高标准下桥梁沉降观测、及徐变工法

高速铁路沉降观测及箱梁徐变工法
1、前言
随着社会的不断进步，物质文明的极大提高及建筑设计施工技术水平的日臻成熟完善，同时，也因土地资源日渐减少与人口增长之间日益突出的矛盾，为了保证建构筑物的正常使用寿命和建（构）筑物的安全性，并为以后的勘察设计施工提供可靠的资料及相应的沉降参数，建（构）筑物沉降观测的必要性和重要性愈加明显。

建筑变形、沉降观测是建筑施工中十分重要的一项测量工作，它影响到整个建筑的施工质量、施工安全。

许多重大安全质量事故的发生，往往都与建筑变形、沉降有关。

根据规范规定,建筑施工过程必须要进行沉降观测监控,指导合理的施工工序,预防出现不均匀沉降,及时收集沉降资料信息,便于设计部门,分析由于沉降原因产生的裂缝对结构安全和使用功能的影响,并进行技术处理和采取相应的措施
2、工法特点
1)读数客观。

不存在误差、误记问题，没有人为读数误差。

2)精度高。

视线高和视距读数都是采用大量条码分划图象经处理后取平均得出来的，因此削弱了标尺分划误差的影响。

多数仪器都有进行多次读数取平均的功能，可以削弱外界条件影响。

不熟练的作业人员业也能进行高精度测量。

3)速度快。

由于省去了报数、听记、现场计算的时间以及人为出错的重测数量，测量时间与传统仪器相比可以节省1/3左右
4)效率高。

只需调焦和按键就可以自动读数，减轻了劳动强度。

视距还能自动记录，检核，处理并能输入电子计算机进行后处理，可实线内外业一体化。

3、适用范围
本工法适用于京沪高铁范围内的所有工程施工过程中的沉降变形观测和箱梁徐变观测。

4、工艺原理
严格按照二等水准测量实施及管理。

5、施工工艺流程及操作要点
5.1.1 全线点位布置、埋设
沉降变形观测测量点分为基准点、工作基点、和沉降变形观测点三类，其布置按下列要求。

1）基准点。

要求建立在沉降变形区以外的稳定地区，基准点使用全线的基岩点、深埋
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水准点CPI、CPII、和二等水准点，增设时按国家二等水准测量的相关要求执行。

2）工作基点。

要求埋设在稳定区域，在观测期间稳定不变，测定沉降变形点时作为高程和坐标的传递点。

工作基点除使用普通水准点外，按照国家二等水准测量的基数要求进一步加密水准基点或设置工作基点至满足工点垂直位移监测需要。

加密后的水准基点（含工作基点）间距200m左右时，可基本保证线下工程垂直位移监测需要。

3）沉降变形点。

直接埋设在要测定的沉降变形体上。

点位应设立在能反映沉降变形体沉降变形的特征部位，不但要求设置牢固，便于观测，还要求形式美观，结构合理，且不破坏沉降变形体的外观和使用。

5.1.2 梁场点位布置埋设
1）浅埋式水准点在场区63个（与台座距离大于3m），以组成水准网，对水准点要定期进行高程检测，防止某一水准点遭破坏，影响观测成果的正确性。

采用Φ20钢筋打入地下2m，上部采用400×400，800mm厚C30砼浇筑固定，钢筋露出浇筑砼表面10mm。

浅埋式水准点大样图
图5.1.2-1 浅埋式水准点大样图
2）观测点布置根据设计要求留置，点位材料用Φ20钢筋，采用植筋的方法锚固20cm，3）观测点埋设：观测点埋设承台四大角，先用冲击钻打直径为Φ23的孔，然后用结构胶将Φ20钢筋植入20cm，观测点钢筋向上，端头应预先打磨。

图5.1.2-2 观测点埋设大样图
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5.1．3沉降观测方法
1）、沉降观测应在较大荷重增加前后进行一次观测，当施工期间中途停工时间较长，应在停工时和复工前进行观测。

