橋梁沉降觀測及其控制技術(shù)

摘要 通過橋梁沉降觀測，可以監(jiān)測主體結(jié)構(gòu)的沉降、傾斜和變位情況，為橋梁結(jié)構(gòu)受力狀況、內(nèi)力計算提供數(shù)據(jù)，可有效地保證工程的安全運行。鑒于此，本文通過結(jié)合橋梁沉降觀測，提出其可采取的橋梁沉降控制技術(shù)，旨在為同類工程提供借鑒。
關(guān)鍵詞 橋梁施工；沉降觀測；沉降控制；墩臺沉降

　　對于公路橋梁工程來說，其建設(shè)后成為車流較多的高速公路，為此工程對橋梁工程墩臺的工后沉降量有嚴格限制，保證橋梁施工質(zhì)量，控制工后沉降，是工程的難點�，F(xiàn)針對橋梁沉降觀測及其控制進行探討

　　1 橋梁沉降觀測技術(shù)

　　通過橋梁墩臺沉降觀測，可以監(jiān)測主體結(jié)構(gòu)的沉降、傾斜和變位情況，不但為橋梁結(jié)構(gòu)受力狀況、內(nèi)力計算提供數(shù)據(jù)，提高了準確性，而且能便于及時發(fā)現(xiàn)異常情況，采取措施，保證工程的安全運行。沉降觀測的主要內(nèi)容是：通過布設(shè)控制網(wǎng)，按相關(guān)精度要求，根據(jù)施工受力加載實況，定期定點對墩臺基礎(chǔ)在施工過程中的沉降、變位情況以及徐變上拱度進行觀測，在施工過程中控制沉降，確保工程質(zhì)量和安全。

　　對橋梁沉降觀測儀器采取高精度經(jīng)緯儀、水準儀、管式測斜儀和線條式銦瓦合金水準標尺等。沉降觀測的布點的設(shè)置，沉降監(jiān)測使用的基準點利用線路控制測量中布設(shè)的精密控制網(wǎng)中的控制點，控制點間距約為200 m，控制點選擇已完成樁基區(qū)域穩(wěn)定的高程控制點。沉降監(jiān)測點的布置根據(jù)結(jié)構(gòu)受力和全線的地質(zhì)情況，對全線的沉降觀測點布設(shè)進行設(shè)計，根據(jù)沉降觀測的要求確定相應(yīng)沉降觀測標志。施工時，按設(shè)計要求將觀測點埋設(shè)在設(shè)計位置。

　　沉降觀測方法選取，對于橋梁沉降觀測工作采用精密幾何水準測量方法進行，觀測過程中，各項偏差控制及內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理按照有關(guān)規(guī)范規(guī)定執(zhí)行。橋梁的沉降觀測周期主要是橋梁基礎(chǔ)澆筑混凝土終凝后，即開始初始觀測，因此不同橋梁沉降觀測點的初始觀測日期是不一樣的。對于上部結(jié)構(gòu)施工期間，墩臺沉降、變位觀測周期，結(jié)合上部結(jié)構(gòu)加載或澆筑砼的施工方案，制定不同觀測周期：受荷載前期每7天一次，上部結(jié)構(gòu)施工期間每1天一次，上部結(jié)構(gòu)施工完成墩臺承受荷載期第一個月每7天一次，之后每30天一次。橋梁基礎(chǔ)遇到特殊情況（如架橋機架梁施工、上部結(jié)構(gòu)拖拉就位、鋼管拱肋重荷載吊裝等），即進行幾小時一次的連續(xù)觀測，及時提供觀測數(shù)據(jù)，確保橋梁結(jié)構(gòu)安全。根據(jù)實測數(shù)據(jù)，推算出各觀測階段的沉降量和最終沉降量，并得到推算的沉降變移量，將實測推算結(jié)果與原計算值進行對比。推算的沉降變移量若滿足要求，則按原計劃施工。推算的沉降變移量若不滿足要求時，則延長沉降滯留期等處理方法以滿足沉降要求。

　　另外，對橋梁徐變上拱度觀測也是橋梁觀測的重要環(huán)節(jié)。其橋梁徐變產(chǎn)生因素主要是與混凝土的骨料級配、水灰比、材料性能、環(huán)境濕度、養(yǎng)護方法、預(yù)應(yīng)力大小、張拉齡期、梁體截面尺寸形式等因素有關(guān)。沉降觀測的布點適宜布置在橋梁1/4、1/2、3/4跨位置。對于橋梁徐變引起的豎向變形量通過設(shè)置水準點觀測，繪制變形曲線。并結(jié)合混凝土強度、彈性模量和齡期，作為綜合控制混凝土徐變的參數(shù)。根據(jù)按張拉后1個月、2個月、3個月、半年、1年以及2年的時間進行觀測。

　　通過結(jié)合工程實踐，在對橋梁沉降觀測中應(yīng)當注意對每次觀測堅持采取“四固定”原則，即：對橋梁沉降檢測所采用的儀器及水準標尺固定；觀測人員固定；觀測位置固定；觀測環(huán)境和條件基本相同。對觀測所采用的水準儀應(yīng)當加強檢查，每次作業(yè)前，及時進行檢驗校正。布設(shè)觀測路線時，前后視距不超過

　　40 ｍ，前后視距差不超過1.0 ｍ，以提高觀測時的清晰度。觀測時間及環(huán)境：不在日出前后１小時、中午時分進行觀測，更不能在大風(fēng)或有霧的情況下進行觀測。

　　2 橋梁沉降控制技術(shù)措施

　　根據(jù)橋梁沉降檢測結(jié)果而采取相應(yīng)的控制措施，是有效保證橋梁安全運行的基礎(chǔ)。從橋梁的沉降檢測實踐來看，對于有效地控制橋梁沉降的主要措施集中在以下幾方面。

