沉降评估课件-高老师.ppt
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1、培训的目的,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,培训内容,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,四、沉降变形观测的具体细则,线下工程沉降变形观测及评估工作内容和流程,高 山 samgau_ 13086603327,西南交通大学 铁路发展有限公司,根据客运专线铁路无碴轨道铺设条件评估技术指南的有关规定,为满足对无碴轨道线下基础变形评估的需要,确定铺设无碴轨道的铺设时机,应对客专本线桥梁、路基、隧道等线下工
2、程进行变形监测。,沉降变形观测工作的意义,沉降变形观测工作内容,A,线下工程沉降评估流程,B,两部份内容:,A 沉降变形观测工作的内容,路基工程沉降变形观测技术要求,1,桥涵工程沉降变形观测技术要求,2,3,过渡段工程沉降变形观测技术要求,1、观测断面及观测点的设置原则; 2、观测元件与埋设技术要求; 3、观测水准路线; 4、观测频次; 5、内业资料整理。,技术要求的5点具体细化,A1 路基工程沉降变形观测技术要求,观测断面及观测点的设置原则 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。 沉降变形观测断面设置 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
3、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。 通常观测断面设置沿线路方向的间距一般不大于50m。,观测断面及观测点的设置原则 沉降变形观测断面设置: 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。 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; 软土、松软土路堤地段观测断面包括沉降观测桩、沉降板、沉降磁环和位移观测桩。,A1 路基工程沉降变形观测技术要求,沉降观测桩,沉降磁环,位移边桩,沉降板,路基观测点布置示意图,A1 路基工程沉降变形观测
4、技术要求,观测断面及观测点的设置原则 沉降观测点位布设及水准路线观测 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,A1 路基工程沉降变形观测技术要求,观测元件与埋设技术要求 沉降观测桩:选择20mm钢筋,顶部磨圆,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,A1 路基工程沉降变形观测技术要求,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。,观测元件与埋设技术要求 沉降板:应严格按设计要求进行埋设,一般情况如下:由底板、金属测杆(20镀锌铁管)及保护套管(49 PVC管)组成。钢筋混凝土底板尺寸为
5、50cm50cm,厚3cm或钢底板尺寸为30cm30cm,厚0.8cm。,A1 路基工程沉降变形观测技术要求,观测元件与埋设技术要求 元件埋设 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。 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。,A1 路基工程沉降变形观测技术要求,观测元件与埋设技术要求 元件埋设 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
6、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。,A1 路基工程沉降变形观测技术要求,观测技术要求 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。 沉降观测设备的埋设是在施工过程中进行的,施工单位的填筑施工要与设备的埋设做好协调,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。,A1 路基工程沉降变形观测技术要求,观测技术要求 路基填筑过程中应及时整
