高速铁路工程沉降变形观测(中铁二十五局)

客运专线无砟轨道铁路工程变形监测

2013年7月客运专线无砟轨道铁路工程变形监测客运专线无砟轨道铁路工程变形监测一、目的为满足对客运专线无砟轨道铁路①线下构筑物变形评估的需要，并确定无砟轨道的铺设时机，以及②为运营养护、维修提供依据，应建立线下构筑物变形监测网，对线下构筑物进行变形观测。二、主要依据的标准及规范

1、《客运专线无砟轨道铺设条件评估技术指南》（铁建[2006]158号）；

2、《客运专线铁路变形评估技术手册》工管技[2009]77号

3、《客运专线无砟轨道铁路工程施工质量验收暂行标准》（铁建设2007〕85号）4、《国家一、二等水准测量规范》（GB/T12897-2006）5、《高速铁路工程测量规范》（TB10601-2009）客运专线无砟轨道铁路工程变形监测三、变形测量主要内容

变形测量的应建立变形监测网（包括水平位移监测网、垂直位移监测网）、设置变形监测点以及变形观测。变形测量的内容包括路基、涵洞、桥梁、隧道等大型构筑物的垂直位移监测网和水平位移监测网。对于建设期间客运专线铁路来说重点是垂直位移监测，也就是通常说的沉降观测。客运专线无砟轨道铁路工程变形监测四、垂直位移监测网的建立垂直位移监测网可根据需要独立建网，按照沉降变形等级三等的要求、依照国家二等水准测量精度施测，高程应采用施工高程控制网系统。不能利用水准基点的监测网，在施工阶段至少应与一个施工高程控制点联测，使垂直位移监测网与施工高程控制网高程基准一致；全线二等水准贯通后，应将垂直位移监测网与二等水准基点联测，将垂直位移监测网高程基准归化到二等水准基点上。客运专线无砟轨道铁路工程变形监测变形测量等级垂直位移测量水平位移观测沉降变形点的高程中误差（mm）相邻沉降变形点的高差中误差（mm）变形观测点的点位中误差（mm）三等±1.0±0.5±6.0变形测量等级及精度要求客运专线无砟轨道铁路工程变形监测垂直位移监测网主要技术要求n——为测段水准测量站数客运专线无砟轨道铁路工程变形监测

变形测量点分为基准点、工作基点和变形观测点。其布设应符合下列规定：

1）基准点：每个独立的监测网应设置不少于3个稳固可靠的基准点，且基准点的间距不宜大于1km。基准点宜使用全线二等精密高程控制测量布设的基岩点、深埋水准点或稳固的其它水准基点；

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工程，可不设立工作基点，在基准点上直接测量变形观测点。基准点不足可加密，加密后的水准基点（含工作基点）间距200m-400m左右时，可基本保证线下工程垂直位移监测需要；

3）变形观测点：应设立在变形体上能反映变形特征的位置，并与建筑物稳固地连接在一起。沉降变形点按路基、桥涵、隧道等各专业布点要求进行。为了保证监测网点的稳定性，应对基准点、工作基点进行定期检测。客运专线无砟轨道铁路工程变形监测

沉降观测的基本要求：

1）采用的仪器应进行检定，并在检定有效期内；每周期观测前，对所使用的仪器和设备进行检验校正，并保留检验记录。

2）每周期变形观测时，宜按下列规定执行：

●采用相同的图形或观测路线和观测方法；

●使用同一仪器和设备；

●固定观测人员；

●固定基准点和工作基点；

●在基本相同的环境和观测条件下工作。即：“五固定”；固定基点、固定人员、固定仪器、固定路线、固定监测条件。客运专线无砟轨道铁路工程变形监测

沉降观测的基本要求：

3）沉降观测均采用电子水准仪，不得采用光学水准仪，水准仪精度不低于DS1，尺垫重量需大于2.5kg。4）水准路线必须采用闭合或符合水准路线，严禁采用之水准路线或中视法，经过的工作基点或基准点数量不得少于两个。5）观测时，视线长度≤50m，前后视距差≤1.5m；前后视距累积差≤6.0m；视线高度≥0.5m，≤2.8m；6）观测时，按照后-前-前-后（前后后前）的顺序进行，并注意奇偶站交替，每一测段均为偶数测站。路基沉降观测五、路基沉降观测1、无砟轨道路基工后沉降控制标准：

