路基桥涵沉降和变形观测实施方案与技术设计书Word格式文档下载.docx
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5.3过渡段沉降观测13
5.4作业方法与技术要求13
5.4.1使用仪器13
5.4.2人员组织14
5.4.3技术要求14
5.4.4作业方法14
6观测资料的整理16
6.1资料整理要求16
6.2提交资料16
7沉降观测结果的分析与评估17
7.1路基17
7.2桥涵19
7.3过渡段20
附图:
21
1概述
1.1工程概况
哈大铁路客运专线被列为我国“十一五”期间东北地区铁路建设重点工程,是我国《中长期铁路网规划》“四纵四横”客运专线网中“北京~沈阳~哈尔滨(大连)”客运专线的重要组成部分,全长约900公里。
中铁十九局集团哈大客运专线管段位于吉林省四平市境内,为新建铁路哈尔滨至大连客运专线站前土建工程Ⅲ标DK579+140~DK602+407.3段工程,线路全长23.2667Km,其中桥梁长13.77807km,占59.22%,路基长9.48923km,占40.78%。
本管段内桥梁采用矩形空心桥台,桥墩采用圆端形桥墩,当墩高
14m时采用空心墩,其余为实体墩,基础均为钻孔桩基础(摩擦桩),连续梁采用悬臂挂篮施工或支架法施工。
路堤结构形式为级配碎石,中粗砂、AB组填料、改良土,地基采用CFG桩或水泥搅拌桩进行处理。
沉降和变形观测里程起始于DK579+140,终止于DK602+407.3,其中包括八棵树大桥、三叉河大桥、英城大桥、龙王庙大桥等10座大桥,13个涵洞和10段路基。
1.2作业区自然状况
1.2.1地形、地貌
本区段可分为三大地貌单元,即起点到DK579+333为属低山缓丘区,地势起伏较大,地势总体北高南低,北部有一陡坎,高差约13m;
向北为微丘状剥蚀平原区。
该段地势上形成中部高南北低,东西向较为平坦,地形纵向起伏较大;
DK600+400~DK602+407.3位于苏台河一、二级阶地,地势平坦、开阔,相对高差0~12.14m。
1.2.2气象特征
本区段属于中温带亚湿润气候区,年平均气压995.9mb;
年平均气温6.7oC,极端最高气温37.3oC,极端最低气温-34.6oC;
年平均绝对湿度9.0mb,日最大绝对湿度34.5mb,日最小绝对湿度3mb;
年平均降水量632.7mm,年最大降水量778.3mm,年最小降水量448.1mm,年平均蒸发量1226.0mm,年最大蒸发量1392.0mm,平均风速2.8m/s(主导风向SW),最大定时风速20m/s(主导风向SW),年最大积雪深度22cm;
最大冻结深度148cm。
1.2.3地震动参数
据中华人民共和国国家标准GB18306-2001《中国地震动参数区划图》的划分、《铁路工程抗震设计规范》(GB50111-2006)的有关规定,结合本段工程地质与水文地质条件及工程设置的实际情况,本区段地震动峰值加速度值采用0.05g,相当于地震基本烈度六度,地震动反应谱特征周期采用0.35s。
1.2.4地层岩性及地质构造
(1)地层岩性
本区段自上而下地层为第四系全新统残积粉质黏土、白垩系下统泥岩夹砂岩。
工程地质特性描述如下:
第四系全新统:
粉质黏土(Q4el),呈层状分布于地表,浅灰色-灰黄色,硬塑为主,Ⅱ级普通土бo=150KPa。
白垩系下统:
泥岩夹砂岩(K1Ms+Ss),泥岩为主,夹有薄层砂岩。
泥岩紫红色,含少量砂砾,泥质结构,层理构造,可见结核,成岩较差,风化产物为土状。
砂岩以灰色、紫红色为主,钙质胶结,成岩较差,风化产物为砂状,岩层走向NE,倾向WN,倾角小于5o,бo=200~400KPa。
泥岩具弱膨胀性。
(2)地质构造
本区段构造单元属黑褶皱系,位于新华夏系第二隆起带(张广岭隆起带)西缘与第二沉降带东部(松辽平原)两个一级构造单元的衔接复合部位,第三纪以来以下沉坳陷为主,但不同地区的沉降幅度具有明显的差异。
