铁路沉降测量方法与标准.ppt
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1、,线下工程沉降变形测量方法与标准,主讲人:沙尚典西南交通大学铁路发展有限公司,一、前 言,无碴轨道客运专线运行的高平顺性、高舒适性对工后沉降要求非常严格;要求工后沉降不应大于15mm,路桥、路隧结构物过渡段的不均匀沉降差不大于5mm,纵向变形折角不大于1,且必须经分析评估满足要求方可铺设无砟轨道,铺设后继续观测13年。铁道部十分重视,要求“建设、设计、咨询、施工、管理”各方要统一思想,建立“零”沉降的理念,以确保工后沉降满足要求。,铁建设【2008】246号文件:“客运专线作为系统工程,切实把沉降变形观测评估工作作为铺设轨道工程的关键内容和关键环节,各单位要严格按部颁规范、指南和相关文件精神工
2、序控制。沉降变形评估不合格,不得进行轨道工程施工。”铁工管函【2008】249号文件:“各建设单位要认真做好无砟轨道铺设条件的评估工作,并组织勘察设计、施工、监理和咨询单位实施,制定实施细则,明确各方职责、密切配合,保证观测数据及评估结果的真实、可靠,满足无砟轨道铺设条件要求。”,线下工程沉降变形测量方法与标准,变形观测与分析评估是一项系统工程,涉及到:设计措施与计算施工过程中的实施监测无砟轨道铺设条件的评估运营期间的观测验证,变形观测与分析评估的重要意义,因而,沉降变形观测及评估系统在高速建设中具有十分重要的意义。,无碴轨道客运专线沉降观测评估,沉降出了问题:影响工期影响铺轨影响精调影响轨道
3、平顺影响舒适度影响运营安全。,高速就是高精度,时间节点前移,施工优化?,现有无碴轨道客运专线沉降观测评估,武广(只提供沉降量表供评估)郑西(只提供沉降量表供评估)京津(只提供沉降量表供评估)京沪:工期问题的挑战?-施组优化?区域沉降的挑战?提供沉降观测原始数据、处理结果供评估,时间节点前移,施工优化,现有无碴轨道客运专线沉降观测评估方,铁道部各设计院铁科院原铁路院校西南交大铁发公司评估:1.京沪高铁(京徐段)2.沪杭客专,现有无碴轨道客运专线沉降观测评估标准,(1)客运专线铁路无砟轨道铺设条件评估技术指南(铁建设2006158号);(2)高速铁路工程测量规范(TB10601-2009);(3)
4、国家一、二等水准测量规范(GB128972006);(4)建筑沉降变形测量规程(JGJ/T8-2007);(5)铁路客运专线竣工验收暂行办法(铁建设2007183号);(6)客运专线无砟轨道铁路施工技术指南(TZ216-2007);(7)工程测量规范(GB 500262007)(8)全球定位系统(GPS)铁路测量规程(TB1005497);(9)客运专线无砟轨道铁路设计指南(铁建设函2005754号);(10)客运专线线下工程沉降变形观测及评估实施方案;,具体客运专线沉降观测评估依据,线下工程沉降观测管理规定(细则)铁路线下变形观测方案(施工单位)铁路线下变形观测方案技术交底(设计单位)铁路线
5、下工程沉降观测及评估补充规定,沉降观测评估,工期问题的挑战?大风及严寒的挑战?区域沉降的挑战?当务之急:学习标准(培训)落实人员落实仪器落实方案落实点位。,2 沉降观测培训达到的目的,测量人员了解不同结构物测点布设原则,测量人员了解统一数据处理与数据提交方法,测量人员了解不同结构物测量精度及频次要求,测量人员明确职责与工作内容,测量人员了解基准点、工作基点布设原则,关于沉降观测评估标准的解读,沉降观测评估标准中先进性和可操作性方面先进性-上水平可操作性:数据采集的操作性质量控制的操作性数据处理的操作性数据提交的操作性数据管理的操作性,3.0 沉降变形测量3.1 测量等级及精度要求3.2 变形监
6、测网技术要求3.3 沉降变形测量点的布置要求3.4 测量工作基本要求3.5 测量工作具体要求3.6 电子水准仪的数据格式说明3.7 附:基准点与工作点信息表,沉降观测必须明确内容,一、沉降变形观测的总体原则,二、沉降变形观测的开展 三、沉降变形测量方法及精度要求,变形观测的三个问题,点位布设问题-探测变形空间分布的情况测量精度问题-探测多大的变形量测量频率问题-探测何种规律变化的变形量,沉降观测必须明确内容,线下工程沉降变形测量方法与标准,为确保最终沉降和工后沉降受控,合理确定无碴轨道的铺设时间,沉降变形观测的总体原则为:重点路基,兼顾桥隧,立体监控,信息化监测,快速传递数据,成果可控。实施过
