沉降变形观测作业指导书.docx
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沉降变形观测作业指导书
XX铁路ALTJ-4标段测量监控工程
编号：
沉降变形观测作业指导书
单位：
编制：
审核：
批准：
XX铁路测量监控工程
沉降变形观测作业指导书（路基、桥涵、过渡段、隧道）
1适用范围
本条文适用中铁XX局集团有限公司XX铁路ALTJ-4标段铁路沉降变形观测。
2作业准备
2.1人员准备
2.1.1为做好沉降观测工作，得出详实的沉降观测数据，必须抽调经验丰富的专业测量人员，成立专门的沉降观测小组，进行沉降观测的埋点、外业数据采集及数据处理工作。
2.1.2一个沉降观测小组一般至少需配备三名测量人员，可根据沉降观测任务量适当配备，一般一个测量组可承担3〜4公里沉降观测任务。
2.2设备准备
沉降观测必须配备数字水准仪，标称精度0.3mm/km。
仪器在使用前送交权威机构进行检定，且在检定有效期内作业，各项指标均符合规范要求，用于测量沉降监测桩和沉降板；配置JMZX-3001综合测试仪一个，用于测量单点沉降计、剖面沉降管和静力水准仪；配置电脑一部，用于处理监测数据；配备专门
交通工具
2.3采用技术标准
2.3.1《高速铁路工程测量规范》；
2.3.2《精密工程控制测量及线下工程变形监测技术方案设计》；
2.3.3《客运专线铁路无碴轨道铺设条件评估技术指南》（铁建设[2006]158号）；
2.3.4《精密工程测量规范》（GB/T15314-94）；
2.3.5《国家一、二等水准测量规范》（GB12897-2006）。
3变形监测网的建立
3.1水平位移监测网的建立水平位移监测网可采用独立坐标系统按国家三等精度要求建立，并一次布网完成。
不能利用CPI和CPU控制点的监测网，至少应与一个CPI或CPU控制点联测，以便引入客运专线无碴轨道铁路工程测量平面坐标系统，实现水平位移监测网坐标与施工平面控制网坐标的相互转换。
3.1.1水平位移监测网控制点的布设水平位移监测控制点宜采用有强制归心装置的观测墩；照准标志应采用强制对中装置的觇牌或红外测距反射片。
控制点应埋设在变形影响范围以外且便于长期保存的稳定位置，点间距小于350米。
水平位移监测网按两个层次布设：
即由控制点组成控制网；由观测点及所联测的控制点组成扩展网。
控制网采用导线网；扩展网可采用附闭合导线形式。
各种布网均应考虑网形强度，长短边不宜悬殊过大。
3.1.2水平位移监测网的精度、使用仪器及测设方法
路基水平位移监测网的精度应达到表1中的三等技术要求，即按国家三等平面控制网测量要求施测，相邻基准点的点位中误差小于士6mm,平均边长小于
350m,测角中误差小于士1.8秒，最弱边相对中误差小于1/70000。
水平位移监测网米用1秒级全站仪。
表1水平位移监测网的主要技术要求
等级
相邻基准点的点位
中误差（mr）i
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
±）.7
<1/250000
国家一等
<150
±1.0
<1/120000
国家二等
二等
±3.0
<300
±1.0
<1/120000
国家二等
<150
±1.8
<1/70000
国家三等
三等
±5.0
<350
±1.8
<1/70000
国家三等
<200
±2.5
<1/40000
国家四等
四等
±2.0
<400
±2.5
<1/40000
国家四等
3.2垂直（高程）位移监测网的建立（沉降观测高程控制网）
垂直（高程）位移监测网可根据需要独立建网，布设为闭合环、结点网或附合高程路线，精度按国家二等水准测量精度控制，高程系统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。
3.2.1垂直位移监测网点的布设
垂直变形测量点分为基准点、工作基点和变形观测点三类：
（1）基准点：
要求建立在沉降变形区以外的稳定地区，每个独立的沉降监测
网设置不少于3个稳固可靠的水准基点，水准基点应选在变形影响以外的岩石或
原状土层上，亦可利用稳固的建筑物、构筑物设立水准基点，其间距不大于1公里。
基准点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
注：
1—盖；2—砖；3—素土；4—贫混凝土；5—冻土线
图1基准点标石埋设图
（2）工作基点：
要求在观测期间稳定不变，测定沉降变形点时作为高程和
坐标的传递点。
选在两水准基点之间沿线路方向按间距不大于200米、距路基
中心距离小于100米附近利于观测，不受施工干扰的稳定土层内，以便长期保存和使用的地点。
地形起伏大及观测断面多的地方适当加密工作基点。
对观测条件好或观测项目少的工程，可不设工作基点，在水准基点上直接测量变形观测点。
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）沉降变形观测点：
