路基、桥梁沉降观测方案

一、沉降观测网

沉降观测网可采用全线统一的二等水准网，精度按二等水准测量精度控制，高程采用施工高程控制网系统。沉降测量点分为基准点、工作基点和沉降观测点。

以设计院交桩并经过复测合格的CPI、CPII二等水准点作为基准点。基准点应选设在变形影响范围以外便于长期保存的稳定位置。使用时应做稳定性检查与检验，并应以稳定或相对稳定的点位作为测定变形的参考点。

1、工作基点应设在比较稳定的位置。对观测条件较好或观测项目较少的工程，可不设立工作基点，在基准点上直接测量沉降观测点。

2、沉降观测点应设在能反映沉降特征的变形体上。

二、沉降观测

1．每次观测前，对所使用的仪器和设备进行检验校正，并保留检验记录。

2．每次沉降观测时，宜符合下列规定：

（1）采用相同的图形或观测路线和观测方法；

（2）使用同一仪器和设备；

（3）固定观测人员

（4）在基本相同的环境和观测条件下工作。

三、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．每次观测前，对所使用的仪器和设备应进行检验校正，并保留检验记录。

3．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。                四、沉降变形监测观测具体要求

1．水准网的观测按照国家二等水准施测，采用单路线往返观测。每次观测均形成闭合检验条件。

2. 水准仪使用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．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。

4．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 127-2006）有关要求执行。观测时，视线长度≤50m，前后视距差≤1.5 m（电子）；前后视距累积差≤6.0 m（电子）；视线高度≥0.5m（电子）；测站限差：两次读数差≤0.4mm，两次所测高差之差≤0.6 mm，检测间歇点高差之差≤1.0 mm；观测读数和记录的数字取位：使用DSI级仪器，读记至0.05mm或0.1mm；使用数字水准仪读记至0.01mm。

    5．观测时，一般按后-前-前-后的顺序进行，对于有变换奇偶站功能的电子水准仪，按以下顺序进行：

（1）往测：奇数站为后—前—前—后

            偶数站为前—后—后—前

（2）返测：奇数站为前—后—后—前

            偶数站为后—前—前—后

6．每一测段均为偶数测站。晴天观测时给仪器打伞，避免阳光直射；扶尺时借助尺撑，使标尺上的气泡居中，标尺垂直。

7．观测前30min，将仪器置于露天阴影处，使仪器与外界气温趋于一致；对于数字式水准仪，进行不少于20次单次测量，达到仪器预热的目的。测量中避免望远镜直接对着太阳；避免视线被遮挡，遮挡不超过标尺在望远镜中截长的20%。观测时用测伞遮蔽阳光，对于电子水准仪，施测时均装遮光罩。

8．自动安平水准仪的圆水准器，严格置平。在连续各测站上安置水准仪时，使其中两脚螺旋与水准路线方向平行，第三脚螺旋轮换置于路线方向的左侧与右侧。除路线拐弯处外，每一测站上仪器与前后视标尺的三个位置，一般为接近一条直线。

9．观测过程中为保证水准尺的稳定性，选用2.5kg以上的尺垫，水准观测路线必须路面硬实，观测过程中尺垫踩实以避免尺垫下沉。同时观测过程中避免仪器安置在容易震动的地方，如果临时有震动，确认震动源造成的震动消失后，再激发测量键。水准尺均借助尺撑整平扶直，确保水准尺垂直。

    10．数据处理时，闭合差、中误差等均满足要求后进行平差计算，主水准路线要进行严密平差，选用经鉴定合格的软件进行。

    11．沉降观测时要做好记录，字迹要清楚明了。记录应注明观测时的气象和荷载变化情况以及观测、记录、扶尺等人员的签字。

    12.根据观测数据，推算观测点标高，可以计算观测点每次沉降量以及累积沉降量的大小。

五、路基

1、观测的内容

路基沉降监控测试项目主要包括路堤基底沉降监测、路基面沉降监测、深厚层第四系地层地段和地基复杂地段的地基土深层沉降监测、软土松软土地段路基填筑过程中水平位移监测等。

2、观测断面和观测点的布置和要求

（1）基底沉降监测：每100~150m设一个监测断面，每个监测断面预埋1个沉降板。路基填筑前，于线路路堤基底地面预埋沉降板进行监测。桥路过渡段及地基条件变化较大地段必须设置，且应加密。

沉降板由沉降板、底座、测杆（Ф=20㎜钢管）及保护测杆Ф=49㎜PVC塑料管组成。随着填土的增高，测杆与套管亦相应加高，每节长度不超过100㎝，接高后的测杆顶面应高于套管上口，在填筑施工中应采取措施保护沉降设施。沉降板安装前应先将地面整平（可铺设10㎝厚中粗砂），注意保持底板的水平及垂直度。

