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1、京沪高速铁路线下工程沉降变形观测及评估,中铁二院工程集团有限责任公司 汇报人:王珣,沉降变形观测技术要求与线下工程沉降评估,2,沉降变形观测技术要求（重点）,1,线下工程沉降评估,2,今天我们将为大家主要介绍京沪高速铁路线下工程沉降变形观测评估实施细则（以下简称细则）中的如下两个方面：,3,目 录,路基工程沉降变形观测技术要求,1,桥涵工程沉降变形观测技术要求,2,隧道工程沉降变形观测技术要求,3,过渡段工程沉降变形观测技术要求,4,4,目 录,沉降变形观测技术要求包涵以下五点的技术要求：1、观测断面及观测点的设置原则。2、观测元件与埋设技术要求。3、观测水准路线。4、观测频次。5、内业资料整
2、理。,5,5 路基工程沉降变形观测技术要求,5.1观测断面及观测点的设置原则5.1.1路基工程沉降变形观测以路基面沉降观测和地基沉降观测为主。根据不同的结构部位、填方高度、地基条件、堆载预压等具体情况来设置沉降变形观测断面。同时应根据施工过程中掌握的地形、地质变化情况调整或增设观测断面。1、沿线路方向的间距一般不大于50m；对地势平坦且地基条件均匀良好的路堑、填方高度小于5m且地基条件均匀良好的路堤可放宽到100m。,6,5 路基工程沉降变形观测技术要求,2、对地形、地质条件变化较大地段应加密断面，一般间距不大于25m，在变化点附近应设观测断面，以确保能够反映真实差异沉降。3、一个沉降观测单元
3、（连续路基沉降观测区段为一单元）应不少于2个观测断面。4、对地形横向坡度大于1：5或地层横向厚度变化的地段应布设不少于1个横向观测断面。5.1.3观测点布置原则 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。,7,5 路基工程沉降变形观测技术要求,2、一般路堤地段观测断面包括沉降观测桩和沉降板，沉降观测桩每断面设置3个，布置于双线路基中心及左右线中心两侧各2m处；沉降板每断面设置1个，布置于双线路基中心。3、软土、松软土路堤地段观测断面一般包括剖面沉降管、沉降观测桩、沉降板和位移观测桩。沉降观测桩每断面设置3个，布置于双线路基中心及左右
4、线中心两侧各2m处，沉降板位于双线路基中心，位移观测边桩分别位于两侧坡角外2m、10m处，并与沉降观测桩及沉降板位于同一断面上，剖面沉降管位于基底。,8,5 路基工程沉降变形观测技术要求,沉降观测桩,沉降磁环,位移边桩,剖面沉降管,路基观测点布置示意图,9,5 路基工程沉降变形观测技术要求,4、沉降板设置应严格按设计文件要求执行，一般按以下原则设置：（1）对路堤填高小于3m且压缩层厚度小于5m地段，设置断面间距为200m；（2）对压缩层厚度大于20m地段，设置断面间距为50m；（3）其余情况根据具体情况，设置断面间距为50100m；（4）地面横坡或压缩层底横坡大于1：5时，横断面布置两处沉降板
5、，一处位于路基中心，另外一处根据具体地形地质情况布置。,10,5 路基工程沉降变形观测技术要求,5、预压地段，预压期因基床表层尚未施工，路基顶面沉降观测应在预压土方底部（基床底层顶面）布置沉降元件进行，即在基床底层顶面临时布置沉降板，位移观测以及基底沉降观测布置与无预压段完全一致，预压土方卸除时临时沉降板随之拆除，基床表层施工后，于路基面上设置正式沉降观测桩。6、路堑地段观测断面分别于路基中心，左右中心线以外2m的路基面处各设1根沉降观测桩，观测路基面的沉降。,11,5 路基工程沉降变形观测技术要求,7 徐沪段深厚层地基分层沉降监测：深厚层第四系土层地段、软土地段的桥路过渡段及不同地层结构附近