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。
322垂直（高程）位移监测网的精度要求、使用仪器及测设方法
垂直（高程）位移监测网的精度标准应达到表2.2.2中的三等技术要求。
使用DS05、DS1精密水准仪、DNA03数字水准仪或相当精度等级仪器。
相邻基准点高差中误差w1mm,每站高差中误差w0.3mm,往返测较差、附合或环线闭合差w0.6nmm,监测已测高差较差w0-8nmm。
表2垂直位移监测网的精度要求
等级
相邻基准点咼差中误差
（mm）
每站咼差中误差（mm）
往返较差、附合或环线闭合差
（mm）
监测已测咼差较差
（mm）
使用仪器、观测方法及要求
等
0.3
0.07
0.15vn
0.2石
DS05型仪器，视线长度w15米，前后视距差w0.3米，视距累计差w1.5米。
按国家一等水准测量的技术要求施测。
二
0.5
0.13
0.3』n
0.5Pn
DS05型仪器，按国家一等水准测量的技术要求施测。
三
1.0
0.3
0.6』n
0.81n
DS05或DS1型仪器，按二等水准测量的技术要求施测
四等
2.0
0.7
1.41n
2.0讦
DS1或DS3型仪器，按三等水准测量的技术要求施测
垂直（高程）位移监测网按表3二等水准测量的主要技术标准施测。
表3水准测量的主要技术标准
级
视纜&度
前后视距豊1
耐后观距m
视线高疽（下丝读数、m
整■分
划读数之差
mm
基榷分划所蒂高走之爹mm
上下丝读数平均僧
与中建读数之差
髙羌之差
mm
仪器类型
1■观线
拴度
m
0.5cm分划标尺aunt
1cm分划标尺
--
£30
EG.5「
S3
Cl-S
<3-0
◎7
S1
--1
<50
^].O
>0.3
CO4
<1.5
€3.0
3.2.3变形监测网的定期复测
监测网由于自然条件的变化，人为破坏等原因，不可避免的有个别点位会发生变化。
为了验证监测网点的稳定性，应对其进行定期检测。
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。
4沉降变形观测工作要求
4.1沉降观测基本要求
4.1.1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。
4.1.2每次观测前，对所使用的仪器和设备应进行检验校正，并保留检验记录。
4.1.3每次沉降变形观测时应符合：
（1）严格按水准测量规范的要求施测。
首次（即零周期）观测应进行往返观测，并取观测结果的中数，经严密平差处理后的高程值，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，并固定观测人员和观测的仪器设备。
（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准尺，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。
（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。
成像清晰、稳定时再读数。
随时观测，随时检核计算，观测时要一次完成，中途不中断。
4.1.4针对低矮桥墩、异型桥墩，空间小，尺子不能直立的情况，应在测量厂家定制短尺进行测量；也可采用倒尺的方法进行。
4.1.5沉降观测均采用满足相应测量精度等级的电子水准仪，不得采用光学水准仪。
4.1.6测段观测完成后数据，必须及时整理观测数据。
4.1.7当发现沉降监测数据出现异常时必须首先自查，应重测并分析工作基点的稳定性，必要时联测基准点进行检测，并提交自查分析报告。
4.1.8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。
4.2沉降观测具体作业要求
4.2.1水准网的观测按照国家二等水准施测，对线下工程变形点的观测必须采用闭合或附合水准路线，严禁采用支水准路线或中视法，水准路线经过的工作基点或基准点数量不得少于两个。
4.2.2水准仪必须使用DS05级及其以上精度级别的电子水准仪，仪器及配套水准尺均应在有效合格检定期内。
水准仪与水准尺在使用前及使用过程中，
经常规检校合格，水准仪视准轴与水准管轴的夹角均不超过15〃。
仪器各种设
置正确，其中有限差要求的项目按规范要求在仪器中进行设置，并在数据采集时自动控制，不满足要求的在现场进行提示并进行重测。
4.2.3外业测量一条路线的往返测使用同一类型仪器和转点尺垫，沿同一路
线进行。
观测成果的重测和取舍按《国家一、二等水准测量规范》（GB/T
12897-2006）二等水准有关要求执行。
观测时，视线长度w50m,前后视距差w2m,前后视距累积差w4m,视线高度》0.5m,测站限差：
