普速铁路变形监测技术指导书

目 录

1 引言 .............................................................................................................................................. - 1 - 2 工作内容 ...................................................................................................................................... - 1 - 3 主要技术依据 ............................................................................................................................... - 1 - 4 变形测量总体要求 ....................................................................................................................... - 1 - 4.1 一般规定 ...................................................................................................................................... - 1 - 4.2 监测基准网 .................................................................................................................................. - 3 - 4.3 监测方法 ...................................................................................................................................... - 5 - 5 路基变形测量 ............................................................................................................................... - 5 - 5.1 测点布置 ...................................................................................................................................... - 5 - 5.2 观测频次与方法 .......................................................................................................................... - 6 - 6 桥梁变形测量 ............................................................................................................................... - 7 - 6.1 监测内容 ...................................................................................................................................... - 7 - 6.2 测点布置 ...................................................................................................................................... - 7 - 6.3 观测频次与方法 .......................................................................................................................... - 8 - 7 隧道变形测量 ............................................................................................................................... - 9 - 7.1 测点布置 ...................................................................................................................................... - 9 - 7.2 观测频次与方法 ........................................................................................................................ - 10 - 8 变形测量成果整理 ..................................................................................................................... - 10 -

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1 引言

为保证施工质量和安全，满足线下工程构筑物变形评估的需要，需要在施工期间和竣工后对铁路建（构）筑物及其周边环境进行变形测量。

为预测工后沉降，确定轨道的铺设时间，同时为保证施工质量和安全，验证铁路构筑物稳定性，需在各类构筑物施工期间进行变形测量。

2 工作内容

（1）在精密工程控制测量网的基础上，建立构筑物变形测量控制网。

（2）对全线桥梁、路基、隧道等构筑物及过渡段进行沉降变形测量。

（3）施工期间对构筑物周边环境的变形监测。

3 主要技术依据

（1） 《国家一、二等水准测量规范》（GB127—2006）； （2） 《国家三、四等水准测量规范》（GB128—2009）； （3） 《建筑沉降变形测量规范》（JGJ/T8-2007）； （4） 《铁路工程测量规范》（TB10101-2009、J961-2009）; （5） 《全球定位系统（GPS）铁路测量规程》（TB100－97）； （6） 铁道部其他有关规定。

4 变形测量总体要求

4.1 一般规定

1、铁路工程变形测量应根据工程建（构）筑物的重要性、施工

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工艺要求、周边地质环境情况及工程施工的需要，在工程设计时对变形监测的内容和范围做出统筹安排。

2、变形测量工作应根据线下工程施工的开工时间、工程进度及工程的需要适时开展。变形监测工作实施前，应由执行单位制定详细的监测方案。首次观测，应连续进行二次观测，并以平均值作为首期观测值。

3、沉降变形测量点分为基准点、工作基点和变形观测点三类。其布设应符合以下要求：

1）每个的监测网应设置不少于3个稳固可靠的基准点。大型工程变形监测项目，水平位移检测基准点应设立强制归心观测墩；垂直位移监测基准点宜采用双金属标或钢管标。

2）工作基点应选在比较稳定的位置。对观测条件较好或观测项目少的工程，可不设立工作基点，在基准点上直接测量变形观测点。水平位移监测工作基点宜设立强制归心观测墩。

3）变形观测点应设立在变形体上能反映变形特征的位置，并与建筑物稳固的连接在一起。变形观测点宜采用强制对中装置的觇牌或红外线测距反射片。

4、基准点应建立或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验，并应以稳定或相对稳定的点作为测点变形的参考点。

5、变形测量的等级划分和精度要求应符合表4.1-1规定。

表4.1-1 变形测量等级划分和精度要求

变形测量等级 一等 二等 三等

垂直位移测量 变形观测点的高相邻变形点的高程中误差（mm） 差中误差（mm） 0.3 0.1 0.5 0.3 1.0 0.5 - 1 - 水平位移观测 变形观测点的点位中误差（mm） 1.5 3.0 6.0 铁路变形监测技术指导书

四等 2.0 1.0 12.0 6、采用的仪器应按规定送省级以上具有检定资格的计量或检验单位检定，且在检定有效期内；每周期观测前，应对所用的仪器和设备进行常规检验校正，并保留检验记录。

7、每周期变形观测应符合：

1) 应采用相同的网形或观测线路和观测方法

2) 固定观测人员，所有人员必须经过培训后才能上岗； 3) 使用同一套设备 4) 固定的基准点和工作基点

5) 在基本相同的观测环境和条件下工作。观测时要避免阳光直射，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。 8、变形监测网的复测应符合下列规定：

