桥梁沉降观测方法及存在问题分析

张 薇

桥梁沉降观测方法及存在问题分析

张 薇

（黑龙江省水利水电勘测设计研究院，哈尔滨150080）

介绍了沉降观测对保证建筑物的正常使用寿命和建筑物的安全性做出了监测，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，随着社会的发展建筑物沉降观测的必要性和重要性愈加明显。及时的反馈沉降数据可以避免对建筑物因沉降造成的结构破坏及巨大的经济损失，但是随着科技的飞速猛进，监测沉降的手段五花八门，而且每个环节又存在人为、仪器等的误差，对沉降数据的分析、确定带来了一定的困难。

桥梁；沉降观测；监测技术；问题；解决方案

0 引 言

随着人类社会的不断发展，人类对建筑安全的要求越来越高，建筑安全已经成为衡量一个建筑质量的标尺，桥梁因其具有全封闭、全立交、占地面积小、使用时间长的特点，为满足快速、安全、经济、舒适等社会发展需要，而得到迅速发展，在山区修建桥梁也很普遍，但是因地域、气候不同，沉降也不一，所以对沉降的监测显得尤为重要，对沉降监测不仅可以指导施工，而且有利于结构物在使用过程中的安全，防患于未然，在监测过程中也遇到许许多多的问题，如沉降路线的选择、数据处理的合理性、基准点的稳定性等一系列问题随之而来。

1 沉降观测

结构物沉降可根据需要，可分别测定结构物的场地下沉、基坑回弹、地基土分层沉降以及基础和上部结构沉降对于深基础结构沉降观测应从基础进行。

1.1 基准点的设置

沉降观测水准点在一般情况下，可以利用设计提供的水准点作为沉降观测水准基点。如水准点与观测的距离过大，为了确保观测的精度，应在结构物附近，另行埋设水准点。结构物沉降观测的每一区域，必须有足够数量的水准点，按《工程测量规范》（GB50026—93）规定并不得少于3个。特殊情况下建立独立网点时，网络≥3个点，使用独立监测网时，必须确定与交接工程部位其他高程系统的换算。水准点应考虑永久使用，埋设坚固，应将其设在沉降区域以外的稳定区域，切记不要将水准点设置在农田里、树林中、等一些难寻找或者不稳定的区域，而且与被观测的结构物间距不宜太近，水准点帽头宜用钢筋制成，但应注意防锈。水准点埋设须在基坑开挖前完成，水准基点可按实际要求，采用深埋式和浅埋式两种，但每一观测区域内，至少应设置一个深埋式水准点。

1.2 沉降观测点的要求

1.2.1 沉降观测点的要求

测定结构物下沉的观测点，可根据结构物的特点采用各种不同的类型。观测点标志上部应为突出的半球形或有明显的突出之处，观测点标志本身应牢固。沉降观测点应及时埋设，沉降观测点标志应安设稳定牢固，与柱身或墙保持一定距离，以保证能在标志上部垂直置尺，而且应有良好的通视条件。

1.2.2 精度要求

沉降观测宜采用精密水准仪及水准尺进行，也可采用精密的工程水准仪和刻度精确的水准尺进行。观察时应使用固定的测量工具，固定的人员。每次观察均需采用环形闭合方法或往返闭合方法当场进行检查。同一观察点的两次观测差≤1mm，水准测量应采用闭合法进行采用二等水准测量应符合的要求。（n为水准测量过程中水准仪安设的次数）

1.2.3 沉降观测点的具体分布

承台观测为临时观测点，当墩身观测点正常使用后，承台观测点随基坑回填将不再进行适使用，承台观测点有俩个，其一设在底层承台左侧小里程角上，其二设在底层承台右侧的大里程角上。当墩全高＞14 m时需要设置俩个墩身观测点，当墩全高＜14 m时需要设置一个墩身观测点，墩身观测点一般设置在墩底部，若墩身较矮，梁底距离地面净空较低，不便于立尺时，墩身观测点可设在对应墩身埋点的顶帽上。简支梁一般设置6个观测点，分别位于两侧支点及跨中，连续梁的观测点，根据不同跨度，还应在支点和跨中截面之间每隔20 m左右加密设置。