1.2.5工程地质特征
本区段地层主要为第四系全新统冲积、残积粉质黏土层,厚1~15m,坚硬-硬塑,局部软塑。
中更新统黏质黄土厚1~20m,硬塑,粉质黏土呈层状分布于黏质黄土层下部,厚度2~6m。
底部为白垩系泥岩,风化层厚10~30m。
部分地段见第三系富峰山期玄武岩、石灰系大理岩。
沿线存在季节性冻害问题,白垩系泥岩及泥岩夹砂岩,抗风化能力差、强度低、易崩解、属极软岩,具膨胀性。
沿线露出的第四系中更新统黏质黄土、全新统残积粉质黏土都含有亲水性黏土矿物,具有弱-中等膨胀性。
1.2.6水文地质特征
沿线地下水主要为第四系松散堆积层孔隙潜水,其补给来源主要为大气降水、河水、人工地表水垂直入渗。
第四系孔隙潜水广泛分布于河流漫滩及阶地的砂砾石层中,漫滩及一级阶地地下水位较浅,一般为1~10m,二级阶地为5~20m;
黄土台地地下水位差异较大,孔隙水附存于黏质黄土及砂砾石透镜体中,埋深3~20m,局部可达30m以上。
基岩裂隙水主要分布于剥蚀微丘地带,该地区岩层的构造裂隙及风化裂隙发育,为地下水的储存创造了条件,地下水主要受大气降水补给,一般埋藏深度大于10m,随季节变化明显,年水位变化幅度为2~5m。
沿线部分地段地表水和地下水对混凝土结构具有侵蚀性,以硫酸侵蚀、二氧化碳侵蚀为主,环境作用等级一般为H1。
1.3沉降和变形观测的目的
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、桥涵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。
1.4编制依据
为满足客运专线沉降变形观测系统的技术要求,保证沉降变形观测系统的质量,制定本沉降变形观测实施方案的主要依据有:
2沉降变形观测范围及内容
2.1路基
根据不同的路基高度和地基条件,路基沉降观测的主要内容有:
路基面的沉降变形观测;
路基基底沉降观测;
路基本体的沉降观测;
路基本体水平位移观测。
2.2桥涵
桥涵沉降观测的主要内容有:
桥梁墩台沉降观测;
预应力混凝土梁的徐变上拱变形沉降观测;
涵洞沉降观测。
2.3过渡段
根据过渡段的设计形式,沉降观测的主要内容有:
路桥过渡段沉降观测;
路堤与涵洞过渡段沉降观测;
路堤与路堑过渡段沉降观测。
3观测点布置汇总
根据本标段实际情况及设计资料要求,规划了整个标段的沉降变形观测点,具体如表3-1和标3-2。
表3-1路基沉降变形观测统计表
单位工程
观测位置及点数
备注
左侧路肩观测桩
左侧坡脚观测桩
基床底层沉降板
基底沉降板
右侧坡脚观测桩
右侧路肩观测桩
DK579+140~DK579+333.52
6
3
说明:
1、填筑期间每填筑一层观测一次,同时保证不超过3天观测1次;
2、堆载预压至满足无碴轨道铺设要求期间:
第1~15天每3天观测1次,第16~90天每7天观测1次,第90~180天每15天观测1次;
3、预压土卸载、铺级配碎石至无碴轨道铺设期间:
前15天每3天观测1次,第15天后每7天观测1次。
DK584+675.48~DK585+835.7
32
12
DK586+008.3~DK586+232.29
9
DK590+080.88~DK591+146.12
17
14
15
DK591+745.88~DK592+462.95
8
10
DK592+801.05~DK593+879.60
13
11
DK594+250.04~DK595+160.70
20
18
19
DK595+335.30~DK595+892.49
7
DK597+113.5~DK598+687.2
61
50
55
DK600+398.78~DK602+407.3
63
44
合计
242
226
166
188
