摘要：高速铁路桥梁墩台沉降观测是合理确定铺轨时间及竣工验收时控制工后沉降量的依据，采用电子水准仪按照二等水准测量技术要求进行，由于施工干扰和观测条件会影响测量成果质量，在观测过程中，通过建立合理的沉降观测基准网，选用高精度电子水准仪和科学的观测方法，严格执行规范规定的观测频次，建立严格的内业资料管理制度，保证桥梁墩台沉降观测数据的真实性、连续性，沉降观测质量得到有效控制。
关键词：高速铁路；墩台沉降观测；沉降观测基准网；观测方法；观测频次；内业资料管理
1高速铁路线下工程沉降观测的必要性
为确保线下土建工程满足无砟轨道铺设要求，施工期必须按设计要求进行系统的沉降变形动态观测，通过对沉降变形观测数据进行系统综合分析、预测、评估，验证或调整设计措施，以保证设计预测沉降与实际沉降更为接近，使桥梁工程达到规定的变形控制要求，分析、推算出最终沉降量、工后沉降及差异沉降，合理确定无砟轨道铺设时间，确保无砟轨道结构的铺设质量，同时，观测数据还可作为竣工验收时控制工后沉降量的依据。
2 桥梁墩台沉降观测的原则和技术要求
2.1桥梁墩台沉降观测的原则
为确保桥梁墩台最终沉降量和工后沉降受控，合理确定无砟轨道的铺设时间，按照以下原则组织实施沉降变形观测：桥梁观测、立体监控、信息施工、数据真实、成果可控。通过对桥梁沉降观测点的精密测量，沉降观测数据全面收集，系统、综合分析沉降变形规律，验证或调整设计措施，使桥梁工程达到规定的变形控制要求。
2.2桥梁墩台沉降观测的等级要求
沉降观测按照变形观测三等技术要求执行，相当于二等精密水准测量要求，等级及精度具体要求见下表1。
表1沉降变形测量等级及精度要求
2.3桥梁墩台沉降观测的技术要求
桥梁墩台沉降观测对测站限差及测量精度提出严格要求，按照二等精密水准测量技术要求进行。
3桥梁墩台沉降观测的特点
沉降观测受现场施工影响大，主要表现在三个方面：①承台观测标容易破坏或被水淹掉；②工作基点受施工影响容易产生沉降或破坏；③观测时，测量仪器受施工机械的震动影响，出现测量数据超限或测量线路中断等现象。
沉降观测基准网的合理性和工作基点的稳定性、电子水准仪i角误差、测量气候条件及条码尺的零点误差同样影响沉降观测数据。
为了保证沉降观测数据的真实性、可靠性、连续性，满足沉降观测评估的需要，必须采取有效的措施，保证沉降观测质量。
4建立稳定的沉降观测基准网
4.1桥梁墩台沉降观测基准网的构成
选择精密工程施工测量控制网靠近施工线路的CPI、CPII为基准点，以施工测量加密网为整体框架，个别地段水准点稀疏时可采用精密水准测量模式再次加密布设工作基点，加密后的工作基点间距200米左右，构成垂直位移监测网。
4.2桥梁墩台沉降观测基准网测量技术要求
沉降观测基准网按二等精密水准测量技术要求进行，每两个工作基点间进行往返测，整条线路构成附合导线，数据处理时，对每个测段往返测较差进行比较分析，避免因偶然误差的影响，整条水准线路附合差或往返测高差较差符合规范要求，而两个工作基点间的附合差超限。
4.3桥梁墩台沉降观测基准网的复测
为了确保沉降观测成果的可靠性，必须定期或不定期地对基准网和工作基点进行复测。基准网复测周期根据控制点稳定情况和沉降观测的精度需要来确定。基准网第一次复测为3个月，以后每6个月复测一次。
5桥梁墩台沉降观测方法
5.1沉降观测线路的选择
桥梁墩台沉降观测按二等精密水准测量技术要求，从一个工作基点开始，经过另一工作基点，最终闭合到第一个工作基点，形成闭合水准路线。数据处理时输入两个工作基点的高程值，又构成附合水准线路，这样可以检查测段的闭合差和附合差是否满足规范要求，保证沉降观测数据的精度，水准路线观测示意图如图1。
图1墩台沉降观测线路示意图
桥梁墩台沉降观测过程中，必须按照固定的观测线路进行，随时观测，随时检核计算，观测时要一次完成，中途不得中断。
5.2测量仪器的选择和使用
5.2.1测量设备的选择
沉降观测内业数据处理量大，选用电子水准仪（每公里往返测标准偏差≤±0.3mm）和匹配的沉降观测评估软件共同完成，配备专用铟瓦条码尺和5Kg的尺垫。
5.2.2电子水准仪使用注意事项