2）、沉降观测要做到四固定，即固定人员观测和整理成果、固定使用水准仪和水准尺、使用固定的水准点、按规定的日期、方法及线路进行观测。

3）、在进行沉降观测前，应首先将观测点的高程测定准确，每个观测点的首次高程，应在同期进行两次观测后决定。

4）、在进行沉降观测时，因施工或生产的影响，造成通视困难，往往为了寻找设置仪器的适当位置而花费时间。

因此对观测点进行沉降观测之前，现场进行规划，确定安置仪器的位置，选定若干较稳定的沉降观测点或其他固定点作为临时水准点（转点），并与永久水准点组成环路。

最后应根据选定的临时水准点、设置仪器的位置以及观测路线，绘制沉降观测路线图，以后每次都按固定的路线观测。

5）、沉降观测仪器DINI12电子水准仪，观测应在成像清晰、稳定时进行。

仪器前、后视距不超过30m,且应尽可能相等。

前、后视观测尽量采用同一根水准尺。

前视各点观测完毕以后，应回视后视点，最后应闭合于水准点上。

6）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
5.2 箱梁徐变观测
5.2.1 箱梁徐变观点布置
设置在箱梁四个支点和跨中截面两侧腹板梁顶处，每孔梁的测点数应共计6个。

5.2.2 箱梁徐变观方法
1）采用满足精度要求的DINI12I电子水准仪和配铟瓦钢尺，精度0.3mm，对设置在箱梁四个支点和跨中截面两侧腹板梁顶处6个测点进行水准观测。

2）梁徐变变形观测平面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。

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观测方向
梁体徐变观测水准路线示意图
图5.2.1-1 梁体徐变观测水准路线示意图
5.2.3 箱梁徐变观技术要求
1）终张拉完成时，梁体跨中弹性变形不宜大于设计值的1.05倍；
2）扣除各项弹性变形，终了张拉60天后，跨中徐变上拱：L≤50m时，不应大于7mm；L＞50m时，不应大于L/7000或14 mm。

3）不能满足上述要求时，应根据梁体变形的实测结果，确定梁体的实际弹性变形计徐变变形系数。

4）预应力混凝土徐变上拱观测频次见表。

梁体变形观测频次
注：测试梁体徐变变形时，应同时记录梁体荷载状态、环境温度及天气日照情况。

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6 观测设备
表6-1 箱梁沉降观测和徐变测量仪器设备配置表
7质量控制
7.1.1 质量控制过程
水准测量中存在各种误差，根据误差的性质及其影响规律，规范中对精密水准测量的实施作出了各种相应的规定，以尽可能消除或减弱各种误差对观测结果的影响。

1）仪器距前、后视水准尺的距离应尽量相等，其差应小于规定的限值。

对二等水准测量，一测站前、后视距差应小于1.0m ；前、后视距累计差应小于3m.这样，可消除或减弱与距离有关的各种误差对观测高差的影响，如i 角误差和垂直折光及调焦运行误差等。

2）在两相邻测站上，应按奇、偶数测站的观测程序进行观测，即分别按“后前前后”和“前后后前”的观测程序在相邻测站上交替进行。

这样可以消除或减弱与时间成比例均匀变化的误差对观测高差的影响，如i 角的变化和仪器的垂直位移等。

观测顺序如图：
后-前-前-后观测示意图
前
后
后
前
1
2
3
4
奇数测站
3）在一测段的水准路线上，测站的数目应安排成偶数。

这样，可以消除或减弱两水准标尺零点差和交叉误差在仪器垂直轴倾斜时对观测高差的影响。

4）每一测段的水准路线上，应进行往、返测。

这样可消除或减弱性质相同、正负号也相同的误差影响，如水准标尺垂直位移的误差影响。

5）一个测段的水准路线往、返测应在不同条件下进行（如上午或下午）。

对于观测时间、视距长度和视线离地面的高度也有相应的规定。

观测应在成像稳定
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的条件下进行。

这些规定的主要作用，是为了消除或减弱复杂的大气折光对观测高差的影响。

7.1.2 沉降观测中遇到的问题及处理
1）观测曲线上升至第三次后，又逐渐下降，一般是由于初测精度不高引起的误差，应将第一次观测成果作废，采用第二次初测成果。

2）曲线在中间某点回升，多是因为水准点或观测点被碰动所至，水准点或观测点被碰撞，其外形必有损伤，比较容易发现，如水准点被碰，可改用其他水准点继续观测，如观测点被碰，则需另行埋设新点。