　　1）對橋梁鉆孔樁孔底沉砟、泥漿比重的控制，以及混凝土灌注質(zhì)量控制。對橋梁采取鉆孔時，避免鉆孔傾斜。在鉆機就位和鉆孔過程中，要隨時注意校核鉆桿的垂直度，發(fā)現(xiàn)傾斜及時糾正。對于地基不均勻、土層呈斜狀分布和土層中夾有大的孤石或其它硬物的情形，施工前必須作好準備。在不均勻地層中鉆孔時，選擇自重大、鉆桿剛度大的鉆機較有利，并采用低檔慢速的鉆進方法。

　　終孔時密切注意樁底持力層的地質(zhì)變化，不能單純以設(shè)計標高做為終孔的唯一原則，必須以滿足設(shè)計要求的樁端地基承載力或樁側(cè)摩擦力為依據(jù)。在樁基成孔質(zhì)量與減小沉砟和泥皮厚度兩者間找到最佳平衡點（不同的地質(zhì)條件采用不同的泥漿比重）。對于柱樁主要是控制孔底沉砟厚度，對于摩擦樁主要控制泥漿的比重或樁側(cè)泥皮的厚度。終孔后清孔采用換漿法，為使鉆孔樁砼與孔底巖體粘接良好，在鋼筋籠吊裝就位后用氣力提升方式排除殘砟。初斗砼灌注前，下高壓風(fēng)管對孔底吹風(fēng)或高壓射水，使殘余沉砟懸浮，立即灌注首斗砼。

　　使用先進的樁孔檢測儀器，有效控制成孔質(zhì)量。灌注砼前，采用JJC-1D型灌注樁孔徑檢測系統(tǒng)，對樁孔深度、孔徑、垂直度和沉砟厚度進行檢測，實現(xiàn)全自動和半自動檢測，具有檢測速度快、測量效率高、測量誤差小精度高、使用靈活方便的特點，有效保證樁孔各項指標滿足設(shè)計要求。加強水下混凝土灌注質(zhì)量控制。使用耐久性混凝土，耐久性突出體現(xiàn)在混凝土材料低滲透、低缺陷、高密實等方面。其高密實的特性，增大了混凝土與樁孔周圍土的摩擦力，減小了樁基總的沉降量。

　　2）對明挖擴大基礎(chǔ)沉降控制。對橋梁基底應(yīng)當嚴格控制超挖，松動部分予以清除。使用機械開挖時，不破壞基底土的結(jié)構(gòu)，在設(shè)計高程以上保留一定厚度由人工開挖。巖石地基基坑開挖采用松動爆破開挖，控制裝藥量，以保證基巖的完整性不被破壞。加強地基承載力檢測�；�坑一般均安排在枯水或少雨季節(jié)開挖，開挖過程連續(xù)，基坑內(nèi)做好排水設(shè)施并及時澆注�；�底暴露時間過長時，應(yīng)重新檢測地基承載力。最下層基礎(chǔ)不立模，滿坑灌注混凝土。

　　3）對橋梁徐變上拱度控制措施可通過嚴格控制預(yù)應(yīng)力張拉時間，預(yù)加應(yīng)力時混凝土強度、彈性模量、齡期達到設(shè)計要求；施加預(yù)應(yīng)力嚴格實行“雙控”，嚴禁超張拉。嚴格控制箱梁徐變上拱期，簡支箱梁不少于2個月，預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁不少于6個月，在預(yù)定徐變期間內(nèi)徐變上拱未趨穩(wěn)定時適當延長徐變上拱期。嚴格控制混凝土材料性能和配合比，以確保其彈性模量不低于設(shè)計值。

　　4）所有橋梁的墩臺頂部，箱梁端部兩側(cè)均預(yù)埋N16鋼管并套絲，頂端安設(shè)M16帶帽不銹鋼螺桿。測量體系的設(shè)置考慮各個施工階段和運營期間的測試，以便獲取更多的數(shù)據(jù)，校核測試結(jié)果。儀器采用精密水準儀，測量控制精度為1 mm。架梁前，每周觀測一次，架梁后第一個月，每周測量一次；第二、三個月，每2周測量一次；第四、五、六個月，每月測量一次。在施工過程中，觀測主要是提供架梁后墩臺和基礎(chǔ)的沉降，根據(jù)觀測的數(shù)據(jù)繪制時間和沉降曲線。根據(jù)曲線和實際的測量結(jié)果，預(yù)測將來的沉降，判定預(yù)測的可靠性和沉降是否趨于穩(wěn)定。如數(shù)據(jù)分析結(jié)果超出容許范圍，則與有關(guān)單位分析原因、商討對策。盡可能使沉降發(fā)生在施工期間，橋梁沉降的控制無論是總沉降還是各墩臺的差異沉降量均為工后沉降，在此之前各施工階段的沉降量均可在相應(yīng)的施工時段內(nèi)的結(jié)構(gòu)高度進行調(diào)整。如：墩臺身高度、墊石高度、墊石與支座底板間的壓漿體等進行調(diào)整。施工中切實落實如上及其它控制方法和措施，實現(xiàn)各項預(yù)期控制指標。

　　3 結(jié)束語

　　從工程實踐情況表明，通過對橋梁沉降采取觀測，可有效地監(jiān)測主體結(jié)構(gòu)的沉降、傾斜和變位情況，不但為橋梁結(jié)構(gòu)受力狀況、內(nèi)力計算提供數(shù)據(jù)，提高了準確性，而且能便于及時發(fā)現(xiàn)異常情況，采取措施，保證工程的安全運行。文章針對橋梁沉降檢測及其控制技術(shù)而展開探討，可有效地指導(dǎo)同類工程施工。

　　參考文獻