路基沉降方案.docx
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路基沉降方案
目录
第一章路基工程沉降观测1
1、编制依据1
2、适用范围1
3、观测的目的1
4、工程概况1
第二章路基沉降观测分析与评估6
1、观测资料整理6
2、路基沉降分析方法7
3、路基工后沉降评估8
第三章沉降板路基沉降观测技术10
1、沉降板路基沉降的主要特点11
2、沉降观测是装置的构成12
3、沉降板埋设方法13
4、沉降观测方法16
路基工程沉降观测方案
第一章路基工程沉降观测
1、编制依据
《铁路路基施工规范》、《铁路路基工程施工质量验收标准》、《客货共线铁路路基工程施工技术指南》、《国家一、二等水准测量规范》、路基沉降观测设计图(柳南施路专-08-3)
2、适用范围
南客专D1K738+900至南宁站昆明端D1K790+350,线路正线长度17.969km。
含屯里动车所及走行线、北湖客技站及走行线、南宁站改扩建等相关路基工程。
新建南宁至黎塘铁路NGDK738+900至南宁站柳州端NGDK787+300,线路正线长度14.872km。
含钦柳联络线、屯里站改造路基工程。
3、观测的目的
沉降观测的主要目的是利用观测资料的沉降分析结果,在施工期间进行指导轨道的铺设时间及工后满足线路的平顺性、舒适度、安全性和免维修的要求。
4、工程概况
湘桂铁路柳州至南宁段扩能改造工程和新建南宁至黎塘铁路工程引入南宁枢纽站前及部分站后工程;其中:
柳南线部分为:
D1K738+900~D1K790+350段的17.969km正线工程(含南宁东站柳南正线、南宁站正线),新建屯里动车运用所及走行线、南宁综合维修基地和南宁站、北湖客技站及走行线改扩建等相关工程。
南黎线部分为:
NGDK738+900~NGDK787+300,线路长14.872km,含南宁东站南广正线及站线轨道、新建钦柳联络线8.10km、军用专线改线0.58km、屯里站改线1.443km、屯里站改造工程等。
客专区间时速按250km/h客专标准,枢纽内时速按≤160km/h设计。
5、观测的内容
路堤、路堑全部路段;桥、涵两端过渡段、堑堤过渡段均进行沉降观测。
路堑的沉降观测部位为基床表层的底面处。
路堤观测的内容为:
基床底层顶面的路基总沉降和地基面处地基部分总沉降。
6、观测断面和观测点的布置
6.1观测断面布置
(1)在沿线路方向每100m布设一个观测断面,地基条件复杂、地形起伏大时50m布设一个断面。
(2)一个沉降观测单元(连续路基沉降观测区段为一个单元)不少于两个断面。
(3)每个路桥过渡段设置2个观测断面,分别设置于距离桥台5m和20m处。
(4)路基与横向结构物过渡段中部设置1个观测断面。
(5)堑堤过渡段在分界线两侧5~10m,各布置一个观测断面。
6.2观测点布置
(1)每个路堤观测断面在线路中心布置布设1组沉降板,并在路基两侧相应侧线路中心3.2m处各设一个观测桩,软土在两侧路堤坡脚外1~2m处及10~20m处各设一位移观测桩。
路堤、路桥过渡段和路堤与横向结构物过渡段,采用后钻孔的方式设置沉降板。
(2)预压土路堑地段,每个路堑断面在线路中心设沉降板一组,两侧路肩各设观测桩1个。
(3)无预压土路堑地段,每个路堑断面在两侧路肩各设观测桩1个。
(4)每个涵洞设两个观测断面,每个断面设3个观测点。
6.3观测点布置图示
观测桩断面观测布置示意图
7、沉降观测仪器、设备和方法
观测设施埋设和沉降观测的主要仪器、设备:
全站仪、水准仪、沉降板、专用钢尺等。
8、沉降观测的频度
边桩及沉降观测分为2个阶段进行。
第一阶段:
