【導讀】石家莊至鄭州鐵路客運專線。石家莊至武漢（河北段）。沉降變形觀測實施方案。二00九年四月六日

　　

【正文】 樁：選擇Φ 20mm 鋼筋，頂部磨圓并刻畫十字線，埋置深度不小于 ，高出埋設表面 3mm，表面做好防銹處理。完成埋設后測量樁頂標高作為初始讀數。 圖 承臺觀測標設置 ： 采用φ 14mm 不銹鋼螺栓。見下圖所示： 石武客運專線 SZ1 標沉降觀測方案 27 2040100 20120 202101014 圖 墩身觀測標設置 橋臺觀測標、涵洞觀測標可參考圖 、圖 設置。 預應力混凝土梁梁體觀測標橋面鋪裝完成前可參考圖 、圖 設置，橋面鋪裝完成后的布置及觀測應符合下列要求： 橋面鋪裝完成后的 梁體徐變觀測點的設置位置 設計圖紙有明確指定位置的，按設計圖紙指定位置布設；設計圖紙沒有規(guī)定的，梁體徐變觀測點的設置：橫向在防撞墻內側 10cm 處，縱向仍在梁中及兩端支座處。 梁體徐變觀測點的埋設要求 在橋面鋪裝施工時，按《客運專線鐵路無砟軌道鋪設條件評估指南》附錄 A 圖 規(guī)定進行埋設。 已完成橋面鋪裝，打入φ 6mm 膨脹螺栓，端頭打 磨成圓弧形。 為保護防水層卷材的完整，不應在預應力梁梁體制作階段預埋橋面鋪裝完成后的 梁體徐變觀測點。 觀測技術要求 從承臺施工完成后，就要開始進行沉降首次觀測，承臺觀測標為臨時觀測標，當墩身觀測標正常使用后，承臺觀測標隨基坑回填將不再使用。隨施工的逐步進行依次進行墩身、橋臺、梁體的變形觀測。 沉降觀測設備的埋設是在施工過程中進行的，施工單位的橋梁施工要與設備的埋設做好協(xié)調，做到互不干擾、影響。觀測設施的埋設及沉降觀測工作應按要求進行，不能影響橋梁施工質量。 觀測精度要求： 橋 涵基礎沉降和梁體徐變沉降變形的觀測精度為177。 1mm，讀數取位至 。 石武客運專線 SZ1 標沉降觀測方案 28 觀測頻次要求： 1 墩臺基礎沉降觀測一般根據下表中要求的時間間隔進行。 表 墩臺基礎沉降觀測頻次表 觀測階段 觀測頻次 備注 觀測期限 觀測周期 墩臺基礎施工完成 / / 設置觀測點，進 行首次觀測 墩臺混凝土施工 全程 荷載變化前后各 1次或 1次 /周 承臺回填時，臨 時觀測點取消 預制梁橋 架梁前 全程 1次 /周 預制梁架設 全程 前后各 1次 附屬設施施工 全程 荷載變化前后各 1次或 1次 /周 橋位施工橋梁 制梁前 全程 前后各 1次 上部結構施工中 全程 荷載變化前后各 1次或 1次 /周 附屬設施施工 全程 荷載變化前后各 1次或 1次 /周 架橋機（運梁車）通過 全程 前后各 1次 橋梁主體工程完工～無砟軌道鋪設前 ≥ 6 個月 1次 /周 巖石地基的橋梁，一般不宜少于 2個月 無砟軌道鋪設期間 全程 1次 /周 無砟軌道鋪設完成后 24個月 0～ 3個月 1次 /月 工后沉降 長期觀測 4～ 12個月 1 次 /3 個月 13～24個月 1 次 /6 個月 注： 觀測墩臺沉降時，應 同時記錄結構荷載狀態(tài)、環(huán)境溫度及天氣日照情況。 架橋機（運梁車）通過時觀測要求：第一次通過和第二次通過前后均需要觀測，其后每 1次/1天，連續(xù) 2次；其后每 1次 /3天，連續(xù) 3次，以后 1次 /1周。 2 梁體徐變觀測據下表中要求的時間間隔進行。 表 梁體徐變觀測頻次表 梁體測量間隔表 觀測階段 觀測周期 預應力 終 張拉 張拉前、后各 1次 預應力張拉完成～無砟軌道鋪設前 張拉完成后第 1天 張拉完成后第 3天 張拉完成后第 5天 張拉完成后 1～ 3 月，每 7 天為一測量周期 石武客運專線 SZ1 標沉降觀測方案 29 橋梁附屬設施安裝 1 次 /周，要求 安裝前、后 必須 各 有 1次 無砟軌道鋪設期間 1次 /周 無砟軌道鋪設完成后 第 0～ 3個月，每 1 個月為一測量周期 第 4～ 24個月，每 3 個月為一測量周期 3 涵洞沉降觀測據下表中要求的時間間隔進行，涵洞頂填土沉降的觀測應與路基沉降觀測同步進行。 