1）在基准网建成且工程施工后3个月时进行第一次复测，此后每隔6个月复测一次。

2）工作基点的复测应每月至少测一次，实施过程中根据控制点的稳定性和实际需要进行调整。

4.2 监测基准网

监测网包括水平位移监测网和垂直位移监测网，可采用坐标系和高程系统，按工程需要精度等级建立，并一次布网完成。监测网应尽量利用施工控制网。当施工控制网不能满足要求时，应建立的监测网，并与施工控制网联测。

1、水平位移监测网

水平位移监测网可采用三角形网、导线网、GPS网和视准轴线等形式。当采用视准轴线时，轴线上或轴线两端应设立校核点。

水平位移监测网的主要技术要求应符合表4.2-1的规定。

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表4.2-1 水平位移监测网的主要技术要求

相邻基准点等级 的点位中误差（mm） 一等 二等 三等 四等 1.5 3.0 6.0 12.0 水平角观测测回数 平均边测角中测边中长误差误差（m） （″） （mm） 0.5″级1″级仪2″级仪仪器 器 器 ≤300 ≤200 ≤400 ≤200 ≤450 ≤350 ≤600 0.7 1.0 1.0 1.8 1.8 2.5 2.5 1.0 1.0 2.0 2.0 4.0 4.0 7.0 9 6 6 4 4 3 3 12 9 9 6 6 4 4 —— —— —— 9 9 6 6 对于三等以上的GPS监测基准网，应采用双频接收机，并采用精密星历进行数据处理。

2、垂直位移监测网

垂直位移监测网应布设成闭合环状、结点或附合水准路线等形式。水准基点应埋设在变形区以外的基岩或原状土层上，亦可利用稳固的建筑物、构筑物设立墙上水准点。

垂直位移监测网的主要技术要求应符合表5.3-2的规定。

表4.2-2 垂直位移监测网的主要技术要求

等级 一等 二等 三等 四等 相邻基准点高差中误差（mm） 0.3 0.5 1.0 2.0 每站高差中误差（mm） 0.07 0.15 0.30 0.70 往返较差、附合或环线闭合差（mm） 0.15√n 0.3√n 0.6√n 1.40√n 检测已测高差较差（mm） 0.2√n 0.4√n 0.8√n 2.0√n 垂直位移监测网水准观测的主要技术要求应符合表4.2-3的规定。

表4.2-3 水准观测的主要技术要求

前后视距差（m） 前后视距累积差（m） 视线离地面最低高度（m） 基本分划、辅助分划读数较差基本分划、辅助分划所测高差较差等级 水准仪型号 水准尺 视距（m） - 1 -

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一等 二等 三等 四等 DS05 DS05 DS05 DS1 DS1 因瓦 因瓦 因瓦 因瓦 因瓦 ≤15 ≤30 ≤50 ≤50 ≤75 ≤0.3 ≤0.5 ≤2.0 ≤2.0 ≤5.0 ≤1.0 ≤1.5 ≤3.0 ≤3.0 ≤8.0 ≥0.5 ≥0.5 ≥0.3 ≥0.3 ≥0.2 （mm） ≤0.3 ≤0.3 ≤0.5 ≤0.5 ≤1.0 （m） ≤0.4 ≤0.4 ≤0.7 ≤0.7 ≤1.5 4.3 监测方法 变形监测的方法，应根据监测项目的特点、精度要求、变形速率以及监测体的安全性等指标，按表4.3-1选用。也可多种监测方法同时使用。

类别 水平位移监测 垂直位移监测 三维位移监测 主体倾斜 监测体裂缝 监测方法 三角形网、极坐标法、交会法、GPS测量、正倒垂线法、视准线法、激光准直法、精密测（量）距、伸缩仪法、多点位移计、倾斜仪等 水准测量、液体静力水准测量、光电测距三角高程测量等 全站仪自动跟踪测量法、卫星实时定位测量（GPS RTK）法、三维激光扫描测量法、摄影测量法等 经纬仪投点法、差异沉降法、激光准直法、垂线法、倾斜仪等 精密测（量）距、伸缩仪、裂缝计、位移计、三维激光扫描测量法、摄影测量法等 5 路基变形测量

5.1 测点布置

路基变形测量包括路堤、路堑和滑坡监测。主要包括路基面的沉降观测、地基沉降观测、路基坡脚位移观测和过渡段沉降观测。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，应根据工程结构、地形地质条件、填挖断面、施工方法等因素综合确定。