路基填筑施工期间的观测,每填筑一层观测一次,如果两次填筑间隔较长时每3天至少观测一次。
第二阶段:
路堤经分层填筑达到设计高程后,本阶段的沉降观测频度为:
前三个月内每7天观测一次;三个月后每15天观测一次;半年后1个月观测一次。
9、沉降观测精度
9.1沉降观测精度
沉降观测按四等水准测量精度要求进行。
9.2水平位移监测精度
1、水平位移检测网按二等水准测量精度施测。
2、水平位移检测网按三等平面检测网建立,并一次布网完成,不能利用CPI和CPⅡ控制点的检测网,至少与一个CPI和CPⅡ控制点联测,实现水平位移检测网坐标与施工平面控制网坐标的统一。
9.3测量人员安排
10、施工工艺推进流程
10.1路桥过渡段:
路基地基处理→桥台基础→基坑回填→桥台台身→埋设沉降板、沉降管→过渡段路基填筑(埋设渗水管、安设渗水墙)→(堆载预压)→沉降观测→数据分析→基床表层填筑→钢筋混凝土搭板。
10.2路涵过渡段:
路基地基处理→涵洞地基处理→涵洞基础→基坑回填→涵洞主体→埋设沉降板、沉降管→过渡段路基填筑→(堆载预压)→沉降观测→数据分析→基床表层填筑
10.3堤堑过渡段:
地基处理→开挖台阶→埋设沉降板、沉降管→路基填筑(铺设土工格栅)→埋设排水管→(堆载预压)→沉降观测→数据分析→基床表层填筑
10.4半堤半堑过渡段:
堑顶排水设施→路堑开挖→地基处理→路堑边坡防护→排水设施→开挖台阶→埋设沉降板、沉降管→路基填筑(铺设土工格栅)→(堆载预压)→路堤边坡防护→沉降观测→数据分析→基床表层填筑。
10.5路基面附属工程施工
基床表层填筑(埋设综合接地线、曲线地段集水井泄水管等)→基床表层填筑→路堤边坡防护→埋设信号电缆过轨钢管→沉降观测→数据分析→(曲线地段集水井)→声屏障基础、接触网立柱基础等→通信、信号电缆槽及手孔安装→浆砌片石护肩(埋设泄水管)→电缆槽缝填塞沥青砂浆、浆砌片石护肩水泥砂浆抹面等。
第二章路基沉降观测分析与评估
1、观测资料整理
1.1采用统一的《客货共线路基沉降观测记录表》,做好观测数据的记录与整理。
1.2根据观测资料,及时完成有关图表的绘制,主要包括:
(1)每个观测标志点的荷载——时间——沉降曲线。
(2)产生沉降的各层压缩量与时间的关系曲线,即每层的时间——荷载——压缩量曲线。
(3)每个观测标志点的∑sn——∑sn+sn曲线。
∑sn+1——∑sn+sn+1曲线(∑sn为横坐标,∑sn+sn+1纵坐标)
sn为时间段每n天的沉降值,∑sn为时间段每n天沉降值,在同一图上绘有沉降标准曲线,曲线示意如图4
(4)对沉降观测资料及时分析,尤其是在预压期,应分析路基沉降的发展趋势,分析意见及时送达项目部,以便在必要时对预压采取补救措施。
2、路基沉降分析方法
采用实测沉降资料来推算工后沉降,主要是利用修正双曲线法、修正指数函数法、双曲线法、三点法等曲线拟合方法推算工后沉降。
2.1修正指数函数法
St=[1-A.exp(-B.t)].S∞
式中:
S∞——最终沉降量t——时间
St——t时刻的沉降量A,B——两个参数
2.2修正双曲线法
St=SO+t/(a+bt)S∞
式中:
a——参数
SO——初始沉降量
2.3双曲线法
双曲线法是假定下沉平均速率以双曲线形式减少的经验推导法。
从填土开始到任意时间t的沉降量St可用式求得:
St=SO+t/(α+β)
SO——t=0时的初始沉降量(cm),要从最后一级恒载稳定时开始计算;
St——t时的沉降量(cm);
t——经过时间(天);
α和β是用实测值经过回归求得的两个常数
双曲线示意图
根据上式可得:
t/(St-SO)=α+β
