孫曉暉 龐海珍

摘要：鐵路客運(yùn)專線的無(wú)碴軌道對(duì)線下工程施工后沉降的要求十分嚴(yán)格，在線下施工工程、無(wú)碴軌道的施工工程和線路的維護(hù)的相關(guān)階段都需要對(duì)沉降變形進(jìn)行觀測(cè)。文章著重地分析討論了在鐵路客運(yùn)專線中對(duì)橋梁沉降觀測(cè)的內(nèi)容、對(duì)測(cè)繪基點(diǎn)的分布設(shè)置、觀測(cè)時(shí)的精度要求和頻度、橋梁沉降的判斷準(zhǔn)繩以及評(píng)定的方式等，為施工的質(zhì)量打下了很好的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：橋梁沉降；無(wú)碴軌道；哈大鐵路

客運(yùn)專線無(wú)碴軌道對(duì)路基、橋涵等線下工程的工后沉降提出了嚴(yán)格要求，設(shè)計(jì)中對(duì)土質(zhì)路基、橋梁墩臺(tái)基礎(chǔ)及預(yù)應(yīng)力混凝土梁等均進(jìn)行了沉降變形計(jì)算。哈大客運(yùn)專線因地處東北，氣候寒冷，溫差較大，凍土層過(guò)厚，且每年都要經(jīng)歷一個(gè)凍、解期，地質(zhì)浮沉情況嚴(yán)重，故而有多種因素影響著沉降變形計(jì)算，設(shè)計(jì)沉降變形計(jì)算的精度在控制無(wú)碴軌道工后沉降的效力亟待考證，因此施工期間需進(jìn)行系統(tǒng)的沉降變形動(dòng)態(tài)觀測(cè)，以確保工程沉降達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。下面以哈大鐵路客運(yùn)專線TJ-3標(biāo)四分部TJ3079（652#-760#墩）沉降評(píng)估單元為例，介紹其沉降觀測(cè)的具體實(shí)施與評(píng)估。

1.工程概述

1.1工程概況

我分部參建的哈爾濱至大連高速鐵路客運(yùn)專線工程，起點(diǎn)里程樁號(hào)DK785+000，終點(diǎn)里程樁號(hào)DK803+000，全長(zhǎng)18公里，該區(qū)上跨京哈高速公路，兩次穿越飲馬河，穿過(guò)東北國(guó)家高壓電力網(wǎng)，跨越飲馬河國(guó)堤，沿線共穿越邊崗鄉(xiāng)、達(dá)家溝鎮(zhèn)、菜園子鎮(zhèn)三個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)轄區(qū)，涉及前四家子、六家子、張家屯、劉家屯、李家屯、東潮溝沿、東趙家七個(gè)村莊（共計(jì)10個(gè)屯）。我區(qū)段線下工程為第二松花江特大橋306墩～855墩范圍，該區(qū)段范圍內(nèi)主要包括550個(gè)墩及承臺(tái)，兩段現(xiàn)澆箱梁分別為跨越京哈高速公路及跨越飲馬河國(guó)堤兩段。

1.2工程地質(zhì)概況

本評(píng)估區(qū)段位于吉林省德惠市達(dá)家溝與菜園子鄉(xiāng)之間，分別經(jīng)過(guò)張家屯、劉家屯、李家屯、潮溝村、東趙家等村，地貌上屬于第二松花江一級(jí)階地區(qū)，工點(diǎn)處多為水稻田，橫跨潮溝村及多條鄉(xiāng)間公路，地形平坦開(kāi)闊，線路東側(cè)為高速公路，鄉(xiāng)間公路較多，交通較為便利。

該區(qū)段段地層較復(fù)雜，主要地層為第四系全新沖積淤泥質(zhì)黏土，黏土，淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，粉質(zhì)黏土，砂類土，白堊系泥巖夾砂巖。地表水為潮溝的常年流水，溝渠流水及稻田水，地下水主要為第四系孔隙潛水，其水量?jī)?chǔ)存大部分來(lái)自于大氣降水，水位比較淺，地下水位埋深0.4-4m，水位受季節(jié)降雨影響較大，隨季節(jié)性雨水漲落1-2m。

1.3人員設(shè)備情況

為保證客運(yùn)專線沉降變形的觀測(cè)工作得到圓滿的完成，做好無(wú)碴軌道鋪軌前的沉降評(píng)估工作，我分部特成立了1個(gè)沉降觀測(cè)小組，負(fù)責(zé)具體沉降變形觀測(cè)事宜。測(cè)量?jī)x器采用徠卡DNA03電子精密水準(zhǔn)儀，標(biāo)稱精度為±0.3mm/km，讀數(shù)取位至0.1mm，并配備3m條碼銦鋼尺及配套尺墊。在沉降觀測(cè)前和沉降觀測(cè)過(guò)程中按規(guī)范要求定期對(duì)儀器和標(biāo)尺進(jìn)行檢定。

2.沉降變形觀測(cè)方案設(shè)計(jì)