表 涵洞沉降觀測頻次表 觀測階段 觀測頻次 備注 觀測期限 觀測周期 涵洞基礎施工完成 / / 設置觀測點 涵洞主體施工完成 全程 荷載變化前后各 1次或 1次 /周 測試點移至邊墻兩側 洞頂填土施工 全程 荷載變化前后各 1次或 1次 /周 架橋機（運梁車）通過 全程 前后各 1次 至少進行 2 次通過前后的觀測 涵洞完工～無砟軌道鋪設前 全程 1次 /周 無砟軌道鋪設期間 全程 1次 /周 無砟軌道鋪設完成后 4個月 0～ 3 個月 1次 /月 工后沉降 長期觀測 4～ 12 個月 1次 /3個月 13～ 24 個月 1次 /6個月 注： 架橋機（運梁車）通過時觀測要求：每 1次 /1天，連續(xù) 2次；其后每 1次 /3天，連續(xù) 3次，以后 1次 /1周。 梁體徐變量計算：對于梁體的徐變變形觀測，每孔梁支點之間的梁體徐變變形應以兩支點 的連線為基準線進行觀測計算，由于下部結構沉降變形的影響，該基準線的位置會發(fā)生變化，梁體觀測點至該基準線的垂直距離利用幾何方法計算取得，垂直距離差值就是梁體徐變變形量。 石武客運專線 SZ1 標沉降觀測方案 6 沉降評估 無砟軌道鋪設前，應對線下工程沉降作系統(tǒng)評估，確認工后沉降和變形符合設計要求。目前，國內外采用的沉降預測評估方法較多，而每種預測方法均有其一定的適用范圍，需要結合線下工程不同結構物和不同地質條件下的沉降觀測情況，總結沉降變形特點，選擇合適的預測方法。采用曲線回歸法進行線下工程沉降評估，要求相關系數不得小于 。 路基工程沉降評 估 判定標準： 1 根據路基填筑完成或堆載預壓后不少于 3個月的實際觀測數據作多種曲線的回歸分析，確定沉降變形的趨勢。 2 有砟軌道路基工后沉降量不應大于 50mm，年沉降速率應小于 20mm/年。橋臺臺尾過渡段路基工后沉降量不應大于 30mm；無砟軌道路基工后沉降值不應大于 15mm。 3 沉降預測 的可靠性應 經過 驗證 ， 間隔不少于 3 個月 的兩次預測最終沉降的差值不應 大于8mm。 4 路基填筑完成或堆載預壓后，最終的沉降 預測時間 應 滿足 下列條件： S(t)/S(t=∞)≥75% 式中： S(t)： 預測時 的 沉降 觀測值 ； S(t=∞) ： 預測的最終 沉降 值 。 注：沉降和時間以路基填筑完成或堆載預壓后為起始點。 5設計預測總沉降量與通過實測資料預測的總沉降量之差值不宜大于 10mm。 評估方法：常用評估方法有規(guī)范雙曲線、修正雙曲線、固結度對數配合法（三點法）、指數曲線法 、遺傳算法雙曲線法、 Verhulst 法、 Asaoka 法、灰色系統(tǒng) GM (1, 1)算法等 8 種方法。由咨詢單位根據京石、石武特點和部規(guī)范標準及設計要求確定。 ： 設計工后沉降量按 S工后 =S1＋ S2 計算，其中 S1 為路基 鋪軌后運營 100 年發(fā)生的沉降，采用曲線回歸方法獲得， S2 為無砟軌道結構自重荷載發(fā)生的沉降，計算用壓縮模量可根據觀測資料反算獲得。 ： 1 由于影響沉降計算的因素較多，沉降計算的精度無法達到要求，必須通過對沉降觀測數 石武客運專線 SZ1 標沉降觀測方案 31 據進行系統(tǒng)的綜合分析評估，來驗證和調整設計參數與措施。 2 通過沉降觀測和評估來確定路基的真實壓縮模量 Es,以確定無砟軌道結構自重產生的附加工后沉降； 3 如觀測到的沉降量超過設計沉降量計算值的 20％時，經過排除人為錯誤與設備故障，可盡早檢查設計，采取措施確保工后 沉降滿足設計要求。 橋涵工程沉降評估 判定標準： 1 根據橋涵實際荷載情況及觀測數據，應作多個階段的回歸分析及預測，綜合確定沉降變形的趨勢。首次回歸分析時，觀測期不應少于橋涵主體工程完工后 3 個月 ，對于巖石地基等良好地質的橋涵不應少 于 1 個月。 