桥梁隧道沉降观测要点.doc

桥涵隧道沉降观测学习总结
太焦高铁沿线工程地质条件复杂，其中不乏不良土质和采空区。隧道，大型桥涵结构物较多 ，速度达200km/h以上的高速铁路,其路基、轨道和桥梁的列车动力作用远大于普通铁路,轨道的不平顺对快速行车引起的列车振动也远比相同条件下普通速度的列车严重,。因此,高速铁路对路线沉降有严格要求,通过学习桥梁隧道沉降观测相关规范后，本人对自己的学习成果做出以下总结：
一、沉降观测的目的
因隧道开挖断面大，必须加强及支护的施工沉降观测工作，并贯穿于施工施工全过程。其目的是：
1、 提供监控设计的依据和信息。掌握围岩力学形态的变化和规律，掌握支护的工作状态；
2、 指导施工预报险情做出工作预报，确立施工对策，做到监视险情、安全施工。
3、 通过回归分析，确定围岩变形收敛的准确时间和最大变形量，为隧道二次衬砌的施工提供科学依据；
针对大桥正常工作状态下进行定期沉降观测，通过对各期监控数据的处理和分析，并借助桥梁结构、工程地质等资料，得出大桥正常运营状态下的下沉值，找出大桥下沉规律和趋势，分析大桥下沉的原因。为桥梁的运营养护、道路标高调整提供技术依据，同时检查大桥设计，施工质量，同时为科学研究提供相关信息。
二 、沉降观测技术要求
1.．沉降变形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）
三等
±1.0
±0.5
±6.0
变形监测应建立独立的变形监测网，覆盖范围一般不宜小于4公里，基准点选择应优先考虑利用CPI、CPII和水准基点。
2.．沉降变形监测网主要技术要求及建网方式
（1）．垂直位移监测网
1.垂直位移监测网主要技术要求按下表执行：
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
三等
1.0
0.3
0.6
0.8
DS05或DS1型仪器，按《高速铁路工程测量规范》二等水准测量的技术要求施测。
2垂直位移监测网建网方式
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，垂直位移监测网布设方法分为三级；
1）基准点。要求建立在沉降变形区以外的稳定地区，同大地测量点的比较，要求具有更高的稳定性，其平面控制点一般应设有强制归心装载。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；
2）工作点。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和坐标的传递点，同基准点一样，其平面控制点应设有强制归心装置。工作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，可基本保证垂直位移监测需要。
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。沉降变形点按桥涵专业布点要求进行。
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。
（2）．水平位移监测网
1.水平位移监测网主要技术要求
水平位移监测网主要技术要求按下表执行：
等级
相邻基准点的点位中误差（mm）
平均边长（m）
测角中误差（”）
测边中误差
备注
一等
±1.5
≤300
0.7
1.0

≤200
1.0
1.0

二等
±3.0
≤400
1.0
2.0

≤200
1.8
2.0

三等
±6.0
≤450
1.8
4.0

≤350
2.5
4.0

四等
±12.0
≤600
2.5
7.0

2.水平位移监测网建网方式
水平位移监测网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。
三、沉降变形测量点的布置要求
沉降变形测量点分为基准点、工作基点和沉降变形观测点。其布设按下列要求：
1．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。
2．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．沉降变形观测点应设立在沉降变形体上能反映沉降变形特征的位置。
四、沉降变形监测测量工作基本要求
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．水准仪使用DS05或DS1型仪器，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。
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）有关要求执行。观测时，视线长度≤50m，前后视距差≤1.0 m（电子）；前后视距累积差≤3.0m（电子）；视线高度≥0.55m（电子）；测站限差：两次读数差≤0.3mm，两次所测高差之差≤0.5mm，检测间歇点高差之差≤1.0 mm；
4．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。首次观测每个往返测均进行两次读数。
（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。
（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。
（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。
（5）成像清晰、稳定时再读数。
（6）随时观测，随时检核计算，观测时要一次完成，中途不中断。
（7）对工作基点的稳定性要定期检核，在雨季前后要联测，检查水准点的标高是否有变动。
（8）数据计算方法和计算用工作基点一致。
标注：何为闭合水准路线，附合水准路线，支水准路线
①附合水准路线 
从已知水准点出发，沿各个待定高程的点进行水准测量，最后附合到另一水准点BM2，这种水准路线称为附合水准路线。
②闭合水准路线
由已知水准点出发，沿环线进行水准测量，最后回到原水准点上，称为附合水准路线
②支水准路线
由已知水准点出发，既不附合到其他水准点上，也不自行闭合，称为支水准路
五、沉降观测线路
沉降观测按二等水准方法进行，采用美国Trimble(DINI)精密电子水准仪配合铟合金水准尺进行现场观测，该水准仪具有奇偶站变换功能，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

