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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流路基变形监测作业指导书0.精品文档.路基变形监测作业指导书一、概述路基沉降及工后沉降是武广客运专线路基工程重点研究的内容，路基工程质量的成败也主要取决于对路基沉降及工后沉降的控制。武广客运专线无碴轨道要求路基工后沉降应满足下表要求，对无碴轨道路基，路基填筑施工完成后，至少有6个月的沉降观测和调整期，经系统分析评估，沉降稳定且工后沉降满足要求后方可铺设无碴轨道。控制路基工后沉降及不均匀沉降是无碴轨道的关键。路基工后沉降控制值表线路等级工后沉降沉降速率cm/年不均匀沉降cm/20m过渡段差异沉降形成的折角差异沉降错台cm一般地段cm桥尾过渡段cm
2、无碴轨道200km/h以上3/21/10000.5路基作为变形控制十分严格的土工构筑物，应进行沉降变形动态监测系统设计，并在施工期间进行系统的沉降监测与系统的分析评估，以保证工后沉降控制精度。通过变形监测数据的综合分析与评估，验证或调整设计措施使路基地基处理达到设计规定的变形控制要求，分析推算地基的最终沉降量和工后沉降，确定无碴轨道铺设时间。同时，观测数据还可作为竣工验交时工后沉降控制量的依据。二、路基变形监测内容及布置原则监测内容主要有：路堤及浅挖路基的路基面沉降监测、基底沉降监测、路堤本体沉降监测、过渡段不均匀变形监测，软土或松软土地基路堤地段的水平位移监测、桩网结构的加筋（土工格栅）应力
3、、应变监测等。监测范围应涵盖所有沉降发生的路基地段。沉降监测剖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。以路基中心沉降监测为重点，包括路基面沉降监测，基底沉降监测，路堤本体沉降监测、深厚层第四系地层的分层沉降监测，另外软土和松软土地基路堤地段的水平位移监测等。路基面监测点是变形监测的重点部位，同时为评价沉降发生与发展规律，预测总沉降量及工后沉降完成时间，还必须在路基填层中以及路基基底布置监测点。三、路基变形监测类型及测点布置根据变形监测布置原则及设计的“武广客运专线乌韶段施工图集”，路基变形监测划分为A、B、C、D、E、F、G型。A型监测断面一般路堤地段采用A型变形监测。当路堤基底
4、或压缩层为平坡时，路堤主监测点为路堤中心线，即采用A-1型监测断面；当地表横坡大于20%时，在填方高一侧或压缩层厚的一侧增加监测点，即采用A-2型监测断面。路基本体沉降监测：当路基采用A、B组填料时，于基床表层底面设单点沉降计；当路基采用改良土填筑时，采用多点沉降计，一般设置23个监测点，即分别于基床表层底面、基床底层底面设单点沉降计；当路基填高较大（大于等于6m）时，于基床以下路基填土中增加一监测点。A-1型（一般路堤地段沉降监测）A-2型（一般路堤地段沉降监测）B型监测断面一般软弱土地基路堤地段采用B型变型监测。当路堤基底或压缩层为平坡时，路堤主监测点为路堤中心线，即采用B-1型监测断面；
