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【摘要】目前高速铁路建设呈雨后春竹之势，都要求对沉降变形进行动态监测，在施工期间进行系统的沉降监测与分析评估。本文介绍了桥梁沉降观内容 及测点的布置，探讨了沉降观测技术应用的基本要求、沉降观测过程中存在问题。
【关键词】高速铁路 桥梁 沉降 观测技术
中图分类号：U238 文献标识码：A 文章编号：
一、前言
近年来，随着我国铁路事业的发展，以及列车提速等多方面的要求，高速铁路的广泛修建已经成为我国铁路交通事业发展的必然趋势。由于时速达到200km/h 以上的高速铁路，其路基、隧道及桥梁的列车动力作用远大于普通铁路，轨道的不平顺对快速列车引起的列车振动也远比相同条件下普通列车的严重，即旅客感受到的舒适度程度因速度的提高而降低，因此高速铁路对轨道的高平顺性提出了更高的要求。在高速铁路工程的设计与施工中，桥梁沉降观测是测量工程中重要的管理项目之一，对于工程项目整体质量的实现具有重要的意义。
二、桥梁沉降观内容及测点的布置
1、桥梁工程的每个墩、台均要进行沉降观测,观测标志尽量靠近地面(水面) 。
2、承台
在承台对角两侧各设置1处观测点，主要观测墩身施工后沉降情况，同时，在墩身施工后，转移至墩身观测点测量。
3、桥墩
桥墩上横桥向两侧各设1个观测点，观测点距地面(水面)高度为1 m 左右,特殊情况可按照确保观测精度、方便观测、利于测点保护的原则根据具体情况确定。在墩身较矮，墩帽阻碍立尺的情况下，观测点设在墩高处，采用倒尺法测量。
4、桥台
观测点设在台顶(台帽及背墙顶) ,数量每台不少于4 处,分别设在台帽两侧及背墙两侧(横桥向) 。
5、梁体观测标埋设
（一）梁体徐变布设一般在梁体混凝土浇筑完且具有一定强度后布设,应有利于预埋钢筋的定位。
（二）预埋钢筋的材料主要是尺寸为1. 6 cm的钢筋,在埋设时混凝土上面预留出3 mm左右的长度以便于测设。
（三）梁体观测标埋设在梁端四角及梁体垂直中线上。
(四）梁体徐变观测
对原材料变化不大、预制工艺稳定、批量生产的预应力混凝土预制梁,徐变变形观测可每30孔选择一孔进行,不足30孔按30孔计。现场浇注的预应力简支梁,大于10孔时,每10孔选择1孔进行观测,不足10孔按10孔计。每座桥至少选择1孔进行梁体徐变观测。梁体徐变观测时间为终张拉后60 d以上。
5、观测精度及使用仪器
沉降监测网观测采用二等水准测量方法,使用精密水准仪进行测量。沉降水准的测量精度为±lmm,读数取位至0. 1 mm。水准仪精度等级为DS1级。
6、沉降观测频度
每阶段的沉降观测,在开始时一般可每周观测一次,以后视两次观测沉降量的变化情况,可适当调整沉降观测的频度,但两次的观测沉降量不大于1 mm为度。
(一) 桥梁墩台基础沉降观测频次。在架梁前的桥梁所有部位的沉降观测全程都是荷载变化前后各1次或1次/周;梁桥在架桥机通过前后各观测一次;桥梁主体工程完工～无碴轨道铺设前要求有至少6个月的沉降观测期,要求每周观测一次,岩石地基的桥梁,一般不少于2个月;无碴轨道铺设期间一天一次;无碴轨道铺设完成后的前三个月每月观测一次,一年内每3个月观测一次,两年之内每半年观测一次。观测墩台沉降时,应同时记录结构荷载状态、环境温度及天气日照情况。
(二)梁体及梁体徐变观测量间隔时间。梁体在预应力张拉期间张拉前、后各观测1次;桥梁附属设施安装前、后各观测1次;预应力张拉完成～无碴轨道铺设前张拉完成后第1、3、5天各观测一次,张拉完成后1～3月,每7 d为一测量周期;无碴轨道铺设期间每天观测1次;无碴轨道铺设完成后第0～3月,每1个月为一测量周期,第4～12月,每1个月为一测量周期,第13～24月,每1个月为一测量周期,同时注意测量梁体徐变时,应同时记录环境温度及天气日照情况。