1）路基在无砟轨道铺设完成后的工后沉降应满足扣件调整和线路竖曲线圆顺的要求，工后沉降一般不应超过15mm。

2）沉降比较均匀且调整轨面高程后竖曲线半径应能够满足下式要求时，允许的最大工后沉降量为30mm。并且调整轨面高程后的竖曲线半径能满足右式要求。

3）路桥、路隧或横向结构物交界处的差异沉降不应大于5mm，过渡段沉降造成的路基与桥梁或隧道的折角不应大于1/1000。

路基沉降观测2、路基沉降观测的内容和方法路基变形监测主要包括：路基面的沉降观测，路基基底沉降观测，路基坡脚位移观测和过渡段沉降观测。

通常情况下路基工程沉降变形观测以路基面沉降观测和路基基底（地基）沉降观测为主。路基沉降观测●地基沉降观测非岩石地基，均应进行地基沉降观测。地基沉降观测可采用沉降板、剖面沉降管、位移计等方法进行监测。沉降板简单、实用、可靠，是常用的地基沉降观测方法。地基沉降观测沉降板埋设示意图路基沉降观测

普通沉降板由底板、测杆和保护套管(PVC套管)组成，见右图。底板可采用混凝土预制或采用钢板，底板尺寸为50cm×50cm×10cm，混凝土预制底板用C25混凝土预制；测杆采用Φ40mm钢管，与底板固定在垂直位置上；保护管采用塑料套管，套管尺寸以能套住测杆并使标尺能进人为宜。随着填土增高，测杆和套管亦相应接高，每节长一般为0.5m，但是不超过1m。接高后测杆顶面应略高于套管上口，测杆顶用顶帽封住管口，避免填料落入管内而影响测杆下沉。路基沉降观测路基沉降观测

沉降板一般设置在线路中心，根据观测内容不同，沉降板埋设于路基基底（路基基底处理完成后，在基底碎石垫层顶部开槽埋设）或路堤基床底层表面（监测堆载预压期间路基填筑体的沉降量），对于桩网复合地基应埋设于垫层上顶面，沉降板埋设位置宜采用全站仪定位。观测方法：

a.采用水准测量，按测量精度要求和频次定期观测沉降板测杆顶面测点高程；（b.沉降板观测时应在测杆头上套一个专用的测量帽；（c.测量帽下部以刚好套入测杆为宜，测量帽上部以中心为一半球形的测点为宜；）

d.在沉降板测杆接高时应同时测量接高前后的测杆高程。路基沉降观测●路基面沉降观测路基面沉降数据是确定路基工后沉降是否满足无砟轨道铺设技术要求的依据。路基地段均应进行路基面沉降观测。路基面沉降观测采用观测桩（沉降监测桩）法进行。在基床底层或基床表层施工完成后，按照设计要求进行埋设，桩周围用级配碎石固定；当采用堆载预压进行路基处理时在卸载后埋设观测桩进行测量。路基面沉降观测观测桩埋设示意图路基沉降观测

路基面沉降观测桩可采用埋设不锈钢棒的沉降观测桩，钢棒长约30cm，直径20mm，顶面磨圆，并刻画十字线。桩周15cm内用C20混凝土浇注固定，完成埋设后按沉降监测要求测量桩顶标高作为初始读数。路基沉降观测路基沉降监测桩路基沉降观测

