变形监测一变形的定义

l

变形:

在自重和各种外力的共同作用下，有形物体随着时间的推移而发生的形体改变称为变形。变形是自然界普遍存在的现象，各种荷载作用于变形体，使其形状、大小及位置在时间域或空间域发生变化均为变形。变形监测则是对设置在变形体上的观测点进行周期性的重复观测，求得观测点各周期相对于首期的点位或高程的变化量。7/27/20233变形监测l变形的种类

1变形可按其产生方向分：工程建筑物在平面位置、高程位置、垂直度和弯曲度方面发生的变形，分别称为工程建筑物的位移、沉降、倾斜和挠度;工程建筑物形体上产生的缝隙，称为裂缝。2变形按其类型分：工程建筑物的变形亦可分为静态变形和动态变形。前者仅是时间的函数，其观测结果只表示某一期间内的变形值;后者是指在外力影响下并以外力为函数表示的动态系统对于时间的变化，其观测结果是工程建筑物在某个时刻的瞬时变形。7/27/20234变形监测3变形按其时间长短分为:⑴.长周期变形:由于建筑物自重引起的沉降和倾斜等。⑵.短周期变形:由于温度的变化(如日照)所引起的建筑物变形等。⑶.瞬时变形:由于风振动引起高大建筑物的变形等。

“变形”是个总体概念，既包括地基沉降、回弹，也包括建筑物的裂缝、倾斜、位移及扭曲等。

7/27/20235变形监测l变形观（监）测定义1:测定工程建筑物变形的工作，称为变形观测。变形观测的目的在于——既要获得变形体的空间状态和时间特性，又要分析发生变形的原因和机理。前者及相应的数据处理称为变形的几何分析;后者及相应的稳定性分析称为变形的物理解释。定义2:变形观测就是用测量的手段，观测建筑物沉降、水平位移和倾斜的变化量，并通过一定时间段的变化量，确定建筑物的变形趋势，以利采取相应措施。7/27/20236变形监测l变形体的变形在一定范围内被认为是允许的，如果超出允许值，则可能引发灾害。自然界的变形危害现象很普遍，如地震、滑坡、岩崩、地表沉陷、火山爆发、溃坝、桥梁与建筑物的倒塌等。变形监测的目的就是监视变形体的安全，研究其变形过程，提供和积累可靠的资料。7/27/20237变形监测二变形监测的对象l

广义而论，变形观测的研究对象既包括工程建筑物变形、板块运动、地壳变形、滑坡移动等自然现象，也包括人类活动(例如石油开采、矿山开挖、水库蓄水、地下水过量开采、地下核爆炸等)导致的地表运动。

变形体的范畴可以大到整个地球，小到一个工程建(构)筑物的块体，它包括自然和人工的建(构)筑物。根据变形体的研究范围，可将变形监测的研究对象划分为三类。7/27/20238变形监测全球性变形研究:如监测全球板块运动、地极运动、地球自转速率变化、地潮等。

区域性变形研究:如监测地壳形变、城市地面沉降等。

工程和局部变形研究:如监测工程建筑物的三维变形、滑坡体的滑动、地下开采所引起的地表移动和下沉等。7/27/20239变形监测l

在工程测量中，接触最多、最具有代表性的变形体有：桥梁、隧道、地铁、路基、边坡、高层(耸)建筑物、大坝、防护堤、矿区等。它们产生变形的原因一般有以下几点:

(1)自然条件及变化，包括建筑物地基的工程地质、水文地质、土壤的物理性质、大气温度变化影响。

(2)与建筑物本身相联系的原因，即建筑物本身的荷重、建筑物结构型式及动荷载(如风力、震动)等。

(3)勘测、设计、施工及运营管理工作做得不合理所造成的建筑结构变形，设计和施工中的缺陷和瑕疵，运营中的超载等。变形只是诸多原因的外在表现。7/27/202310变形监测主要内容包括：沉降监测、位移监测、倾斜监测、裂缝监测和挠度监测等。变形监测的内容应根据变形体的性质与地基情况来确定，要求有明确的针对性，既要有重点，又要全面考虑。具体实施内容则由建筑物性质与要求、周围条件及仪器等方面决定。三变形监测的内容7/27/202311变形监测l(一)工业与民用建筑工业与民用建筑主要包括基础的沉降与建筑物本身的变形观测。基础的沉降

均匀沉降、不均匀沉降本身的变形观测

观测水平位移、倾斜、裂缝、动态变形。7/27/202312变形监测l(二)水工建筑物

外部变形观测（外观）观测水平位移、垂直位移、倾斜、裂缝内部变形观测（内观）土坝的分层沉降、水压力、渗透。混凝土重力坝的应力、温度、徐变。7/27/202313变形监测l(三)地面沉降地下采矿（水、煤、油等）地壳活动（地震）为了对汶川地震引起的地形变化作出科学合理的分析评价，国家测绘局、中国地震局于2008年5月下旬至7月中旬，共同组织实施了汶川地震地形变化监测与分析工作，震中区域监测点的水平位移238厘米、沉降70厘米、隆起30厘米；龙门山断裂带西侧块体向东偏南运动，位移达20至70厘米；青藏高原珠峰地区的监测点水平和垂直方向位移量均为2至3厘米……。