（2）路基面沉降监测：路基地段一般每50m设一个监测断面，共3个监测点，分别在路基中心、两侧路肩各设一个监测桩，路基成形后设置。桥涵路过渡段及地基条件变化较大地段必须设置，且应加密。

监测桩采用C15砼方桩或圆桩（边长或直径10㎝），其中埋设Ф=16㎜钢筋一根，桩长0.6m,埋入基床表层以下0.55m。

（3）深厚层地基分层沉降监测：深厚层第四系桥路过渡段及不同地层结构设置。采用机动钻孔（Ф=108㎜）引孔埋设PVC管（Ф=49㎜）和沉降磁环，利用电磁式深层沉降仪进行观测。分层设置，厚度大于3m时，每3m增设一组。

（4）地基水平位移观测：松、软路堤填筑施工过程中选择代表性地段，两侧坡脚外约2.0m、10m处设位移观测桩，通过位移观测桩控制填筑速率，记录填筑期和放置期的沉降量。

（5）控制填筑速率的标准为：路基中心地面沉降每昼夜不大于10㎜，坡脚水平位移每昼夜不大于5㎜。

3、沉降观测的频度

沉降观测分为四阶段进行，每个阶段的沉降观测的频次应根据沉降的发生与发展规律及沉降大小确定，一般应按照如下观测频度进行。

第一阶段：路基填筑施工期间的观测。本阶段沉降观测应与施工配合，每填筑一层应观测一次；同时应保证每天观测一次。各种原因暂时停工期间，前2天每天观测一次，以后每3天观测一次。

第二阶段：路基填筑施工完成且预压土方施加后，自然沉落期的沉降观测，该阶段应对路基基床底层顶面的沉降及路基基底沉降进行系统的观测，直到工后沉降评估可满足铺设无碴轨道的要求为止。本阶段的沉降观测频度为：前15天内每3天观测一次，第15~30天每7观测一次，第30~90天每15天观测一次，以后每个月观测一次。

第三阶段：预压土方卸载、铺设基床表层（级配碎石层）、无碴轨道铺设期间及正式运营前的观测。本阶段的沉降观测频度为：前15每3天一次，后15天每7天一次。

第四阶段：试运营期间的观测（对于运营期间需进行沉降观测的路基）。一般每月一次，必要时可适当增加频度。

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。

4、沉降观测精度

测量精度一般需达到二等水准测量标准。沉降水准的测量精度为±1㎜，读数取位至0.1㎜。

5、评估方法和判定标准

5.1观测资料整理

5.1.1采用统一的沉降观测记录表做好观测数据的记录和整理。

5.1.2根据观测资料，及时完成有关图表的绘制，主要包括：

①绘制每个观测标识点的荷载—时间—沉降曲线；

②绘制每个观测点的∑sn---∑sn+ sn曲线。

5.1.3对沉降观测资料及时分析，尤其是在预压期和放置期，应对路基沉降的发展趋势进行分析，分析意见及时上报监理工程师，以便在必要时采取补救措施。

5.2路基沉降分析评估工作应根据下列资料综合分析：

5.2.1路基沉降观测资料。

5.2.2路基地段的线路设计纵断面图、工程地质纵横断面图、设计图纸和说明书等相关设计资料。

5.2.3施工过程、施工核查以及填料、级配、地基和压实检验情况等施工资料。

5.3评估分析方法

5.3.1路基沉降预测采用曲线回归法。

5.3.2路基沉降预测曲线回归法应满足以下要求：

①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回归分析，确定沉降变形的分析的趋势，曲线回归的相关系数不小于0.92。

②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大于8㎜。

5.3.3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)---预测时的沉降观测值；

s(t=∞)—预测的最终沉降值。

注：沉降和时间以路基填筑完成或堆载预压后为起始点。

5.3.4设计沉降计算总沉降量与通过实测资料预测的总沉降量之差原则上不大于10㎜.