沉降观测桩一般设置在路基面两侧路肩、轨道板底座两侧或挡土墙等支挡结构物上，基础必须稳定坚固。观测方法：沉降观测桩采用水准测量方法，按测量精度要求和频次定期观测路肩观测标顶面测点高程。沉降板和路基面观测桩水准路线示意图路基沉降观测●过渡段不均匀变形观测路基过渡段不均匀变形是否满足无砟轨道铺设技术要求，必须通过沿线路纵向的连续的沉降观测进行判断或评估。路基过渡段不均匀变形可以采用连续的路基面沉降观测桩，也可采用沿线路纵向布置剖面沉降仪进行观测。路基沉降观测过渡段不均匀变形路基面沉降观测桩埋设示意图过渡段不均匀变形剖面沉降管埋设示意图路基沉降观测(测斜仪)

b.测量原理：剖面沉降观测管在路基断面埋设一根柔性测斜导管，测头沿管内导槽每50cm移动一次，测头的传感器可以测出在某一处的倾角，输出一个电压信号，由读数计显示出数据。测头相对于水平面的倾角θ的正弦函数，是测试的沉降位移。

a.仪器构成：一般由探测器(沉降仪探头)、手提式数字指示器、连接电缆、剖面沉降管、观测标和保护墩等部分组成。

剖面沉降测试仪路基沉降观测

剖面管采用专用的高强PVc塑料硬管，其抗弯刚度能适应被测土体的竖向位移要求，柔韧性好，不易压碎。沉降管两头设置0.5m×0.5m×0.95mC20素混凝土保护墩。并于一侧管口处设置观测桩，观测桩采用C20素混凝土灌注，断面采用0.5m×0.5m×1.6m，并在观测桩顶预埋不锈钢观测标。

c.埋设位置：一般埋设于路基地基处理面以上，桩网复合地基应埋设于垫层上顶面。

d.埋设方法如下：在地基加固或路基面施工完毕，填土至一定高度(0.6m)、碾压密实后开槽埋设，开槽宽度20～30cm，开槽深度至地基加固表层顶面，槽底回填一定厚度的中粗砂，在槽内敷设沉降管(沉降管内穿入用于拉动测头的镀锌钢丝绳)，其上夯填中粗砂至与碾压面平齐。沉降管埋设位置处于挡土墙或其他结构物处沿所设孔洞穿越。路基沉降观测

e.管口保护：在观测坑上加设盖板，对孔口进行长期保护，并做好坑内及其周围的排水。f.观测方法如下：采用横剖仪和水准仪进行横剖面沉降观测。每次观测时，首先用水准仪测出横剖面管一侧的观测标顶高程，再把横剖仪放置于观测标顶测量初值，然后用横剖仪测量各测点。横剖仪观测应在无风或微风的天气下观测。测点间距根据设计要求和工程地质特点确定。剖面沉降观测的精度应不低于4mm／30m。路基沉降观测路基沉降观测路基沉降观测3、观测断面布置

路基沉降观测断面的设置应根据地形地质条件、地基处理方法、路堤高度、堆载预压等具体情况，结合沉降预测方法和工期要求确定。路基沉降观测以地基沉降观测和路基面沉降观测为主。路基面沉降是评估路基工后沉降是否满足铺设无砟轨道技术条件的依据，因此，路基面沉降和地基沉降观测中又以路基面沉降观测为主。路基沉降观测

路基沉降观测断面布置应符合以下基本原则：

1)能够反映构筑物的变形特征；

2)便于观测作业。

●路基沉降变形观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。沉降观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。路基沉降观测●路桥过渡段，距离过渡点5m处设一断面。路涵过渡段，在距涵洞边缘两米处左右侧各设置一个观测断面。4、观测点的布置原则

1）为有利于测点看护，集中观测，统一观测频率，各观测项目数据的综合分析，各部位观测点须设在同一横断面上。

路基沉降观测堆载预压路堤地段观测断面布置图1.路堤监测断面分为I、II、III型，I型横断面于路基基底中心设置沉降板，II型横断面于路基基底中心设置定点式剖面沉降测试压力计，III型横断面于基底设置沉降剖面管，以观测路堤填土过程中地基的沉降。2.一般每个路桥过渡段和路涵过渡段布置一个II型观测断面，其余地段每间隔3个I型横断面设置一处III型观测断面。路基沉降观测

