上跨軟土深基坑干線鐵路便橋監(jiān)測技術(shù)研究VIP

1、    上跨軟土深基坑干線鐵路便橋監(jiān)測技術(shù)研究    敖江忠摘要：寧波站上跨軟土深基坑鐵路便橋成功實現(xiàn)了一次架空雙線鐵路干線，上跨大規(guī)?；庸こ痰哪繕耍行У乜朔藗鹘y(tǒng)的便梁方案跨度有限、單股道架空、限速較低等對行車產(chǎn)生較大影響的缺點。為保證鐵路運輸安全，監(jiān)測工作至關(guān)重要。本文根據(jù)該工程的現(xiàn)場實際和結(jié)構(gòu)的特點，簡要介紹了便橋結(jié)構(gòu)靜、動態(tài)監(jiān)測技術(shù)原理及實施方案、數(shù)據(jù)分析與處理模式，為深基坑安全和信息化施工提供指導，為鐵路便橋安全運營提供保障。這對今后類似的橋梁施工監(jiān)測有一定的指導和借鑒意義。關(guān)鍵詞：鐵路便橋深基坑監(jiān)測： tv551 ： a1.前言寧波站改建

2、工程站房集散廳及地鐵深基坑南北下穿既有杭深鐵路干線，基坑原長278m，寬123.5m，最大開挖深度24m，其中杭深線下方約22m，出土方量約36萬方，該基坑設3道鋼筋砼支撐。為保證既有線路暢通，基坑施工期間，采用雙線臨時鐵路便橋通行，臨時鐵路便橋全長133.6 m，寬12.9 m，格構(gòu)柱91根，c40鋼筋砼梁板連續(xù)剛構(gòu)結(jié)構(gòu)，開挖分6層并逐層安裝28a槽鋼剪刀撐，格構(gòu)柱間設3道鋼筋砼圈梁。該項目于2011年3月列車改線至臨時鐵路便橋上開始實施，2011年12月4日開挖橋下深基坑土方，至2012年6月7日完成橋下基坑開挖以及主體鋼筋砼底板封閉施工，每層開挖結(jié)束后，隨即施工剪刀撐和格構(gòu)間鋼筋砼圈梁。

3、為確保深基坑的施工質(zhì)量和便橋的運營安全，驗證便橋和基坑設計所采取的各種假設和參數(shù)的正確性，指導基坑開挖、便橋支撐及支護結(jié)構(gòu)的施工，實現(xiàn)動態(tài)設計和信息化技術(shù)管理，本工程引進第三方進行鐵路便橋的施工監(jiān)測技術(shù)工作。本文擬對該橋梁的監(jiān)測方案進行簡要介紹，希望對今后類似工程的監(jiān)測實施有所借鑒。寧波站臨時鐵路便橋立面圖見圖1。圖1 寧波站鐵路便橋立面圖2、監(jiān)測目的和內(nèi)容寧波站便橋監(jiān)測的目的：（1）確?；邮┕て陂g，臨時鐵路便橋的健康狀態(tài)和正常通行能力，保證運營線路安全；（2）驗證臨時鐵路便橋承重結(jié)構(gòu)設計，指導基坑開挖和支護結(jié)構(gòu)的施工。必要時修正設計方案和施工過程，保證基坑支護安全，實現(xiàn)安全施工監(jiān)測。（3）

4、總結(jié)工程經(jīng)驗，完善施工技術(shù)。便橋監(jiān)測內(nèi)容包括：鐵路便橋的三維（平面位移、高程位移）監(jiān)測，主梁支座和跨中應力監(jiān)測。根據(jù)便橋結(jié)構(gòu)，監(jiān)測布點數(shù)量和項目如表2：表2臨時鐵路便橋監(jiān)測具體工程數(shù)量3、總體技術(shù)方案3.1設置監(jiān)測基準網(wǎng)3.1.1平面基準網(wǎng)：在施工現(xiàn)場周圍的穩(wěn)定位置布設68個平面基準點，在臨時鐵路便橋南北側(cè)各23個平面工作基準點，平面工作基準點布設采用強制對中固定觀測墩，安裝精密型不銹鋼強制對中盤，軸套和插軸公差小于0.1mm。工作基點構(gòu)造及外觀如圖3-1所示。圖3-1 平面工作基準點位置3.1.2高程基準網(wǎng)：在施工現(xiàn)場周圍的穩(wěn)定位置布設46個高程基準點，采用水準點標志。4.監(jiān)測方法4.1水平