5、当地表横坡大于20%时，在填方高一侧或压缩层厚的一侧增加监测点，即采用B-2型监测断面。路基本体沉降监测：当路基采用A、B组填料时，于基床表层底面设单点沉降计；当路基采用改良土填筑时，采用多点沉降计，一般设置23个监测点，即分别于基床表层底面、基床底层底面设单点沉降计；当路基填高较大（大于等于6m）时，于基床以下路基填土中增加一监测点。B-1型（一般软弱土地基路堤地段沉降监测）B-2型（一般软弱土地基路堤地段沉降监测）C型监测断面深厚覆盖层地基地段采用C型变形监测。当路堤基底或压缩层为平坡时，路堤主监测点为路堤中心线，即采用C-1型监测断面；当地表横坡大于20%时，在填方高一侧或压缩层厚的一侧
6、增加监测点，即采用C-2型监测断面。路基本体沉降监测：当路基采用A、B组填料时，于基床表层底面设单点沉降计；当路基采用改良土填筑时，采用多点沉降计，一般设置23个监测点，即分别于基床表层底面、基床底层底面设单点沉降计；当路基填高较大（大于等于6m）时，于基床以下路基填土中增加一监测点。C-1型（深厚覆盖层地段沉降监测）C-2型（深厚覆盖层地段沉降监测）D型监测断面低填浅挖路基地段监测采用D型变形监测。主要进行路基面沉降观测、加筋材料（土工格栅）应力变形监测。高填方或陡坡填土地段边坡土工格栅加筋补强，在代表性路堤，分别于路堤两侧边坡（边坡中部、地面以上23m处）的土工格栅设置智能数码柔性沉降计，
7、对土工格栅的拉伸或压缩变形进行监测。每个监测断面4个点。路堤基底铺土工格栅加筋（特别是低路堤，地基采用桩网结构加固）时，在代表性路堤基底，分别于路堤基底地面的线路中心，左右线中心至坡脚中间点附近的桩间土或桩顶处分别设置智能数码柔性沉降计，对土工格栅的拉力进行监测。每个监测断面3个点。E型监测断面过渡段路基采用E型变形监测。E型除按AD型设计监测测点外，还要求沿线路纵向进行沉降差监测。沉降差采用静力水准仪进行监测，根据所需要监测的过渡段特点，在线路中心沿线路纵向按不等间距布置36个测点，根据各测点的沉降差计算路基沿线路纵向的不均匀沉降和过渡段差异沉降形成的折角以及沉降错台。根据设计资料，在本标段
8、主要有以下几种过渡段的型式，现分别进行测点布置如下：1)桥路(堤堑)(土质、软质岩)过渡段桥路(堤堑)(土质、软质岩)过渡段的纵向沉降差的布置视路堤高度而定，设34个静力水准测点。其中，第一个测点位于桥台靠近路堤一侧，第二个测点距离第一个测点的距离为A(35m)，第三个测点距离第二个测点(H-h)，第四个测点距离第三个测点(H-h+1)m。 桥路(堤堑)(土质、软质岩)过渡段布置示意图2)桥与桥之间设置刚性过渡段对于桥与桥间距小于60m过渡段的E型布置如图(图中红色箭头代表测点位置，以下同)，在线路中心位置，分别在桥台、距离桥台测点5m处、距离桥台最近的伸缩缝处设置测点，最后在两个桥台的中间位
9、置设计一个测点。当对于桥与桥间距大于60m过渡段的E型，分别按照桥路过渡段型式，在两个桥台处设置两个E型过渡段。桥与桥间距小于60m过渡段3)桥与隧间距设置刚性过渡段对于桥与隧间距小于60m过渡段的E型布置如图，在线路中心位置，分别在桥台、距离桥台测点5m处、距离桥台最近的伸缩缝处设置测点，边坡与路肩线相交处、隧线分界处、距离隧线分界处5m处以及最近伸缩缝设置测点。当对于桥与桥间距大于60m过渡段的E型，分别按照桥路过渡段和路堤过渡段型式，设置两个E型过渡段。桥与隧间距小于60m过渡段4)路堤与横向结构物过渡段对于路堤与横向结构物过渡段的情况，根据结构物顶部距离轨底的距离大小分两种情况。路堤与