表3-2桥涵沉降观测统计表
承台
墩身
连续梁
立白特大桥
318
90
1、承台和墩身仅选择观测一项,即在承台施工后开始观测,在墩身施工拆模后承台停止观测转到墩身观测,观测频率为1次/周;
荷载变化前后各观测1次。
2、梁体部分在张拉前后各观测1次;
张拉完至无碴轨道铺设前1次/1、3、5天,后期1次/周。
药厂大桥
红嘴河特大桥
228
86
小塔子特大桥
38
小塔子大桥
22
英城子大桥
24
龙王庙大桥
三岔河特大桥
76
八棵树特大桥
106
靠山屯大桥
涵洞
104
基础施工完设观测点,涵身施工完成移至边墙;
观测频次为荷载变化前后或1次/周;
无碴轨道铺设前1次/周。
946
194
4沉降变形观测网的建立
4.1沉降变形观测网的基本要求
沉降变形观测测量按《客运专线铁路无碴轨道铺设条件评估技术指南》、《客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定》的要求执行。
水平位移观测网采用独立坐标系统按观测精度要求建立;
垂直位移观测网采用二等水准测量精度要求建立。
建立沉降变形观测网,布设水准基点和工作基点。
高程应用施工高程控制网系统并与施工高程控制网联测。
全线二等水准测量贯通后,将垂直位移观测网与二等水准点联测,统一归化为二等水准基点上(85黄海高程基准)。
水平位移观测网与CPⅠ或CPⅡ控制点联测,引入客运专线无碴轨道铁路工程测量平面坐标系统,实现与施工平面控制网坐标的相互转换。
4.2观测水准基点、工作基点的布设
4.2.1观测水准基点的布设
在沿线已有水准基点的基础上,设置观测水准点。
每个独立观测网应设置不少于3个基准点。
本管段范围内的水准基点采用设计院提供的25个Ⅱ等水准点和56个加密点(设计院提供的高程控制网中CPI067~CPI082以及CPⅡ119~CPⅡ143)。
4.2.2工作基点的布设
为满足沉降变形观测精度要求,在两水准基点之间沿线路方向按间距不大于100m、距路基中心距离小于100m布设工作基点。
工作基点布设在不受施工干扰的稳定土层内,以便长期保存和使用的地点,对观测条件较好或观测项目较少的工程,不设立工作基点,在基准点上直接测量变形观测点。
工作基点采用混凝土预制桩(预制时插入Ф28mm长60cm顶端圆滑的钢筋),桩周上部30cm用混凝土浇注固定并编号,埋深不得小于2.0m(本管段冻土层厚度1.6m),并应采取防护措施加以保护。
本管段范围内的工作基点采用设计院提供的II等网点及在其基础上加密的水准点(D120-1~D140-4)。
为便于观测,观测水准基点、工作基点要做好点之记,观测水准基点、工作基点与铁路路线平面布置图见附图4-1。
4.2.3工作基点的校核
观测网中,工作基点应定期与水准基点进行校核。
当对沉降观测成果发生怀疑时,应随时进行复测校核。
4.3沉降变形观测网的主要技术要求
垂直位移监测网应布设成闭合环状、结点或附合水准路线等形式。
水平位移观测网控制点宜采用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。
沉降变形观测网和水平位移监测网主要技术要求见表4-1和表4-2,变形测量精度要求见表4-3。
表4-1沉降变形观测网的主要技术要求
等级
相邻基准点的高差中误差(mm)
每站高差中误差(mm)
往返较差、附合或环线闭合差(mm)
监测已测高差较差(mm)
使用仪器观测方法的要求
三等
1.0
0.3
≤0.6
≤0.8
DS0.5或DS1型仪器,按暂行二等水准测量的技术要求施测
表4-2水平位移监测网的主要技术要求
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
±
6.0
<350
1.8
≤1/70000
按照国家三等平面控制要求观测
2.5
≤1/40000