观测断面一般按以下原则设置，同时应满足设计文件要求： 1）路基沉降观测断面间距一般不大于50m，对于地势平坦、地基条件均匀良好、高度小于5m的路堤或路堑可放宽到100m；对于地形、地质条件变化较大地段应适当加密。

2）路桥过渡段、路隧过渡段、路涵过渡段，于不同结构物起点

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5～10m处、距起点20～30m、50m处各设一断面。

变形观测点一般按以下原则设置，同时应满足设计文件要求： 1）为利于测点看护，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。

2）一般路堤地段观测断面包括沉降观测桩和沉降板，沉降观测桩每断面设置3个，布置于双线路基中心及左右线中心两侧各2m处；沉降板每断面设置1个，布置于双线路基中心。

3）软土、松软土路堤地段观测断面一般包括剖面沉降管、沉降观测桩、沉降板和位移观测桩。沉降观测桩每断面设置3个，布置于双线路基中心及两侧各2m处，沉降板位于双线路基中心，位移观测桩分别位于两侧坡脚外2m、10m处，并于沉降观测桩及沉降板位于同一断面上，剖面沉降管位于基底，如图5.1-1所示。

沉降观测桩沉降观测桩沉降观测桩观测箱（内置测试元件接头）沉降板剖面沉降管位移观测桩位移观测桩 图5.1-1 松软土地段观测断面布置图

4）路堑地段观测断面分别位于路基中心，左右线中心线以外2m的路基面处各设1根沉降观测桩，观测路基面的沉降。

5.2 观测频次与方法

路基沉降观测按照表4.2-2中四等垂直位移监测网的精度要求进行，观测频次应根据沉降的发生与发展规律及沉降大小确定。两次连续观测的沉降差值大于4mm时应加密观测频次。

滑坡监测的精度，不应超过下表规定：

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类型 岩质滑坡 土质滑坡 水平位移监测的点位中误差（mm） 6.0 12.0 垂直位移监测的高程中误差（mm） 3.0 10.0 地表裂缝的观测中误差（mm） 0.5 5.0 路堤、路堑高边坡的监测精度与滑坡监测精度一致。 6 桥梁变形测量

6.1 监测内容

桥梁变形监测的内容应给据桥梁结构按下表选择：

施工期主要监测内容 桥墩垂直位移 悬臂法教主的梁体水平、垂直位移 梁式桥 悬臂法安装的梁体水平、垂直位移 支架法浇筑的梁体水平、垂直位移 桥墩垂直位移 拱桥 装配式拱圈垂直、水平位移 索塔倾斜、塔顶水平位移、塔基垂直位移 主缆线性形变（拉伸变形） 悬索桥 索架滑动位移 斜拉桥 梁体水平、垂直位移 散索鞍相对转动 锚碇水平、垂直位移 桥梁两桥梁两岸边坡水平、垂直位移 岸边坡 类型 运营期主要监测内容 桥墩垂直位移 桥面水平、垂直位移 桥墩垂直位移 桥面水平、垂直位移 索塔倾斜、垂直位移 桥面水平、垂直位移 桥梁两岸边坡水平、垂直位移 6.2 测点布置

桥梁变形测量包括桥梁承台、墩身和梁体变形测量。为满足桥梁变形观测的需要，应在梁体和每个桥梁承台、墩身上设置观测标。

桥梁变形测量点的布设应符合下列要求：

（1）承台设置2～4个垂直位移观测点，分别设置于底层承台左侧（或右侧）小里程角（或大里程）上，呈对角形式布置。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。

沉降观测标选择Φ20mm钢筋，顶部磨圆并刻画十字线，埋置深度

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不小于0.1m，高出埋设表面3mm，表面做好防锈处理。

图6.1-1 承台观测标示意图

（2）每个墩（台）身上应埋设2～4个垂直位移观测标，分别设于桥墩（台）身底部高出地面或水位0.5m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，点位宜布置成对角形式。

（3）梁体变形观测标应设置在支点和跨中截面，每孔梁的测点数量不应少于6个。重点桥跨中部应布置徐变观测点。

（4）水平位移观测点宜设在墩台中心位置，也可设在桥轴线或墩中心线上。

6.3 观测频次与方法

每个桥梁墩台应在承台施工完成后进行首次沉降观测，观测等级和精度，应根据桥梁的类型、结构、用途等因素综合确定，特大桥的监测精度不宜低于二等，大型桥梁不宜低于三等，中小桥梁可采用四等。大型桥梁变形监测，必要时应同步观测梁体和桥墩的温度、水位和流速、风力和风向。

