滁河特大桥沉降变形观测实施方案

京沪高速铁路土建工程五标段滁河特大桥沉降变形观测实施细则编 制： 审 核： 批 准： 中铁三局京沪高速铁路土建工程五标段项目经理部2008年05月23日滁河特大桥沉降变形观测实施细则一、工程概况滁河特大桥位于安徽省和江苏省交界处,桥址处于滁河冲击平原一、二级阶地及丘陵区，跨越滁河主河道，汪滁公路，合宁铁路和江星桥公路，桥长11721.6m，中心里程DK975+652.40。桥跨布置为：15-32m+（32+48+32）m连续梁+7-32m+3-24m+144-32m+7x32.7m连续梁+9-32m（异型简支梁）+6-32m+2-24m+1-96m系杆拱+ 1-32m+7x32.7m连续梁+8-32（异型简支梁）+86-32m+(32+48+32)m+2-24m+10-32+2-24m+11-32m+2-24m+1-32m+2-24m+8-32m+1-24m+3-32m+(32+48+32)m连续梁+11-32m梁。二、编制依据1.客运专线铁路无砟轨道铺设条件评估技术指南（铁建设2006158号）；2.客运专线铁路无砟轨道测量技术暂行规定（铁建设2006189号）；3国家一、二等水准测量规范（GB128972006）；4建筑沉降变形测量规程（JGJ/T8-2007）；5铁路客运专线竣工验收暂行办法（铁建设2007183号）；6客运专线无砟轨道铁路施工技术指南（TZ216-2007）；7工程测量规范（GB002693）；8全球定位系统（GPS）铁路测量规程（TB1005497）；9客运专线无砟轨道铁路设计指南（铁建设函2005754号）；10京沪高速铁路滁河特大桥工程设计文件；11铁道部有关规定。三、一般要求1沉降变形测量等级及精度要求沉降变形测量等级及精度要求：沉降变形测量等级垂直位移测量水平位移观测沉降变形点的高程中误差（mm）相邻沉降变形点的高程中误差（mm）沉降变形点点位中误差（mm）三等1.00.56.02沉降变形监测网主要技术要求及建网方式1垂直位移监测网（1）垂直位移监测网主要技术要求等级相邻基准点高差中误差（mm）每站高差中误差（mm）往返较差、附合或环线闭合差（mm）检测已测高差较差（mm）使用仪器、观测方法及要求三等1.00.30.60.8DS05或DS1型仪器，按客运专线铁路无砟轨道测量技术暂行规定二等水准测量的技术要求施测。（2）垂直位移监测网建网方式滁河特大桥垂直位移监测按沉降变形等级三等要求（国家二等水准测量）施测，垂直位移监测网布设方法分为三级：1）基准点。建立在桥梁以外的稳定地区，基准点使用全线二等精密高程控制测量布设的基岩点、深埋水准点；2）工作点。要求这些点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，同基准点一样，其平面控制点应设有强制归心装置。工作点除使用普通水准点外，按照国家二等水准测量的技术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。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。沉降变形点按桥涵专业布点要求进行。监测网由于自然条件的变化，人为破坏等原因，不可避免的有个别点位会发生变化。为了验证监测网点的稳定性，应对其进行定期检测。垂直位移监测网的观测分为首次观测和施工过程中的定期复测，定期复测按每半年进行一次，并结合精测网复测进行，按施工期4年考虑，计复测8次，每次观测水准路线长度往返按2800km。2水平位移监测网（1）水平位移监测网主要技术要求水平位移监测网主要技术要求按下表执行：等级相邻基准点的点位中误差（mm）平均边长（m）测角中误差（）最弱边相对中误差作业要求一等1.53000.71/250000按国家一等平面控制测量要求观测1501.01/120000按国家二等平面控制测量要求观测二等3.03001.01/120000按国家二等平面控制测量要求观测1501.81/70000按国家三等平面控制测量要求观测三等6.03501.81/70000按国家三等平面控制测量要求观测2002.51/40000按国家四等平面控制测量要求观测四等12.04002.51/40000按国家四等平面控制测量要求观测（2）水平位移监测网建网方式水平位移监测网一般按独立建网考虑，根据沉降变形测量等级及精度要求进行施测，并与施工平面控制网进行联测，引入施工测量坐标系统，实现水平位移监测网坐标与施工平面控网坐标的相互转换。3沉降变形测量点的布置要求沉降变形测量点分为基准点、工作基点和沉降变形观测点。其布设按下列要求：1每个独立的监测网应设置不少于3个稳固可靠的基准点。基准点应选设在沉降变形影响范围以外便于长期保存的稳定位置。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较少的项目，可不设立工作基点，在基准点上直接测量沉降变形观测点。