高铁沉降观测方案

线下工程沉降变形测量方法与标准沪宁城际铁路西南交通大学主讲人：张献州（教授）•张献州一、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1～3年。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，因而，沉降变形观测及评估系统在客运专线建设中具有十分重要的意义。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。张献州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：1.设计措施与计算2.施工过程中的实施监测3.无砟轨道铺设条件的评估4.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。张献州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–影响轨道平顺–影响舒适度–影响运营安全–。。。。张献州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(提供沉降观测原始数据、处理结果供评估）•沪宁：（工期问题的挑战？区域沉降的挑战？参照京沪）张献州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•原铁路院校张献州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[2006]158号）；•(2)《客运专线铁路无砟轨道测量技术暂行规定》（铁建设[2006]189号）；•(3)《国家一、二等水准测量规范》（GB12897—2006）；•(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[2007]183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》（GB50026－2007）•(8)《全球定位系统（GPS）铁路测量规程》（TB10054－97）；•(9)《客运专线无砟轨道铁路设计指南》（铁建设函[2005]754号）；•(10)《京沪高速铁路线下工程沉降变形观测及评估实施方案》；张献州沪宁城际客运专线沉降观测评估•沪宁城际线下工程沉降观测管理规定•沪宁城际铁路线下变形观测方案•城际铁路线下变形观测方案技术交底•沪宁城际铁路线下工程沉降观测及评估补充规定张献州沪宁城际客运专线沉降观测评估•工期问题的挑战？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–落实点位不设–。。。。张献州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、工作基点布设原则张献州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•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•数据管理的操作性张献州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张献州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张献州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张献州沉降变形观测的开展（1）要求各施工单位、监理单位按照京沪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、仪器设备张献州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、仪器设备张献州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，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、可靠性张献州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、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、可靠性张献州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张献州3.0沉降变形测量1、京沪高速铁路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、京沪高速铁路工程测量的高程系统应采用1985国家高程基准。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。张献州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。张献州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，可根据需要按二等的规定执行。表3.1.1测量等级及精度要求沉降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程中误差（mm）沉降变形点点位中误差（mm）二等±0.5±0.3±3.0三等±1.0±0.5±6.0张献州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。张献州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。张献州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应不超过表4.5.1的规定。等级测段、区段、路线往返测高差不符值附合路线闭合差环闭合差检测已测测段高差之差一等±1.8±2±3二等±4±4±4±6三等±12±12±12±20LKKFFRRKLFR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张献州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为测段的测站数等级相邻基准点高差中误差（mm）每站高差中误差（mm）往返较差、附合或环线闭合差（mm）检测已测高差较差（mm）使用仪器、观测方法及要求二等0.50.130.30.5DS05型仪器，按《客运专线铁路无砟轨道测量技术暂行规定》一等水准测量的技术要求施测。三等1.00.30.60.8DS05或DS1型仪器，按《客运专线铁路无砟轨道测量技术暂行规定》二等水准测量的技术要求施测。表3.2.2垂直位移监测网技术要求nnnn张献州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。张献州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，对于技术特别复杂工点，可根据需要按二等的规定执行。张献州等级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一等±1.5＜300±0.7≤1/250000按国家一等平面控制测量要求观测＜150±1.0≤1/120000按国家二等平面控制测量要求观测二等±3.0＜300±1.0≤1/120000按国家二等平面控制测量要求观测＜150±1.8≤1/70000按国家三等平面控制测量要求观测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张献州3.2变形监测网技术要求等级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三等±6.0＜350±1.8≤1/70000按国家三等平面控制测量要求观测＜200±2.5≤1/40000按国家四等平面控制测量要求观测四等±12.0＜400±2.5≤1/40000按国家四等平面控制测量要求观测表3.2.4水平位移监测网技术要求张献州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。张献州(接上页)基准点标石埋设规格应符合图3.3.1的规定。注：1－盖；2－砖；3－素土；4－贫混凝土；5－冻土线75020030040025015045040012345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1～2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，