7/27/202314变形监测变形监测工作的实施包括下面四个过程:变形方案的制订变形信息的获取变形信息的分析与解释变形预报。7/27/202315变形监测由于变形监测涉及到测量、工程地质、水文、结构力学、地球物理、计算机科学等诸多学科的知识，因此它是一项跨学科的技术，需要测量工作者与其他学科专家的合作研究。

20世纪80年代以来，变形观测这一边缘学科获得了引人瞩目的发展。测量工作者对变形观测进行的理论和实践研究、取得的诸多成果及其在社会生活中所发挥的重要作用，已得到科学技术界和整个社会的承认。7/27/202316变形监测工程建筑物的变形观测能否达到预定的目的，受诸多因素的共同影响。其中，最基本的几个因素是：观测方案的设计基准点和观测点的布设观测的精度观测的频率每次观测进行的时间观测所处的环境条件等四变形监测的精度7/27/202317变形监测变形观测所需达到的精度，取决于该项具体工程建筑物预计允许变形值的大小、变形的速率和进行变形观测的目的。应该指出，对于如何依据允许变形值来确定变形观测精度这个基本问题，国内外尚存在各种不同的看法。

1971年，国际测量工作者联合会(FIG)第十三届会议上，工程测量组提出：“如果观测的目的是为了使变形值不超过某一允许的数值而确保建筑物的安全，则其观测的中误差应小于允许变形值的1/10一1/20，如果观测的目的是为了研究变形的过程，则其观测的中误差应比这个数值小得多。”7/27/202318变形监测也有的学者认为精度越高越好，应尽可能提高观测的精度，以确保观测成果的可靠性。严格而论，上述结论只是一些概括性的原则和意见。实际作业中，不同类型的工程建筑物，变形观测的精度要求差别很大；同类工程建筑物，由于其结构形式和所处环境不同，变形观测的精度要求也有差异；即就是同一工程建筑物，不同部位变形观测的精度要求也不尽相同。因此，有关变形观测的精度问题，应进一步深人研究。7/27/202319变形监测在工业与民用建筑物的变形监测实践中，由于其主要监测内容是基础沉降和建筑物本身的倾斜，其监测精度应根据建筑物的允许沉降值、允许倾斜度、允许相对弯矩等来决定，同时也应考虑其沉降速度。建筑物的允许变形值大多是由设计单位提供的，一般可直接套用。7/27/202320变形监测一般而论，从实用的目的出发，典型的精度是±1mm或相对精度为10-6。而为了科学研究的目的或者变形体为特种工业设备(例如高能加速器、大型天线、导弹发射架、水库高坝、超高电视发射塔等)则要求达到±0.1mm或相对精度为10-7，甚至更高。总之，确定工程建筑物变形观测的必要精度，应以不掩盖变形并能有效地发现变形为原则。盲目地追求高精度和不负责任的粗制滥造，都是不可取的。7/27/202321变形监测对变形监测网的每期观测，只能解算变形体的空间状态；比较多期重复观测结果，方能求得变形体的变形及其时间特性。变形观测的周期频率取决于变形体变形的大小、变形的速度和进行变形观测的目的。一般而论，要求既能反映变化的过程，又不遗漏变化的时刻。五变形监测的周期频率7/27/202322变形监测沉降监测周期应能反映出建筑物的沉降变形规律。如：在砂类土层上的建筑物，沉降在施工期间已大部分完成，根据这种情况，沉降监测周期应是变化的：在施工过程中，频率应大些，一般有：3d，7d，半月三种周期；

在施工期间也可以按荷载增加的过程进行安排监测，即从监测点埋设稳定后进行第一次监测，当荷载增加到25%时监测一次，以后每增加15%监测一次。7/27/202323变形监测到峻工投产后，频率可小一些，一般有一个月、两个月、半年与一年等不同的周期；

建筑物使用阶段的观测次数，应视地基土类型和沉降速度大小而定。除有特殊要求者外，一般情况下，可在第一年监测4次，第二年2次，第三年后每年1次、直至稳定为止。观测期限一般不少于如下规定：砂土地基2年，膨胀土地基3年，粘土地基5年，软士地基10年。7/27/202324变形监测除上述系统观测之外，在特殊情况出现前后(如基础附近地面荷载突然增减、基础四周大量积水、长时间连续降雨、地震、强烈碰撞或当建筑物突然发生大量沉降、不均匀沉降或严重裂缝时），应进行逐日或几天一次的连续应急观测，亦称为临时观测。7/27/202325变形监测沉降是否进入稳定阶段，应由沉降量与时间关系曲线判定。对重点观测和科研观测工程，若最后三个周期观测中每周期沉降量不大于2倍测量中误差可认为已进入稳定阶段。一般观测工程若沉降速度小于0.01一0.044mm/d，可认为已进入稳定阶段。7/27/202326变形监测当建筑物又出现变形或产生可能出现第二次沉降的原因时，应对它重新进行监测。这些原因一般是：在建筑物附近建筑新的建筑物，如打桩、降水、基坑开挖；修建削弱地基承载力的地下工程，如盾构或顶管在下面穿越；建筑物进行加层及大修或纠偏处理等。在这种情况下，监测周期要视对建筑物沉降有影响的因素所产生的效应而定。宜根据各地区地基土的压缩性确定。7/27/202327变形监测