3）曲线自某点起渐渐回升，是由于水准点下沉所至，所以在埋设水准点时应保证点位的稳定。

7.1.3 观测成果整理
1）资料整理：认真填写外业观测资料，观测资料应齐全，详细，规范。

及时对外业资料进行整理，汇总，分析，填写好沉降观测资料汇总表以保证相关部门对沉降观测时时监控，对观测中如有异常沉降时各方面好及时处理。

2）每次观测结束后，要检查记录计算是否正确，精度是否合格，并进行误差分配，然后将观测高程列入沉降观测成果表中，计算相邻两次观测之间的沉降量，并注明观测日期和荷重情况。

为了更清楚地表示沉降、时间、荷重之间的相互关系，还要画出每一观测点的时间与沉降量的关系曲线及时间与荷重的关系曲线。

3）精度鉴定
计算每公里水准测量单程高差的偶然中误差
⎥⎦
⎤⎢⎣⎡∆∆±
=L n 21μ
往返测每公里水准测量高差中数的偶然中误差为 ⎥⎦⎤⎢⎣⎡∆∆±==∆L n M 412μ
式中： ∆M ——高差偶然中误差（MM ）； △——水准路线测段往返高差不符值（MM ）； L ——水准测段长度（KM ）； N ——往返测的水准路线测段数
当水准路线由若干个水准环构成网形时，可根据各环的高差闭合差W 来鉴定水准测量的全中误差。

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其计算往返测每公里高差中数的全中误差的公式为
⎥⎦
⎤
⎢⎣⎡±
=L WW N M W 1 式中w 是经正常位水准面不平行改正后计算的环形闭合差，以mm 为单位；L 是环形周长，以Km 为单位；N 是水准环的数目。

规范规定，对于二等水准测量，mm M mm M W 0.2,0.1±=±≤∆；四等水准测量，
mm M mm M W 10,0.5±=±≤∆。

8 注意事项
由于测量误差是不可避免的，我们无法完全消除其影响。

但是可采取一定的措施减弱其影响，以提高测量成果的精度。

同时应绝对避免在测量成果中存在错误，因此在进行水准测量时，应注意以下各点：
1）观测前对所用仪器和工具，必须认真进行检验和校正。

2）在野外测量过程中，水准仪及水准尺应尽量安置在坚实的地面上。

三脚架和尺垫要踩实，以防仪器和尺子下沉。

3）前、后视距离应尽量相等，以消除视准轴不平行水准管轴的误差和地球曲率与大气折光的影响。

4）前、后视距离不宜太长，一般不要超过100m 。

视线高度应使上、中、下三丝都能在水准尺上读数以减少大气折光影响。

5）水准尺必须扶直不得倾斜。

使用过程中，要经常检查和清除尺底泥土。

塔尺衔接处要卡住，防止二、三节塔尺下滑。

6）完数后应再次检查气泡是否仍然吻合，否则应重读。

7）记录员要复诵读数，以便核对。

记录要整洁、清楚端正。

如果有错，不能用橡皮擦去而应在改正处划一横，在旁边注上改正后的数字。

8）在烈日下作业要撑伞遮住阳光避免气泡因受热不均而影响其稳定性。

9 应用实例
京沪高铁常州制梁场按照本工法进行沉降观测和箱梁徐变观测，能够及时为箱梁制梁、
存梁提供相应数据以便做出方案调整，指导现场施工。