用实测三组以上的沉降~时间数据,通过对t/(St-SO)和t的数据进行线性回归分析,求出α和β,即可根据公式求出任意时间的沉降。
当t=∞时,最终沉降为:
S∞=SO+1/β
从而可以预测在该恒载条件下的任意时刻的沉降和最终沉降。
3、路基工后沉降评估
3.1路基工后沉降评估标准
客货共线正线路基在轨道铺设完成后的工后沉降应满足扣件调整和线路竖曲线圆顺的要求按《客货共线轨道铁路设计指南》规定:
工后沉降一般不应超过扣件允许的沉降调高量15mm;沉降比较均匀的路基,允许的最大工后沉降量为30mm,并且调整轨面高程后圆顺的竖曲线半径应小于0.4V2sj(Vsj为设计最高速度km/h)路桥交界处的差异沉降不应大于5mm,过渡段沉降造成的路基与桥梁的折角不应大于1/1000。
3.1.2沉降评估方法
路基施工至设计标高(有预压土方时至预压土方的顶面)后,持续沉降观测。
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月的沉降量及剩余沉降量,以决定运架梁的时间。
持续沉降观测不少于6个月的时间,根据6个月以上的监测数据,绘制“时间——沉降量”曲线,按实测沉降数据推算分析并推算总沉降量、工后沉降值,初步确定铺轨时间。
只有当推算的工后沉降值满足评估标准时,才能铺设轨道。
当沉降分析结果表明轨道不能在计划的工期铺设时,载时则要研究确定是延长路基摆动时间。
还是采取调整预压土高度、调整预压土卸间、增加地基加固等工程措施。
由于现在沉降计算方法受地基本身的复杂性、现场试验的资料缺乏、土性参数选取的客观性以及计算方法的局限性等多种因素的影响,其沉降计算结果只能是一种指导设计的估算,其精度远远不能满足路基的工后沉降的要求,因此工后沉降的控制以施工期间系统的沉降观测与综合分析评估为主。
在路基施工过程中开展沉降观测和信息化施工,按一定的频度和精度对地基沉降进行观测,根据沉降资料及时整理绘制“时间-沉降量”曲线。
通过对沉降资料的分析提出路基工后沉降值的评估及预留沉落量必要性和量值的意见,达到指导轨道铺设的目的。
在预压期的后半期,进行沉降发展趋势和剩余预压期关系分析,当判断在预计预压期内不能达到沉降稳定的预期目标,要加大预压土高度,实行超载预压,加速路基的沉降,保证在预计预压期内的沉降稳定。
第三章沉降板路基沉降观测技术
对新建客货共线路基进行沉降观测,指导线路上部结构的铺设和积累路基沉降变形资料。
提高路基沉降控制技术,已形成共识。
对路基沉降的观测应分两种情况:
一般路基和沉降问题突出的重点路基。
一般路基(其基底以下沉降量小或对沉降的控制措施有力,认为沉降基本没有问题)可在路基填筑到标高后设置沉降观测桩,进行沉降观测。
根据对施工后时间——沉降曲线的分析,给出工后沉降的评价。
重点路基是地基条件复杂,如湿陷性土层较厚,沉降影响因素较多,存在处理层以下的变形、处理层的变形和路基本体变形,工后沉降较难把握。
对这样的路基应从施工开始进行不同部位的沉降变形观测,以取得不同部位的总沉降变形资料。
用不同部位的时间——沉降资料,分析工后沉降及可能产生的部位。
对于路基沉降的观测必须与不动点对照。
与不动点的对照可有以下解决途径。
一是在路基沉降影响范围外设置水准基点,用抄平建立联系,这也是以住常用的方法,但不能实现自动沉降;二可采取打深基桩,将桩固定于路基下深部的不动点,并使桩不受路基沉降的影响,桩与沉降装置建立联系,这可给沉降的自动观测提供条件;三是利用连通器原理(如以住的水杯法),将沉降装置位置发生的沉降,通过液体面高度,或压力的变化反映到路基体外,如路基体外装置设在不动点处,可实现自动检测,如设在路基沉降影响范围之内,也还要进行抄平确定沉降。
