探究沉降青荣客专杨家庄大桥沉降观测与数据中国

【摘 要】 线路的平顺性是影响高铁时速的最大因素，沉降观测的目的就是能提供铁路沉降的具体数据，从而为以后铺轨、后期检测提供一个可以依靠的基准，所以沉降观测数据的准确性是保证高铁能平稳运行的重要因素。本文通过对青荣客专杨家庄大桥的沉降观测，分析桥梁的变化情况和提供轨道的铺设时机以及为运营养护、维护提供依据，保障高铁的成功运行具有非常重要的意义。
【关键词】 沉降观测 数据分析 轨道铺设 平顺性
1 引言
客运专线无碴轨道对路基、桥涵、隧道等线下工程的工后沉降要求严格、标准高，设计中对土质路基、桥梁墩台基础等均进行了沉降变形计算，采取了相应的设计措施。而影响沉降计算的因素较多，沉降计算的精度不足以控制无碴轨道工后沉降。施工期必须按设计要求进行系统的沉降变形动态观测。通过对沉降观测数据系统综合分析评估，验证或调整设计措施，使路基、桥涵、隧道工程达到规定的变形控制要求。分析、推算出最终沉降量和工后沉降，合理确定无碴轨道开始铺设时间，确保客运专线无碴轨道结构铺设质量。

2 基准点的布设

沉降观测测量点分为基准点、工作基点和沉降观测点。杨家庄大桥附近由铁三院布设2个水准基点CPII221、CPII223，按二等水准测量的方法定期进行复测，水准基点要求有较高的稳定性，其埋设深度应在冻土层以下0.5m为宜，顶部应为不锈钢钢头。其相对位置如图1所示：

3 沉降观测点的布设

由于客运专线无碴轨道对结构变形要求较高，根据无碴轨道下部结构的实际变形，及时调整观测措施，以满足无碴轨道设计安装精度要求。杨家庄大桥沉降观测点的布设的位置如下：在承台对角设置沉降观测点（距承台边缘50cm），墩身施工完成后（由承台转移至墩身上距地面50cm左右，便于观测）（如图2）。

4 观测仪器、方法及注意事项

（1）观测仪器采用LEICA DNA03精密电子水准仪，及配套2m或3m铟瓦条码水准尺和7.5kg尺垫，水准仪和水准尺均在有效合格检定期内。水准仪与水准尺在使用前及使用过程中，经常规检校合格，水准仪视准轴与水准管轴的夹角均不超过15″。仪器各种设置正确，其中有限差要求的项目按规范要求在仪器中进行设置，并在数据采集时自动控制，不满足要求的在现场进行提示并进行重测。
（2）采用单路线往返观测，一条路线的往返测必须使用同一类型仪器和转点尺垫，沿同一路线进行。观测成果的重测和取舍按《国家

一、二等水准测量规范》（GB12897—2006）有关要求执行。

（3）观测时，视线长度≥3m且≤50m，前后视距差≤1.5m，前后视距累积差≤6.0m，视线高度≥0.55m；测站限差：两次读数差≤0.4mm，两次所测高差之差≤0.6mm，检测间歇点高差之差≤1.0mm；观测读数和记录的数字取位：读数记至0.01mm。
（4）观测时，每测段往测与返测的测站数均为偶数，往测时奇数站按后—前—前—后，偶数站前—后—后—前按顺序进行，返测时奇、偶站观测顺序与往测时偶、奇站相同，每一测段应为偶数测站。一组往返测宜安排在不同的时间段进行；由往测转向返测时，应互换前后尺再进行观测；
（5）观测前30min，将仪器置于露天阴影处，使仪器与外界气温趋于一致；对于数字式水准仪，进行不少于20次单次测量，达到仪器预热的目的。测量中避免望远镜直接对着太阳；避免视线被遮挡，遮挡不超过标尺在望远镜中截长的20%。观测时用测伞遮蔽阳光，对于电子水准仪，施测时均装遮光罩。
（6）自动安平水准仪的圆水准器，严格置平。在连续各测站上安置水准仪时，使其中两脚螺旋与水准路线方向平行，第三脚螺旋轮换置于路线方向的左侧与右侧。除路线拐弯处外，每一测站上仪器与前后视标尺的三个位置，一般为接近一条直线。
（7）观测过程中为保证水准尺的稳定性，选用7.5kg的尺垫，水准观测路线必须路面硬实，观测过程中尺垫踩实以避免尺垫下沉。同时观测过程中避免仪器安置在容易震动的地方，如果临时有震动，确认震动源造成的震动消失后，再激发测量键。水准尺均借助尺撑整平扶直，确保水准尺垂直。