1.3 沉降观测的方法

1.3.1 建立固定的观测路线

根据沉降观测点的设置，确定观测点的位置，在固定水准点与沉降点形成固定的观测路线，并在架设仪器站点和转点处做好标记，保证每次观测路线的一致，这样能比较真实的反映沉降量，避免出现错误，即使出现错误也能直观的反映出来［1］。

1.3.2 测量

1.3.2.1 水准点的引测

沉降观测应从最近的水准基点引测，引测前应对基点进行闭合，当闭合后高差值应满足二等水准测量要求，这样就可确定引用基点处于稳定状态，否则应立即查明原因，消除测量上的错误，避免造成更大的经济损失。

1.3.2.2 仪器设备要求

应使用测量精度≥±1 mm的自动安平水准仪，直接读数精度为0.1 mm，估读精度为0.01 mm，水准尺应采取和其配套的条形编码尺。

1.3.2.3 观测测量操作要求、周期

观测人员要经过一定读培训才能上岗，为了把观测过程中的系统误差降到最低，达到提高精度的要求，每次观测应尽量使用同一台仪器，前后视最好使用同一把水准尺，应按一定的路线和方法进行，观测路线必须形成附合或者闭合水准路线，使用固定的基点对沉降点进行观测，避免阳光直射，避免在雾气、水汽大的情况下进行量测，等读数稳定后进行读数，观测时应一次性进行完，避免中途中断。

沉降观测的周期应能反映出建筑物的沉降变形规律，建（构）筑物的沉降观测对时间有严格的限制条件，特别是首次观测必须按时进行，否则沉降观测得不到原始数据，从而使整个观测得不到完整的观测结果。其他各阶段的复测，根据工程进展情况必须定时进行，不得漏测或补测，只有这样，才能得到准确的沉降情况或规律。

提高对桥梁墩台的沉降观测，可以监测主体结构的沉降、变位，不但为桥梁受力状况提供了依据，而且能便于及时发现异常情况，采取措施，保证工程的安全的运行，沉降主要是通过布设控制网，安相关精度要求，根据施工过程中受力的情况，定期定点对墩台基础在施工过程中的沉降、变位情况，保证过程质量和安全，桥梁主要的观测期是在桥梁基础浇筑混凝土终凝后，即开始初始观测，因此，不同桥梁的观测点的初始观测日期是不同的，对于上部结构施工期间，墩台观测时间要结合上部结构的浇筑时间，受荷载前每一个星期观测一次，上部结构施工期间每天观测一次，上部结构施工完成墩台承受荷载时要每星期测一次，之后没月次一次，桥梁基础遇到特殊情况（架梁，拖动预支梁）要每12h进行一次观测，及时提供数据，保证桥梁结构的安全。

2 沉降观测中常遇到的问题及分析

新建结构物施工剪短必须开展沉降监测以监测结构物的安全状况，随着监测沉降监测任务的增加，沉降监测环节均要求有较高的技术含量，因此，又面临到许多的技术问题，而这些问题严重影响沉降值得确定，对工程的安全存在着一定的隐患。

2.1 面临的问题

2.1.1 数据采集问题

沉降观测一般采用一、二等水准测量方法，观测数据、复核项目比较多，而且施工现场环境复杂，遮蔽物多，现实施工过程中可用于沉降观测的点比较少，用时候应遮蔽物遮挡上丝或下丝，不能精确读数，也有可能水准尺不能竖直进行读数。

2.1.2 基准点稳定问题

在沉降观测中，基准点稳定与否关系到测量数据的正确性，不能确定基准点稳定性所监测出来的数据是不可靠的，甚至会给结构物安全埋下隐患，一般确定基准点师傅稳定，都是进行水准点的闭合，但是在闭合过程中又会出现上诉的问题，这又是困扰我们的一个难题。

