2023年路基变形监测作业指导书0.doc

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前方可铺设无碴轨道。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 无碴轨道 200km/h以上 3 / / 2 ＜1/1000 0.5 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到达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那么 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、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开展规律，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那么及设计的“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。 ⑴A型监测断面 一般路堤地段采用A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。 路根本体沉降监测：当路基采用A、B组填料时，于基床表层底面设单点沉降计；当路基采用改进土填筑时，采用多点沉降计，一般设置2~3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〕 ⑵B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；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。 路根本体沉降监测：当路基采用A、B组填料时，于基床表层底面设单点沉降计；当路基采用改进土填筑时，采用多点沉降计，一般设置2~3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〕 ⑶C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增加监测点，即采用C-2型监测断面。 路根本体沉降监测：当路基采用A、B组填料时，于基床表层底面设单点沉降计；当路基采用改进土填筑时，采用多点沉降计，一般设置2~3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〕 ⑷D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2～3m处〕的土工格栅设置智能数码柔性沉降计，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。 ⑸E型监测断面 过渡段路基采用E型变形监测。E型除按A~D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3~6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3~4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(3~5m)，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。 路堤与横向结构物过渡段(结构物距轨底<1.5m) 路堤与横向结构物过渡段(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 ⑹F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A~D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。假设按上述布置测点，测点距离大于10m，增加测点数量，控制测点距离不超过10m。 ⑺G型监测断面 厚层土质路堑、风化软岩路堑、红黏土和膨胀土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2~3m。 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时更换。 五、数据的测试与分析处理 ⑴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 线的ADSL网络效劳。采用有线传输系统时的数据采集与传输系统框图如以以下图。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(8~64)、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，通过公众化的效劳实现维护，本钱低，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。该方案的原理图如以以下图。 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，经过应用效劳器、数据库、Web效劳器上的程序处理后，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、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。WFSU—100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。WFSU—100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。WFSU—100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。WFSU—100设备具有可靠的抗雷击和过电压保护装置。经严格检测WFSU—100满足以下工作环境要求，工作温度：－10℃～+50℃，相对湿度：20％～95％，WFSU—100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。每个分段计算机与假设干个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(8~64)，每个CDJM-MCU可接8~64个沉降计和相关传感器。 ⑵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、路基填筑局部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