变形监测网和定位控制网的根本区别在于:定位控制网是用来测定一系列地面点在给定坐标系统中的绝对位置，而变形监测网则是通过多期重复观测求算全部目标点空间位置的变化。因此，和定位测量工作比较，变形观测工作具有如下显著特点。六变形监测的特点7/27/202328变形监测１、多余观测

在设计变形监测网网形和观测方案时，极大地增加直接观测量的个数，即增加变形监测网中多余观测的个数，以提高变形监测网的整体精度水平。实践证明，这是提高变形观测精度行之有效的措施。２、重复观测

对于变形监测网，按照设计要求，一次完整地实施外业观测方案和相应的内业数据处理，只能求得该时刻变形体上各观测点的空间状态。只有按照设计的观测周期定期进行测算并比较多期重复观测的结果，方能求得变形体的变形、变形的过程和时间特性。7/27/202329变形监测３、设计及其实施过程的特殊性变形监测网与定位控制网的本质区别，决定了变形监测网在网形和观测方案的设计及其实施过程中的特殊性。

(1)变形监测网允许有图形亏秩，即可以缺乏几何联系。而定位控制网则绝对不允许存在图形亏秩，必须构成一定的几何图形。

(2)变形体的变形是由两期观测结果的差值计算的，故可以抵消两期观测结果中所包含的相同的系统误差。因此，在实施变形观测的过程中，应尽量保持同一观测量在不同周期观测时具有最大的相关性。相反，在定位控制网的观测过程中，应采取相应措施尽量使误差的影响随机化。7/27/202330变形监测４、数据处理的严密性５、多科学综合分析变形观测总是针对某个具体的变形体进行的。因此，变形观测工作者必须熟悉并了解所要研究的变形体，包括变形体的形状特征、结构类型、构造特点、所用材料、受力状况，以及所处的外部环境条件等。这就要求变形观测工作者应具备地质学(工程地质和水文地质)、工程力学(材料力学和结构力学)、岩土力学(岩石力学和土力学)、材料科学(普通建筑材料和新型复合材料)和土木工程方面的相关知识。进行变形监测网网形和变形观测方案的优化设计，制定合理的变形观测的精度指标和技术指标，合理而科学地处理变形观测资料和分析变形观测成果，特别是对变形体的变形做出科学合理的物理解释。7/27/202331变形监测确定各种荷载和外力的作用下变形体的形状、大小及位置变化的空间状态和时间特征。

1.变形监测是工程管理运行的安全手段；

2.通过在施工及运营期对变形体进行观测、分析、研究，可以验证地基与基础的计算方法、工程结构的设计方法，可以对不同地基与工程结构规定合理的允许沉陷与变形数值，为工程建筑物的设计、施工、维护管理和科学研究工作提供相关资料，为建筑结构安全评价提供分析数据；

3.变形监测是人们通过变形现象获得科学知识、检验理论和假设的必要手段。七变形监测的目的7/27/202332变形监测变形观测和变形分析具有实用上和科学上两方面的意义。

实用上，通过施工建设期间和运营管理期间的变形观测，可以获得变形体的空间状态和时间特性，并据此指导施工和运营，可及时发现问题并采取工程措施，以确保施工质量和运营安全。

科学上，通过对变形观测资料进行严密的数据处理，做出变形体变形的几何分析和物理解释，更好地理解变形机理，可验证有关的工程设计理论和变形体变形的模型假设，以改进现行的工程设计理论，建立、健全科学的预报变形的理论和方法。八变形监测的意义7/27/202333变形监测沉降观测自始至终要遵循“五定”原则。所谓“五定”，即通常所说的沉降观测依据的基准点、工作基点和被观测物上的沉降观测点，点位要稳定；所用仪器、设备要稳定；观测人员要稳定；观测时的环境条件基本一致；观测路线、镜位、程序和方法要固定。以上措施在客观上尽量减少观测误差的不定性，使所测的结果具有统一的趋向性，减小系统误差的影响，保证各次复测结果与首次观测的结果可比性更一致，使所观测的沉降量更真实。

7/27/202334变形监测沉降测量监测点布设要求为沉降观测布设的观测点的位置和数量，应由建筑物的大小、地基形式、结构特征及地质条件等因素确定。一般可根据下列几方面布置:

⑴观测点应布置在建筑物沉降变化较显著的地方，并应考虑在施工期间和竣工后，能顺利进行观测的地方。

⑵在建筑物四周角点、中点均需埋设观测点，并应沿房屋周长每隔１０m～１２m设置一个观测点，但工业厂房的每根柱子均应埋设观测点。

⑶由于相邻影响的关系，在高层和低层建筑物、新、老建筑物连接处，不同基础形式连接处的两边都应布设观测点。

⑷框架结构的建筑物的每个柱基或部分柱基上。

⑸基础为箱形或筏形的高大建筑物的纵墙轴线和基础(或接近基础的结构部分)周边以及筏形基础的中央。

7/27/202335变形监测

⑹在振动中心基础上也要布设观测点。

⑺建筑物沉降缝、裂缝的两侧。

⑻基础埋深相差悬殊处、人工地基和天然地基邻接处、结构不同的分界处的两侧。

⑼烟囱、水塔、油罐、炼油塔、高炉及其他类似构筑物基础的对称轴线上，不少于4个。⑽当在宽度大于15m的建筑物内墙体设置观测标志时，应设在承重墙上，并且要尽可能布置在建筑物的纵横轴线上，观测标志上方应有一定的空间，以保证测尺直立。