两次读数差w0.4mm,两次所测高差之差w0.6mm,检测间歇点高差之差w1.0mm,观测读数和记录的数字取位：
使用数字水准仪读记至0.01mm。
4.2.4观测时,一般按后-前-前-后的顺序进行,对于有变换奇偶站功能的电子水准仪,按以下顺序进行：
往测：
奇数站为后—前—前—后
偶数站为前—后—后—前
返测：
奇数站为前—后—后—前
偶数站为后—前—前—后
4.2.5每一测段均为偶数测站。
晴天观测时给仪器打伞,避免阳光直射；扶尺时借助尺撑,使标尺上的气泡居中,标尺垂直。
4.2.6观测前30分钟,将仪器置于露天阴影处,使仪器与外界气温趋于一致；对于电子水准仪,进行不少于20次单次测量,达到仪器预热的目的。
测量中避免望远镜直接对着太阳；避免视线被遮挡,遮挡不超过标尺在望远镜中截长的20%。
观测时用测伞遮蔽阳光,对于电子水准仪,施测时均装遮光罩。
4.2.7自动安平水准仪的圆水准器,严格置平。
在连续各测站上安置水准仪时，使其中两脚螺旋与水准路线方向平行，第三脚螺旋轮换置于路线方向的左侧与右侧。
除路线拐弯处外，每一测站上仪器与前后视标尺的三个位置，一般为接近一条直线。
4.2.8观测过程中为保证水准尺的稳定性，选用2.5kg以上的尺垫，水准观测路线必须路面硬实，观测过程中尺垫踩实以避免尺垫下沉。
同时观测过程中避免仪器安置在容易震动的地方，如果临时有震动，确认震动源造成的震动消失后，再激发测量键。
水准尺均借助尺撑整平扶直，确保水准尺垂直。
4.2.9当相邻观测周期的沉降量超过限差或出现反弹时，应重测并分析工作基点的稳定性，必要时联测基准点进行检测。
4.2.10数据处理时，闭合差、中误差等均满足要求后进行平差计算，水准路线要进行严密平差，选用经鉴定合格的软件进行。
4.2.11成果数据按统一格式录入线下工程沉降变形观测和评估数据库。
4.3观测元件保护要求
4.3.1成立专门小组，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。
4.3.2元件埋设时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。
4.3.3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，不得采用大型机械推土及碾压，并配备专人负责指导，以确保元器件不受损坏。
4.3.4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，制作相应的标识旗或保护架插在上方。
路堤填筑过程中，派专人负责监督观测断面的填筑。
5路基沉降变形观测
5.1路基沉降变形观测主要内容
5.1.1路基沉降变形监测主要内容包括：
路基面沉降监测、路基本体沉降监测、基底沉降监测、深厚层地基分层沉降监测、软土地基及边坡的位移观测、复合地基加筋（土工格栅）应力应变监测共六个方面。
其中路基面沉降观测和地基沉降观测是路基沉降变形监测的主要内容。
5.1.2路基沉降观测的重点地段：
路桥过渡段、涵路过渡段、堑堤过渡段、路隧过渡段、软基处理地段、不同地基处理方式的结合部位及地质条件变化剧烈处。
5.2路基沉降控制标准
521有砟轨道路基工后沉降量不应大于5cm，年沉降速率应小于2cm/年。
桥台台尾过渡段路基工后沉降量不应大于3cm。
5.3路基沉降观测断面和观测点的设置
5.3.1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。
5.3.2观测断面一般按以下原则设置，同时应满足设计文件要求；
（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。
（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（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。
5.2.3观测点一般按以下原则设置，同时应满足设计文件要求；
（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。
（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。
5.2.4沉降板设置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50〜100m;
（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，一处位于路基中心，另外一处根据具体地形地质情况布置。
（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。
（7）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设置。
