■ 吳達開 閆林棟

1 概述

隨著我國高速鐵路的快速發(fā)展，軌道精度要求極為嚴格，對線下混凝土結(jié)構(gòu)提出更高的要求。為提升線路平順性和安全性，箱梁徐變觀測也成為了工程建設(shè)不可或缺的一部分，而箱梁徐變結(jié)果也就成了判斷橋梁可靠性的重要一環(huán)。

在鄭萬鐵路施工現(xiàn)場通過對現(xiàn)場箱梁徐變觀測的結(jié)果對比發(fā)現(xiàn)，徐變觀測結(jié)果在架設(shè)前后變化較大。結(jié)合橋梁架設(shè)前后橋墩基礎(chǔ)的同步觀測數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，箱梁徐變觀測實際受基礎(chǔ)不均勻沉降影響出現(xiàn)了偏差。由于橋墩基礎(chǔ)兩側(cè)實際沉降量并不一致，使每次觀測時梁體并非完全處于同一平面，基礎(chǔ)的細微傾斜會使梁面的徐變觀測結(jié)果出現(xiàn)偏差，長此以往必然會使偏差增大，影響徐變觀測結(jié)果。通過對梁面徐變和基礎(chǔ)沉降同步觀測進行修正來減小長期的沉降偏差積累，可以提高徐變觀測結(jié)果的準確性和可靠性。

2 變形觀測

2.1 地質(zhì)環(huán)境

此箱梁工程位于黃河沖擊平原，地勢基本平坦，自西北向東南微有傾斜，地面高程110～40 m，坡降1/7 000～1/5 000，第四系深厚，自古就是一個重要的農(nóng)耕區(qū)。由于黃河多次泛濫、決口和改道，加之長期的雨水、風力作用及人類生產(chǎn)活動的影響，使該區(qū)域內(nèi)形成了許多沙丘、灘地、湖洼地、槽形地和蝶形洼地，相互交替分布，構(gòu)成較復(fù)雜的平原地貌。

2.2 箱梁徐變

橋梁徐變屬于變形的一種，鐵路路基、橋涵、隧道線下結(jié)構(gòu)由于荷載、環(huán)境等作用引起的位移。橋梁徐變是指橋梁在長期應(yīng)力作用下，其應(yīng)變隨時間而持續(xù)增長的特性。在長期荷載作用下，結(jié)構(gòu)或材料承受的應(yīng)力不變，而應(yīng)變隨時間增長的現(xiàn)象稱為徐變。徐變具有變化量小、影響時間長等特點。而箱梁徐變時間較長，其主要形變量發(fā)生在張拉后的60 d內(nèi)，受應(yīng)力影響其形變量會達到形變的50%以上，一般在張拉后徐變量會迅速增長而后逐漸減小并趨于穩(wěn)定增長。

根據(jù)《鐵路工程沉降變形觀測與評估技術(shù)規(guī)程》和《高速鐵路工程測量規(guī)范》中規(guī)定的觀測方法和觀測頻率，對梁場內(nèi)已完工的多片箱梁進行的徐變觀測結(jié)果見圖1。

通過觀測發(fā)現(xiàn)，徐變初期受應(yīng)力影響變化明顯，隨后逐漸降低并趨于平穩(wěn)。以后每周觀測1次，其結(jié)果如圖1，后期仍處于較大波動。根據(jù)混凝土徐變結(jié)果應(yīng)逐漸減小并趨于0，由于隨后徐變值較小，受外界影響較大，經(jīng)分析和對比排除其他影響因素發(fā)現(xiàn)，因基礎(chǔ)不均勻沉降產(chǎn)生的不規(guī)則傾斜，使徐變觀測結(jié)果產(chǎn)生較大偏差。

2.3 橋墩基礎(chǔ)沉降

橋墩基礎(chǔ)沉降是指因橋墩基礎(chǔ)在自質(zhì)量和其他荷載作用下產(chǎn)生的向下的作用力，由此產(chǎn)生的垂直向下的位移，一般來講均勻沉降并不會對橋墩基礎(chǔ)造成較大危害，但持續(xù)下沉?xí)蛊渑c周圍橋墩相對高程發(fā)生偏差，進而影響線路平順性和橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。而經(jīng)過觀測發(fā)現(xiàn)其實基礎(chǔ)并不會均勻下沉，橋墩基礎(chǔ)由多根樁基礎(chǔ)支撐，每根樁基礎(chǔ)都會產(chǎn)生不同的沉降結(jié)果，即使沉降量偏差很小，也會產(chǎn)生細微的傾斜。

圖1 梁場存梁區(qū)7片徐變觀測梁的觀測結(jié)果

橋墩基礎(chǔ)不均勻沉降而產(chǎn)生的細微傾斜會直接傳遞至已架設(shè)的箱梁梁面，梁面進行徐變觀測時會出現(xiàn)細微的偏差，通過觀測徐變觀測梁兩側(cè)橋墩基礎(chǔ)沉降量變化情況（見圖2），發(fā)現(xiàn)雖然基礎(chǔ)沉降會逐漸減小，但長期累積也會出現(xiàn)較大偏差。因而也會使梁面產(chǎn)生較大的傾斜，影響徐變觀測結(jié)果。