⑾重型设备基础的四周及邻近堆置重物之处，即有大面积堆荷的地方，也应布设观测点。7/27/202336变形监测成果计算1、将各次观测记录整理检查无误后，进行平差计算，求出各次每个观测点的高程值，从而确定出各点沉降量。2、统计表汇总(1)、根据各观测周期平差计算的沉降量，列统计表，进行汇总。(2)、绘制各观测点的下沉曲线首先建立下沉曲线坐标，横坐标为时间坐标，纵坐标上半部为荷载值，下半部为各沉降观测周期的沉降量。将统计表中各观测点对应的观测周期所测得沉降量画于坐标中，并将相应的荷载值也画于坐标中，连线，就得到对应于荷载值的沉降曲线。(3)根据沉降量统计表和沉降曲线图，可以预测建筑物的沉降趋势，将建筑物的沉降情况及时的反馈到有关主管部门，正确地指导施工。7/27/202337变形监测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。7/27/202338变形监测沉降变形观测范围、内容1路基：根据不同的路基高度及不同的地基条件，主要内容有：

1.1路基面的沉降变形观测

1.2路基基底沉降观测

1.3路堤本体的沉降观测

1.4路基水平位移监测2桥涵：桥各墩、台沉降；预应力混凝土梁的徐变上拱变形；涵洞沉降观测；高墩位移。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4过渡段：路桥、路隧、路涵、堤堑过渡段沉降观测7/27/202339变形监测沉降测量工作中用到的点位有3种：

1、水准基点—通常埋设在比较稳固的基岩上或深埋在沉降影响范围之外，尽可能长期保存，稳定不动，是沉降观测的基准点。

2、工作水准点：是水准基准点和沉降监测点之间的联系点，更接近沉降区域，方便观测。工作点与基准点构成变形监测的首级网，用来测量工作点相对干基准点的沉降量，由于这种沉降变形量较小，所以要求监测精度高，复测间隔时间长。

3、沉降监测点：即变形点或沉降点，它们埋设在建筑物上和建筑物构成一个整体，该点的高程变化，也就反映了变形体的沉降变化情况。沉降监测点与工作水准点组成次级网，次级网用来测量监测点相对于工作点的变形量。由于这种变形量相对前种变形量较大，所以次级网复测间隔时间短。7/27/202340变形监测下面结合京石、石武客运专线石郑段等客运专线的变形观测设计和实施方案，介绍一下客运专线沉降变形方案的编写、变形观测工作的组织实施、变形数据的处理方法。7/27/202341变形监测沉降变形观测技术方案

7/27/202342变形监测目录一、沉降观测范围二、沉降观测技术依据三、沉降观测一般技术要求四、桥涵地段变形观测技术要求五、路基地段沉降观测技术要求六、附表7/27/202343变形监测一、沉降观测范围

××客运专线，桥、路基、涵洞、隧道等。7/27/202344变形监测二、沉降观测技术依据1.《建筑变形测量规程》（JGJ/T8-99）；2.《客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定》；《高速铁路工程测量规范》TB10601-20093.《客运专线铁路无碴轨道铺设条件评估技术指南》；4．《国家一、二等水准测量规范》（GB12897—2006）。5．路基和桥梁设计文件7/27/202345变形监测三、沉降观测一般技术要求

××客运专线线下工程变形观测工作以桥梁、路基、隧道等建（构）筑物的垂直位移观测为主，水平位移监测根据桥梁、路基、隧道工点具体要求确定。7/27/202346变形监测变形测量等级垂直位移测量水平位移观测变形点的高程中误差（mm）相邻变形点的高程中误差（mm）变形点点位中误差（mm）一等±0.3±0.1±1.5二等±0.5±0.3±3.0三等±1.0±0.5±6.0四等±2.0±1.0±12.01．变形测量等级及精度要求

本线变形测量等级及精度要求按下表规定执行：7/27/202347变形监测2．变形监测网主要技术要求及建网方式

（1）垂直位移监测网

1）垂直位移监测网主要技术要求按下表执行：7/27/202348变形监测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）检测已测高差较差（mm）使用仪器、观测方法及要求一等0.30.070.15√n0.2√nDS05型仪器，视线长度≤15m，前后视距差≤0.3m，视距累计差≤1.5m。按国家一等水准测量的技术要求施测。二等0.50.130.3√n0.5√nDS05型仪器，按国家一等水准测量的技术要求施测。三等1.00.30.6√n0.8√nDS05或DS1型仪器，按《客运专线铁路无碴轨道测量技术暂行规定》二等水准测量的技术要求施测。四等2.00.71.40√n2.0√nDS1或DS3型仪器，按《客运专线铁路无碴轨道测量技术暂行规定》三等水准测量的技术要求施测。7/27/202349变形监测

