铁路桥涵沉降变形观测技术方案

铁路桥在 无砟轨道铺设前，应对桥涵变形作系统的评估，确认桥涵基础沉降变形等符合设计要求。通过各施工阶段对墩台沉降的观测，验证和校核设计理论、设计计算方法，并根据沉降资料的分析预测总沉降和工后沉降量，进而确定桥梁工后沉降是否满足铺设无砟轨道要求。根 据沉降资料分析，对沉降量可能超标的墩台研究对策，提出改进措施，以保证桥梁工程的安全； 同时积累实体桥梁工程的沉降观测资料，为完善桩基础沉降分析方法作技术储备。 桥涵主体工程完工后，沉降观测期一般应不少于6 个月；岩石地基等良好地质区段的桥梁，沉降观测期应不少于 2 个月。观测数据不足或工后沉降评估不能满足设计要 求时，应适当延长观测期。 观测期内，基础沉降实测值超过设计 值 20 ％及以上时，应及时查明原因，必要时进行地质复查，并根据实测结 果调整计算参数，对设计预测沉降进行修正或采取沉降控制措施。

1.桥涵沉降观测内容

桥梁（梁体、桥墩、桥台）、涵洞各个施工阶段的沉降。桥梁、涵洞的水平位移监测根据工点具体要求确定。

2.桥涵观测标的设置原则

每个桥墩台均设置承台观测标、墩身观测标。桥墩台沉降观测点可在墩顶、墩身或承台上四角布 置。观测标志应尽量靠近地面（水面），距地面（水面）高度应在1m 左右。在地质条件较好地段，每个墩台 可设置一个观测点，岩石地基、嵌入岩石桩基础的桥墩，选择典型墩（台）、涵洞进行观测，其余地段的墩台应不少于2 个观测点，布置 于墩台两侧。但对于地质条件复杂、变化较大的墩台，观测点总数不应少于4 个。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。

①承台观测标

承台观测标原则上不少于两个观测标。 设置于底层承台左侧小里程角上，观测标 -2 设置于底层承台右侧大里程角上。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。

②墩身观测标

a. 标观测点数量每墩不少于 2 处，位于墩身两侧。

b. 墩身观测标埋设，当墩全高大于 14m 时（指承台顶至墩台垫 石顶），需要埋设4 个墩身观测标；当墩全高小于等于 14m 时，埋设 2 个墩身观测标。墩身观测标一般设置在墩底部高出地面或常水位 0.5 ～ 1.0m 左右的位置，以不被掩埋、不被破坏、便于观测为原则；当墩身较矮，梁底距离地面净空较低不便于立尺观测时，墩身观测标可设置在对应墩身埋标位置的顶帽上。桥墩上观测标的具体设置位置见下图：

 

③桥台观测标

原则上应设置在台顶（台帽及背墙顶），测点数量不少于 4 处 ，分别 设在台帽两侧及背墙两侧（横桥向）。桥台观测标的具体 设置位置见 下图。

桥台观测标埋设位置示意图

3.观测元件与埋设技术要求

①承台观测标

沉降观测桩：选择 Φ20mm 钢筋，顶部磨圆并刻画十字线，埋置 深度不小于0.1m ，高出埋设表面 3mm ，表面做好防锈处理。完成埋设 后测量桩顶标高作为初始读数。观测标的设置详见“下承台观测标设置图”。

②墩身观测标

采用 φ14mm 不锈钢螺栓。见 “墩身观测标设置图”。

③桥台观测标 、涵洞观测标可参考图“下承台观测标设置图”、“墩身观测标设置图”设置。

④预应力混凝土梁梁体观测标 桥面铺装完成前可参考图“下承台观测标设置图”、“墩身观测标设置图”设置，桥面铺装完成后的布置及观测应符合下列要求：

a. 桥面铺装完成后的梁体徐变观测点的设置位置

设计图纸有明确指定位置的，按设计图纸指定位置布设；设计图纸没有规定的，梁体徐变观测点的设置：横向在防撞墙内侧 10cm 处，纵向仍在梁中及两端支座处。

已完成桥面铺装，打入 φ6mm 膨胀螺栓，端头打磨成圆弧形。 为保护防水层卷材的完整，不应在预应力梁梁体制作阶段预埋桥面铺装完成后的梁体徐变观测点。

b. 无砟轨道铺设时梁体测点的转移至防撞墙上。

4.观测技术要求

①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、梁体的变形观测。

②沉降观测设备的埋设是在施工过程中进行的，施工单位的桥梁施工要与设备的埋设做好协调，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。