7、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。 观测精度要求:路基沉降观测水准测量的精度为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3mm;方向观测水平角误差为2.5。,A1 路基工程沉降变形观测技术要求,观测技术要求 路基沉降观测的频次不低于下表的规定。,A1 路基工程沉降变形观测技术要求,观测技术要求 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降速率。
8、当两次连续观测的沉降差值大于4mm时应加密观测频次;当出现沉降突变、地下水变化及降雨等外部环境变化时应增加观测频次。观测应持续到工程验收交由运营管理部门继续观测。,A1 路基工程沉降变形观测技术要求,观测点的设置原则 沿线每个桥墩均设置承台观测标、墩身观测标。 承台观测标: 沿对角线设置两个观测标,观测标-1设置于底层承台左侧小里程角上,观测标-2设置于底层承台右侧大里程角上。承台观测标作为临时观测标,当墩身观测标正常使用后,承台观测标随基坑回填将不再使用。,A2 桥涵工程沉降变形观测技术要求,观测点的设置原则 墩身观测标: 观测点数量每墩不少于2处,位于墩身两侧; 桥墩标一般设置在墩底高出地
9、面或水位1m左右。当墩身较矮立尺困难时,桥墩观测标位置可降低或设置在对应墩身埋标位置的顶帽上。特殊情况可按照确保观测精度、观测方便、利于测点保护的原则,确定相应的位置。桥墩观测标的具体设置位置见右图,A2 桥涵工程沉降变形观测技术要求,观测点的设置原则 桥台观测标: 原则上应设置在台顶(台帽及背墙顶),测点数量不少于4处,分别设在台帽两侧及背墙两侧(横桥向)。 梁体观测标: 对原材料变化不大、预制工艺稳定、批量生产的预应力混凝土预制梁,每30孔选择1孔设置观测标,当实测弹性上拱度大于设计值的梁,前后未观测的梁应补充观测标,逐孔进行观测;其余现浇梁逐孔设置观测标。移动模架施工的梁,对前6孔进行重
10、点观测,以验证支架预设拱度的精度。,A2 桥涵工程沉降变形观测技术要求,腹板,观测点的设置原则 梁体徐变观测标: 钢结构桥梁梁部不存在徐变,为了观测变形,每孔设置6个观测标,分别在支点及跨中设置。 非钢结构的桥梁梁体要进行徐变观测。 对大跨度桥梁等特殊结构应由设计单位单独制定变形观测方案,施工单位按照设计方案进行观测。,A2 桥涵工程沉降变形观测技术要求,观测点的设置原则 涵洞观测标: 每座涵洞均要进行沉降观测,观测标原则上应设在涵洞两侧的边墙上,在涵洞进出口及涵洞中心分别设置,每座涵洞测点数量为6个。涵洞填土后观测点可从边墙位置移动到帽石上,涵洞进出口的帽石上各设置两个测点,位于帽石两侧位置
11、;,A2 桥涵工程沉降变形观测技术要求,观测技术要求 桥梁梁部水准路线观测按二等水准测量精度要求形成闭合水准路线,沉降观测点位布设及水准路线观测示意图如图所示,其中测点1,2,3,4构成第一个闭合环,测点3,4,5,6构成第二个闭合环。,A2 桥涵工程沉降变形观测技术要求,观测技术要求 桥梁墩台水准路线观测按二等水准测量精度要求形成闭合水准路线,沉降观测点位布设于墩台两侧,水准路线观测示意图如图所示:,A2 桥涵工程沉降变形观测技术要求,观测元件与埋设技术要求 承台观测标:选择20mm钢筋,顶部磨圆并刻画十字线,埋置深度不小于0.1m,高出埋设表面3mm,表面做好防锈处理。完成埋设后测量桩顶标
12、高作为初始读数。,A2 桥涵工程沉降变形观测技术要求,观测元件与埋设技术要求 承台墩身观测标:采用14mm不锈钢螺栓,如下图示,A2 桥涵工程沉降变形观测技术要求,承台观测标,墩身观测标,正 误 示 例,观测技术要求 承台施工完成后,就要开始进行沉降首次观测,承台观测标为临时观测标,当墩身观测标正常使用后,承台观测标随基坑回填将不再使用。随施工的逐步进行依次进行墩身、桥台、梁体的变形观测。 沉降观测设备的埋设是在施工过程中进行的,施工单位的桥梁施工要与设备的埋设做好协调,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,不能影响桥梁施工质量。,A2 桥涵工程沉降变形观测技术要求,观