2）垂直位移监测网建网方式

线下工程垂直位移监测一般按变形等级三等的要求施测，其监测网布设方法为：在全线二等精密高程控制测量布设的基岩点、深埋水准点及一般水准点的基础上，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。根据京津城际沉降观测经验，加密后的水准基点（含工作基点）间距不大于200m时，可基本保证线下工程垂直位移监测需要。对于技术特别复杂、垂直位移监测变形测量等级要求二等及以上的重要桥隧工点，应独立建网，并按照国家一等水准测量的技术要求进行施测或进行特殊测量设计。7/27/202350变形监测（2）水平位移监测网

1）水平位移监测网主要技术要求水平位移监测网主要技术要求按下表执行：7/27/202351变形监测等级相邻基准点的点位中误差（mm）平均边长（m）测角中误差（"）最弱边相对中误差作业要求一等±1.5＜300±0.7≤1/250000按国家一等平面控制测量要求观测＜150±1.0≤1/120000按国家二等平面控制测量要求观测二等±3.0＜300±1.0≤1/120000按国家二等平面控制测量要求观测＜150±1.8≤1/70000按国家三等平面控制测量要求观测三等±6.0＜350±1.8≤1/70000按国家三等平面控制测量要求观测＜200±2.5≤1/40000按国家四等平面控制测量要求观测四等±12.0＜400±2.5≤1/40000按国家四等平面控制测量要求观测7/27/202352变形监测2）水平位移监测网建网方式

水平位移监测网一般按独立建网考虑，根据变形测量等级及精度要求进行施测，并与施工平面控制网进行联测，引入施工测量坐标系统，实现水平位移监测网坐标与施工平面控网坐标的相互转换。7/27/202353变形监测3．变形测量点的布置要求

变形测量点分为基准点、工作基点和变形观测点。其布设按下列要求：（1）每个独立的监测网应设置不少于3个稳固可靠的基准点。基准点应选设在变形影响范围以外便于长期保存的稳定位置。（2）工作基点应选在比较稳定的位置。对观测条件较好或观测项目较少的项目，可不设立工作基点，在基准点上直接测量变形观测点。（3）变形观测点应设立在变形体上能反映变形特征的位置。

7/27/202354变形监测4．变形监测测量工作基本要求

（1）水准基点的引测

沉降观测引用的水准基点，应采用精密控制网高程水准点。沉降观测应从最近的水准基点引测，引测前应对引用水准基点进行检核，检核采用复测方式进行，将前后相邻的水准基点之间的高差值与原高差值进行对比，当检测的高差值与原高差值的差值满足mm（L为两相邻水准基点间的距离，单位km）时，可认为拟引测水准基点处于稳固状态。否则应进一步复测，查明原因、消除问题后再进行引测。

7/27/202355变形监测

(2)沉降观测各项限差规定及精度要求

1)水准视线长度、视距差及视线高度要求：视线长度每站前后视距差视距累积差视线高度基辅分划读数之差基辅分划所测高差之差≤50m≤1.0m≤2.0m≥0.3m≤0.4mm≤0.6mm7/27/202356变形监测2)各项观测精度要求：A．每测站高差中误差≤±0.5mm；B．每测段往返较差或附合路线允许闭合差：为（mm）或（mm）（注：n为测站数；L为水准路线长度，以km计）；C．沉降观测点相对于水准基点高差中误差≤±1.0mm；

7/27/202357变形监测(3)仪器设备要求

应使用测量精度不低于±1mm（每千米往返测高差中数的偶然中误差）的自动安平水准仪、气泡式水准仪或电子水准仪，直接读数精度为0.1mm，估读精度为0.01mm。水准标尺应采用与之配套的线条式铟瓦合金标尺（尺长根据现场情况可选择1m、2m或3m）或条形编码尺，以满足《国家一、二等水准测量规范》（GB12897-2006）有关规定要求，在沉降观测前和沉降观测过程中的规定时间段应对仪器和标尺进行检定。7/27/202358变形监测(4)沉降观测水准测量方法

沉降观测点的高程测量可采用从邻近水准基点直接测至沉降观测点的支路线法，也可采用从邻近水准基点测至沉降观测点，再闭合至邻近另一水准基点的附合水准路线法。

1)支路线法：

A、当沉降观测点距引测水准基点较近、且高差也相近时，可一次置镜测得沉降观测点与水准基点间高差。为避免单次测量可能产生的错误，应变换仪器高双次置镜观测，双次置镜测得的高差值≤0.7mm时，取两次测量高差值的平均值作为最终值；当双次置镜测得的高差值>0.7mm时，应重测，直至满足要求。7/27/202359变形监测7/27/202360变形监测

B、当沉降观测点距引测水准基点较远、高差较大，无法一次置镜测得沉降点与水准基点间的高差时，可最多两次置镜测量。为避免单路线测量可能产生的错误，应采取往返测测量方式。当往返测的高差差值≤1.0mm时，取其平均值作为最终高差值；当往返测的高差值>1.0mm时，应重测，直至满足要求。7/27/202361变形监测7/27/202362变形监测2)附合水准路线法：