10、横向结构物过渡段(结构物距轨底1.5m)5)路堑与横向结构物过渡段对于路堤与横向结构物过渡段的情况，根据路堑岩质分两种情况。土质、软岩路堑与横向结构物过渡段硬岩路堑与横向结构物过渡段F型监测断面岩溶路基地段采用F型监测断面。F型监测断面除按AD型设计监测测点外，每个断面在线路中心沿线路纵向布置3个测点，每个测点相距5m，采用静力水准仪对沉降差进行测试。在有溶洞的情况下，F型的布置为：一个测点位于溶洞顶板最薄的地方，一个位于溶洞边缘，一个测点距离溶洞边缘1m的地方。若按上述布置测点，测点距离大于10m，增加测点数量，控制测点距离不超过10m。G型监测断面厚层土质路堑、风化软岩路堑、红黏土和膨胀土
11、路堑和花岗岩全风化层路堑采用G型变形监测，主要进行路基面沉降监测。路基面沉降监测分别一路基中主、路侧路肩各一个监测点，每个监测断面共3点，采用监测桩，路基成形后设置。当具有下卧松软土层时，同时进行深层沉降监测，采用分层沉降计进行分层监测，监测深度一般为8m（或达松软土层底），间隔23m。G型（路堑地段地基沉降监测）四、路基变形监测传感器的安装所有传感器在安装前均应按照设计要求进行编号，在安装时，按照对应编号进行安装。所有类型传感器的第一次安装必须在生产厂家的指导下进行安装。安装时必须全程进行监测，防止传感器在安装过程中因为外力原因造成管道、导线破损而导致传感器失效。对于安装时出现问题的传感器及
12、时更换。五、数据的测试与分析处理变形数据采集除测位桩采用水准仪或经纬仪进行测量外，其它所有电测传感器均采用二次仪表进行数据采集。二次仪表与传感器配套，并实现自动采集与传递。数据采集与传递按照线路条件的不同，分两种形式进行。1）在具备有线传输条件的情况下，有线传输选用电话线的ADSL网络服务。采用有线传输系统时的数据采集与传输系统框图如下图。有线数据采集与传输系统主要由传感器、具有数据采集功能模块CDJM-MCU(864)、RS-485模块、分段计算机和ADSL设备构成。有线网络数据传输流程框图2）在不具备有线传输条件的情况下，选用无线网络传输。无线网络传输系统可选用北京思瑞德计算机系统集成有限
13、公司的WFSU-100数据无线传输解决方案。该方案是一种相对经济、可靠、方便的解决方法，利用无线公众网络（GSM /GPRS ）来实现数据传输。其应用建立在公众信道的平台上，通过公众化的服务实现维护，成本低，不用自建网络，性能更可靠。不用成立专业队伍负责运行、维护。同时可方便的与工业现场仪器仪表、智能设备连接、通讯。该方案的原理图如下图。无线数据传输方案由图可知，现场监控设备WFSU-100将采集到的检测设备或智能设备的输出数据，进行存储、解析、运算后，实时上传到GSM/GPRS网络上，经过应用服务器、数据库、Web服务器上的程序处理后，直接传输到数据处理中心，通过浏览器可直接浏览、查询数据、
14、电源、配电、环境等监控对象的参数和状态，实现远距离测试和控制。WFSU100的设计充分考虑了安装、维护、扩充和调整的灵活性，实现硬件模块化。监控模块采用了一次冲型的金属外壳，通过紧固件进行固定，具有较强的防震、抗震能力。在常规运输、储存和安装过程中不会产生破损和变形。WFSU100具有良好的电磁兼容性，被监控设备处于任何工作状态下，它均能正常工作；同时它本身不产生影响被监控设备正常工作的电磁干扰。WFSU100能监控具有不同接地要求的多种设备，任何监控点的接入均不会破坏被监控设备的接地系统。WFSU100设备具有可靠的抗雷击和过电压保护装置。经严格检测WFSU100满足下列工作环境要求，工作温