7、程中重点做到“数据精确、准确、可靠、及时、连续”,加强过程控制,规范元器件的埋设和保护。,沉降变形观测的总体原则,沉降变形观测的开展,(1)要求各施工单位、监理单位按照兰新线沉降评估细则相关要求,结合各自标段实际观测工作量:配够专业观测人员,要求测量监测人员必须持证上岗;对于监理平行观测工作需要配置较高技术素质的测量人员;制定了相关人员的培训和管理制度,保证专业测量人员的相对稳定,掌握观测技术标准与要求,并给予相应的待遇。,落实观测人员及观测设施、仪器设备,沉降变形测量方法与标准沉降变形观测的开展,(2)要求各施工单位配备了相应的监测仪器设备,包括元器件、电子测试系统和精密测量仪器,并满足沉降
8、变形观测精度要求:对于成熟的、可靠的测量设备,采用高精度的电子水准仪,并按规定进行标定合格,在观测启动前,施工单位应经监理单位进行检查验收,以确保测量工作具备合格的工作基础;如对于单点沉降计、剖面沉降管数量较大,技术指标、工作性能要求较高的元器件、监测仪器,按照建设程序进行了采购配置。,落实观测人员及观测设施、仪器设备,沉降变形测量方法与标准沉降变形观测的开展,(1)施工单位在实施过程中应规范观测元器件、观测点埋设、保护措施和奖惩制度,加强其预防保护,以防止出现观测桩和元器件的损坏和失效,从而造成观测点和数据的缺失及不连续性。是施工过程加强控制的重点。(2)在观测过程中,规范测量技术操作与记录
9、,及时整理测量数据,保证原始测量记录与观测汇总表中数据的一致性,并及时报监理单位核对确认,是保证数据准确的基础。(3)工作基点应定期与水准基点进行复核,当观测数据连续出现异常时应及时复测核对。,加强过程控制,保证观测数据的连续性、准确性、可靠性,沉降变形测量方法与标准沉降变形观测的开展,(4)在观测过程中,应做好一些重点信息的记录,如对架梁、运梁车通过施工荷载的记录,天气情况,地下水影响情况的记录,利于对结构变形特性的分析和异常数据的分析。(5)在实施过程中对观测数据的异常现象,异常点及时分析原因,做好记录,并采取措施。(6)监理单位在施工单位沉降观测实施过程中,严格进行平行观测,切实加强监督
10、、检查及观测数据的及时核对工作,真正在实施过程中起到监控作用,保证观测数据的可靠性。,加强过程控制,保证观测数据的连续性、准确性、可靠性,沉降变形测量方法及精度要求,3.0 沉降变形测量3.1 测量等级及精度要求3.2 变形监测网技术要求3.3 沉降变形测量点的布置要求3.4 测量工作基本要求3.5 测量工作具体要求3.6 电子水准仪的数据格式说明3.7 附:基准点与工作点信息表,3.0 沉降变形测量,1、线下工程沉降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,水平位移监测根据路基(含过渡段)、桥涵、隧道工点具体要求确定。2、兰新铁路工程测量的高程系统应采用1985国家高程
11、基准。,监测网的坐标系和基准的选取遵循以下实际准则:变形体的范围较大且形状不规则时,可选择已有的大地坐标系统。其好处是已知系统的归化和投影改正公式,另一方面监测网也可得到检查。将监测网与已有的大地网连测或将大地控制网点直接作为参考点的方法可实现坐标系及基准的确定。,3.0 沉降变形测量,3、结构物的变形监测应充分利用CPI、CPII和水准基点作为水平和垂直位移监测的基准点或工作基点,建立独立的变形监测网。4、卫星定位系统(GPS)测量时,应符合铁道部现行全球卫星定位系统 铁路工程测量技术的有关规定。,3.1 测量等级及精度要求,本线沉降变形测量按三等规定执行,对于技术特别复杂工点,可根据需要按
12、二等的规定执行。表3.1.1 测量等级及精度要求,3.2 变形监测网技术要求,1、垂直位移监测网建网方式:线下工程垂直位移监测一般按沉降变形等级三等的要求(国家二等水准测量)施测,根据沉降变形测量精度要求高的特点,以及标志的作用和要求不同,垂直位移监测网用分级布网逐级控制等精度的方法布设。,3.2 变形监测网技术要求,(接上页)对于技术特别复杂、垂直位移监测沉降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。,3.2 变形监测网技术要求,(接上页)根据国家一、二、三等水准测量规范,往返测高差不符值、环闭合差 和检测高差较差的限差
