桥梁水中基础钢围堰的变形监测技术

桥梁水中基础钢围堰的变形监测技术

曹存勇 肖德喜 王兵 梁成瑜

（中建八局西南公司，成都市， 610041）

[摘要] 随着科技的进步，也带动了测绘领域中变形监测技术的发展，对测量精度、测量仪器、测量方法和测量成果等方面的要求也越来越高。本方介绍了如何利用变形监测技术，对桥梁水中基础钢围堰进行监测，实时提供变形量，用监测成果来判断钢围堰是否处于安全状态，确保施工期内钢围堰的稳定及施工作业人员、机械的安全。

[关键词] 变形监测 钢围堰 安全

0 引言

变形监测就是利用专用的仪器和方法对变形体的变形现象进行持续观测、对变形体变形形态进行分析和变形体变形的发展态势进行预测等的各项工作。本文对桥梁工程的水中基础钢围堰进行监测，主要观测钢围堰顶部的水平位移、垂直位移（沉降）。最后对现场监测数据进行处理，将成果报送安全部、工程部，以便及时对现场钢围堰基础进行管控，确保施工安全。

1 工程概况

淮州沱江特大桥12号、13号和14号桥墩基础位于沱江河水中，施工方案是水中筑岛，打钢板桩进行围堰来施工承台，墩柱，因承台及部分墩柱均在水面高程以下，必须在汛期来临前将承台施工完毕，墩柱施工至最高洪水位以上高程。施工任务重，时间紧，现场安全更要放在首位。本桥梁工程的钢围堰基础基坑深均在10米左右，属于超危大工程，现场施工机械较多，作业面较多，给变形监测增加了一定难度。根据施工进度安排，钢围堰施工完成后，应立即对钢围堰进行变形监测，现场将进行基坑开挖等下一工序施工，故变形监测工作时间紧，任务重。

2 变形监测基准点的建立

2.1 基准点布设原则

基准点是沉降观测起始数据的基本控制点，应埋设于车辆、行人少，通视且便于保存、便于观测之处。基准点应避开规划道路和地下管线等用地范围，距待测构筑物150m左右，点间距约200~300m，不少于3个基准点，具体位置应根据实地条件确定。本工程基准点采用成品测钉，测钉顶部成球面形，中间刻有“+”宇对中标志，露出混凝土路面约1~2mm(此类基准点可作为水准基点，也可作为导线基点。基准点埋设好等待其稳定后根据国家城市水准点，测设一等闭合水准路线，从而测得高程，组成该工程垂直位移观测的基准点。根据水平位移变形监测基准网布设要求，测设一等导线，从面测得基准点的坐标值，组成该工程水位移观测的基准点。每隔一定的时间须对基准点进行复测。

2.2 基准点埋设过程

基准点可以选择国家控制网，可以在建筑物上安装基准点，建筑物上布设的基准点采用钻具成孔方式进行埋设，埋设步骤如下：

①使用电动钻具在选定建筑物部位钻直径65mm、深度约122cm的孔洞；

②清除孔洞内渣质，注人适量淸水；

③向孔洞内注人适量搅拌均匀的锚固剂；

④放入观测点标志；

⑤使用锚固剂回填标志与孔洞之间的空隙；

⑥养护15d以上。

2.3 基准点使用时点及保护

基准点埋设并养护完成后，本项目经过3次复测，确认髙程基准点处于稳定状态时，方可使用。

基准点是监测工作必不可少的测量标志，只有长期保存，才能保证沉降观测数据的连续性和正确性，是变形监测精度和效果的保障。

3 变形监测工作基点及监测点的建立

3.1 工作基点及监测点布设原则

工作基准点布设于便于观测监测点的相对稳定且易于保存的区域，另外，工作基点布设时需考虑方便引测高程基准点，布设时还要考虑施工机械，安全防护等对监测点的最响。可根据工程实际需要，在场地附近距离基坑2~4倍开挖深度以外布设3个工作基准点。工作基点名称为J1、J2、J3。