二、沉降观测要求
1、首次沉降观测
承台施工完成后，及时设置沉降观测点并做好标志，开始进行首次沉降观测。外业操作严格按二等水准测量规范执行，操作要严谨。
2、水准外业观测
在开工前和作业期间，按规定对仪器进行常规检校和经常性检查，保证仪器工作状态良好。
（一）在承台水准观测过程中，采用单路线附合往返观测，一条水准路线的闭合观测采用同一台仪器、同转点尺，电子水准仪自动记录。
（二）沿路线施测均使用大于5 kg 的铸铁尺垫，水准标尺采用与仪器配套的线条式铟瓦水准标尺，使用两根竹制撑扶尺，以保证水准尺气泡居中；前后视距用经鉴定的钢卷尺进行测量，并用电子水准仪自动测距，确定每测站前后视距相等；使用干湿溫度计测定气温。
3、沉降观测时间、方法和精度要求
（一）测量按照二等水准精度观测，测量在每2 个测点间进行往返测，闭合差按二等水准小于4√K(k 为公里数)，往返测互差限差小于6√K；观测精度高于±1 mm，读数取位至0.01 mm。观测按后－前－前－后的顺序进行，每一测段均为偶数站；由往测转向反测时，互换前后尺再进行观测。
（二）观测要做到三固定，即固定人员观测和整理成果、固定使用电子水准仪及铟瓦水准尺、固定观测路线和工作基点。
4、数据处理
在每次外业结束后，对观测数据进行全面检查，然后进行复核和验算，检查各项指标是否符合规范要求，对超限部分及时进行外业补测，完毕后将观测数据传入计算机，然后进行内业计算，打印观测原始记录资料。内业计算包含下列内容：各测段的原始数据表格；各测段的高差及限差统计；水准网严密平差、精度评定和计算成果。
5、沉降量要求
墩台基础的沉降量应按恒载计算，其工后沉降量不应超过下列允许值：墩台均匀沉降量，对于有砟桥面桥梁≤30 mm，对于无砟桥面桥梁≤20 mm；静定结构相邻墩台沉降量之差要求，对于有砟桥面桥梁≤15 mm，对于无砟桥面桥梁≤5 mm；超静定结构相邻墩台沉降量之差除应满足上述规定外，应根据沉降差对结构产生的附加应力影响确定。
三、桥涵工程沉降评估
根据桥梁实际荷载情况及观测数据，应作多个阶段的回归分析及预测，综合确定沉降变形的趋势。首次回归分析时，观测期应不少于桥涵主体工程完工后3 个月，对于岩石地基或良好地质的桥涵应不少于1 个月。评估时，将原始测量数据及用数据处理系统软件生成的各类表格分阶段提交评估单位，评估前应先递交评估申请报告。
四、沉降观测过程中存在问题分析
在观测数据处理的过程中发现有的曲线呈现不正常变化,如断高和隆起,原因主要有以下几个方面:基点因破环重新修复、测点破坏重新修复和测点转移导致变化；区域性地面沉降的不规则性导致的变化,特别是由于降水的增多,基点和测点沉降不同步,导致数据波动比较大；测点受到外力的打击导致的变化;对于这种情况发现之后及时对基准点重新测量,并及时修改测点的工况信息,以保证数据的真实可靠。
总结
高铁桥梁沉降观测是一个系统工程，涉及建设、设计、监理、施工、专业评估、其他信息化检测等各单位，测量与数据处理等均通过无纸化系统与互联网传输进行关联，测量及分析结果准确可靠，其结果将直接决定能否进行无砟轨道的铺设。京津城际铁路、武广高速铁路等施工技术成果表明，我国已经在高速铁路技术领域取得了举世瞩目的成就，并且对京沪高速铁路等在建重点工程技术进行深化完善，全面掌握长大桥梁及特殊桥梁的关键施工和监测技术，完善无砟轨道和高速铁路的施工技术，进一步提升高速铁路建造水平。此外，铁路信息化建设步伐也在加快，并将逐步建立健全中国高速铁路技术标准体系，中国高速铁路已吸引了世界各国的目光，铁路“走出去”的战略取得重要突破。
【参考文献】
[1] 建筑沉降变形测量规程[S].(JGJ/T8-2007).