2）一般路堤地段观测断面包括沉降监测桩和沉降板，沉降观测桩每断面设置2个，布置于距左、右线中心两侧各3.3m基床表层处；沉降板每断面设置1个，布置于双线路基中心。(下图为路堤地段观测断面布置图I型断面）。

路基沉降观测路堤地段II型观测断面布置图路基沉降观测路堤地段III型观测断面布置图路基沉降观测定点式剖面沉降测试压力计：定点式剖面沉降测试系统是用于测量铁路、公路、建筑物等基础部位剖面沉降量。该系统在津京城际快速铁路、石武客运专线、京石客运专线等项目中得到广泛应用，具有成活率高、数值真实可靠、不受外界客观因素干扰、无人为误差等突出特点。路基沉降观测路桥过渡段沉降监测平面布置示意图路基沉降观测路涵过渡段沉降监测平面布置示意图路基沉降观测4）路堑地段观测断面分别于左右中心线以外3.30m的路基面处各设1根沉降观测桩，路基中心设置一沉降板（或沉降监测桩）观测路基面的沉降。有堆载预压浅路堑地段观测断面布置图（IV型监测断面）路基沉降观测无堆载预压路堑地段观测断面布置图(V型)路基沉降观测高桩板地段沉降观测断面布置图(VI型)路基沉降观测5、观测要求观测精度一般应小于或等于变形的数量级。客运专线无砟轨道路基工后沉降限值的数量级为毫米，因此，路基工后沉降观测水准测量精度采用不应低于1mm，读数取位至少为0．1mm；剖面沉降仪的测量精度不应低于4mm／30m。

路堤地段从路基填土开始进行沉降观测；路堑地段从级配碎石顶面施工完成开始观测。路基填筑完成或施加预压荷载后应有不少于6个月的观测期。观测数据不足以评估或工后沉降评估不能满足设计要求时，应延长观测时间或采取必要的加速或控制沉降的措施。

路基沉降观测6、观测点的转移路基面观测设备由于受到施工干扰，其设置位置及方式有时候需要根据施工进程进行调整。比如用于测量路基面沉降的沉降板在预压土卸载后如果保留会对后续基床表层填筑及轨道结构施工造成干扰，因此需要随预压土一起撤除。为保证路基面沉降观测的连续性，可在路肩位置设置观测标取代沉降板的观测。路肩观测标同样存在施工干扰及稳定问题，因此可在轨道底座板施工完成后，将观测标移至底座板边缘进行长期沉降变形观测。

路基沉降观测观测点的转移路基沉降观测7、

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/2周3个月以后1次/月架桥机（运梁车）通过全程前2次通过前后各1次；其后每1次/天，连续2次；其后1次/3天，连续3次；以后1次/周无砟轨道铺设后第1个月1次/2周第2、3个月1次/月3～12个月1次/3月

在沉降观测实施过程中，观测时间的间隔还要根据地基的沉降值和沉降速率进行调整。当两次连续观测的沉降差大于4mm时应加密观测频次；当出现沉降突变、地下水变化及降雨等外部环境变化时应增加观测频次。观测应持续到工程验收交由运营管理部门继续观测。路基沉降观测8、路基沉降观测成果资料整理

1）应采用统一的路基沉降观测记录表格，做好观测数据的记录与整理，观测资料应齐全、详细、规范，符合设计要求。

2）根据观测资料，及时完成每个观测标志点的荷载---时间---沉降曲线的绘制。

3）及时整理、汇总、分析沉降观测资料，按有关规定整理成册，报送有关单位进行沉降分析、评估。桥涵沉降观测桥涵沉降观测桥涵沉降观测六、桥涵沉降观测1、桥涵变形控制标准桥梁墩台：自无砟轨道铺设后，桥梁墩台的均匀沉降量不应超过15mm，相邻墩台的沉降量差不应超过5mm。徐变上拱度：终张拉60d后，跨度L≤50m梁体跨中徐变上拱度不应大于7mm；跨度L>50m梁体跨中徐变变形不应大于L／7000或14mm。涵身整体沉降：要求无砟轨道铺设后的工后沉降量与相邻段的路基相一致，且≤15mm。涵节间的差异沉降：要求控制相邻涵节的沉降量，且沉降差不得大于5mm。涵路差异沉降：要求涵身沉降与过渡段的沉降应基本一致。当不一致时，其形成的沉降差不得大于5mm。桥涵沉降观测2、桥涵沉降观测的内容桥梁变形观测包括桥梁承台、墩身和梁体徐变变形观测；涵洞变形观测包括涵洞自身及涵顶填土沉降观测。3、桥梁观测标埋设原则：