6、设置。采用机动钻孔（108mm）引孔埋设PVC管（49mm）和沉降磁环，利用电磁式深层沉降仪进行观测。分层设置，厚度大于3m时，每3m增设一组，地层界面和加固底面设置磁环。具体布置断面和布置位置按设计文件要求执行。对于剖面沉降管以及沉降磁环并未纳入本次的水准观测网，需要严格按照设计文件要求进行埋设和观测。,12,5 路基工程沉降变形观测技术要求,5.1.4 路基水准路线观测按二等水准测量精度要求形成附合水准路线，沉降观测点位布设及水准路线观测示意图如图5.1.4所示：,13,5 路基工程沉降变形观测技术要求,5.2观测元件与埋设技术要求 沉降观测桩：选择20mm钢筋，顶部磨圆，底部焊接弯钩，待
7、基床表层级配碎石施工完成后，在观测断面通过测量埋置在设计位置，埋置深度不小于0.3m，桩周0.15m用C15混凝土浇筑固定，完成埋设后测量桩顶标高作为初始读数。,14,5 路基工程沉降变形观测技术要求,沉降板：应严格按设计要求进行埋设，一般情况如下：由底板、金属测杆（20镀锌铁管）及保护套管（49 PVC管）组成。钢筋混凝土底板尺寸为50cm50cm,厚3cm或钢底板尺寸为30cm30cm，厚0.8cm。,15,5 路基工程沉降变形观测技术要求,1 沉降板埋设位置处可垫10cm砂垫层找平，埋设时确保底板的水平与垂直度，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
8、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 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。金属测杆用内接头连接，保护套管用PVC管外接头连接。,16,沉降板埋设,17,5 路基工程沉降变形观测技术要求,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，导管内十字导槽应顺直，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十字导槽内，从一端按一定间距依次读数。,18,5 路基工程沉降变形观测技术
9、要求,路基基底剖面沉降管在地基加固施工完毕后，填土至0.6m高度碾压密实后开槽埋设，开槽宽度2030cm，开槽深度至地基加固表层顶面，槽底回填0.2m厚的中粗砂，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。沉降管埋设位置挡土墙处应预留孔洞。沉降管敷设完成后，两头应砌筑观测坑，并加设盖板，以方便观测及对孔口进行长期保护，并做好坑内及其周围的排水。并于一侧管口处设置观测桩，观测桩采用C15素混凝土灌注，断面采用0.5m0.5 m1.0m。待上部一层填料压实稳定后，连续观测数日，取稳定读数作为初始读数。,19,5 路基工程沉降变形观测技术要求,采用横剖仪和
10、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桩顶高程，再把横剖仪放置于观测桩顶测量初值，然后用横剖仪测量各测点。区间每2.0m测量一点，车站内测点间距可为3.0m。5.3观测技术要求5.3.1 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个月的观测和调整期。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。,20,5 路基工程沉降变形观测技术要求,5.3.2 沉降观测设备的埋设是在施工过程中进行的，施工单位的填筑施工要与设备的埋设做好协调，做到互
11、不干扰、影响。观测设施的埋设及沉降观测工作应按要求进行，不能影响路基填筑质量。5.3.3 路基填筑过程中应及时整理路堤中心沉降观测点的沉降与边桩的位移量，当中心地基处沉降观测点沉降量大于10mm/天或边桩水平位移大于5mm/天、竖向位移大于10mm/天时，应及时通知项目部，并要求停止填筑施工，待沉降稳定后再恢复填土，必要时采用卸载措施。,21,5 路基工程沉降变形观测技术要求,5.3.4 观测精度要求：路基沉降观测水准测量的精度为1.0mm，读数取位至0.01mm；剖面沉降观测的精度应不低于4mm/30m；位移观测测距误差3mm；方向观测水平角误差为2.5。5.3.5观测频次要求：路基沉降观测