[2] 京沪高速铁路线下工程沉降变形观测及评估实施细则,2008,8.
【关键词】高速铁路 桥梁 沉降 观测技术
中图分类号：U238 文献标识码：A 文章编号：
一、前言
近年来，随着我国铁路事业的发展，以及列车提速等多方面的要求，高速铁路的广泛修建已经成为我国铁路交通事业发展的必然趋势。由于时速达到200km/h 以上的高速铁路，其路基、隧道及桥梁的列车动力作用远大于普通铁路，轨道的不平顺对快速列车引起的列车振动也远比相同条件下普通列车的严重，即旅客感受到的舒适度程度因速度的提高而降低，因此高速铁路对轨道的高平顺性提出了更高的要求。在高速铁路工程的设计与施工中，桥梁沉降观测是测量工程中重要的管理项目之一，对于工程项目整体质量的实现具有重要的意义。
二、桥梁沉降观内容及测点的布置
1、桥梁工程的每个墩、台均要进行沉降观测,观测标志尽量靠近地面(水面) 。
2、承台
在承台对角两侧各设置1处观测点，主要观测墩身施工后沉降情况，同时，在墩身施工后，转移至墩身观测点测量。
3、桥墩
桥墩上横桥向两侧各设1个观测点，观测点距地面(水面)高度为1 m 左右,特殊情况可按照确保观测精度、方便观测、利于测点保护的原则根据具体情况确定。在墩身较矮，墩帽阻碍立尺的情况下，观测点设在墩高处，采用倒尺法测量。
4、桥台
观测点设在台顶(台帽及背墙顶) ,数量每台不少于4 处,分别设在台帽两侧及背墙两侧(横桥向) 。
5、梁体观测标埋设
（一）梁体徐变布设一般在梁体混凝土浇筑完且具有一定强度后布设,应有利于预埋钢筋的定位。
（二）预埋钢筋的材料主要是尺寸为1. 6 cm的钢筋,在埋设时混凝土上面预留出3 mm左右的长度以便于测设。
（三）梁体观测标埋设在梁端四角及梁体垂直中线上。
(四）梁体徐变观测
对原材料变化不大、预制工艺稳定、批量生产的预应力混凝土预制梁,徐变变形观测可每30孔选择一孔进行,不足30孔按30孔计。现场浇注的预应力简支梁,大于10孔时,每10孔选择1孔进行观测,不足10孔按10孔计。每座桥至少选择1孔进行梁体徐变观测。梁体徐变观测时间为终张拉后60 d以上。
5、观测精度及使用仪器
沉降监测网观测采用二等水准测量方法,使用精密水准仪进行测量。沉降水准的测量精度为±lmm,读数取位至0. 1 mm。水准仪精度等级为DS1级。
6、沉降观测频度
每阶段的沉降观测,在开始时一般可每周观测一次,以后视两次观测沉降量的变化情况,可适当调整沉降观测的频度,但两次的观测沉降量不大于1 mm为度。
(一) 桥梁墩台基础沉降观测频次。在架梁前的桥梁所有部位的沉降观测全程都是荷载变化前后各1次或1次/周;梁桥在架桥机通过前后各观测一次;桥梁主体工程完工～无碴轨道铺设前要求有至少6个月的沉降观测期,要求每周观测一次,岩石地基的桥梁,一般不少于2个月;无碴轨道铺设期间一天一次;无碴轨道铺设完成后的前三个月每月观测一次,一年内每3个月观测一次,两年之内每半年观测一次。观测墩台沉降时,应同时记录结构荷载状态、环境温度及天气日照情况。
(二)梁体及梁体徐变观测量间隔时间。梁体在预应力张拉期间张拉前、后各观测1次;桥梁附属设施安装前、后各观测1次;预应力张拉完成～无碴轨道铺设前张拉完成后第1、3、5天各观测一次,张拉完成后1～3月,每7 d为一测量周期;无碴轨道铺设期间每天观测1次;无碴轨道铺设完成后第0～3月,每1个月为一测量周期,第4～12月,每1个月为一测量周期,第13～24月,每1个月为一测量周期,同时注意测量梁体徐变时,应同时记录环境温度及天气日照情况。
二、沉降观测要求
1、首次沉降观测