2墩臺基礎的沉降量應按恒載計算，其工后沉降量不應超過下列允許值： 墩臺均勻沉降量： 對于有砟橋面橋梁≤ 30mm 對于無砟橋面橋梁≤ 20mm 3 靜定結構相鄰墩臺沉降量之差要求 對于有砟橋面橋梁≤ 15mm 對于無砟橋面橋梁≤ 5mm 超靜定結構相鄰墩臺沉降量之差除 應滿足上述規(guī)定外，尚應根據沉降差對結構產生的附加應力的影響確定。 4框構、旅客地道及 涵洞在鋪設有砟軌道時其工后沉降量不應大于 50mm，鋪設無砟軌道時，工后沉降量不應大于 15mm。 5 處于巖石地基等良好地質的橋 粱 ，當墩臺沉降值趨于穩(wěn)定且設計及實測沉降 總量不大于5mm 時，可判定沉降滿足無砟軌道鋪設條件。 6 設計預測的總沉降量與通過實測資料預測的總沉降量之差不宜大于 10mm。 7 利用兩次回歸結果預測的最終沉降的差值不應 大于 8mm。 兩次預測的時間 間隔一般不少于 3 個月 ，對于巖石地基等良好地質的橋涵不應少于 1 個月 。 8 橋梁主體結構完工至無砟軌道鋪設前， 沉降預測的時間 應 滿足 以下條件： S(t)/S(t=∞ )≥ 75% 式中： 石武客運專線 SZ1 標沉降觀測方案 32 S(t)： 預測時的 的沉降觀測值； S(t=∞ )： 預測的最終沉降值。 9 預應力混凝土橋梁上部結構的變形應符合以下規(guī)定： （ 1） 終張拉完成時，梁體跨中彈性變形不宜大于設計值的 倍。 （ 2） 扣除各項彈性變形、終張拉 60 天后， L≤50m 梁體跨中徐變上拱度實測值不應大于7mm； L＞ 50m 梁體跨中徐變變形實測值不應大于 L/7000 或 14mm。 （ 3） 不能滿足上述要求時，應根據梁體變形 的實測結果，確定梁體的實際彈性變形及徐變系數，并按下式估算無砟軌道的最早鋪設時間 t： ? ? 允許彈性 ???????? )()( t 式中： Ф(∞ )： 根據實測結果確定的混凝土徐變系數終極值； Ф(t)： 根據實測結果確定的鋪設無砟軌道時混凝土徐變系數； Δ 彈性 ： 實測梁體終張拉后 的 彈性變形； Δ 允許 ： L≤50m 為 10mm； L＞ 50m 為 L/5000 或 20mm。 1 對于一座橋不僅要進行單個墩臺的沉降分析，同時也要對全橋作綜合評估，控制相鄰橋墩的不均勻沉降。當橋長很大時可根據地質情況和施工進度劃 分部分區(qū)段。 2 對于單一墩臺的觀測數據分以下四個階段進行歸納、分析：架梁之前、架梁后至鋪設二期恒載前、鋪設二期恒載后至鋼軌鎖定前、鋼軌鎖定以后。綜合評估時，對于預制梁橋，分橋墩臺混凝土施工后、架梁前及架梁后三階段進行；對于原位施工的橋梁及涵洞，基礎沉降應根據實際施工狀態(tài)及荷載變化情況，劃分為基礎施工完成～橋墩完成、架梁前后、架梁后至鋪設鋼軌之前、鋪設鋼軌至鋼軌鎖定之前、鋼軌鎖定之后至正式運營之前、正式運營之后等多個階段。 3 橋涵 沉降預測采用 的 曲線回歸法 同 路基 回歸方法 。 過渡段工程沉降評估 過渡 段 工后沉降的分析評估應沿線路方向考慮各觀測斷面和各種結構物之間的關系綜合進行。 石武客運專線 SZ1 標沉降觀測方案 33 對線路不同下部基礎結構物之間以及不同地基條件或不同地基處理方法之間形成的各種過渡段，應重點分析評估其差異沉降。 判定標準： 1 過渡段不同結構物間的預測差異沉降不應大于 5mm，預測沉降引起沿線路方向的折角不應大于 1/1000。 評估方法 過渡段工程 的沉降預測評估方法參照 路基 評價方法 7 監(jiān)測數據的傳輸與處理 監(jiān)測數據的傳輸 由于監(jiān)測的經費有限，主要采用人工記錄、整理原始的監(jiān)測數據。 對 于為今后 客運專線 的設計及施工取得可靠科研數據，我們將有選擇的采用動態(tài)智能化監(jiān)測系統(tǒng) (進行收集和整理原始的監(jiān)測資料。 圖 ， 為監(jiān)測數據的自動采集系統(tǒng)和網絡傳輸系統(tǒng)示意圖。 監(jiān)測數據的處理 將對監(jiān)測數據采用 沉降 監(jiān)測數據計算分析軟件進行處理， 具體操作界面如圖 所示。 石武客運專線 SZ1