附合水准路线法往返测的高差之差及附合路线闭合差均应小于mm（L为两相邻水准基点间的水准路线长度，单位km），当高差之差或闭合差超限时，应分析原因，进行补测，直至满足要求。7/27/202363变形监测(5)观测测量操作要求

1)沉降观测每测站观测程序及具体要求参照《国家一、二等水准测量规范》（GB12897-2006）有关规定执行。

2)沉降观测测量时，置镜点、观测路线、观测人员、观测设备应相对固定，在成像清晰稳定的条件下进行观测（五定），不得在日出前、后半小时内或其他不宜观测的环境条件下进行测量作业；作业中应经常对水准仪及水准尺的水准器和i角进行检查；在同一测站观测时，不得两次调焦，以确保观测成果质量。

7/27/202364变形监测

3)沉降观测记录

沉降观测数据和有关记事项目，应在现场直接记录在观测手簿（纸质）中或由仪器自动记录在自备的电子文件中。

A、手工记录观测手簿。按本方案规定统一格式(沉降观测记录手簿)执行，要求：原始观测值和记事项目一律用铅笔直接记录于手簿中，文字、数字应清晰工整，不得潦草模糊。手簿中的任何原始记录不得擦去或涂改；对原始记录有错误的数字（只限于米、分米的读数）与文字，应仔细核对后以单线划去，在其上方写出正确的数字和文字，并在备考栏内注明原因。7/27/202365变形监测7/27/202366变形监测7/27/202367变形监测7/27/202368变形监测

同一测站内不得有两个相关原始数字的连环更改；对作废的连续测站的记录，应以单线划去，并注明重测原因及重测结果记于何处，重测记录加注“重测”二字。

B、电子记录应符合相关要求，观测完成后，应对电子记录成果形成硬拷贝。7/27/202369变形监测

4)沉降观测数据处理和计算沉降观测数据处理和计算主要包括：沉降观测手簿的计算；沉降观测成果的质量评定（计算每公里水准测量偶然中误差）；沉降观测点每期沉降量、累计沉降量的计算、绘制h-t-s（填土高度、时间、沉降量）曲线；沉降趋势分析和预测；路基、桥梁铺设时机的评估。7/27/202370变形监测水准测量作业结束后，应对外业观测水准路线闭合差、往返测较差进行检查，并按测段往返测高差不符值计算偶然中误差MΔ；当水准网的环数超过20个时，还应按环线闭合差计算Mw。各项指标满足要求后，采用严密平差计算。△—测段往返高差不符值（mm）

L—测段长（km）；

n—测段数；

W—经过各项修正后的水准环线闭合差（mm）；

N—水准环数。7/27/202371变形监测7/27/202372变形监测7/27/202373变形监测7/27/202374变形监测秦沈客运专线7/27/202375变形监测武广客运专线7/27/202376变形监测温福客运专线7/27/202377变形监测工后沉降settledbehindfilledlater

有碴轨道铺轨工程（包括铺碴）开始时沉降量与最终形成的沉降量之差。

7/27/202378变形监测对于无砟轨道结构的路基沉降观测还应符合铁建设函[2006]158号文《无砟轨道铺设条件评估技术指南》的要求。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=∞)——预测的最终沉降值。路基沉降的评估应结合路基各观测断面以及相邻桥（涵）隧的沉降预测情况进行，预测的路基工后沉降值不应大于15mm。7/27/202379变形监测四、桥涵地段变形观测技术要求1.桥涵变形监测标志的设置和规格

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。桥涵基础沉降和梁体徐变变形的观测精度为±1mm，读数取位至0.1mm。7/27/202380变形监测（1）桥梁

为满足桥梁变形观测的需要，应在梁体及每个桥梁承台及墩身上设置观测标。观测标具体埋设原则如下：

1）承台观测标为临时观测标，当墩身观测标正常使用后，承台观测标随基坑回填将不再使用。承台观测标分为观测标-1、观测标-2，承台观测标-1设置于底层承台左侧小里程角上；承台观测标-2设置于底层承台右侧大里程角上。7/27/202381变形监测7/27/202382变形监测7/27/202383变形监测7/27/202384变形监测7/27/202385变形监测7/27/202386变形监测

2）墩身观测标埋设，当墩全高大于14m时（指承台顶至墩台垫石顶），需要埋设两个墩身观测标；当墩全高小于等于14m时，埋设一个墩身观测标。墩身观测标一般设置在墩底部高出地面或常水位0.5m左右的位置；当墩身较矮，梁底距离地面净空较低不便于立尺观测时，墩身观测标可设置在对应墩身埋标位置的顶帽上。7/27/202387变形监测7/27/202388变形监测7/27/202389变形监测7/27/202390变形监测7/27/202391变形监测7/27/202392变形监测7/27/202393变形监测7/27/202394变形监测