（1）沉降觀測(cè)精度設(shè)計(jì)。高程誤差為1毫米的二等水準(zhǔn)測(cè)量主要用于本次沉降變形的觀測(cè)。（2）網(wǎng)形設(shè)計(jì)的沉降觀測(cè)基準(zhǔn)網(wǎng)。要將施工過(guò)程中的控制網(wǎng)和觀測(cè)墩臺(tái)沉降的基準(zhǔn)網(wǎng)結(jié)合起來(lái)，點(diǎn)與點(diǎn)之間的距離保持在300米左右。以二等水準(zhǔn)點(diǎn)為出發(fā)點(diǎn)，開(kāi)始布置鋪設(shè)相附合的水準(zhǔn)路線；在觀測(cè)梁體徐變的過(guò)程中，選取梁體一側(cè)的一個(gè)觀測(cè)點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)，在每一片梁布上鋪設(shè)單獨(dú)的觀測(cè)網(wǎng)。（3）觀測(cè)水中墩的方案。水中墩分布在河灣里，在筑島施工的時(shí)候可以部分觀測(cè)水中的墩身；只要將圍堰拆掉，那么就不能正常觀測(cè)水中墩了，那是因?yàn)樵谒袥](méi)有辦法可以架起水準(zhǔn)儀，這樣在架設(shè)好橋梁后就將觀測(cè)的標(biāo)志逐漸地移動(dòng)到了水墩的頂部，這樣就可以在橋面上對(duì)水中墩進(jìn)行觀測(cè)了。（4）梁體徐變觀測(cè)方案。徐變量是根據(jù)對(duì)梁體上鋪設(shè)的觀測(cè)標(biāo)之間的差來(lái)計(jì)算的，忽略了存量臺(tái)座和線路縱坡的影響。

3.橋涵的沉降變形監(jiān)測(cè)

3.1一般要求

一般說(shuō)來(lái)每個(gè)橋梁墩臺(tái)所涉及到的涵洞都要進(jìn)行細(xì)致的觀測(cè)，同時(shí)要對(duì)每孔預(yù)應(yīng)力混凝土梁進(jìn)行徐變變形觀測(cè)。涉及到巖石地基嵌巖樁基礎(chǔ)橋涵的觀測(cè)，可以選用典型墩臺(tái)觀測(cè)方法，這樣既可以節(jié)省觀測(cè)時(shí)間，還能節(jié)省觀測(cè)材料而且這一方法的預(yù)制工藝穩(wěn)定，可進(jìn)行批量生產(chǎn)。預(yù)應(yīng)力混凝土徐變變形觀測(cè)，可每30孔選擇1孔進(jìn)行。

3.2監(jiān)測(cè)目的及方法

此次的監(jiān)測(cè)使用的是高精度的水準(zhǔn)儀，用它測(cè)量設(shè)置帶橋墩上的沉降觀測(cè)點(diǎn)的目的主要有兩個(gè)：一是使工程的安全和施工質(zhì)量有保證；二是主要依據(jù)檢測(cè)出來(lái)的數(shù)據(jù)來(lái)分析施工的精確度，將施工的技術(shù)不斷提高。

3.3沉降觀測(cè)點(diǎn)的埋設(shè)

橋梁墩臺(tái)沉降觀測(cè)點(diǎn)布置橋梁沉降觀測(cè)點(diǎn)，可在墩頂墩身或承臺(tái)上部，每個(gè)墩臺(tái)的測(cè)點(diǎn)總數(shù)應(yīng)不少于四個(gè)。預(yù)應(yīng)力混凝土梁觀測(cè)點(diǎn)布置：梁體變形觀測(cè)點(diǎn)應(yīng)設(shè)在質(zhì)點(diǎn)和跨中截面，數(shù)量要不少于6個(gè)。按照?qǐng)D紙中的設(shè)計(jì)要求將承臺(tái)上的沉降觀測(cè)點(diǎn)設(shè)置在承臺(tái)的對(duì)角，并且采用Φ20的不銹鋼標(biāo)志鉆孔埋設(shè)用沙漿錨固為沉降觀測(cè)點(diǎn)，頭部為半球形的觀測(cè)點(diǎn)，砼表面要比承臺(tái)低30毫米，將砼表面進(jìn)行防銹處理，如圖1、圖2所示。

在地面以上50厘米的地方要設(shè)置墩身沉降觀測(cè)點(diǎn)，用鉆孔，砂漿對(duì)沉降觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行錨固，砼表面要比觀測(cè)點(diǎn)的頂部低30毫米，在砼表面進(jìn)行防銹處理，并可以使用塑膠管制作的點(diǎn)帽保護(hù)觀測(cè)點(diǎn)?？梢允褂妹?0個(gè)孔中觀測(cè)1個(gè)孔，不夠30個(gè)的也要按30個(gè)來(lái)算來(lái)觀測(cè)預(yù)應(yīng)力混凝土梁徐變上拱變形的情況，但是在每300個(gè)孔中要額外增加3個(gè)孔的觀測(cè)，可以在箱梁的4個(gè)支點(diǎn)以及橫跨中截面兩邊的腹板梁頂均勻設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)，每一個(gè)孔梁的觀測(cè)點(diǎn)數(shù)量應(yīng)該大于等于6個(gè)。