以上三种方法是进行路基沉降观测的可能途径,但也会有不同的问题,如实施的难易、费用的大小、自动观测等,具体方法的确定应综合考虑。
对于重点路基的沉降观测从技术上讲,应做到以下几点:
(1)观测设置的埋设、保管及施工过程中的观测要基本不影响路基的正常施工,使路基填筑的质量均匀和观测资料具代表性;
(2)可以观测到基底和路基的总变形,具体齐全的沉降资料,即包括施工期的沉降,而不仅仅是路基建成后的沉降;(3)应能观测路基内和基底及以下某些部位的沉降,有利于路基沉降的分析;(4)观测是可以长期进行,能观测到最终的沉降。
基于上述观点,本报告提出沉降板路基沉降观测技术。
1、沉降板路基沉降的主要特点
该方法是在路堤施工过程中埋设沉降板,观测时量测各沉降板到出露于地面的管口的距离,同时测量管口的标高,从而得到各沉降板位置的沉降值。
它的主要特点是:
1.1沉降板等的埋设、保护、观测基本不影响路堤施工,平时沉降板等是隐蔽的。
1.2对地基、堤身可观测到从填土加荷开始的总沉降值。
1.3沉降板在堤身和基底中的布置位置(平面和深度)可灵活掌握,因此能进行需要部位的沉降观测。
1.4沉降观测可长期进行,如10年以上。
1.5观测方法是钢尺量测和抄平,精度稳定,可到mm。
它可应用于一般地区(非冻土地区)、细粒土填筑路填的基底之下、基底和填土分层沉降观测。
2、沉降观测是装置的构成
沉降观测是装置主要由沉降板和测杆组成。
2.1沉降板,如图1,沉降板中间穿套有管,管和板需焊牢,相互垂直。
沉降板为500*500*10mm钢板或500*500*30mmC15钢筋混凝土预制底板,钢筋采用Φ8。
2.2测杆,镀锌铁管Φ40,用Φ49PVC套管作防锈处理。
随着填土的增高,侧管和套管亦相应加高,每节长不超过500mm。
接长方式可用螺纹连接或焊接连接(测杆焊接,保护套管用不干胶连接),连接以后立即测量标高,计算实际连接长度。
。
接高后测杆顶面应略高于套管上口,测杆用顶帽封住管口,避免填料落入管内而影响测杆下沉自由度,顶帽高出碾压面高度不大于500mm。
图1沉降板钢筋布置图A-A
2.3沉降观测桩,桩体选用Φ20钢筋,顶部磨圆并刻画十字线,底部焊接弯钩,待基床表层级配碎石完成后,通过测量埋置在设计位置,埋置深度不下于30mm,桩周15mm用C20混凝土浇筑固定。
2.4边桩,为位移观测桩,桩体采用C15混凝土预制,断面为150*150mm正方形,长度不小于1.5m,并在桩顶预埋半圆形不锈钢耐磨测头。
边桩埋置深度在地表以下不小于1.4m,桩头露出地面不大于0.1m。
埋置着用洛阳铲打入设计深度,放入预制桩后以C15混凝土浇筑固定,确保边桩埋置稳定。
2.5量测钢尺,在钢尺的端部用铆接的方法接上量测杆。
当钢尺下到沉降板的管内时,可以与沉降板下管连接上,量测下管口至地面管口的距离。
2.6其它:
在埋设时所用的工具,如洛阳铲、顶帽、捣实锤、提勾等;配合埋设和观测所用的全站仪、水准仪等。
3、沉降板埋设方法
3.1埋设前的准备工作
沉降板的埋设是本合路基的施工,在施工过程中逐次将沉降板和测杆埋入路基内,形成互相套接的,而相互不接触的成沉降板,在一组沉降板中,沉降板可以沿深度布置在需要的位置上。
一组沉降板的平面位置可按测试需要确定。
在路基(或地基处理)施工之前,应确定每组沉降板埋设的位置,并根据该处路基高度和计划好在深度上沉降板的位置,设计出底管、各个沉降板和测杆在路基中的高程,以供埋设时掌握进度,并按此高程埋设沉降板和测杆。
首先在确定埋设的位置用全站仪定位,该位置在整个埋设过程中每个部位的埋设均需恢复定位和校核部件的位置,必须要记着定位参数,保护好支镜点。