3.2 工作基点及监测点埋设过程

工作基点选定后，埋设方法同基准点一样，此处不再描述。监测点本工程采用全站仪通用反射片（图3）粘贴在钢围堰的钢板桩顶部，桥梁基础钢围堰呈长方形，上下游（上游边为迎水面，下游边为背水面）为短边，大小里程（顺水面）为长边，根据本工程钢围堰的形状特点及各边受力情况来布设监测点。上游短边及大小里程长边布设密一点，下游短边相对布设少一点。

4 变形监测作业流程

4.1 变形监测所需设备及要求

本工程变形监测作业所用测量设备为索佳CX-101全站仪（测角精度1"，测距精度为（2+2ppm×D）mm）及钢卷尺。

变形监测应满足的要求为：1）在较短的时间完成；2)采用相同的图形（观测路线）和观测方法，3）使用同一仪器和设备，4）观测人员相对固定，5）记录相关的环境因素，包括荷载、温度、降水、水位等。

4.2 变形监测外业数据采集

本工程变形监测每次测站点均选用J1点，后视点均选用J2点，校核点选用J3点，监测人员固定在一个测量人员，这样每期监测可减少设站误差，观测误差，能满足4.1中第2）、3）、4）条要求，使得监测采集到的数据更接近实际变形位移量。全站仪设站过程中最取仪器高时，采用测量三次仪器高取平均值再减1mm作为仪器高，观测时利用全站仪反射片观测模式进行观测，测量每一个监测点的三维坐标值，现场记录每个监测点的三维坐标，对应写在已编号了的监测点。每期固定测量人员，固定测量仪器，固定测量方法，尽量到达每期同精度观测条件，这样采集的外业监测数据精度更高，更可靠，利用价值更高。

监测频繁根据规范要求进行，在基坑开挖支护期间本工程监测频率为1次/D，基坑开挖支护完成后监测频率为1次/2D，持续时间为30天，后期监测频率为1次/3D。在监测过程中如果遇到以下情况，本项目采用监测频率为3次/D（必要时加大监测频率）。

1）监测数据达到报警值；

2）监测数据变化量较大或者速率加快；

3）上游水电站放水期及放水后；

4）洪水期及洪水后；

5）钢板桩及内支撑出现形变。

4.2 变形监测内业数据处理

将外业采集的变形监测数据分别填入水平位移监测表和垂直位移监测表中，计算出每天变化速率和累计变化值。

本工程监测期间均未达到预警值和其他情况。但每期监测结束后应及时处理监测数据，若出现下列情况之一时，必须立即通知现场施工负责人采取相应措施，并同时将监测成果汇报给安全部和本项目相关领导。

1. 变形量达到预警值或接近允许值。

2. 变形量出现异常变化。

3. 钢板桩或内支撑发生变形或变形加大。

5结束语

通过对本沱江特大桥水中钢围堰基础变形监测整个过程，我个人认为以个几点是变形监测效果的关键。

1. 基准点、工作基点、监测点的选择特别

重要，工作基点的选择既要考虑稳定性，又要考虑施工时不被其他物体遮挡，监测点的位置要能最大程度地体现钢围堰可能最大变形处。

2. 在变形监测作业时，尽量达到相同观测

观测条件，即固定一个观测人员，固定一台测量仪器，固定测站点、后视点，固定在一天中的相同时段。

3）每期监测结束时及时将监测成果反馈给项目部相关人员和领导，不管监测值是否达到预警值，均要汇报，确保施工安全。

总之，变形监测从建监测网到监测点数据成果报，以上三点都是最重要和必不可少的环节，只有做到这三个监测工作，才能最大程度地反应被监测点的真实变化情况。本工程的变形监测技术和方法，可供类似工程参考运用。

参考文献

[1] GB 50026-2007,工程测量规范.

[2] GB 50497-2009,建筑基坑工程监测技术规范.

作者简介：曹存勇 男 1982.03 本科 高级工程师 四川省成都市天府大道北段1480号拉德方斯大厦西楼9层 610041