3沉降变形观测点应设立在沉降变形体上能反映沉降变形特征的位置。4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。5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DS05或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 12897-2006）有关要求执行。观测时，视线长度50m，前后视距差1.0 m（光学），1.5 m（电子）；前后视距累积差3.0m（光学），6.0 m（电子）；视线高度0.3m（光学），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DS05 或DS1级仪器，读记至0.05mm或0.1mm；使用数字水准仪读记至0.01mm。4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。6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。7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。8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。9对于宽度较宽的河、湖水中的沉降测量，按照国家一、二等水准测量规范（GB/T 12897-2006）跨河水准测量要求进行观测。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。四、桥涵专业要求（一）一般规定1.无砟轨道铺设前，应对桥涵沉降、变形作系统的评估，确认桥涵基础沉降、梁体变形等符合技术标准要求。2.通过各施工阶段对墩台沉降的观测，验证和校核设计理论、设计计算方法，并根据沉降资料的分析预测总沉降和工后沉降量，进而确定桥梁工后沉降是否满足铺设无砟轨道要求。3.根据沉降资料分析，对沉降量可能超标的墩台研究对策，提出改进措施，以保证桥梁工程的安全；同时积累实体桥梁工程的沉降观测资料，为完善桩基础沉降分析方法作技术储备。4.观测期内，基础沉降实测值超过设计值20及以上时，应及时查明原因，必要时进行地质复查，并根据实测结果调整计算参数，对设计预测沉降进行修正或采取沉降控制措施。（二）桥涵变形控制标准1梁部梁部变形以预应力混凝土梁的徐变变形为主，轨道铺设后，有砟桥面梁的徐变上拱值不宜大于20mm；无砟桥面梁的徐变上拱值不宜大于10mm。2桥梁墩台对于高速铁路桥梁基础的沉降控制，墩台基础的沉降量应按恒载计算，其工后沉降量不应超过下列允许值：墩台均匀沉降量对于有砟桥面桥梁30mm对于无砟桥面桥梁20mm静定结构相邻墩台沉降量之差对于有砟桥面桥梁15mm对于无砟桥面桥梁5mm对于高速铁路，控制桥涵沉降，主要是工后沉降，计算工后沉降的值，由于受到各种因素的影响往往偏差很大。因此有必要进行实测验证，积累观测数据。（三）变形观测方案1观测点布置为了满足变形观测的需要，需要在梁部、桥墩及承台上设置观测标。简支梁的一孔梁设置观测标6个；连续梁的一联根据联长的大小设置1828个观测标；特殊结构桥梁根据施工图纸规定设置观测标；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。观测标具体埋设原则如下：（1）对原材料变化不大、预制工艺稳定、批量生产的预应力混凝土预制梁，每30孔选择1孔设置观测标。其余现浇梁逐孔设置观测标。移动模架施工的梁，对前三孔进行重点观测，以验证支架预设拱度的精度。每孔梁设置观测标6个，分别设置在支点、跨中；连续梁上的观测标，根据不同跨度，三孔一联设置1828个观测标，四孔一联设置32个观测标，分别在支点、跨中及1/4跨中附近设置；特殊结构桥梁根据施工图纸规定设置观测标。梁体观测标的具体位置待桥面系布置形式明确后另行确定。（2）每个桥墩均设置承台观测标、墩身观测标。（3）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。（4）桥墩观测标的埋设1）观测点设在墩身上，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：（5）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）。2观测标构造（1）梁体沉降变形观测标观测标采用20mm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 3观测方法下部结构的沉降变形观测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，详见第二章第三节内容。