3.2观测路基基底在路基自重和上覆荷重作用下的沉降,需从地基面便开始沉降板的埋设。
埋设步骤如下。
(1)成孔
填土前在预定位置用洛阳铲掏出约1.5m深(使底管上口距地面约30cm)、直径约80~90mm的孔。
(2)放入底管
放入底管,并盖上管帽,这时用全站仪校对底管的位置,之后将上余不满的孔回填,恢复地平。
(3)挖埋设沉降板的坑
当填土高度约50~60cm,用全站仪定出该组埋设的位置,挖出45cm见方的坑,深约50~60cm,并将坑底整平。
之后用洛阳铲将底管以上的填土掏出(这时要小心与管帽的碰闯),关将顶帽用提勾取出,这个过程中的操作一定要注意不要将土落入底管。
(4)埋设沉降板
上述工作之后,放置沉降板,用全站仪复核对中,且沉降板要水平(用水平尺检查),可用10cm砂垫层找平。
沉降板放好后,进行抄平给出每个沉降板起始的标高(以后观测计算沉降的初始值),然后盖上与之配套的顶帽。
(5)恢复地坪
之后将坑回填,恢复施工地面,注意密实度要与周围已碾压后的填土尽量一致。
(6)埋设测杆
当填土标高到沉降管上口加30cm时,进行测杆的埋设。
全站仪定点,用洛阳铲掏孔、取顶帽等。
将套管下到孔内,且将沉降板的上管套进约25cm,用全站仪校对测杆的位置,然后盖上顶帽。
将套管周围填土,用击实锤捣实,并回填测杆上约30cm的孔,恢复原施工面。
填土继续施工,当填土标高到第二块沉降板上口设计标高加约30cm,按3~7项埋设沉降板,及以后的测杆、沉降板,直到路基施工结束。
最上面的地面沉降上管口要用带丝扣的顶帽,打开时用专用工具。
如需对地基以下,如地基处理范围的底部和中部,或以下某个部位进行沉降观测,按下述方法埋设地基内部的深部沉降板。
根据埋设部位到地面的深度,设计深部沉降板。
深部沉降板由深部板和深部管组成,二者焊在一起。
深部管的直径与沉降板的测杆相同,用外管箍接长,在孔口的位置与底管一样。
在深部管的上端以下约100cm处的管内,居中焊上长10cm,与沉降板下管相同直径的一节管。
在深部的外侧再套一个护管。
如构如图2。
图2地基内深部沉降板和沉降板联结示意图
打孔至需埋设的深度,将深部沉降板与护管下到孔底。
孔底要捣实,护管下口与深部板要有约30~40cm的距离。
这时深部管一方面作为深部沉降观测的标志,另一方面也起到沉降板中底管的作用。
地面以上的沉降板的埋设与上述相同。
4、沉降观测方法
(1)根据测点布置水准观测网,沉降观测一般布设在沉降区以外,按永久水准点标准埋设,各观测点与水准点的最远距离不宜超过150m。
每隔2个月对水准点进行一次联测。
在观测过程中,为了尽量减少误差,应采用“三不变“(观测人员不变,置镜点不变、后视点不变)测量方法。
(2)对于某一组沉降板,安装前必须压实路基面,测量安装位置,当位置固定后立即测量板底标高,该值作为初始值记录。
观测时用水准仪对观测桩和测杆标高进行抄平,对地面管口进行抄平,根据标高便可计算出观测时的沉降板的沉降值。
(3)每填筑一层填料前、后,都要采集一次数据,分析地基沉降变化和因加载引起路基的沉降。
当数据出现剧烈变化时,应及时反馈,暂停施工,查找原因。
沉降板周围夯机无法到达的地方,采取小型夯机人工补夯压实。
(4)观测边桩位移时用全站仪或钢尺测出观测边桩与测杆的距离,根据结果便可以计算出路基位移值。
(5)在路基填筑过程中,按频次对路基沉降进行观测,同时必须做好对沉降板的保护工作,派专人看守,或者采取其他有效的措施,防止施工过程中损坏沉降板。
如果沉降板被损坏,必须尽快恢复。
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