①电子水准仪及铟瓦条码尺必须经过专业机构鉴定合格后方能使用，电子水准仪每次使用前进行i角检查，保证i角≤15″，并做好检查记录；②观测前30分钟，将仪器放在阴凉处，让仪器与外界环境温度一致。进行不少于20次单次测量，对仪器进行预热。避免望远镜对着太阳，和视线被挡，电子水准仪测量时均应用遮光罩，晴天给仪器打伞，避免阳光直射。③电子水准仪的圆水准气泡严格居中。在连续各测站上安置水平仪，必须其中两个螺丝与水准线路平行，第三个螺丝置于水准线路的左侧或右侧，除线路转弯处，保持仪器与水准尺在一条直线上。④对每条沉降观测线路采用固定的仪器进行测量。
5.2.3铟瓦条码尺使用注意事项
①电子水准仪及铟瓦条码尺必须经过专业机构鉴定合格后方能使用；②对两把测尺进行零点误差测量，测量过程必须对测尺进行固定，即每个测量点自始至终由同一把测尺观测，两个工作基点间构成偶数站，否则测尺零点误差会引起沉降观测数据的异常；③立尺前，观察测点上面是否有杂物，尺底是否干净，扶尺时借助尺撑，保证水准尺垂直，转点时采用尺垫进行。
5.3测站观测顺序操作要求
桥梁墩台沉降观测时，每一测段均为偶数测站，观测程序一般按照“后前前后”的规定执行，对于有变换奇偶站功能的电子水准仪，按以下顺序进行：
①往测：奇数站为后—前—前—后
偶数站为前—后—后—前
②返测：奇数站为前—后—后—前
偶数站为后—前—前—后
5.4观测环境的选择
观测时要避免阳光直射，且在基本相同的环境和观测条件下工作。在成像清晰稳定的条件下进行，避免在日出前后半小时或其他不宜观测的环境条件下（大风、雨雪天）进行测量作业；观测时避免施工机械的影响和其他施工因素的影响。
5.5沉降观测点的埋设与保护
从承台施工完成后，就要开始进行沉降首次观测，承台观测标为临时观测标，当墩身观测标正常使用后，承台观测标随基坑回填将不再使用。随施工的逐步进行，依次进行墩身、桥台的变形观测。
沉降观测元件的埋设是在施工过程中进行的，桥梁施工要与元件的埋设做好协调，做到互不干扰、影响。观测设施的埋设及沉降观测工作应按要求进行，不能影响桥梁施工质量。
沉降观测标应及时埋设和观测，派专人负责做好日常保护工作。
5.6沉降观测时工况记录
沉降观测数据和有关记事工况，应在现场直接记录在观测手簿或由仪器自动记录在自备的电子文件中，收工后把数据填写在专门的观测记录本上，对电子文件进行归档。
6桥梁墩台沉降观测频次要求
桥梁墩台沉降变形观测频次见表5
表5 桥梁墩台沉降观测频次
7桥梁墩台沉降观测内业管理
7.1内业数据处理和计算
沉降观测数据处理主要包括：沉降观测手簿的计算；观测点每期变形量统计、累计变形量计算等。对每天的观测数据及时处理，归档，对测量误差超限或有错误的线路及时进行补测，发现沉降异常的应分析原因，检查工作基点的稳定性和沉降观测点有没有破坏等。
7.2建立沉降变形观测台帐
建立完整的点位属性信息表（如有设计变更将及时更新并将变更结果进行报审），绘制沉降变形观测网图，外业观测手簿及观测记录表按观测线路装订，外业观测手簿需及时打印，观测记录表按三个月为周期同观测手簿一起进行打印装订，但电子版需实时生成并对数据及时进行分析。
7.3 观测数据记录文件
每月及时将采集的观测数据进行汇总整理，并按照统一格式填写。所有观测数据必须真实准确，不得造假，记录必须清晰，不得涂改。整理完后以书面及Excel电子表格两种形式同时报送有关单位，观测数据要求结合施工过程，详细记录各个施工节点前后的观测数据。如架梁时间、轨道板底座施工时间、铺板时间、轨道板精调时间以及铺轨时间。
8结束语
桥梁墩台沉降观测是高速铁路建设中一项重要的工作，也是无碴轨道铺设成功与否的关键，具有观测周期长、观测精度要求高、受施工干扰和测量环境影响大等特点，在施工过程中，必须从沉降观测基准网的建立、人员的培训、测量仪器的选择、观测方法的选择、观测频次的要求及内业管理等方面进行科学组织，才能有效保证沉降观测的质量。
参考文献：
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[5]工管技[2009]77号.客运专线铁路变形观测评估技术手册. 北京，2009。
[6] JGJ/T8-2007. 建筑沉降变形测量规程. 北京，2009。
论文作者:吴俊
论文发表刊物:《北方建筑》2016年12月第36期
论文发表时间:2017/3/29
标签：测量论文; 桥梁论文; 水准仪论文; 基点论文; 水准论文; 数据论文; 基准论文; 《北方建筑》2016年12月第36期论文;