13、测技术要求 观测精度要求: 桥涵基础沉降和梁体徐变沉降变形的观测精度为1mm,读数取位至0.01mm。 观测频次要求: 墩台基础沉降观测一般根据下表中要求的时间间隔进行。,A2 桥涵工程沉降变形观测技术要求,注:1、架桥机(运梁车)通过时观测要求:每1次/1天,连续2次;其后每1次/3天,连续3次,以后1次/1周。,观测技术要求 观测频次要求: 对于非钢结构的梁体徐变观测根据下表的时间间隔进行。,A2 桥涵工程沉降变形观测技术要求,35,对于梁体的徐变变形观测,每孔梁支点之间的梁体徐变变形应以两支点的连线为基准线进行观测计算,由于下部结构沉降变形的影响,该基准线的位置会发生变化,梁体观测点至该
14、基准线的垂直距离利用几何方法计算取得,垂直距离差值就是梁体徐变变形量。,梁体徐变量计算,观测技术要求 观测频次要求: 涵洞沉降观测据下表中要求的时间间隔进行,涵洞顶填土沉降的观测应与路基沉降观测同步进行。,A2 桥涵工程沉降变形观测技术要求,观测断面和观测点的设置原则 过渡段应考虑线路纵向平顺性和不同结构物差异沉降的观测和评估,桥涵两端的过渡段、路隧过渡段及堑堤过渡段均需进行沉降观测。 不同结构物起点处、距起点510m、2030m处分别设置观测断面。每个横向结构物每侧各设置一个观测断面,沿涵洞轴线设路基观测断面。每个观测断面观测点设置参照路堤。 路堤和路堑分界处设置观测断面,观测点设置参照路堤
15、。,A3 过渡段工程沉降变形观测技术要求,观测元件与埋设技术要求 沉降观测点与剖面沉降管埋设参考路堤设置。 观测技术要求 沉降精度与频次等技术要求同路基要求。 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降速率。当两次连续观测的沉降差值大于4mm时应加密观测频次;当出现沉降突变、地下水变化及降雨等外部环境变化时应增加观测频次。路基施工各节点时间应具有沉降观测数据。,A3 过渡段工程沉降变形观测技术要求,总体流程结构,B 线下工程沉降评估流程,无碴轨道铺设前,应对线下工程沉降作系统评估,确认工后沉降和变形符合设计要求。 评估除采用曲线拟合法进行线下工程的单个测点评估外,同时应进行区段线下
16、工程综合评估。 目前,国内外采用的沉降预测评估方法较多,而每种预测方法均有其一定的适用范围,需要结合线下工程不同结构物和不同地质条件下的沉降观测情况,总结沉降变形特点,选择合适的预测方法。,B 线下工程沉降评估流程,评估时发现异常现象或对原始资料存在疑问,应进行必要的检查。 评估沉降无法达到设计标准时,应及时通知建设方、设计方、施工方、监理方,由业主组织各方分析原因,并采取相应措施。 采用曲线回归法进行线下工程沉降评估,要求相关系数不得小于0.92。,B 线下工程沉降评估流程,路基工程沉降评估 判定标准 根据路基填筑完成或堆载预压后不少于3个月的实际观测数据作多种曲线的回归分析,确定沉降变形的
17、趋势。 有砟轨道路基工后沉降量不应大于50mm,年沉降速率应小于20mm/年。桥台台尾过渡段路基工后沉降量不应大于30mm;无碴轨道路基工后沉降值不应大于15mm。 沉降预测的可靠性应经过验证,间隔不少于3个月的两次预测最终沉降的差值不应大于8mm。,B 线下工程沉降评估流程,路基工程沉降评估 判定标准 路基填筑完成或堆载预压后,最终的沉降预测时间应满足下列条件: S(t)/S(t=)75% 式中:S(t)为预测时的沉降观测值;S(t=)为预测的最终沉降值。沉降和时间以路基填筑完成或堆载预压后为起始点。 设计预测总沉降量与通过实测资料预测的总沉降量之差值不宜大于10mm。,B 线下工程沉降评估
18、流程,路基工程沉降评估 评估方法 采用常用的规范双曲线、修正双曲线、固结度对数配合法(三点法)、指数曲线法、遗传算法双曲线法、Verhulst法、Asaoka法、灰色系统GM (1, 1)算法等8种方法。 工后沉降的计算 设计工后沉降量按S工后=S1S2计算,其中S1为路基铺轨后运营100年发生的沉降,采用曲线回归方法获得,S2为无碴轨道结构自重荷载发生的沉降,计算用压缩模量可根据观测资料反算获得。,B 线下工程沉降评估流程,路基工程沉降评估 计算沉降和观测沉降的比较 由于影响沉降计算的因素较多,沉降计算的精度无法达到要求,必须通过对沉降观测数据进行系统的综合分析评估,来验证和调整设计参数与措