3 橋墩基礎(chǔ)沉降與箱梁徐變相應(yīng)關(guān)系分析

3.1 相應(yīng)關(guān)系分析

通過對梁體的徐變觀測結(jié)果和橋墩基礎(chǔ)沉降觀測結(jié)果整理分析發(fā)現(xiàn)，每次徐變觀測結(jié)果均會受橋墩基礎(chǔ)沉降影響產(chǎn)生細微偏差，日積月累沉降量累積逐漸變大其影響結(jié)果也會越來越明顯，具體影響因素見圖3。當單次觀測梁兩端的4個墊石受墩臺基礎(chǔ)沉降影響較小，偏差產(chǎn)生的傾斜較小忽略不計，但沉降積累會使不同部位產(chǎn)生相對明顯沉降差，其結(jié)果雖然不會對行車造成影響，但對于梁體徐變觀測而言就會是一個較大影響因素，會產(chǎn)生一個偏差較大的徐變觀測結(jié)果。因此，使用同步觀測以消除每次觀測累計產(chǎn)生的不均勻沉降偏差。假設(shè)徐變梁兩端相對于兩中心徐變量均為0．1 mm時，而箱梁墩臺基礎(chǔ)沉降產(chǎn)生了較小的不均勻沉降，而其徐變觀測結(jié)果就會產(chǎn)生變化，變成左側(cè)相對偏大，而右側(cè)會相對偏小。相對偏差值雖然相對于整個梁面很小，但累計沉降結(jié)果就會產(chǎn)生一個明顯的影響。

圖2 徐變觀測梁兩側(cè)橋墩基礎(chǔ)沉降觀測結(jié)果

圖3 偏差分析圖

每次徐變觀測時，基礎(chǔ)沉降不均勻沉降時，變化量不同，而其觀測相對與上次觀測所處平面也會發(fā)生變化，那本期徐變觀測值也會產(chǎn)生變化，較上期而言觀測值實際是徐變量和不均勻沉降產(chǎn)生的傾斜面綜合形成的結(jié)果。因此每次觀測時對橋墩基礎(chǔ)進行同期沉降觀測。每期觀測值應(yīng)由徐變觀測值減去不均勻沉降值產(chǎn)生的變量得到徐變量，以確保梁體徐變量的真實有效性。

3.2 實例演算

以2017年11月27日—12月7日，156號梁觀測結(jié)果的其中2期為例，155號墩為梁的沉降觀測梁的小里程端，156號墩為大里程端，嚴格按照《鐵路工程沉降變形觀測與評估技術(shù)規(guī)程》和《高速鐵路工程測量規(guī)范》中規(guī)定進行觀測，觀測結(jié)果見表1。

同期觀測的徐變梁結(jié)果及修正計算結(jié)果見表2。

綜上計算結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，其觀測結(jié)果受橋墩基礎(chǔ)沉降影響，155號墩臺端觀測結(jié)果左線0．08 mm，右線-0．01 mm，對應(yīng)的徐變上供量結(jié)果卻為35．045 mm，經(jīng)過沉降量修正后結(jié)果為-0．045 mm。由于徐變觀測精度要求較高，即使一次觀測只有0．01 mm偏差，但沉降量累計也可能會產(chǎn)生一個較大偏差的徐變量。

因此進行徐變觀測時應(yīng)同時間段進行兩側(cè)的沉降觀測，消除不均勻沉降產(chǎn)生的偏差，如表中使用左側(cè)1號點觀測值減去對應(yīng)小里程的左側(cè)沉降相對差值，同理得出另外三點的觀測值進行計算。計算結(jié)果為徐變量0．007 mm。

觀測計算嚴格按照規(guī)范要求，由于觀測期為箱梁架設(shè)后第11期的徐變值，徐變量和沉降量較小，箱梁架設(shè)初期由于橋墩基礎(chǔ)荷載作用力突然增加沉降較大，偏差也相對較大，影響更為明顯。因此對箱梁徐變觀測的同時也應(yīng)綜合考慮沉降影響，及時進行修正。以確保徐變觀測結(jié)果更精確。

表1 156號梁兩側(cè)橋墩基礎(chǔ)沉降mm

表2 156號梁修正驗算結(jié)果

4 結(jié)束語

橋墩基礎(chǔ)沉降與箱梁徐變觀測的技術(shù)分析結(jié)果顯示，由于基礎(chǔ)較小不均勻沉降產(chǎn)生的梁面傾斜致使徐變觀測結(jié)果產(chǎn)生了細微偏差，基于上述實例觀測和分析，橋墩基礎(chǔ)較小的沉降偏差長期積累也會產(chǎn)生較大偏差結(jié)果，會形成一個較明顯的梁面傾斜，進而影響橋面的徐變觀測結(jié)果。因此箱梁徐變觀測會受到其所在橋墩基礎(chǔ)沉降的影響，而同步進行箱梁徐變觀測和橋墩基礎(chǔ)沉降觀測以修正徐變觀測結(jié)果才能得到更可靠的徐變量。