13、应不超过表的规定。,表4.5.1 往返测各项限差要求,注:K测段,区段或路线长度,km;L 附合路线长,km;F 环线长度,km;R 检测测段长度,km,3.2 变形监测网技术要求,2、垂直位移监测网主要技术要求按下表:,注:n为测段的测站数,表 垂直位移监测网技术要求,3.2 变形监测网技术要求,3、水平位移监测网建网方式:一般按独立建网考虑,根据沉降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。,3.2 变形监测网技术要求,4、水平位移监测网主要技术要求:本线水平位移监测按三等规定执行,对于技术特别复杂
14、工点,可根据需要按二等的规定执行。,3.2 变形监测网技术要求,表3.2.4 水平位移监测网技术要求,3.2 变形监测网技术要求,表3.2.4 水平位移监测网技术要求,3.3 沉降变形测量点的布置要求,1、沉降变形测量点分为基准点、工作基点和沉降变形观测点三类,其布设按下列要求:(1)基准点:要求建立在沉降变形区以外的稳定地区,基准点使用全线二等高程控制测量布设的基岩点、深埋水准点、二等水准点。,(接上页)基准点标石埋设规格应符合图的规定。,注:1盖;2砖;3素土;4贫混凝土;5冻土线,图3.3.1 基准点标石埋设图(单位:mm),埋石在现场浇灌,挖坑后底部要夯实,先浇灌底部,待基本凝固后再用
15、模板浇灌上部,并插入不锈钢标心,保持标心垂直和半球露出混凝土(约12厘米)。每个水准点埋设后,绘制点之记图。在水准点标石埋石中应对部分标石的坑位、标石浇灌进行照相记录。影像文件名与水准点号对应。标石编号用字模压制,字头朝前进方向,即朝上海方向,并用红油漆填写字体。,3.3 沉降变形测量点的布置要求,(2)工作基点:要求这些点在观测期间稳定不变,测定沉降变形点时作为高程的传递点。工作基点除使用普通水准点外,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。加密后的水准基点(含工作基点)间距200m左右时,可基本保证线下工程垂直位移监测需要。,3.3 沉降变
16、形测量点的布置要求,(3)沉降变形点:直接埋设在要测定的沉降变形体上。点位应设立在能反映沉降变形体沉降变形的特征部位,不但要求设置牢固,便于观测,还要求形式美观,结构合理,且不破坏沉降变形体的外观和使用。沉降变形点按路基、桥涵、隧道等各专业布点要求进行。,关于基准点、工作基点、变形观测点说明,基准点:静态点,参考点,稳定点-变形分析的位置标准工作基点 似静态点-为便于观测而是设置的点,测定沉降变形点时作为高程的传递点变形观测点 动态点,目标点,监测点-变形体上反映变形体变形的点,3.3 沉降变形测量点的布置测量要求,2、基准点的检测 监测网基准点和工作点由于自然条件的变化,人为破坏等原因,不可
17、避免的有个别点位会发生变化。为了验证监测网基准点和工作点的稳定性,应对其进行定期检测。本次技术方案设计垂直位移监测网的观测分为首次观测和施工过程中的定期复测,定期复测按每半年进行一次,并结合精测网复测进行。,3.3 沉降变形测量点的布置测量要求,2、基准点的检测(接上页)在区域沉降地区应根据沉降速率适当增加复测次数,每季度进行一次复测。沉降变形点的监测频率应根据被监测变形体的沉降速率在各单位工程沉降变形观测实施细则中已制定。,3.3 沉降变形测量点的布置要求,3、每个独立的监测网应设置不少于3个稳固可靠的基准点。基准点应选设在沉降变形影响范围以外便于长期保存的稳定位置。,新增水准点标石及标心与
18、CPI、CPII相同。埋石在现场浇灌,挖坑后底部要夯实,先浇灌底部,待基本凝固后再用模板浇灌上部,并插入不锈钢标心,保持标心垂直和半球露出混凝土(约12厘米)。每个水准点埋设后,绘制点之记图。在水准点标石埋石中应对部分标石的坑位、标石浇灌进行照相记录。影像文件名与水准点号对应。标石编号用字模压制,字头朝前进方向,即朝上海方向,并用红油漆填写字体。,C级点(CPII)下底40 X 40cm,上底30 X 30cm,高60cm。,3.3 沉降变形测量点的布置要求,4、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沉降变形观测点。,3.3 沉降