12、的频次不低于下表的规定。,22,5 路基工程沉降变形观测技术要求,23,实际工作进行时，观测时间的间隔还要看地基的沉降值和沉降速率。当两次连续观测的沉降差值大于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。,5 路基工程沉降变形观测技术要求,24,6.1观测点的设置原则6.1.1 北京至济南黄河南引桥每个桥墩均设置承台观测标、墩身观测标；济南至徐州段桥梁隔墩设置承台、墩身观测标；徐州至上海段每个桥墩均设置承台观测标、墩身观测标。承台观测标：设置两个观测标，观测标-1设置于底层承台左侧小里程角上，观测标-2设
13、置于底层承台右侧大里程角上。承台观测标作为临时观测标，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。,6 桥涵工程沉降变形观测技术要求,25,墩身观测标：1 观测点数量每墩不少于2处，位于墩身两侧；2 桥墩标一般设置在墩底高出地面或水位1.0m左右。当墩身较矮立尺困难时，桥墩观测标位置可降低或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。桥墩上观测标的具体设置位置见右图：,6 桥涵工程沉降变形观测技术要求,26,桥台观测标：原则上应设置在台顶（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）。梁体观测
14、标：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，每30孔选择1孔设置观测标，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孔进行重点观测，以验证支架预设拱度的精度。,6 桥涵工程沉降变形观测技术要求,27,验证达到设计要求后，可每10孔选择1孔设置观测标，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 观测点布置 简支梁的一孔梁设置观测标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
15、点相同，详见附图。,6 桥涵工程沉降变形观测技术要求,28,6 桥涵工程沉降变形观测技术要求,腹板,29,梁体观测标（跨中处）,未埋设于箱梁腹板处,长度过长，顶部未见磨圆,梁体观测标（支痤处）,30,3 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。涵洞观测标：每座涵洞均要进行沉降观测，观测标原则上应设在涵洞两侧的边墙上，在涵洞进出口及涵洞中心分别设置，每座涵洞测点数量为6个。涵洞填土后观测点可从边墙位置移动到帽石上，涵洞进出口的帽石上各设置两个测点，位于帽石两侧位置；
16、,6 桥涵工程沉降变形观测技术要求,31,6.1.7桥梁梁部水准路线观测按二等水准测量精度要求形成闭合水准路线，沉降观测点位布设及水准路线观测示意图如图6.1.7所示，其中测点1，2，3，4构成第一个闭合环，测点3，4，5，6构成第二个闭合环。,6 桥涵工程沉降变形观测技术要求,32,如何进行徐变观测？首先我们需要明确以下2个方面。什么是弹性上拱？弹性上拱是由于预应力混凝土梁在张拉过程由于张拉力而引起的上拱变形，梁的预应力张拉包括了3个阶段（预张拉，初张拉、终张拉），我们认为他们引起的弹性上拱是一瞬间完成的。什么是徐变上拱？徐变上拱：预应力混凝土梁在应力不变的情况下，应变增加而引起的梁体上拱现
17、象。,33,6 桥涵工程沉降变形观测技术要求,梁体徐变观测示意图,存梁台座的沉降观测不在我们的沉降观测范围之内，但是必须严格按照制梁场的规定进行操作。,34,6.1.8 桥梁墩台水准路线观测按二等水准测量精度要求形成闭合水准路线，沉降观测点位布设于墩台两侧，水准路线观测示意图如图6.1.8所示：,6 桥涵工程沉降变形观测技术要求,35,6.2观测元件与埋设技术要求 承台观测标 沉降观测桩：选择20mm钢筋，顶部磨圆并刻画十字线，埋置深度不小于0.1m，高出埋设表面3mm，表面做好防锈处理。完成埋设后测量桩顶标高作为初始读数。,6 桥涵工程沉降变形观测技术要求,36,墩身观测标：采用14mm不锈