3）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；其余桥梁变形应逐跨布置测点。梁体变形观测点应设置在支点和跨中截面，每孔梁的测点数量应不少于6个。7/27/202395变形监测7/27/202396变形监测7/27/202397变形监测7/27/202398变形监测7/27/202399变形监测7/27/2023100变形监测7/27/2023101变形监测（2）涵洞涵洞变形观测包括涵洞自身及涵顶填土沉降观测两部分组成。涵洞自身沉降观测需要在涵洞边墙两侧布置沉降观测点，测点数量不少于6个。涵顶填土沉降观测参照路基地段沉降观测点布置方式，采用在涵顶线路中心位置埋设沉降板进行观测的方式。7/27/2023102变形监测7/27/2023103变形监测7/27/2023104变形监测7/27/2023105变形监测7/27/2023106变形监测2、观测标的安装保护要求：（1）各类观测标应按照附图所示标样制作和安装，并进行点号编排，各工程项目部应组织专门的部门，进行观测标的埋设、测量和保护工作。（2）各施工队应制定稳妥的保护措施并认真执行，确保各类观测标不因人为、自然等因素而破坏。7/27/2023107变形监测3、桥涵变形观测方案（1）建立固定的观测路线依据变形观测点的埋设要求或图纸设计的变形观测点布点图，确定变形观测点的位置。在控制点与变形观测点之间建立固定的观测路线，并在架设仪器站点与转点处作好标记桩，保证各次观测均沿同一路线。7/27/2023108变形监测（2）首次测量根据施测方案及确定的观测周期，首次观测应在观测点稳固后及时进行。首次观测的变形观测点高程值是以后各次观测用以比较的基础，其精度要求非常高，施测时应使用测量精度不低于±1mm的自动安平水准仪、气泡式水准仪或电子水准仪，并且要求每个观测点首次高程应在同期观测两次后决定。

7/27/2023109变形监测（3）观测中的注意事项

1）严格按测量规范的要求施测。

2）前后视观测最好用同一水平尺。

3）各次观测必须按照固定的观测路线进行。

4）观测时要避免阳光直射，且各观测环境基本一致。

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。

7）在雨季前后要联测，检查水准点的标高是否有变动。7/27/2023110变形监测（4）观测时间及频次要求

1）桥梁①桥梁墩台沉降变形观测每个桥梁墩台承台施工完成后开始进行首次沉降观测，以后根据表中要求的时间间隔进行观测。7/27/2023111变形监测7/27/2023112变形监测②梁体徐变变形观测梁体徐变变形观测需在梁体施工完成后开始布置测点，并在张拉预应力前进行首次观测，各阶段观测频次要满足下表要求。7/27/2023113变形监测7/27/2023114变形监测

2）涵洞每个涵洞基础施工完成后开始进行首次沉降观测，以后根据表中要求的时间间隔进行观测。7/27/2023115变形监测

4.数据采集要求数据采集要求真实，杜绝弄虚作假。测量单位要按照观测时间的要求，及时进行沉降和徐变观测，并注意每次进行观测的当日时间应尽可能相同。观测数据按照统一格式填写，每月将采集数据整理，以书面及电子两种形式同时报送有关单位。（1）数据采集要求按照统一的表格形式填写，现场测量原始记录要建档保存。报送的数据采用电子表格记录，数据格式统一。（2）数据汇总、管理对测量数据建立管理档案，由专人负责，统一管理。7/27/2023116变形监测5.数据分析处理1）单一墩台、涵洞或梁跨工点变形观测曲线分析对采集数据及时整理，绘出变形观测曲线这是一个简单的数据处理过程，通过绘制的单墩、涵洞或梁跨的变形曲线，可以直观地看出每个阶段墩台基础、涵洞及梁跨的变形数值。2）对多个墩台沉降归纳、分析对于一座桥，不仅仅要控制每一个墩台的沉降，同时也要控制相邻桥墩的不均匀沉降。因此，对多个桥墩沉降进行整体分析，由单墩沉降曲线绘制出多个桥墩的沉降曲线。7/27/2023117变形监测3）计算变形与实际观测对照分析我国的普通铁路桩基设计一直按强度理论控制，沉降控制较宽松。但对于高速铁路桥梁基础的沉降控制，《高速暂规》有着严格的规定：“墩台基础的沉降量应按恒载计算，其工后沉降量不应超过下列容许值：墩台均匀沉降量：对于无碴桥面桥梁20mm。静定结构相邻墩台沉降量之差：对于无碴桥面桥梁：Δ=5mm。”对于高速铁路，控制桥涵沉降，主要是工后沉降。计算工后沉降的值，由于受到各种因素的影响往往偏差很大。因此有必要对设计中采用理论计算的沉降值与实际观测值进行对照分析。7/27/2023118变形监测根据《客专无碴轨道铺设条件评估技术指南》中对预应力混凝土桥梁上部结构的变形的规定：“终张拉完成时，梁体跨中弹性变形不宜大于设计值的1.05倍；扣除各项弹性变形、终张拉60d后，L≤50m梁体跨中徐变上拱度实测值不应大于7mm；L>50m梁体跨中徐变变形实测值不应大于L/7000或14mm；不能满足上述要求时，应根据梁体变形的实测结果，确定梁体的实际弹性变形及徐变系数，并估算无碴轨道的铺设时间。”7/27/2023119变形监测（4）对桥梁沉降判断根据沉降观测结果及对照分析，对全线桥梁是否满足现行的规范、标准要求进行判断，确定桥梁沉降是否满足设计要求，最终确定铺设无碴轨道时机，及时采取措施确保列车运营的安全和舒适。7/27/2023120变形监测7/27/2023121变形监测7/27/2023122变形监测五、路基地段沉降观测技术要求路基上铺设无砟轨道前，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不少于12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，应采取必要的加速完成沉降或控制沉降的措施。路基沉降观测应以路基面沉降和地基沉降观测为主，并有针对性的对路桥过渡段差异进行重点观测。7/27/2023123变形监测