③ 桥梁墩台水准路线观测按国家一等精密水准测量要求形成 闭合水准路线，沉降观测点位布设于墩台两侧，水准路线观测示意图如“桥梁墩台沉降观测水准路线示意图”所示： 

5.桥涵工程沉降评估

5.1评估方法

①对于一座桥不仅要进行单个墩台的沉降分析，同时也要对全桥作综合评估，控制相邻桥墩的不均匀沉降。当桥长很大时可根据地质情况和施工进度划分部分区段。

②对于单一墩台的观测数据分以下四个阶段进行归纳、分析 ：架梁之前、架梁后至铺设二期恒载前、铺设二期恒载后至钢轨锁定前、钢轨锁定以后。综合评估时，对于预制梁桥，分桥墩台混凝土施工后、架梁前及架梁后三阶段进行；对于原位施工的桥梁及涵洞，基础沉降应根据实际施工状态及荷载变化情况，划分为基础施工完成～桥墩完成、架梁前后、架梁后至铺设钢轨之前、铺设钢轨至钢轨锁定之前、钢轨锁定之后至正式运营之前、正式运营之后等多个阶段。  

③桥涵沉降预测采用的曲线回归法参照路基执行。

5.2判定标准

①跟据桥涵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，观测期不应少于桥涵主体工程完工后 3 个月，对于岩石地基等良好地质的桥涵不应少于 1 个月。

②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≤30mm

对于无砟桥面桥梁 ≤20mm

③静定结构相邻墩台沉降量之差要求对于有砟桥面桥梁≤ 15mm 对于无砟桥面桥梁 ≤5mm 超静定结构相邻墩台沉降量之差除应满足上述规定外，尚应根据 沉降差对结产生的附加应力的影响确定。

④框构、旅客地道及涵洞在铺设有砟轨道时其工后沉降量不应大于50mm ，铺设无砟轨道时，工后沉降量不应大于 15mm 。

⑤处于岩石地基等良好地质的桥粱，当墩台沉降值趋于稳定且设计及实测沉降总量不大于 5mm 时，可判定沉降满足无砟轨道铺设 条件。

⑥设计预测的总沉降量与通过实测资料预测的总沉降量之差不宜大于 10mm 。

⑦利用两次回归结果预测的最终沉降的差值不应大于 8mm 。 两次预测的时间间隔一般不少于3 个月，对于岩石地基等良好地质的 桥涵不应少于1 个月。

⑧桥梁主体结构完工至无砟轨道铺设前，沉降预测的时间应满足以下条件：  

S （ t ） /S （ t=∞ ） ≥75% 式中：

S （ t ）：预测时的的沉降观测值；

S （ t=∞ ）：预测的最终沉降值。

⑨ 预应力混凝土桥梁上部结构的变形应符合以下规定： 终张拉完成时，梁体跨中弹性变形不宜大于设计值的 1.05 倍 。扣除各项弹性变形、终张拉60 天后， L≤50m 梁体跨中徐变上拱度实测值不应大于 7mm ； L ＞ 50m 梁体跨中徐变变形实测值不应大于 L/7000 或 14mm 。

不能满足上述要求时，应根据梁体变形的实测结果，确定梁体的 实际弹性变形及徐变系数，并按下式估算无砟轨道的最早铺设时间t ：

 [Φ (∞) ?   Φ ( t )] ?   ?   弹性 ≤ ?   允许

式中： Ф （ ∞）：根据实测结果确定的混凝土徐变系数终极值；

Ф （ t ）：根据实测结果确定的铺设无砟轨道时混凝土徐变系数；  

Δ 弹性：实测梁体终张拉后的弹性变形；

Δ 允许： L≤50m 为 10mm ； L ＞ 50m 为 L/5000 或 20mm 。