18、钢螺栓。见下图所示：,6 桥涵工程沉降变形观测技术要求,37,承台观测标,墩身观测标,38,6.2.3 桥台观测标、梁体观测标、涵洞观测标设置可参考图6.2.1设置。6.2.4无砟轨道铺设时梁体测点的转移技术要求待补充规定中详细要求。6.3观测技术要求6.3.1从承台施工完成后，就要开始进行沉降首次观测，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。随施工的逐步进行依次进行墩身、桥台、梁体的变形观测。,6 桥涵工程沉降变形观测技术要求,39,6.3.2沉降观测设备的埋设是在施工过程中进行的，施工单位的桥梁施工要与设备的埋设做好协调，做到互不干扰、影响。观测设施
19、的埋设及沉降观测工作应按要求进行，不能影响桥梁施工质量。6.3.3 观测精度要求：桥涵基础沉降和梁体徐变沉降变形的观测精度为1mm，读数取位至0.01mm。6.3.4 观测频次要求：1 墩台基础沉降观测一般根据下表中要求的时间间隔进行。,6 桥涵工程沉降变形观测技术要求,40,6 桥涵工程沉降变形观测技术要求,注：1、架桥机（运梁车）通过时观测要求：每1次/1天，连续2次；其后每1次/3天，连续3次，以后1次/1周。,41,梁体徐变观测据下表中要求的时间间隔进行。,6 桥涵工程沉降变形观测技术要求,42,3 涵洞沉降观测据下表中要求的时间间隔进行，涵洞顶填土沉降的观测应与路基沉降观测同步进行。
20、,6 桥涵工程沉降变形观测技术要求,43,6.3.5 梁体徐变量计算：对于梁体的徐变变形观测，每孔梁支点之间的梁体徐变变形应以两支点的连线为基准线进行观测计算，由于下部结构沉降变形的影响，该基准线的位置会发生变化，梁体观测点至该基准线的垂直距离利用几何方法计算取得，垂直距离差值就是梁体徐变变形量。,6 桥涵工程沉降变形观测技术要求,44,7.1观测断面和观测点的设置原则7.1.1 隧道工程沉降观测是指隧道内线路基础的沉降观测，即隧道的仰拱部分。其它如洞顶地表沉降、拱顶下沉、断面收敛沉降变形等不列入本沉降观测的内容。7.1.2 隧道的进出口进行地基处理的地段，从洞口起每25m布设一个断面。7.1
21、.3 隧道内一般地段沉降观测断面的布设根据地质围岩级别确定，一般情况下级围岩每400m、级围岩每300m、级围岩每200m布设一个观测断面；,7 隧道工程沉降变形观测技术要求,45,7.1.4 明暗交界处、围岩级别、衬砌类型变化段及沉降变形缝位置应至少布设两个断面；7.1.5 地应力较大、断层或隧底溶蚀破碎带、膨胀土等不良和复杂地质区段，特殊基础类型的隧道段落、隧底由于承载力不足进行过换填、注浆或其它措施处理的复合地基段落适当加密布设。7.1.6 隧道洞口至分界里程范围内应至少布设一个观测断面。7.1.7施工降水范围应至少布设一个观测断面。7.1.8路隧分界点处，路、隧两侧分别设置至少一个观测
22、断面。,7 隧道工程沉降变形观测技术要求,46,7.1.9 长度大于20m的明洞，每20m设置一个观测断面。7.1.10 隧道工程完成后，每个观测断面在相应于两侧边墙处设一对沉降观测点，原则上设于高于水沟盖板0.3m处。7.1.11隧道水准路线观测按二等水准测量精度要求形成附合水准路线，沉降观测点位布设于观测断面隧道内壁两侧，水准路线观测示意图如图7.1.11所示：,7 隧道工程沉降变形观测技术要求,47,7 隧道工程沉降变形观测技术要求,48,7.2观测元件与埋设技术要求7.2.1 观测点埋设参考图6.2.1设置。7.2.2无砟轨道铺设时隧道测点的转移技术要求待补充规定中详细要求。7.3观测