变形监测方法可采用GPS测量、极坐标法、精密测（量）距、导线测量、前方交会法、正垂线法、水准测量等。观测频次如下表：

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观测阶段 墩台基础施工完成 墩台施工完成至桥梁架设前 桥梁架设期间 桥梁架设完成至轨道铺设前 运梁车通过 轨道铺设期间 观测频次 观测期限 全程 全程 ≥6个月 全程 全程 0～3个月 观测周期 1次/周 架梁前后 1次/周 过桥前后 1次/天 1次/月 1次/3月 1次/6月 备注 设置观测点 岩石地基的桥梁，不宜少于2个月 轨道铺设完成后 4～12个月 13～24个月 工后长期沉降 运营期间 根据稳定情况确定观测频次 注：测试梁体变形时，应尽量保证环境条件类似以消除温度变形的影响，同时记录环境温度及天气日照情况。

7 隧道变形测量

7.1 测点布置

隧道变形测量应在隧道主体工程完成后进行，变形观测期一般不少于3个月。观测数据不足或工后沉降评估不能满足设计要求时，应得适当延迟观测期。

隧道变形测量断面布设应复核下列要求： 1）隧道洞门结构范围内应布设一个观测断面。 2）隧道内围岩变化处应布设一个观测断面。

3）隧道内一般地段沉降观测断面的布设根据地质围岩级别确定，Ⅱ级围岩段原则上不设变形观测点，必要时每800m设一处，Ⅲ级围岩每400m、Ⅳ级围岩每300m、Ⅴ级围岩每200m布设一个观测断面，地应力较大、断层或隧底溶蚀破碎带、膨胀土等不良和复杂地质区段，特殊基础类型的隧道段落、隧底由于承载力不足进行过换填换填、注浆或其它措施处理的复合地基段落适当加密布设。

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4）隧道洞口、明暗分界处和变形缝处均应进行沉降观测。 5）每个观测断面在仰拱填充面距离水沟电缆槽壁10cm处埋设一对沉降观测点。

6）变形观测点及观测元器件的埋设位置应标设准确、埋设稳定，符合设计文件规定。观测期间应对观测点采取有效的保护措施。

7.2 观测频次与方法

隧道变形监测的精度，应根据工程需要和设计要求合理确定。对于重要的隧道结构和基础变形，可采用三等变形测量精度观测；一般的结构和基础变形，可采用四等变形测量精度观测。

隧道变形监测频次，应根据施工方法、支护衬砌工艺、横断面大小以及隧道的岩土工程条件等因素合理确定。当采用新奥法施工时，新设立的拱顶下沉变形观测点，其初试观测值应在隧道下次掘进爆破前获取。变形观测频次应符合下表规定：

阶段 1～15天 16～20天 31～90天 ＞90天 频次 每日观测1～2次 每2日观测1次 每周观测1～2次 每日观测1～3次 对不良地质构造、断层和初次衬砌结构裂缝较多的地段，在变形初期宜每天观测1次，变形相对稳定后可适当延长，稳定后可终止观测。

隧道施工期间，当监测体的变形速率明显增大时，应适当增加观测次数；当变形量接近预警值或有事故征兆时，应持续观测。隧道在运营初期，第一年宜每季度观测一次，第二年宜每半年观测一次，以后根据稳定情况确定观测次数。

8 变形测量成果整理

为保证变形测量资料齐全、规范，符合设计要求，便于汇总、分析、评估，变形测量观测记录应符合下列规定：

1）各专业变形测量应采用相应统一格式的记录表格，做好观测

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数据的记录与整理，观测资料要齐全、详细、规范。

2）根据观测资料，及时完成每个观测标志点的荷载—时间—沉降曲线的绘制。

3）及时整理、汇总、分析沉降观测资料，按有关规定整理成册，报送相关单位进行沉降分析、评估。

构筑物变形测量的相关资料应在竣工交验时移交接收单位。移交资料应包含以下内容：

1) 施测方案与技术设计书； 2) 控制点和观测点平面布置图； 3) 标石、标志规格及埋设图； 4) 仪器检验与校正资料； 5) 观测记录手簿；

6) 平差计算、成果质量评定资料及测量成果表； 7) 变形过程和变形分布图表； 8) 变形分析成果资料； 9) 变形测量技术报告。

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