5、位移監(jiān)測臨時鐵路便橋水平位移，包括x和y向，x向平行于線路里程方向，y向垂直于線路里程方向。監(jiān)測內(nèi)容主要是便橋橋面、格構(gòu)柱的水平位移，水平位移監(jiān)測方法采用方向交會和距離交會，交會角控制在15°150°之間，觀測數(shù)據(jù)整體構(gòu)網(wǎng)平差。在工作基點觀測墩設置高精度leicatca1201測量機器人（測角±1, 測距±1+1ppm），強制對中，每1監(jiān)測點安裝1個棱鏡標志，以預埋方式固定。通過編制軟件，無線遙控（或設置有線控制），定時啟動，leicatca1201測量機器人自動搜尋監(jiān)測目標點，自動觀測，觀測數(shù)據(jù)自動分析處理等，實現(xiàn)對臨時鐵路便橋的高精度實時自動化三維監(jiān)

6、測（幾何變形），確保既有鐵路運營安全。4.2沉降監(jiān)測臨時鐵路便橋沉降監(jiān)測主要是便橋橋面沉降、格構(gòu)柱的沉降的沉降測量，其監(jiān)測方法主要采用為幾何水準法（行車密集等特殊條件下，使用leicatca1201測量機器人，采用精密三角高程差分方法實時監(jiān)測）。觀測時，依據(jù)各沉降監(jiān)測點的分布情況，按如下步驟進行：4.2.1布設水準路線：首先根據(jù)臨時鐵路便橋沉降監(jiān)測點的分布情況，布設首級控制網(wǎng)（起閉于水準基點），觀測各基準點與工作基點的高程；然后布設次級水準網(wǎng)（起閉水準基點或工作基點），觀測各沉降點高程。首級和次級水準網(wǎng)一般布設成閉合水準路線或水準網(wǎng)。在布設水準路線時，為確保前后視距差滿足二級精度要求，同時滿足

7、變形監(jiān)測的“三定”要求（路線固定、儀器固定、人員固定），要量測出每次儀器的安置位置，并用紅油漆或鋼釘在地面做出標記，固定觀測路線。4.2.2水準觀測：水準測量時，每次應根據(jù)預先選定的水準路線進行觀測，各站的觀測順序為：后、前、前、后。測定個別困難地段的沉降點高程時，也可采用支點觀測，但支點站數(shù)不得超過2站，且支點觀測必須進行兩次觀測。為保證高程基點的可靠性，每次觀測前應對基準點進行檢測，并作出分析判斷，以保證觀測成果的可靠。4.2.3使用儀器：使用徠卡dini 12高精度數(shù)字水準儀（±0.3mm/km）或dini 11高精度數(shù)字水準儀（±0.4mm/km）。每次觀測前作i角

8、檢核校正，水準標尺選用銦鋼尺，其它要求按國家一、二等水準測量規(guī)范執(zhí)行。4.2.4 數(shù)據(jù)記錄及處理：所有觀測數(shù)據(jù)由dini 12（dini 11）自動記錄，觀測過程中的各項限差完全按規(guī)范要求進行設置，并由dini 12（dini 11）自動進行控制。觀測完畢，將觀測數(shù)據(jù)傳入電腦，通過監(jiān)測系統(tǒng)對觀測原始數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)處理、平差計算、計算各點的高程及沉降量、累積沉降量、生成監(jiān)測報表和變形過程曲線圖。4.3應力監(jiān)測在臨時鐵路便橋主梁支座和主梁跨中位置布置鋼筋正應力測點，以監(jiān)測在鐵路運營和基坑開挖施工過程中這些截面的應力變化與應力分布情況，評估橋梁結(jié)構(gòu)的可靠度。4.3.1測試儀器的選擇根據(jù)對多種應力測試儀

9、器的性能比較，考慮要適合長期觀測并能保證足夠的精度，選用長沙金碼高科生產(chǎn)的鋼弦式應變計（埋入式）和配套的頻率接收儀作為應力觀測儀器。該應變計的溫度誤差小、性能穩(wěn)定、抗干擾能力強，適合于應力長期觀測。四芯屏蔽導線連接至橋端安全位置監(jiān)測。圖4-1 鋼弦式鋼筋應力傳感器 圖4-2 頻率接收儀4.3.2測點布置根據(jù)設計要求，在臨時鐵路便橋主梁支座（間隔36m）和主梁跨中位置（間隔36m）布置四個鋼筋應力計。圖4-3 應力測點布置示意圖在混凝土澆注前將應變計按預定的測試方向固定在主筋上，測試導線引至混凝土表面。4.3.3監(jiān)測方法跟蹤監(jiān)測鐵路運營和基坑施工過程中以及早晚溫差變化的控制截面應力變化。若發(fā)現(xiàn)觀