15、度：10+50，相对湿度：2095，WFSU100不影响被监控设备的正常工作，不会改变具有内部自动控制功能设备的原有功能，并以自身控制功能优先。提供15路模拟量输入(A1)，16路数字量输入(D1)，4路遥控开关量输出(DO)，以及外部传感器的供电电源。提供3个RS-232配置口。针对RS-485的有效传输距离为1.5km，根据本标段路基范围和测试要求，共划分为多个分段，每个分段的路基范围在2km左右。每个分段设置一台计算机，用于本段的数据采集及与数据处理中心的通讯联络和数据上传。每个分段计算机与若干个RS-485模块相连，每个RS-485模块连接一个具有数据采集功能模块CDJM-MCU(86
16、4)，每个CDJM-MCU可接864个沉降计和相关传感器。变形数据采集频度变形监测应分四阶段进行，第一阶段：路基填筑施工期间的监测，主要监测路基填土施工期间地基沉降以及路堤坡脚边桩位移；第二阶段：路基填土施工完成后，自然沉降期及放置期的变形监测，该阶段应对路基面沉降、路基填筑部分沉降以及路基基底沉降进行系统的监测，知道工后沉降评估可满足要求铺设无碴轨道止；第三阶段：铺设无碴轨道施工期的监测；第四阶段：铺设轨道后及试运营期的监测。对于变形位桩和基准点，由于采用人工水准仪或经纬仪进行测量，因此，它们的测量频率按下列要求进行：在填筑期期间，应每天监测一次，各种原因暂时停工期间，前两天每天监测一次，以
17、后每三天测试一次。填筑施工完成后至铺设无碴轨道期间，前30天内每三天监测一次，以后每星期监测一次，第100天后每15天监测一次，雨后应加密监测。无碴轨道铺设后至试运营期间每月监测一次。应根据监测数据的变化情况，调整监测频度。对于电测变形数据，由于采用自动或半自动化的数据采集方式，它们的采集频度除特殊情况外，做到每天一次数据。变形数据库由于需要随时供业主、监理人员、本单位技术人员提供变形数据，考虑本段测试点位较多，数据量大，因此，建立变形数据库，所有测试数据及时传递到数据库进行集中处理。变形数据库基本功能包括测点的基本数据，如地基基本状态、基本参数、里程、断面形式、测点类型等，数据输入能够通过远
18、程网络进行录入或自动录入。数据处理后，能够以图形方式实现变形时间曲线，同一测试断面不同测点变形时间(日期)曲线，同一时间路基面沉降或高程沿线路里程的变化曲线。这样可以及时地将变形数据进行分析。变形数据库还具有基本的数据分析功能，包括双曲线法、三点法、沉降速率法等基本的预测方法。变形数据库具备基本的报告功能，主要有EXCEL电子格输出、word格式报告。工后沉降的分析与评估路基施工至设计标高（有预压土方时至预压土方的顶面）后，先持续监测不少于6个月的监测数据，根据这6个月的监测数据，绘制“时间填土高沉降”曲线，按实测沉降推算法或沉降的反演分析法，分析并推算总沉降量、工后沉降值及后期沉降速率，并初
19、步推测最终沉降完成时间，确定铺轨时间。根据分析结果，结合工期要求，验证、调整设计措施使地基处理达到预定的变形控制要求。当评估结果表明沉降还不能满足无碴轨道的要求时，则研究确定是延长路基放置 时间继续监测，还是采取（或调整）地基加固措施（如调整预压土高度、确定预压土卸荷时间、调整或增加地基加固措施等），即进行“监测评估调整”循环，直至工期要求的时间止、并满足无碴轨铺设要求。1）实测沉降推算利用实测数据推算最终沉降量的方法很多，常用的有双曲线法、对数曲线法、沉降速率法、星野法及修正双曲线法等。根据现有的研究成果，推算方法得到的结果与实测沉降对比，误差较小的有：复合地基为沉降速率法、双曲线法；等载（
