论哈大铁路客运专线桥梁沉降观测技术

孙晓晖 庞海珍

摘要：铁路客运专线的无碴轨道对线下工程施工后沉降的要求十分严格，在线下施工工程、无碴轨道的施工工程和线路的维护的相关阶段都需要对沉降变形进行观测。文章着重地分析讨论了在铁路客运专线中对桥梁沉降观测的内容、对测绘基点的分布设置、观测时的精度要求和频度、桥梁沉降的判断准绳以及评定的方式等，为施工的质量打下了很好的基础。

关键词：桥梁沉降；无碴轨道；哈大铁路

客运专线无碴轨道对路基、桥涵等线下工程的工后沉降提出了严格要求，设计中对土质路基、桥梁墩台基础及预应力混凝土梁等均进行了沉降变形计算。哈大客运专线因地处东北，气候寒冷，温差较大，冻土层过厚，且每年都要经历一个冻、解期，地质浮沉情况严重，故而有多种因素影响着沉降变形计算，设计沉降变形计算的精度在控制无碴轨道工后沉降的效力亟待考证，因此施工期间需进行系统的沉降變形动态观测，以确保工程沉降达到设计标准。下面以哈大铁路客运专线TJ-3标四分部TJ3079（652#-760#墩）沉降评估单元为例，介绍其沉降观测的具体实施与评估。

1.工程概述

1.1工程概况

我分部参建的哈尔滨至大连高速铁路客运专线工程，起点里程桩号DK785+000，终点里程桩号DK803+000，全长18公里，该区上跨京哈高速公路，两次穿越饮马河，穿过东北国家高压电力网，跨越饮马河国堤，沿线共穿越边岗乡、达家沟镇、菜园子镇三个乡镇辖区，涉及前四家子、六家子、张家屯、刘家屯、李家屯、东潮沟沿、东赵家七个村庄（共计10个屯）。我区段线下工程为第二松花江特大桥306墩～855墩范围，该区段范围内主要包括550个墩及承台，两段现浇箱梁分别为跨越京哈高速公路及跨越饮马河国堤两段。

1.2工程地质概况

本评估区段位于吉林省德惠市达家沟与菜园子乡之间，分别经过张家屯、刘家屯、李家屯、潮沟村、东赵家等村，地貌上属于第二松花江一级阶地区，工点处多为水稻田，横跨潮沟村及多条乡间公路，地形平坦开阔，线路东侧为高速公路，乡间公路较多，交通较为便利。

该区段段地层较复杂，主要地层为第四系全新冲积淤泥质黏土，黏土，淤泥质粉质黏土，粉质黏土，砂类土，白垩系泥岩夹砂岩。地表水为潮沟的常年流水，沟渠流水及稻田水，地下水主要为第四系孔隙潜水，其水量储存大部分来自于大气降水，水位比较浅，地下水位埋深0.4-4m，水位受季节降雨影响较大，随季节性雨水涨落1-2m。

1.3人员设备情况

为保证客运专线沉降变形的观测工作得到圆满的完成，做好无碴轨道铺轨前的沉降评估工作，我分部特成立了1个沉降观测小组，负责具体沉降变形观测事宜。测量仪器采用徕卡DNA03电子精密水准仪，标称精度为±0.3mm/km，读数取位至0.1mm，并配备3m条码铟钢尺及配套尺垫。在沉降观测前和沉降观测过程中按规范要求定期对仪器和标尺进行检定。

2.沉降变形观测方案设计

（1）沉降观测精度设计。高程误差为1毫米的二等水准测量主要用于本次沉降变形的观测。（2）网形设计的沉降观测基准网。要将施工过程中的控制网和观测墩台沉降的基准网结合起来，点与点之间的距离保持在300米左右。以二等水准点为出发点，开始布置铺设相附合的水准路线；在观测梁体徐变的过程中，选取梁体一侧的一个观测点为基准点，在每一片梁布上铺设单独的观测网。（3）观测水中墩的方案。水中墩分布在河湾里，在筑岛施工的时候可以部分观测水中的墩身；只要将围堰拆掉，那么就不能正常观测水中墩了，那是因为在水中没有办法可以架起水准仪，这样在架设好桥梁后就将观测的标志逐渐地移动到了水墩的顶部，这样就可以在桥面上对水中墩进行观测了。（4）梁体徐变观测方案。徐变量是根据对梁体上铺设的观测标之间的差来计算的，忽略了存量台座和线路纵坡的影响。

3.桥涵的沉降变形监测

3.1一般要求

一般说来每个桥梁墩台所涉及到的涵洞都要进行细致的观测，同时要对每孔预应力混凝土梁进行徐变变形观测。涉及到岩石地基嵌岩桩基础桥涵的观测，可以选用典型墩台观测方法，这样既可以节省观测时间，还能节省观测材料而且这一方法的预制工艺稳定，可进行批量生产。预应力混凝土徐变变形观测，可每30孔选择1孔进行。