承台施工完成后，及时设置沉降观测点并做好标志，开始进行首次沉降观测。外业操作严格按二等水准测量规范执行，操作要严谨。
2、水准外业观测
在开工前和作业期间，按规定对仪器进行常规检校和经常性检查，保证仪器工作状态良好。
（一）在承台水准观测过程中，采用单路线附合往返观测，一条水准路线的闭合观测采用同一台仪器、同转点尺，电子水准仪自动记录。
（二）沿路线施测均使用大于5 kg 的铸铁尺垫，水准标尺采用与仪器配套的线条式铟瓦水准标尺，使用两根竹制撑扶尺，以保证水准尺气泡居中；前后视距用经鉴定的钢卷尺进行测量，并用电子水准仪自动测距，确定每测站前后视距相等；使用干湿溫度计测定气温。
3、沉降观测时间、方法和精度要求
（一）测量按照二等水准精度观测，测量在每2 个测点间进行往返测，闭合差按二等水准小于4√K(k 为公里数)，往返测互差限差小于6√K；观测精度高于±1 mm，读数取位至0.01 mm。观测按后－前－前－后的顺序进行，每一测段均为偶数站；由往测转向反测时，互换前后尺再进行观测。
（二）观测要做到三固定，即固定人员观测和整理成果、固定使用电子水准仪及铟瓦水准尺、固定观测路线和工作基点。
4、数据处理
在每次外业结束后，对观测数据进行全面检查，然后进行复核和验算，检查各项指标是否符合规范要求，对超限部分及时进行外业补测，完毕后将观测数据传入计算机，然后进行内业计算，打印观测原始记录资料。内业计算包含下列内容：各测段的原始数据表格；各测段的高差及限差统计；水准网严密平差、精度评定和计算成果。
5、沉降量要求
墩台基础的沉降量应按恒载计算，其工后沉降量不应超过下列允许值：墩台均匀沉降量，对于有砟桥面桥梁≤30 mm，对于无砟桥面桥梁≤20 mm；静定结构相邻墩台沉降量之差要求，对于有砟桥面桥梁≤15 mm，对于无砟桥面桥梁≤5 mm；超静定结构相邻墩台沉降量之差除应满足上述规定外，应根据沉降差对结构产生的附加应力影响确定。
三、桥涵工程沉降评估
根据桥梁实际荷载情况及观测数据，应作多个阶段的回归分析及预测，综合确定沉降变形的趋势。首次回归分析时，观测期应不少于桥涵主体工程完工后3 个月，对于岩石地基或良好地质的桥涵应不少于1 个月。评估时，将原始测量数据及用数据处理系统软件生成的各类表格分阶段提交评估单位，评估前应先递交评估申请报告。
四、沉降观测过程中存在问题分析
在观测数据处理的过程中发现有的曲线呈现不正常变化,如断高和隆起,原因主要有以下几个方面:基点因破环重新修复、测点破坏重新修复和测点转移导致变化；区域性地面沉降的不规则性导致的变化,特别是由于降水的增多,基点和测点沉降不同步,导致数据波动比较大；测点受到外力的打击导致的变化;对于这种情况发现之后及时对基准点重新测量,并及时修改测点的工况信息,以保证数据的真实可靠。
总结
高铁桥梁沉降观测是一个系统工程，涉及建设、设计、监理、施工、专业评估、其他信息化检测等各单位，测量与数据处理等均通过无纸化系统与互联网传输进行关联，测量及分析结果准确可靠，其结果将直接决定能否进行无砟轨道的铺设。京津城际铁路、武广高速铁路等施工技术成果表明，我国已经在高速铁路技术领域取得了举世瞩目的成就，并且对京沪高速铁路等在建重点工程技术进行深化完善，全面掌握长大桥梁及特殊桥梁的关键施工和监测技术，完善无砟轨道和高速铁路的施工技术，进一步提升高速铁路建造水平。此外，铁路信息化建设步伐也在加快，并将逐步建立健全中国高速铁路技术标准体系，中国高速铁路已吸引了世界各国的目光，铁路“走出去”的战略取得重要突破。
【参考文献】
[1] 建筑沉降变形测量规程[S].(JGJ/T8-2007).
[2] 京沪高速铁路线下工程沉降变形观测及评估实施细则,2008,8.