10、測值與理論計算值相差較大，則應立即報警、分析原因并提出有效的措施。4.4 測量機器人動態(tài)測量使用測量機器人leicatca1201（測角精度：1, 短程靜態(tài)測距精度：0.8 mm ）或leicatca2003（測角精度：0. 5, 短程靜態(tài)測距精度：0.5 mm ），通過鎖定某個監(jiān)測點上棱鏡，采用快速跟蹤測量和數(shù)據(jù)處理，實時監(jiān)測運動目標的三維微小變化，采樣頻率可達5hz。5設定監(jiān)測報警值及監(jiān)測頻率（1）橋面隆沉：10mm，2mm/d；橋面水平位移（x向）：10mm，1mm/d；橋面水平位移（y向）：10mm，1mm/d。（2）橋面相鄰測點差異隆沉：5mm，1mm/d；橋面相鄰測點差異水平位移（

11、x向）：3mm，1mm/d。（3）鋼筋應力200n/mm2。（4）橋面隆沉每天至少一次，橋面位移每6小時測一次，鋼筋應力每天至少一次，特殊情況另定。6.監(jiān)測成果的整理6.1監(jiān)測數(shù)據(jù)的檢核受觀測條件的影響，任何變形監(jiān)測數(shù)據(jù)都可能存在誤差。在變形監(jiān)測中，由于變形量本身較小，臨近測量誤差的邊緣，為了區(qū)分變形與誤差，提取變形特征，應設法消除較大誤差，提高監(jiān)測精度，從而盡可能地減小觀測誤差對變形分析的影響。監(jiān)測成果檢核的方法很多，主要工作分為野外檢核和內(nèi)業(yè)檢核。6.2粗差的處理監(jiān)測工作由于周圍環(huán)境及地質(zhì)條件復雜，監(jiān)測項目多、次數(shù)多，工作量大，工期長，加上施工干擾及其它一些不可預計因素的影響，在大量監(jiān)測數(shù)

12、據(jù)中出現(xiàn)少量粗差是不可避免的。粗差的存在將使模型歪曲，造成參數(shù)的最小二乘估計嚴重失實。穩(wěn)健估計是在粗差不可避免的情況下，選擇適當?shù)墓烙嫹椒?，使所估參?shù)盡可能減免粗差的影響，得出正常模式下最佳或接近最佳的估值。在假定模型基本正確前提下，穩(wěn)健估計具有抗大量隨機誤差和少量粗差的能力。6.3數(shù)據(jù)分析與預測工程建筑物的空間特性和動態(tài)變化是變形監(jiān)測和分析的主要內(nèi)容。其方法是選定某些特征點，對其周期性地進行重復觀測，通過數(shù)據(jù)處理，研究被監(jiān)測點群的沉降、水平位移等隨時間變化規(guī)律，尋找一種能夠較好反映數(shù)據(jù)變化規(guī)律的函數(shù)關(guān)系，對下一階段的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行預測，預測監(jiān)測點可能出現(xiàn)的最大位移值或應力值，以預測建筑物和結(jié)構(gòu)

13、的安全狀況，評價施工方法，確定工程措施。6.4監(jiān)測報表的提交當天測得的數(shù)據(jù)，于當天分析整理完畢，并在網(wǎng)上進行發(fā)布，日報表在24小時內(nèi)提交業(yè)主。當發(fā)現(xiàn)異常情況時，及時報告業(yè)主、監(jiān)理、施工及設計各方。日報表內(nèi)容應包括監(jiān)測說明、結(jié)論、監(jiān)測數(shù)據(jù)、布點圖等。監(jiān)測工作進行一段時間或施工某一階段結(jié)束后，應對監(jiān)測結(jié)果進行總結(jié)，形成月報表、季報表或技術(shù)總結(jié)。月報表、季報表的內(nèi)容應包括前段時間的工作綜述、監(jiān)測數(shù)據(jù)、布點圖、數(shù)據(jù)分析及變形預測等內(nèi)容。7.結(jié)語寧波站鐵路便橋動靜態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)（橋面三維位移、格構(gòu)柱三維位移、橋面應力），并結(jié)合各階段的分析結(jié)果，橋面三維位移、格構(gòu)柱三維位移、橋面應力監(jiān)測數(shù)據(jù)的變化情況比較符合理論計算，各項監(jiān)測內(nèi)容未出現(xiàn)安全報警（鋼筋應力報警值±200mpa，橋面和格構(gòu)柱三維位移報警值縱向±10mm、橫向±5mm和豎向±25mm），