变形监测技术方案
根据《高速铁路工程测量规范》的有关规定,为满足对无碴轨道线下基础工程变形评估的需要,确定无碴轨道的铺设时机,应对本线桥梁、路基、隧道等线下工程进行变形监测。开展桥梁变形监测和分析研究,对确保桥梁施工质量和安全运营、延长桥梁的使用寿命、验证工程设计与施工的效果具有重要意义。铜陵长江公铁两用大桥的变形监测包括桥梁基础、承台、墩身以及梁体的水平位移和垂直位移监测等内容,其中,桥梁基础变形监测可在施工期间由施工单位完成,本方案重点针对工程施工及验收期间桥梁承台、墩身及梁体的变形监测,其主要任务是指导桥梁基础和无碴轨道安装施工。
监测方案设计的总体思路是:依照“先整体后局部,先控制后变形”的原则进行,即首先逐次布测变形监测的基准控制网、工作基点,再在基准点或工作基点上观测桥梁承台和墩身等的沉降和水平位移。当观测条件较好时,尽可能少设或不设工作基点,直接利用基准点测量变形观测点,以降低工作量和提高变形测量精度。
监测方案包括监测精度设计、基准网及工作基点布测、观测点布设、监测周期及频次的确定、观测方法的选择、监测数据的采集、处理、分析及整理等内容。根据桥梁结构特点、地形地质条件和变形特征,本工程变形监测将以垂直位移监测为主,水平位移监测视工程需要和施工实际情况而定。
监测精度设计和监测方法选择
依据《高速铁路工程测量规范》进行本项目变形监测的精度设计,包括垂直位移监测基准网及其观测点精度设计、水平位移监测基准网及其观测点精度设计。
(1) 垂直位移监测精度设计
垂直位移监测是本工程的重点,根据《高速铁路工程测量规范》制定其精度要求。表2-1、2-2分别为垂直位移监测网和垂直位移观测点的精度要求。
表2-1 垂直位移监测网精度要求 每站高项 目 相邻两点高差中差 误差(mm) 中误差 (mm) 垂直基准网或工作基点 表2-2 垂直位移观测点精度要求 相邻点高项 目 高程中误差(mm) 差 中误差(mm) ±1.0 观测点 ±2.0 注:变形点的高程中误差是相对于最近基准点或工作基点而言。
其中承台沉降观测点可采用四等垂直位移观测等级进行观测,墩身和梁体观测点应按三等垂直位移观测等级观测。
±1.0 ±0.5 三等垂直位移观测 四等垂直位移观测 往返较差、附合或环线闭合差(mm) 精度等级 ±1.0 往返较差、附合或监测已测高环线闭合差 (mm) 差之较差 (mm) 精度等级 ±0.3 三等变形测量 (2) 水平位移监测精度设计
水平位移监测基准网及工作基点主要用作水平位移监测的控制基准。水平位移监测基准网应符合《高速铁路工程测量规范》中二等水平位移监测网的技术要求,工作基点应符合三等水平位移监测网的技术要求,其精度应符合表2-3的规定。变形观测点参照国家四等平面控制测量要求观测。
表2-3 水平位移监测网精度要求 测角 平均 中误最弱边 边长 作业要求 差 相对中误差 (mm) (\< 300 < 150 < 300 ±1.0 ≤ 1/120 按国家二等平面控制测量000 ≤ 1/80 000 ≤ 1/50 000 要求观测 按国家三等平面控制测量要求观测 参照国家四等平面控制测量要求观测 项 目 相邻点间点位中误差(mm) 水平基准网 工作基点 ±3.0 ±3.0 ±1.8 观测点 ±6.0 变形监测网布测
±2.5 变形监测网包括基准点和工作基点,它们是变形监测的基础,因此监测网点应选设在变形区域外、地质情况良好、不易发生变形的地段。基准网点是变形监测的首级控制点,应选在土质坚硬、安全隐蔽和便于长期保护的地方埋设。当基准点的数量和密度不能满足对变形体进行直接观测的需要时,应在基准网的基础上加密设置工作基点。工作基点一般应设在离观测点较近且稳定可靠的地方。一般而言,基准点、工作基点到桥址中线的距离分别宜为100~200m、50~100m。