表4-3
垂直位移测量
水平位移测量
5沉降变形观测方案设计
5.1路基沉降变形观测
5.1.1观测断面及观测点的设置原则
(1)路基沉降观测应以路基面沉降和地基沉降观测为主。
沉降变形观测断面应根据不同的地基条件,不同的结构部位等具体情况设置;
测点的设置位置应满足设计要求,同时还应针对施工掌握的地质地形等情况调整或增设。
(2)观测点应设在同一横断面上,这样有利于观测点的看护,便于集中观测,统一观测频率,更重要的是便于各观测数据的综合分析。
(3)路基面观测断面沿线路方向的间距一般不大于50m;
地势平坦、地基条件均匀良好的路堑、高度小5m的路堤可放宽到100m;
地形条件变化较大地段应适当加密观测断面。
(4)一般路基填筑至路基基床表层顶面,加堆载预压的路堤填筑至基床底层表面后,在路基面设观测桩,进行路基面沉降观测,观测时间不少于6个月。
根据观测结果,分析评价地基的最终沉降量完成时间,及时调整设计措施使地基处理达到预定的控制要求。
(5)测点及观测元器件的埋设位置应符合设计要求,且标设准确、埋设稳定。
观测期间应对观测点采取有效的保护措施,防止施工机械的碰撞,人为因素的破坏,务必使观测工作能善始善终,取得满意成果。
5.1.2观测断面及点的设置、元件布设
观测断面的设置及观测断面的观测内容、元件的布设应根据地形、地质条件、地基压缩层厚度、路堤高度、地基处理方法、堆载预压等具体情况,结合沉降观测方法和工期要求具体确定。
每个工点观测断面及观测点的数量,埋设观测元件的种类、数量,根据设计要求和设计原则由设计、施工、监理方在现场核查确定,并填写《工点沉降观测断面、点布置表》。
5.1.3沉降观测元件的选取、埋设
(1)观测元件的选取
观测元件应满足工后沉降的评估需要及精度要求。
路基面采用观测桩观测,地基面采用沉降板相结合进行观测。
(2)观测元件的埋设
观测元件除沉降观测桩外,均应在地基加固完成后,路基填筑施工前埋设。
①沉降观测桩
采用100mm×
100mm×
1100mm规格的C15混凝土预制桩,埋入钢筋原长不小于40cm,直径不小于20mm,底部做成带弯钩状,露出混凝土面5mm打磨成半球状表面作好防锈处理。
一般路基填筑至基床表层顶面,加载预压路堤填筑到基床底层顶面后,挖坑埋置于设计位置,采用砂浆浇筑固定。
路基面观测桩一般设在距左右线路中心3.2m基床底层顶面,采用水准仪按国家二等水准测量方法测量沉降监测桩标高变化;
路堤地段位移桩埋设于堤脚外1m处,用全站仪测量位移桩水平位移变化。
②沉降板
由底钢板(50cm×
50cm,厚1cm)、金属测杆(φ40mm厚壁镀锌铁管)及保护套管(直径不小于φ75mm、壁厚不小于4mm的硬PVC管)组成,。
沉降板埋设位置应按设计测量确定,沉降板埋在褥垫层顶部并嵌入其内10cm,采用中粗砂回填密实,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保护套管,完成沉降板的埋设工作。
采用水准仪按国家二等水准测量方法测量埋设就位的沉降板测量杆顶标高作为初始读数,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1m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。
5.1.4监测方法及要求
(1)观测频度要求
①所有元件埋设后,必须测试初始读数,在路堤正式填筑前,必须对所有元件进行复测,作为正式初始读数。
②路基施工各阶段沉降观测频次应满足表5-1要求。
③测试过程中发现异常情况时,必须及时查明原因,尽快妥善处理。
表5-1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/10天
3个月以后
1次/2周
6个月以后
1次/月
冬季:
冻结期与冻融期
观测频次比平常期增加一倍
无碴轨道铺设后
3~12个月
1次/3月
(2)观测方法及测量精度要求
所有标高水准测量应满足二等变形等级测量技术要求,测量精度:
1mm,读数取位至0.1mm。
(3)元件保护要求
①根据沉降变形观测监测组的工作安排,各小组成员按分工在管区内进行元器件的埋设、观测和保护工作。
②元件埋设前应根据现场情况以及元件自身编号作好记录。
③所有监测元件埋设时或监测过程中损坏应及时补埋或经设计、监理确认采取其它替代措施。
④沉降板埋设后,制作相应的标示旗或保护架插在上方,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,以确保沉降板不受损坏。
⑤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。
5.2桥涵沉降变形观测
5.2.1一般要求
(1)桥梁变形观测应以墩台基础的沉降和预应力混凝土连续梁的徐变上拱变形为主,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。
(2)桥梁变形观测应逐跨、逐墩(台)布置测点,涵洞应逐个布置。
岩石地基、嵌岩桩基础的桥涵可选择典型墩(台)、涵进行观测。
对原材料变化不大,预制工艺稳定、大批量生产的预应力混凝土预制梁,徐变的变形观测可每30孔选择1孔进行;
现浇桥梁变形观测应逐跨、逐墩(台)布置测点,涵洞应逐个布置。
(3)桥涵主体工程完工后,沉降观测期一般不应少于6个月;
岩石地基等良好地质区段的桥梁,沉降观测期不应少于60天,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。
5.2.2观测点的布置
(1)墩台沉降观测点可在墩身或承台上布置,每个墩台身及承台两侧对称布置2个观测点。
(2)预应力混凝土梁徐变上拱变形观测点设置在箱梁四个支点和跨中截面两侧腹板梁顶处,每孔梁的测点数应不少于6个。
(3)涵洞沉降观测点设在涵洞边墙两侧帽石上,每个涵洞测点数4个。
(4)桥涵变形观测点埋设按照设计图5-3施做,观测点钢筋头为半球形,高出埋设表面3mm,表面做好防锈处理。
5.2.3观测精度
桥涵基础沉降和梁体徐变变形观测精度为±
5.2.4观测频次
墩台沉降观测频次、梁体竖向变形观测频次、
表5-2墩台沉降观测频次
备注
观测期限
观测周期
墩台基础施工完成
/
设置观测点
墩台混凝土施工
全程
荷载变化前后各一次或1次/周
承台回填时,测点应移至墩身或墩顶
预制梁桥
架梁前
预制梁架设
前后各一次
附属设施施工
桥位施工桥梁
制梁前
上部结构施工中
架桥机(运梁车)通过
至少进行2次通过前后的观测
桥梁主体工程完工~
无碴轨道铺设前
≥6个月
岩石地基的桥梁,一般不宜少于2个月
无碴轨道铺设期间
无碴轨道铺设完成后
24个月
0~3个月
工后沉降长期观测
4~12个月
1次/3个月
13~24个月
1次/6个月
注:
观测墩台沉降时,应同时记录结构荷载状态、环境温度及天气日照情况。
梁体竖向变形观测频次
桥梁施工完成
预应力张拉期间
张拉前后各一次
测试梁体弹性变形
桥梁附属设施安装
预应力张拉完成~无碴轨道铺设前
≥60天
1次/1、3、5天,后期1次/周
残余徐变变形长期观测
测试梁体徐变上拱变形时,应同时记录梁体荷载状态、环境温度及天气日照情况。
涵洞基础施工完成
涵洞主体施工完成
观测点移至边墙两侧
洞顶填土施工
前后
涵洞完工~无碴轨道铺设前
岩石地基的涵洞,一般不宜少于2个月
测试涵洞沉降时,应同时记录结构荷载状态、环境温度及天气日照情况。
5.3过渡段沉降观测
1、过渡段沉降观测应以路基面沉降和
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