3.2监测目的及方法

此次的监测使用的是高精度的水准仪，用它测量设置带桥墩上的沉降观测点的目的主要有两个：一是使工程的安全和施工质量有保证；二是主要依据检测出来的数据来分析施工的精确度，将施工的技术不断提高。

3.3沉降观测点的埋设

桥梁墩台沉降观测点布置桥梁沉降观测点，可在墩顶墩身或承台上部，每个墩台的测点总数应不少于四个。预应力混凝土梁观测点布置：梁体变形观测点应设在质点和跨中截面，数量要不少于6个。按照图纸中的设计要求将承台上的沉降观测点设置在承台的对角，并且采用Φ20的不锈钢标志钻孔埋设用沙浆锚固为沉降观测点，头部为半球形的观测点，砼表面要比承台低30毫米，将砼表面进行防锈处理，如图1、图2所示。

在地面以上50厘米的地方要设置墩身沉降观测点，用钻孔，砂浆对沉降观测点进行锚固，砼表面要比观测点的顶部低30毫米，在砼表面进行防锈处理，并可以使用塑胶管制作的点帽保护观测点。可以使用每30个孔中观测1个孔，不够30个的也要按30个来算来观测预应力混凝土梁徐变上拱变形的情况，但是在每300个孔中要额外增加3个孔的观测，可以在箱梁的4个支点以及横跨中截面两边的腹板梁顶均匀设置观测点，每一个孔梁的观测点数量应该大于等于6个。

连续梁：设置总数为（孔数×4+2）个，也就是说大概3孔连续梁设置14个观测点。

3.4观测数据采集

徕卡DNA03电子水准仪和与之相配套的3米钢瓦条码尺用来收集沉降观测数据，每一个观测小组由三个人组成，一人操作仪器，两人扶尺。采用每30孔中选择观测1孔的情况适用于原材料没有大的变动、预先设置的工艺技术相对比较稳定和整批生产的预应力混凝土预制梁和徐变变形的观测。对施工桥梁的建设要使用移动模架设。着重观测前三个孔，支架的拱度要依据观测结果来调整。

用以每片梁為单位设置的独立水准闭合环来观测梁体徐变，对每片梁架设水准仪的次数不少于两次。桩基础作为桥的基础，固定的附合水准路线为墩台沉降观测路线，既使桥梁的主体工程完工，但是对其的观测期也应该保持在六个月或者六个月以上，假如在观测六个月以后，通过数据分析桥梁主体的沉降比较稳定，此时就可以申请进行沉降评估，否则，还要继续观测。

3.5观测注意事项

（1）使用的电子水准仪和水准尺要有法定计量检定单位的鉴定合格证书。（2）在观测的时候要使用单线路往返观测，在观测的统一线路中要保证观测仪器的类型和转点尺垫一致。（3）奇、偶站轮换测量要贯穿整个观测过程；在往返观测时，奇数和偶数站找准标尺的顺序分别为后前前后和前后后前。（4）应该在不同的时间段对一组进行往返观测，从往测向反测转换的时候，应该将前后尺进行交换；观测的天气为晴朗时，要做好观测仪器的防晒工作；扶尺的人一定要用尺撑，保证标尺与观测面垂直，尺上的气泡位于中间位置。

4.分析评估方法及判定标准

要根据每一个观测点提供的数据来进行绘制相应的观测沉降曲线[2]。推导拟合曲线时，要以三个月的检测数据为标准，进行周期性反复检测，在数值不断逼近沉降观测标志后，需要按照规定的周期，进行观测，并以此为依据推导出第一个拟合曲线 S1（t），详情可参照示意图 3。根据S1（t）可外推（预测）六个月后的沉降 S1（t=6 个月），之后进行为期三个月的监测，并与预测结果进行对比，看是否一致。以上述结果为依据推导第二个更接近时间的沉降拟合曲线 S2（t）。

5. 结束语

对于沉降监测网的设立及检测精度的要求都应该严格符合《客运专线无碴轨道铁路工程测量技术暂行规定》中对各项数据规定的标准。要用准确的方式方法将沉降检测技术应用到工程建设中来，从而能够确保工程建设的质量。

【参考文献】

[1]马路长.高速铁路路基沉降观测的技术要点分析[J].城市建设理论研究（电子版），2018，（06）：170-170.

[2]杨翔.高速铁路路基沉降观测的技术要点分析[J]. 中小企业管理与科技（中旬刊）（下旬版），2018，（06）：155-166.