图3-1沉降观测水准路线示意图
六、沉降观测测点布设
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，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩无砟轨道隧道应进行沉降观测及评估。Ⅵ级围岩隧道沉降变形应进行专项评估。其他特殊条件有砟轨道隧道根据设计需要进行评估
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Ⅱ级围岩每600 m、Ⅲ级围岩每400m、Ⅳ级围岩每300m、Ⅴ级围岩每200m、Ⅵ级每50m布设一个观测断面；
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；
长度大于20m的明洞，每20m设置一个观测断面。仰拱(底板)施作完成后，每个观测断面在仰拱(底板)两侧及中间附近布设沉降观测点，如下图所示

图3-1隧道观测标施工期埋设位置示意图

当墩全高大于14m时（指承台顶至墩台垫石顶），需要埋设两个墩身观测标；当墩全高小于等于14m时，埋设一个墩身观测标。
桥台观测标原则上应设置在台顶(台帽及胸墙顶)，测点数量不少于2对，分别设在台帽两侧及胸墙两侧(横桥向)，实际操作过程中，可以把观测标埋设在台身的两侧方便观测，后期具备条件可以把台身观测标转移到桥台顶部。
墩身观测标一般设置在墩底部高出地面或常水位0.5m左右的位置；当墩身较矮，梁底距离地面净空较低不便于立尺观测时，墩身观测标可设置在对应墩身埋标位置的顶帽上，也可以在墩身正面下水槽附近埋设1个观测标，利用1m水准尺观测。
涵洞进出口两侧帽石或涵体应各设置1个沉降变形观测点。涵洞顶中心应设置一个沉降板；遇到高路基的情况，可以把涵洞进出口的两侧帽石的沉降观测点转移到涵洞进出口两侧的边墙上，进出口各埋设1对点；遇到净空较低，测量有困难的涵洞，直接在涵洞顶中心设置一个沉降板，涵洞两侧不埋设沉降观测点。

七、观测元件与埋设技术要求
桥台、桥墩、涵洞观测标采用φ20mm不锈钢钢筋，顶部磨圆，后期钻孔埋入，埋设前需进行渗锌防腐处理（注：为了统一和美观，建议采用统一加工的观测标）。

图4-2 变形观测点埋设方法
八、观测频次要求
墩台基础沉降观测频次表
观测阶段
观测频次
备注
观测期限
观测周期
墩台施工到一定高度
/
1次
设置观测点，进行首次观测
墩台混凝土施工
全程
完成后1次
相应墩台
预制梁桥
架梁前
全程
1次/月
相应墩台
预制梁架设
全程
架梁前后各1次

桥位施工桥梁
制梁前
全程
1次/月

上部结构施工中
全程
荷载变化前1次，荷载变化后前3d1次/d

架桥机（运梁车）通过
全程
荷载变化前1次，荷载变化后前3d1次/d

桥梁主体工程完工～无砟轨道铺设前
第1-3个月
1次/周

第3-6个月
1次/2周

≥6个月
1次

无砟轨道铺设期间
全程
1次

无砟轨道铺设完成后
24个月
第1个月
1次/2周
工后沉降
长期观测
0～3个月
1次/月
4～12个月
1次/3个月
13～24个月
1次/6个月
隧道沉降观测频次表
观测阶段
观测频次
备注
观测期限
观测周期
仰拱（底板）施工完成后
第1个月
1次/周

第2～3个月
1次/2周
3个月后
1次/月

无砟轨道铺设后
第1～3个月
1次/月

4～12个月
1次/3月

12个月后
1次/3月

以上为本次学习的总结，
参照规范Q/CR 9230-2016铁路工程沉降变形观测与评估技术规程
TB10601-2009
J 962-2009 高速铁路工程测量规范

部门：测量队 姓名：焦文涛