采用机动钻孔（①108mm）引孔埋设PVC管
（①49mm）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。
I5.0
t-f.丫r►\Lb、，」
；毎25'
，路基面沉降监测桩
基床表层片———屮_\基床底层、路基本体沉降监测
—一\I二
-X
单点沉降计或分层沉降计
边桩
1
压缩变形层
路基本体
沉降板—
丄T
\路堤基底沉降监测
单点沉降计或分层沉降计加固层底线或地层分界线
地基深层沉降监测
边桩
（8）路堤基底设置剖面沉降管、单点沉降仪或沉降磁环进行全断面沉降观测时，严格按设计文件要求执行。
压缩变形层
I
图2路基沉降变形监测剖面基本布置示意图
5.2.5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下图3所示:
5.3观测元件的埋设与观测
531路基面沉降观测桩：
选择①20mm钢筋，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，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。
图4路基沉降观测桩埋设布置图
5.3.2沉降板：
由底板、金属测杆（©20镀锌铁管）及保护套管（©49PVC
管）组成。
钢筋混凝土底板尺寸为50cm^50cm,厚3cm或钢底板尺寸为30*30cm,
厚0.8cm。
图5路基沉降板埋设布置图
（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。
（4）接长套管时应确保垂直，避免机械施工等因素导致套管倾斜。
5.3.3位移边桩：
采用C15钢筋混凝土预制，断面采用15cmx15cm正方形，长度不小于1.5m。
并在桩顶预埋①20mm钢筋，顶部磨圆并刻画十字线。
边桩埋置深度在地表以下不小于1.0m,桩顶露出地面不应大于10cm。
埋置方法采用
洛阳铲或开挖埋设，桩周以C15混凝土浇筑固定，确保边桩埋置稳定。
完成埋
设后采用全站仪测量边桩标高及距基桩的距离作为初始读数。
534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。
樹轨顶面
0.6m高度碾压
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0.5mx0.5mx1.0m。
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。
（2）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。
5.3.5单点沉降计（沉降磁环）：
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①108或①127,钻孔垂直，孔深应达到硬质稳定层（最好为基岩），并与沉降仪总长一致。
孔口应平整密实。
安装前先在孔底灌浆,以便固定底端锚板,安装时锚杆朝下,法兰沉降板朝上,注意要用拉绳保护以防止元件自行掉落,采用合适方法将底端锚板压至设计深度。
每个测试断面埋设完成后,位移计引出导线用钢丝波纹管进行保护,并挖槽集中从一侧引出路基，引入坡脚观测箱内。
一般埋设完成后3~5天待缩孔完成后测试零
点。
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。
5.4沉降观测技术要求
5.4.1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。
5.4.2沉降观测设备的埋设是在施工过程中进行的,要做好路基填筑施工与设备的埋设间的相互协调，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。
543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。
544观测精度要求：
路基沉降观测水准测量的精度为士1.0mm,读数取位至0.01mm;剖面沉降观测的精度应不低于4mm/30m;位移观测测距误差士3mm;方向观测水平角误差为士2.5〃。
5.4.5观测频次要求：
路基沉降观测的频次不低于下表的规定。
表4路基沉降观测频次表
观测阶段
观测频次
填筑或堆载
一般
1次/天
每天填筑量超过3层时
1次/每填筑3层
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
1个月以后
1次/2周
5.4.6其他观测要求：
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
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