連續(xù)梁：設(shè)置總數(shù)為（孔數(shù)×4+2）個(gè)，也就是說(shuō)大概3孔連續(xù)梁設(shè)置14個(gè)觀測(cè)點(diǎn)。

3.4觀測(cè)數(shù)據(jù)采集

徠卡DNA03電子水準(zhǔn)儀和與之相配套的3米鋼瓦條碼尺用來(lái)收集沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)，每一個(gè)觀測(cè)小組由三個(gè)人組成，一人操作儀器，兩人扶尺。采用每30孔中選擇觀測(cè)1孔的情況適用于原材料沒(méi)有大的變動(dòng)、預(yù)先設(shè)置的工藝技術(shù)相對(duì)比較穩(wěn)定和整批生產(chǎn)的預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)制梁和徐變變形的觀測(cè)。對(duì)施工橋梁的建設(shè)要使用移動(dòng)模架設(shè)。著重觀測(cè)前三個(gè)孔，支架的拱度要依據(jù)觀測(cè)結(jié)果來(lái)調(diào)整。

用以每片梁為單位設(shè)置的獨(dú)立水準(zhǔn)閉合環(huán)來(lái)觀測(cè)梁體徐變，對(duì)每片梁架設(shè)水準(zhǔn)儀的次數(shù)不少于兩次。樁基礎(chǔ)作為橋的基礎(chǔ)，固定的附合水準(zhǔn)路線為墩臺(tái)沉降觀測(cè)路線，既使橋梁的主體工程完工，但是對(duì)其的觀測(cè)期也應(yīng)該保持在六個(gè)月或者六個(gè)月以上，假如在觀測(cè)六個(gè)月以后，通過(guò)數(shù)據(jù)分析橋梁主體的沉降比較穩(wěn)定，此時(shí)就可以申請(qǐng)進(jìn)行沉降評(píng)估，否則，還要繼續(xù)觀測(cè)。

3.5觀測(cè)注意事項(xiàng)

（1）使用的電子水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺要有法定計(jì)量檢定單位的鑒定合格證書(shū)。（2）在觀測(cè)的時(shí)候要使用單線路往返觀測(cè)，在觀測(cè)的統(tǒng)一線路中要保證觀測(cè)儀器的類型和轉(zhuǎn)點(diǎn)尺墊一致。（3）奇、偶站輪換測(cè)量要貫穿整個(gè)觀測(cè)過(guò)程；在往返觀測(cè)時(shí)，奇數(shù)和偶數(shù)站找準(zhǔn)標(biāo)尺的順序分別為后前前后和前后后前。（4）應(yīng)該在不同的時(shí)間段對(duì)一組進(jìn)行往返觀測(cè)，從往測(cè)向反測(cè)轉(zhuǎn)換的時(shí)候，應(yīng)該將前后尺進(jìn)行交換；觀測(cè)的天氣為晴朗時(shí)，要做好觀測(cè)儀器的防曬工作；扶尺的人一定要用尺撐，保證標(biāo)尺與觀測(cè)面垂直，尺上的氣泡位于中間位置。

4.分析評(píng)估方法及判定標(biāo)準(zhǔn)

要根據(jù)每一個(gè)觀測(cè)點(diǎn)提供的數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行繪制相應(yīng)的觀測(cè)沉降曲線[2]。推導(dǎo)擬合曲線時(shí)，要以三個(gè)月的檢測(cè)數(shù)據(jù)為標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行周期性反復(fù)檢測(cè)，在數(shù)值不斷逼近沉降觀測(cè)標(biāo)志后，需要按照規(guī)定的周期，進(jìn)行觀測(cè)，并以此為依據(jù)推導(dǎo)出第一個(gè)擬合曲線 S1（t），詳情可參照示意圖 3。根據(jù)S1（t）可外推（預(yù)測(cè)）六個(gè)月后的沉降 S1（t=6 個(gè)月），之后進(jìn)行為期三個(gè)月的監(jiān)測(cè)，并與預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，看是否一致。以上述結(jié)果為依據(jù)推導(dǎo)第二個(gè)更接近時(shí)間的沉降擬合曲線 S2（t）。

5. 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于沉降監(jiān)測(cè)網(wǎng)的設(shè)立及檢測(cè)精度的要求都應(yīng)該嚴(yán)格符合《客運(yùn)專線無(wú)碴軌道鐵路工程測(cè)量技術(shù)暫行規(guī)定》中對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。要用準(zhǔn)確的方式方法將沉降檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用到工程建設(shè)中來(lái)，從而能夠確保工程建設(shè)的質(zhì)量。

【參考文獻(xiàn)】

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