对于梁体的变形观测，每孔梁支点之间的梁体变形应以两支点的连线为基准线进行观测计算，由于下部结构沉降变形的影响，该基准线的位置会发生变化，梁体观测点至该基准线的垂直距离利用几何方法计算取得，垂直距离差值就是梁体变形量。（四）观测资料要求1桥梁梁体和墩台桥涵基础沉降和梁体徐变变形的观测精度为1mm，读数取位至0.1mm。测量单位要按照观测时间要求，及时进行沉降观测。观测数据按照统一格式填写，所有测试数据必须真实准确，不得造假；记录必须清晰，不得涂改；测试、记录人员必须签名，及时将采集的数据进行整理，填写统一表格。以书面及Excel电子表格两种形式同时报送有关单位。观测数据按照统一格式（详见附件四）填写，每月将采集的数据进行整理，其格式详见附件四。观测数据要求结合施工过程，详细记录各个施工节点前后的观测数据。如架梁时间、轨道板底座施工、铺板时间、轨道板精调时间以及铺轨时间。观测数据要进行抽检，并由监理单位对观测资料进行确认。（五）观测频次1梁体徐变变形观测自梁体预应力张拉开始至无砟轨道铺设前，应系统观测梁体的竖向变形。预应力张拉前为变形起始点，变形观测的阶段及频次要满足下表要求。梁体徐变观测频次梁体测量间隔表观测阶段观测周期预应力张拉期间张拉前、后各1次桥梁附属设施安装安装前、后各1次预应力张拉完成无砟轨道铺设前张拉完成后第1天张拉完成后第3天张拉完成后第5天张拉完成后13月，每7天为一测量周期无砟轨道铺设期间每天1次无砟轨道铺设完成后第03个月，每1个月为一测量周期第424个月，每3个月为一测量周期2墩台沉降观测每个墩台从承台施工后，就要开始进行沉降首次观测，以后根据下表中要求的时间间隔进行观测。（六）沉降评估1观测资料整理表采用统一的京沪高速铁路桥梁墩(台)沉降观测记录表做好观测数据的记录与整理。根据观测资料，及时绘制每个观测标志点的荷载时间沉降曲线。2分析评估前应收集下列资料桥涵沉降及沉降变形观测资料。桥涵地段线路纵断面图、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。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。施工质量控制过程和抽检情况等监理资料。3评估方法（1）数据处理1）单一墩台对于单一墩台的观测数据分以下四个阶段进行归纳、分析：架梁之前、架梁后至铺设二期恒载前、铺设二期恒载后至钢轨锁定前、钢轨锁定以后。2）区段分析对于一座桥不仅要控制每个墩台的沉降，同时也要控制相邻桥墩的不均匀沉降，从而得出全桥的整体分析。（2）评估分析1）桥涵沉降预测采用曲线回归法。对于预制梁桥，基础沉降应按桥墩台混凝土施工后、架梁前及架梁后三阶段进行；对于原位施工的桥梁及涵洞，基础沉降应根据实际施工状态及荷载变化情况，划分为基础施工完成桥墩完成、架梁前后、架梁后至铺设钢轨之前、铺设钢轨至钢轨锁定之前、钢轨锁定之后至正式运营之前、正式运营之后等多个阶段。2）根据桥涵实际荷载情况及观测数据，应作回归分析及预测，综合确定沉降变形的趋势，曲线回归的相关系数不应低于0.92。3）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应大于8mm。4）桥梁主体结构完工至无砟轨道铺设前，沉降预测的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。5）设计预测的总沉降量与通过实测资料预测的总沉降量之差不宜大于10mm。6）梁体根据评估指南中对预应力混凝土桥梁上部结构变形的规定：“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；扣除各项弹性变形、终张拉60d后，L 50m梁体跨中徐变上拱度实测值不应大于7mm；L50m梁体跨中徐变变形实测值不应大于L/7000或14mm；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及徐变系数，并估算无砟轨道的铺设时间。”（七）其他1观测仪标保护观测期间应对观测点采取有效的保护措施，防止施工机械的碰撞、人为因素的破坏等，观测标位置应做醒目标志等措施以保证观测仪标的长期功能及安全要求。2沉降观测应按照规定时间和频次要求严格执行，并定期复测避免沉降异常。3观测数据中应将各加载阶段标识清楚，避免数据分析时造成误判，如桥墩完成、架梁、桥面恒载施工等。4应加强对观测标的定期检查并严格落实，如出现观测标被敲击、挖橇、丢失等情况时应及时恢复并进行复测。5无砟轨道铺设前可根据具体情况如各段落铺设轨道的间隔时间相差较大或沉降非常敏感地段等适当增加观测频次，为无砟轨道铺设条件的评估提供数据支持。6岩石地基等良好地基的桥址处，设计和观测沉降量小于5mm时，可考虑不再进行预测、评估。五、监测人员配备沉降观测人员配置 姓名性别年龄文化程度职称职责1李石贵男29本科工程师负责人2孟庆宇男24大专助工测量主管3云湖霞男26大专助工测量主管4刘延荣男21大专技术员主测5张景飞男23技校测工主测- 20 -