19、变形测量点的布置要求,5、在区域沉降地区内,应对工作基点的沉降量进行监测,当沉降量超过限差时,应对沉降变形观测点的沉降观测量进行修正。,3.4 测量工作基本要求,桥涵观测技术要求承台施工完成后,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。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。,桥涵观测技术要求观测精度要求:桥涵基础沉降和梁体徐变沉降变形的观测精度为1mm,
20、读数取位至0.01mm。观测频次要求:墩台基础沉降观测一般根据下表中要求的时间间隔进行。,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。,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所示:,桥墩观测点,工作基点,观测方向,图3.3.2 桥梁墩台沉降观测点位布设及水准路线观测示意图,桥梁梁部徐变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
21、测点位布设及水准路线观测示意图如图所示,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。,梁体观测点,观测方向,图3.3.3 桥梁梁部徐变沉降观测点位布设及水准路线观测示意图,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所示:,隧道内壁观测点,工作基点,观测方向,图3.3.4 隧道沉降观测点位布设及水准路线观测示意图,路基观测技术要求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
22、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。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。,路基观测技术要求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。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
23、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。,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。,过渡段观测技术要求沉降精度与频次等技术要求同路基要求。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。路基施工各节点时间应具有沉降观测数据。,路基水准路线观测按二等水准
24、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所示:,沉降桩观测点,工作基点,观测方向,沉降板观测点,图3.3.5 沉降观测点位布设及水准路线观测示意图,测量注意事项,1、水准基点使用时应作稳定性检验,并以稳定或相对稳定的点作为沉降变形的参考点,并应有一定数量稳固可靠的点以资校核。2、每次观测前,对所使用的仪器和设备应进行检验校正,确保仪器的各项指标参数附合测量要求,并保留检验记录。,测量注意事项,3、每次沉降变形观测时应符合:(1)严格按国家二等水准技术要求施测。沉降监测网的首期观测(“零周期”)要求往返观测2次,其余各期往返观测1次;沉降变形点的首期观测(“零周期”
25、)要求往返观测1次,其余各期单程观测1次;并取观测结果的中数作为变形测量初始值。(2)参与观测的人员必须经过培训才能上岗,并固定观测人员。,测量注意事项,(3)为了将观测中的系统误差减到最小,达到提高精度的目的,各次观测应使用同一台仪器和设备,前后视观测最好用同一水平尺,必须按照固定的观测路线和观测方法进行,观测路线必须形成附合或闭合路线,使用固定的工作基点对应沉降变形观测点进行观测。,实行“五固定”即“固定水准基点、工作基点、固定人、固定测量仪器、固定监测环境条件、固定测量路线和方法”,以提高观测数据的准确性。,测量注意事项,(4)观测时要避免阳光直射,且在基本相同的环境和观测条件下工作。(
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