1）桥台观测标应设置在台顶（台帽及背墙顶），测点数量不少于4处，分别设在台帽两侧及背墙两侧（横桥向）。桥涵沉降观测

桥台变形观测点布置示意图桥涵沉降观测2）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。

沉降变形观测标志应牢固设置于桥梁结构上，观测标志直径20mm，埋入混凝土深度300mm并设标准半圆弯钩，外露20mm，材质为不锈钢。

桥涵沉降观测3）墩身观测标埋设，当墩全高>14m时（指承台顶至墩台垫石顶），需要埋设2个墩身观测标；当墩全高≤14m时，埋设1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。特殊情况可按照确保观测精度、观测方便、利于测点保护的原则，确定相应的位置。桥涵沉降观测桥涵沉降观测墩台观测标构造及组装示意图桥涵沉降观测墩台沉降标施工安装步骤：墩台钢筋绑扎--组装沉降标预埋件和标牌--预埋件口盖上防尘盖--利用墩台钢筋和锚固钢筋孔定位沉降标预埋件--浇注墩台混凝土--拆除墩台模板--拆除防尘盖--安装连接接头--利用接头锁紧块和连接接头销钉固定连接接头--拆除标牌贴膜--墩台沉降标安装完成。桥涵沉降观测

4、梁体变形观测点的布设应符合下列规定：

1）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，前3孔梁逐孔设置观测标，每30孔梁选择1孔梁设置观测标，当实测弹性上拱度大于设计值的梁，前后未观测的梁应补充观测标，逐孔进行观测；其余现浇梁逐孔设置观测标。移动模架施工的梁，对前6孔梁进行重点观测，以验证支架预设拱度的精度。验证达到设计要求后，可每10孔梁选择1孔梁设置观测标，当实测弹性上拱度大于设计值的梁，前后未观测的梁应补充观测标，逐孔进行观测。

2）简支梁的1孔梁设置观测标6个，分别位于两侧支点及跨中；连续梁上的观测标，根据不同跨度，分别在支点、中跨跨中及边跨1/4跨中附近设置，3跨以上连续梁中跨布置点相同。

桥涵沉降观测梁体变形观测点布置桥梁徐变的观测标志同于桥台、承台等沉降变形观测标志。

3）钢结构桥梁梁部不存在徐变，为了观测变形，每孔设置6个观测标，分别在支点及跨中设置。

4）对大跨度桥梁等特殊结构应由设计单位单独制定变形观测方案，施工单位按照设计方案进行观测。桥涵沉降观测大跨度梁体徐变观测路线示意图小跨度梁体徐变观测路线示意图桥涵沉降观测5、涵洞观测标埋设原则

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。桥涵沉降观测6、桥涵变形观测要求

1）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。观测方法可采用附合水准路线法和闭合水准路线法。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。

2）首次观测应在观测点稳固后及时进行。首期观测应连续进行二次观测。

3）变形观测中应符合以下规定：●按三等垂直位移的技术要求进行观测，各次观测宜按照固定的观测路线进行；●随时观测，随时检核计算，观测时要一次完成，中途不中断；●在雨季前后要联测，检查水准点的标高是否有变动。桥涵沉降观测桥涵沉降观测路线示意图桥涵沉降观测墩台沉降观测频次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，并进行首次观测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，二者高程转换时的测量精度要求不应低于首次测量要求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～无砟轨道铺设前≥6个月1次/周岩石地基的桥梁，一般不宜少于2个月无砟轨道铺设期间全程1次/天无砟轨道铺设完成后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月13～24个月1次/6