5.3.5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，持续沉降观测不少于6个月的时间，根据这6个月以上的监测数据，绘制“时间-沉降量”曲线，按实测沉降数据分析并推算总沉降量、工后沉降值，初步确定无碴轨道铺设时间。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，应继续观测或采取必要的加速或控制沉降的措施。

5.3.6在3个月后进行第一次预测，根据3个月的监测数据，绘制 “时间-沉降量”曲线，按实测沉降数据初步预测6个月的沉降量及剩余沉降量，以决定运架梁的时间。

5.3.7当推算的工后沉降值满足评估标准时，才能铺设无碴轨道。当沉降分析结果表明无碴轨道不能在计划的工期铺设时，则要研究确定是否延长路基摆放时间，还是采取调整预压土高度、调整预压土卸荷时间、增加地基加固等工程措施。

5.4评估标准

5.4.1根据实测沉降观测资料推算的路基工后沉降量不超过扣件允许的沉降调高量15㎜。

5.4.2沉降比较均匀的路基，推算最大工后沉降量不超过30㎜。

5.4.3路桥交界处的差异沉降不大于5㎜，过渡段沉降造成的路基与桥梁的折角不大于1/1000。

六、过渡段沉降变形观测

1．控制标准

路桥或路隧交界处的差异沉降不应大于5mm，沉降造成的路基与桥梁或隧道的折角不应大于1/1000。

2．一般规定

（1）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。

（2）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。

（3）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。

3．观测技术要求

（1）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，不同结构物起点处、距起点5～10m、20～30m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。

（2）过渡段观测点设置参照路堤。同时在横向结构物顶面埋设一根剖面沉降管。

（3）沉降观测装置的具体埋设位置应符合设计要求，且埋设稳定。观测期间应对观测装置采取有效的保护措施。

观测精度、频次及资料整理要求同路基。

七、桥梁和涵洞

1．观测点布置

    （1）每个桥墩均设置承台观测标、墩身观测标。

（2）承台观测标分为观测标-1、观测标-2，承台标-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。

（3）桥墩观测标的埋设

1）观测点原则上应设在墩身上，数量每墩不少于2处。 

2）桥墩标一般设置在墩底高出地面或水位1.0m左右；当墩身较矮梁底距离地面净空较低不足4.0m时，桥墩观测标可设置在对应墩身埋标位置的顶帽上埋设。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。桥墩上观测标的具体设置位置见下图：

（4）桥台观测标的埋设

观测点原则上应设置在台顶（台帽及背墙顶），数量不少于4处，分别设在台帽两侧及背墙两侧（横桥向）。

（5）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。

（6）梁体徐变观测 

观测方法：梁体变形观测要按二等水准测量的精度要求形成闭合水准路线，如桥梁梁体徐变观测水准路线示意图（图1.2-3）所示，其中观测点1，2，3，4构成第一个闭合环，观测点3，4，5，6构成第二个闭合环。所有观测线路在形成闭合环之前必须置镜两次以上，以保证不会形成相关闭合环。

2．观测标构造

（1）梁体沉降变形观测标

观测标采用φ20mm的不锈钢棒，钢棒露出外面部分需要磨圆处理。见下图所示：

（2）墩身沉降变形观测标       

采用φ14mm不锈钢螺栓。见下图所示：

3、观测精度

桥涵沉降变形的观测精度为±1㎜，读数取位至0.1㎜。

4、沉降观测的频度

每阶段的沉降观测，在开始时一般每周观测一次，以后视两次观测沉降量的变化情况，可适当调整沉降观测的频度，但两次的观测沉降量不宜大于1㎜，具体要求见表1和表2：

表1墩台沉降观测频次

5.1、观测资料整理

5.1.1采用统一沉降观测记录表做好观测数据的记录与整理。

5.1.2根据观测资料，及时绘制每个观测点的荷载—时间—沉降曲线；

5.2、分析评估前应收集下列资料：

5.2.1桥涵沉降及变形观测资料。

5.2.2、桥涵点段线路纵断面图、工程地质纵横断面图、桥涵设计图纸和说明书、沉降计算报告等相关设计资料。

5.2.3施工过程、施工核查、施工记录和原材料检验情况等施工资料。

5.2.4施工质量控制过程等资料。

5.3评估分析方法

5.3.1桥涵基础沉降分析采用曲线回归法。对于预制梁桥，基础沉降应按墩台混凝土施工后、架梁前及架梁后三阶段进行；对于原位施工的桥梁和涵洞，基础沉降应根据实际施工状态及荷载变化情况划分阶段。

54.3.2根据桥涵实际荷载情况及观测数据，作回归分析及预测，综合确定沉降变形的趋势，曲线回归的相关系数不低于0.92。首次回归分析时，观测期不少于桥涵主体工程完工后3个月。

5.3.3两次回归结果预测的最终沉降的差值不大于8㎜，两次预测的时间间隔一般不少于3个月。

5.3.4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)---预测时的沉降观测值；

s(t=∞)—预测的最终沉降值。

5.4评估标准

根据实测沉降观测资料推算的工后沉降应符合下列标准:

5.4.1桥墩台均匀沉降量≤20㎜；

5.4.2相邻墩台沉降量之差≤5㎜；

5.4.3涵洞基础工后沉降不大于15㎜。