5 平差计算

5.1 平差软件

平差软件采用的是科傻平差系统（COSA），全称：地面测量工程控制与施工测量内外业一体化和数据处理自动化系统。
5.2 平差流程（如图3）

6 测量精度要求

工作基点和沉降点测量按二等标准进行，控制网的各项要求及精度指标按照表

1、表

2、表3和表4的规定执行。

其中 Δ-测段往返高差不符值（mm）
L-测段长或环线长（km）
n-测段数
W-符合或环线闭合差（mm）
N-水准路线环数

7 水准工作基点及沉降观测点的测量

7.1 观测方法

采用单路线往返观测，一条路线的往返测必须使用同一类型仪器和转点尺垫，沿同一路线进行。观测成果的重测和取舍按《国家

一、二等水准测量规范》（GB12897—2006）有关要求执行。如表5：

7.2 工作基点网测量

杨家庄大桥工作基点网由CPII221、CPII223两个水准基点构成符合水准路线，工作基点间距沿桥向200m左右布设，依次YJZ1、YJZ2，线路往返总长度2.5km测量按二等水准测量方法进行，计算采用科傻平差系统进行严密平差。其观测结果见表6、表7，从表中结果可见杨家庄大桥水准工作基点网的测量成果完全符合沉降观测的精度要求。

7.3 沉降观测点的测量

杨家庄大桥沉降观测根据施工进度及沉降观测的要求目前已经完成了1-4号墩的阶段性沉降观测任务，对该桥沉降观测进行分析。测量按三等变形测量等级，二等水准测量方法进行。观测频率见下表8，每次沉降观测作业，采用相同的图形或观测路线和观测方法，使用同一仪器和设备，固定的观测人员，在基本相同的环境和观测条件下进行观测，具体精度要求见表9、表10。
平差计算采用科傻平差软件进行严密平差，以杨家庄大桥的1号墩为例，根据每次平差结果编辑沉降记录表、沉降记录汇总表及沉降量直观图，如图2、图3、图4所

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示，沉降观测精度统计如表11，由表11可见杨家庄大桥的1号墩阶段性沉降观测成果符合规范要求。
8 沉降观测点的数据分析
桥涵基础沉降分析评估采用曲线回归法。沉降观测按要求分架梁前、后两阶段进行。根据桥梁墩台实际荷载情况及观测数据，采取多个阶段的回归分析及预测，综合确定沉降变形的趋势，曲线回归的相关系数不低于0.92。预测时间的确定，对于杨家庄大桥桩基础采用嵌岩桩基础，按设计要求采用两次预测的方法，两次预测的时间间隔不少于30天，首次回归分析时不少于30天。两次回归结果预测的最终沉降的差值不大于8mm，可判定沉降满足无碴轨道的架梁条件。架梁前进行观测，架梁后至铺轨前按要求进行观测，沉降预测的时间间隔满足以下条件：
式中：
S（t）：预测时的沉降观测值；
：预测的最终沉降值。
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。铺设无碴轨道技术条件的评定，处于岩石地基等良好地质的桥涵，如杨家庄大桥嵌岩桩基础，当墩台沉降值趋于稳定且沉降量不大于5mm时，可判定沉降满足无碴轨道铺设条件。
9 结语
通过对桥涵的施工全过程沉降观测，数据的科学分析，判定沉降满足无碴轨道铺设时间，是客运专线无碴轨道成功与否的关键之

一、对客运专线无碴轨道有着重要意义。

参考文献：
TB10601-2009高速铁路工程测量规范[S].北京：中国铁道出版社，2009.
GB/T 12897-2006国家

一、二等水准测量规范[S].

[3]黄声享，尹晖，蒋征.变形监测数据处理[M].武汉：武汉大学出版社，2004.