23、技术要求7.3.1 隧道沉降观测从仰拱施工结束后立即进行，观测时间不得少于3个月。当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。7.3.2 隧道沉降观测水准的测量精度为1mm，读数取位至0.01mm。,7 隧道工程沉降变形观测技术要求,49,测的频度，但两次的观测沉降量不宜大于1mm。,7 隧道工程沉降变形观测技术要求,50,8.1观测断面和观测点的设置原则 8.1.1 过渡段应考虑线路纵向平顺性和不同结构物差异沉降的观测和评估，桥涵两端的过渡段、路隧过渡段及堑堤过渡段均需进行沉降观测。8.1.2 不同结构物起点处、距起点510m、2030m处分别设置观测断面。每个横向结构
24、物每侧各设置一个观测断面，沿涵洞轴线设路基观测断面。每个观测断面观测点设置参照路堤。8.1.3 路堤和路堑分界处设置观测断面，观测点设置参照路堤。8.1.4横向结构物顶面埋设一根剖面沉降管，具体要求详见设计文件。,8 过渡段工程沉降变形观测技术要求,51,8 过渡段工程沉降变形观测技术要求,52,8.2观测元件与埋设技术要求8.2.1 沉降观测点与剖面沉降管埋设参考路堤设置。8.3观测技术要求8.3.1 沉降精度与频次等技术要求同路基要求。,8 过渡段工程沉降变形观测技术要求,53,9.0.1 无碴轨道铺设前，应对线下工程沉降作系统评估，确认工后沉降和变形符合设计要求。9.0.2 评估除采用曲
25、线拟合法进行线下工程的单个测点评估外，同时应进行区段线下工程综合评估。9.0.3 目前，国内外采用的沉降预测评估方法较多，而每种预测方法均有其一定的适用范围，需要结合线下工程不同结构物和不同地质条件下的沉降观测情况，总结沉降变形特点，选择合适的预测方法。9.0.4 评估时发现异常现象或对原始资料存在疑问，应进行必要的检查。,9 线下工程沉降评估,54,9.0.5 评估沉降无法达到设计标准时，应及时通知建设方、设计方、施工方、监理方，由业主组织各方分析原因，并采取相应措施。9.0.6 采用曲线回归法进行线下工程沉降评估，要求相关系数不得小于0.92。9.1路基工程沉降评估9.1.1 判定标准：1
26、 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。,9 线下工程沉降评估,55,2 有砟轨道路基工后沉降量不应大于50mm，年沉降速率应小于20mm/年。桥台台尾过渡段路基工后沉降量不应大于30mm；无碴轨道路基工后沉降值不应大于15mm。3 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。4 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；,9 线下工程沉降评估,56,S(t=)：预测的最终沉降值。5设计预测总沉降量与通过实测资料预测的
27、总沉降量之差值不宜大于10mm。9.1.2 评估方法：采用常用的规范双曲线、修正双曲线、固结度对数配合法（三点法）、指数曲线法、遗传算法双曲线法、Verhulst法、Asaoka法、灰色系统GM(1,1)算法等8种方法。详见附件2。9.1.3工后沉降的计算：设计工后沉降量按S工后=S1S2计算，其中S1为路基铺轨后运营100年发生的沉降，采用曲线回归,9 线下工程沉降评估,57,方法获得，S2为无碴轨道结构自重荷载发生的沉降，计算用压缩模量可根据观测资料反算获得。9.1.4计算沉降和观测沉降的比较：1 由于影响沉降计算的因素较多，沉降计算的精度无法达到要求，必须通过对沉降观测数据进行系统的综合分析评估，来验证和调整设计参数与措施。2 通过沉降观测和评估来确定路基的真实压缩模量Es,以确定无碴轨道结构自重产生的附加工后沉降；,9 线下工程沉降评估,58,9 线下工程沉降评估,59,9 线下工程沉降评估,通过单点的沉降预测分析，我们最终将京沪线上不同线下工程的沉降反应到我们的线路纵断面上，完成我们的区段沉降评估工作。,60,9 线下工程沉降评估,区段沉降沿线路纵向分布图,北京,上海,61,谢谢大家！,