(一)、路基沉降监测剖面布置说明：

1、路基沉降监测断面根据不同的地基条件，不同的结构部位等具体情况设置。沉降监测断面的间距一般不大于50m，对于地势平坦、地基条件均匀良好、高度小于5m的路堤或路堑可放宽到100m；对于地形、地质条件变化较大地段应适当加密。路堤与不同结构物的连接处应设置沉降监测断面，每个路桥过渡段在距离桥头5m、15m、35m处分别设置一个沉降监测断面，每个横向结构物每侧各设置一个监测断面。7/27/2023124变形监测

2、观测断面类型及组成（1）路堤均采用堆载预压。路堤地段采用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型监测断面，Ⅱ型断面仅在桥头布置，一般每间隔3个Ⅰ型监测断面设置一个Ⅲ型监测断面。7/27/2023125变形监测7/27/2023126变形监测（2）Ⅰ型监测断面包括沉降监测桩和沉降板。沉降监测桩每断面设置5个，施工完基床底层后，预压土填筑前，距左、右线中心4.7m处于基床底层顶面埋设2个沉降监测桩,其余3个于基床表层施工完成后布置于双线路基中心及距两侧路肩1m处的基床表层顶面上;沉降板位于路堤中心，基底铺设碎石垫层的地段埋设于垫层顶面，基底设混凝土板地段置于板顶面，随填土增高而逐渐接高测杆及保护套管。7/27/2023127变形监测7/27/2023128变形监测（3）Ⅱ型监测断面包括沉降监测桩和定点式剖面沉降测试压力计。沉降监测桩每断面设置5个，埋设方法同Ⅰ型监测断面；定点式剖面沉降测试压力计位于路堤中心,基底铺设碎石垫层的地段埋设于垫层顶面，基底设混凝土板地段置于板顶面。7/27/2023129变形监测7/27/2023130变形监测（4）Ⅲ型监测断面包括沉降监测桩、沉降板和剖面管。沉降监测桩每断面设置3个，布置于双线路基中心及距两侧路肩1m处的基床表层顶面上；沉降板位于路堤中心，底板埋设于基床底层顶面上，随填土增高而逐渐接高测杆及保护套管，横剖面管埋设于路堤基底碎石垫层顶面处。7/27/2023131变形监测（5）路堤与横向结构物过渡段，于横向结构物顶部沿横向结构物的对角线方向铺设剖面沉降管。横向结构物两侧外边缘各2m处设置一个I型观测断面，平面布置见Ⅳ型。7/27/2023132变形监测7/27/2023133变形监测（6）、路堑地段均采用堆载预压，采用Ⅴ型监测断面，分别于路基中心，距两侧路肩1m处各设1根沉降监测桩，路基中心设沉降板，底板至于基床底层顶面，观测路基面的沉降。7/27/2023134变形监测(二)监测元件埋设说明：

1、沉降监测桩：桩体选择Φ20mm不锈钢棒，顶部磨圆并刻画十字线，底部焊接弯钩，待基床表层级配碎石施工完成后，通过测量埋置在监测断面设计位置，埋置深度0.3m，桩周0.15m用C20混凝土浇筑固定，完成埋设后按二等水准标准测量桩顶标高作为初始读数。7/27/2023135变形监测2、沉降板：由底板、金属测杆（φ40mm镀锌铁管）及保护套管（φ75mmPVC管）组成。底板尺寸为50cm×50cm,厚5cm。按二等水准标准测量沉降板标高变化。（1）沉降板埋设位置应按设计测量确定，埋设位置处可垫10cm砂垫层找平，埋设时确保测杆与地面垂直。（2）放好沉降板后，回填一定厚度的垫层，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套管，完成沉降板的埋设工作。（3）按二等水准标准测量埋设就位的沉降板测杆杆顶标高读数作为初始读数，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0.5m为宜，接长前后测量杆顶标高变化量确定接高量。金属测杆用螺丝套扣连接，保护套管用PVC管外接头连接。7/27/2023136变形监测3、定点式剖面沉降测试压力计：定点式剖面沉降测试压力计底板采用沉降板底板，埋设位置应按设计测量确定；埋设位置处可垫10cm砂垫层找平，埋设时确保底板水平，填土至0.6m高度碾压密实后开一小凹坑将压力计放入坑内，用细粒土将坑填平后，继续施工路基填土。埋设完成后，将压力计监测线沿水平方向甩到坡脚后，在坡脚处设C20素混凝土保护墩(0.5m×0.5m×0.95m)，墩内预埋剖面管管材，监测线从管内穿出；墩旁设监测桩，监测桩采用C20素混凝土灌注，断面采用0.5m×0.5m×1.6m，并在桩顶预埋半圆形不