20、或超载）排水固结为三点法，双曲线法。双曲线法是假定沉降平均速度以双曲线形式减少的经验推导法。从路堤填筑到任意时刻t的沉降量St可用下式求得，即其中S0为初期沉降量（t0），St为t时沉降量，t为时间，、为从实测值求得的系数。当t时，最终沉降量可用下式求得，即。2）沉降的反演分析推算利用先前实测的沉降曲线进行反演分析，修正地基土沉降计算参数，并重新进行沉降计算，并预测下一个时间的沉降，通过与实测沉降验证，再一次修正地基土设计参数。经过多次循环分析计算，得出比较符合地基实际的计算参数，并预测工后沉降量和最终总沉降。六、路堑高边坡的变形监测确保路堑边坡的安全稳定是设计、施工和营运的基本和关键。一般在
21、下列四种情况下应进行边坡位移监测： (1)滑坡、堆积体等不良地质边坡； (2)白垩系、下第三系泥岩、粉砂岩、沙砾岩；元古界泥质板岩、千枚状板岩等软质岩高边坡；二迭、石炭、泥盆系的炭质页岩、砂页岩、煤系地层、泥岩等易浸水软化的软质岩及软硬互层路堑，边坡高度20m时； (3) 第(2)条的地层条件，当存在顺层现象或受构造影响结构发育，发育不利结构面，边坡高度15m时；(4)土质高边坡15m时。边坡监测的内容有边坡地表位移监测、深部位移监测、预应力锚索（锚固力）监测、桩（墙）背土压力监测、地下水渗流监测等。路堑边坡变形监测布置示意图 (1)边坡地表位移监测观测桩：建立射线网法观测网。边坡或滑坡沿线路
22、纵向每隔3050m设置监测断面，每个断面分别于路堑边坡的路肩、桩（墙）顶平台、边坡平台及堑顶外5.0m、10m设置观测桩。各工点分别于边坡可能破坏的范围外30m设照准点和置镜点。采用经纬仪测量，监测边坡状态，指导施工。位移计：选择代表性工点、特别是存在安全隐患的高边坡或不良地质边坡进行；该边坡或滑坡沿线路纵向每隔3050m设置监测断面，分别于路堑边坡的桩（墙）顶平台（第一级边坡平台）、最高级边坡平台设置多点位移计，边坡成形后，钻孔成孔埋置。每个工点不少于2个监测断面，每个断面2个监测点。详见路堑边坡变形监测布置示意图。(2)深部位移监测大型滑坡、堆积体等不良地质边坡和土质、软质岩路堑边坡高超过
23、25m（存在顺层、滑面等不利结构面时为20m以上），进行深部位移变形监测；边坡成形后，在边坡平台钻孔成孔埋置，采用智能数码多点位移计，准确的测量岩土层内部水平位移或变形。每个工点不少于2个监测断面，每个断面12个监测孔。详见路堑边坡变形监测布置示意图。(3)预应力锚索（锚固力）监测当采用预应力锚索加固高边坡时，选择代表性工点进行预应力锚索的锚固力监测，选择代表性位置锚索孔，安装锚索计，约按工点锚索总孔数的5%计，且不少于2孔。详见路堑边坡变形监测布置示意图。(4)桩（墙）背土压力监测当滑坡、堆积体等不良地质边坡和土质、软质岩路堑边坡设置桩板墙或高挡墙时，根据现场需要，选择代表性地段于桩（墙）后埋设智能弦式数码压力盒（，以监测土压力的大小及变化。监测断面的设置间距为1520m，断面方向设置于桩（墙）土压力最大作用点附近。 (5)地下水渗流监测当边坡地下水发育或存在渗流影响时，选择代表性工点，采用智能弦式数码渗压计进行地下水渗流监测，在监测边坡段范围选取12处，埋设渗压计进行地下水渗流监测。监测周期根据边坡工程安全等级、边坡稳定性和施工进程等因素，对施工过程和施工后的一定时期进行长期监测，初步拟定各类监测的周期为1年。