2.1.3 数据处理问题

沉降观测数据要经过严格的平差计算，来衡量本次观测成果是否满足设计要求，推算沉降量，以及用以进行沉降预测的直接数据依据，评差方法在不同情况下要用不同的方法，因评差数据庞大，当不具备利用现代软件的时候，只能进行简易的评差或根本不进行评差，就得出没有严格误差的高程，同事也得不到衡量高程精度的指标，，以这样的“成果”计算沉降量，使沉降量的真实性降低。

2.1.4 水准仪i角的误差

水准仪经过长期的运输，长期作业和长期工作环境的变化，均可使水准仪的i角发生变化，水准仪产生i角变化是仪器本身结构与外业工作条件变化而致，仪器中的十字丝是固定在上下的v型槽中的，下面的v型槽由弹簧支撑着，上面是压紧螺丝，由于内部与外界环境的变化，温度、湿度、震动，是i角产生微笑的误差，或者由于内应力的变化是i角在不同程度上产生变化，导致测量的沉降量数据没有真实的反映出沉降的问题。

2.1.5 沉降量成果管理问题

沉降量成果：①是要及时提供给施工方；②是要提供给监理部门、质检部门，由于沉降观测的多周期性，数据资料的多动态性，就要要求沉降量成果的规范化，但是现阶段在结构物沉降观测中，观测方提供的资料较为粗劣，格式不统一，甚至伪造成果，不但起不到监管作用，同时埋下了祸患。

2.2 问题解决方案

2.2.1 数据采集问题的解决

在满足建筑物安全监测精度要求，确保能够正确反映建筑物沉降的前提下，结合作业现场实际情况，灵活应用相关技术规范规定。从业人员经过严格的技术作业培训，做到每一位作业人员均熟悉作业流程，相互配合。编制或购置适合沉降观测现场作业的软件，实施电子记录。

2.2.2 基准点稳定性问题的解决

每隔一定时期，对基准网进行精密的水准观测，利用专门的稳定性分析软件，在一定的检查水平下，对基准点的稳定性进行检查，删除不稳定的基准点。

对一个项目（群），沉降观测基准点的布设一般≥4个。

2.2.3 数据处理问题的解决

基准点经过稳定性分析后，利用相对稳定的基准对全网作经典平差，或拟稳跌亏平差。当单位权中误差M0超限，或高程中误差超限，应分析外业观测资料，删除粗差，再度平差计算。若观测成果不满足精度要求应及时不测或重测。实现这一过程建议利用适合的沉降观测数据处理的多功能平差处理软件［1］。

2.2.4 角误差的解决

根据我国规范要求，用于一、二等水准测量水准仪的i角≤15″，在观测过程中，应经常性。自觉地、定期的进行水准仪的校验，检查调节水准仪的i角，同时为了消除i角，确保精度的要求，在观测中仪器到前后视的距离大致相同。

2.2.5 沉降观测成果管理问题的解决

对此问题的解决方案是，建立沉降观测项目数据库，利用数据库对沉降观测外业观测数据、观测点高程等数据库进行管理，通过为此而专门开发的应用软件系统对数据库中的数据进行处理、分析、预测、报表、绘图以表达沉降量成果的自动化、科学化、标准化、规范化。

3 结 论

结构物沉降量的大小与结构物所在的地域、地基条件，基础形式等有直接的关系，比如，在同一地基条件下，桩基础的沉降量要小于厢基础，当结构物的沉降量大于测量误差是，测量成果反映出来的沉降值是明显的，当沉降量很小时，会存在于测量误差中，这时反映出结构物有下沉点，也有上升点，这样就产生沉降量界定问题，大多数把上升量调为“0”下降量看作没有沉降，但是这些都是没有依据的。这样不但没有吧成绩观测的重点表现出来，而且给结构物的安全埋下了隐患，沉降观测是一项重要监督技术措施，也是一项观测时间长，精度要求高的测绘工作，在工作的同时，会有新的问题出现，边干活边积累经验边解决问题，才能把观测数据真正的应用到实践中，才能更好地指导工作。

［1］杨光华.地基沉降计算的新方法［J］.岩土力学与工程学报，2008（04）：679-686.

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1007-7596（2015）07-0057-03

2015-06-28

张薇（1982-），女，内蒙古呼伦贝尔人，工程师。