19、施。 通过沉降观测和评估来确定路基的真实压缩模量Es,以确定无碴轨道结构自重产生的附加工后沉降; 如观测到的沉降量超过设计沉降量计算值的20时,经过排除人为错误与设备故障,可尽早检查设计,采取措施确保工后沉降满足设计要求。,B 线下工程沉降评估流程,通过单点的沉降预测分析,最终将杭甬线上不同线下工程的沉降反应到线路纵断面上,完成杭甬客专区段沉降评估工作。,B 线下工程沉降评估流程,桥涵工程沉降评估 判定标准 根据桥涵实际荷载情况及观测数据,应作多个阶段的回归分析及预测,综合确定沉降变形的趋势。首次回归分析时,观测期不应少于桥涵主体工程完工后3个月,对于岩石地基等良好地质的桥涵不应少于1个月。
20、墩台基础的沉降量应按恒载计算,其工后沉降量不应超过下列允许值: 墩台均匀沉降量: 对于有砟桥面桥梁30mm 对于无砟桥面桥梁20mm,B 线下工程沉降评估流程,桥涵工程沉降评估 判定标准 静定结构相邻墩台沉降量之差要求 对于有砟桥面桥梁15mm 对于无砟桥面桥梁5mm 超静定结构相邻墩台沉降量之差除应满足上述规定外,尚应根据沉降差对结构产生的附加应力的影响确定。 框构、旅客地道及涵洞在铺设有砟轨道时其工后沉降量不应大于50mm,铺设无砟轨道时,工后沉降量不应大于15mm。,B 线下工程沉降评估流程,桥涵工程沉降评估 判定标准 处于岩石地基等良好地质的桥粱,当墩台沉降值趋于稳定且设计及实测沉降总
21、量不大于5mm时,可判定沉降满足无碴轨道铺设条件。 设计预测的总沉降量与通过实测资料预测的总沉降量之差不宜大于10mm。 利用两次回归结果预测的最终沉降的差值不应大于8mm。两次预测的时间间隔一般不少于3个月,对于岩石地基等良好地质的桥涵不应少于1个月。,B 线下工程沉降评估流程,桥涵工程沉降评估 判定标准 桥梁主体结构完工至无碴轨道铺设前,沉降预测的时间应满足以下条件: S(t)/S(t=)75% 式中: S(t): 预测时的的沉降观测值; S(t=): 预测的最终沉降值。,B 线下工程沉降评估流程,桥涵工程沉降评估 判定标准 预应力混凝土桥梁上部结构的变形应符合以下规定: a)终张拉完成时
22、,梁体跨中弹性变形不宜大于设计值的1.05倍。 b)扣除各项弹性变形、终张拉60天后,L50m梁体跨中徐变上拱度实测值不应大于7mm;L50m梁体跨中徐变变形实测值不应大于L/7000或14mm。,B 线下工程沉降评估流程,桥涵工程沉降评估 判定标准 预应力混凝土桥梁上部结构的变形应符合以下规定: 不能满足a)和b)要求时,应根据梁体变形的实测结果,确定梁体的实际弹性变形及徐变系数,并按下式估算无碴轨道的最早铺设时间t: 式中: ():根据实测结果确定的混凝土徐变系数终极值; (t):根据实测结果确定的铺设无碴轨道时混凝土徐变系数; 弹性:实测梁体终张拉后的弹性变形; 允许:L50m为10mm
23、;L50m为L/5000或20mm。,B 线下工程沉降评估流程,桥涵工程沉降评估 评估方法 对于一座桥不仅要进行单个墩台的沉降分析,同时也要对全桥作综合评估,控制相邻桥墩的不均匀沉降。当桥长很大时可根据地质情况和施工进度划分部分区段。 对于单一墩台的观测数据分以下四个阶段进行归纳、分析:架梁之前、架梁后至铺设二期恒载前、铺设二期恒载后至钢轨锁定前、钢轨锁定以后。综合评估时,对于预制梁桥,分桥墩台混凝土施工后、架梁前及架梁后三阶段进行;对于原位施工的桥梁及涵洞,基础沉降应根据实际施工状态及荷载变化情况,划分为基础施工完成桥墩完成、架梁前后、架梁后至铺设钢轨之前、铺设钢轨至钢轨锁定之前、钢轨锁定之
24、后至正式运营之前、正式运营之后等多个阶段。 桥涵沉降预测采用的曲线回归法参照路基执行,B 线下工程沉降评估流程,过渡段工程沉降评估 过渡段工后沉降的分析评估应沿线路方向考虑各观测断面和各种结构物之间的关系综合进行。 对线路不同下部基础结构物之间以及不同地基条件或不同地基处理方法之间形成的各种过渡段,应重点分析评估其差异沉降。,B 线下工程沉降评估流程,过渡段工程沉降评估 判定标准: 过渡段不同结构物间的预测差异沉降不应大于5mm,预测沉降引起沿线路方向的折角不应大于1/1000。 评估方法 过渡段工程的沉降预测评估方法参照路基执行,B 线下工程沉降评估流程,区段工程综合沉降评估 按工期安排计划
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