・３２２・ 第３６卷第９期 ２ ０ １ ０年３月 山 西 建 筑 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ ＶｏＬ ３６ Ｎｏ．９ Ｍａｒ． ２０１０ 文章编号：１００９ ６８２５（２０１０）０９—０３２２—０３ 城市桥梁变形监测方案研究 申冠鹏袁辉明 摘 要：提出依据定期检测的结果，指导变形监测方案的设计与实施，确定监测网的布设、周期、精度以及控制指标等内 容，总结了变形监测的实施方法，结合工程实例验证了该方法的可行性，可供目前广泛开展的城市桥梁运营管理参考借鉴。 关键词：城市桥梁，变形监测，方案设计，实施 中图分类号：Ｕ４４６．２ 文献标识码：Ａ １概述 国内外不断发生的桥梁垮塌事故，引起了人们对桥梁工作状 态的日益重视。自２０世纪８０年代开始，国内外一些大跨度桥梁 一陷位置的监控，实现变形监测的全面性和针对性。一般而言，变 形监测点应设在桥梁墩台基础等引起桥梁其他构件变位的部位， 或设置在桥跨跨中，Ｌ／４，３Ｌ／４等变形较大的部位。对于存在结 需要对劣化情况进行监控时，应增加监测 开始设计并安装长期健康监测系统；对于数量众多的城市桥梁， 构缺陷的构件或部位，控制点，如定期检测过程中发现某跨病害严重，且有可能恶化时， 般依据规范进行定期检测，少数桥梁引入静态变形监测作为运 应重点对该跨增设监测点。 营养护的必要手段，有机结合变形监测和定期检测，然而，变形监 测在城市桥梁管理养护中的应用与定期检测相对，变形监测 ２．２监测周期的确定 变形监测应从桥梁结构施工开始，到停止使用结束，贯穿整 方案的针对性和适用性不强，有待进一步深入研究。 相邻两次变形监测的时间问隔就是一个监测周期。变形 本文依据桥梁检测的结果指导监测方案的设计，确定监测网 个过程，的布设、监测周期、监测精度以及形变控制指标等内容，总结桥梁 监测周期以能系统反映所测变化过程而又不遗漏其变化时刻为 监测的实施方法，并结合工程实例论证了该方案的科学性。 原则，根据单位时间的变形量的大小及工程地质条件等外界因素 的影响来确定，当监测中发现变形异常时应加强监测次数。 ２监测方案设计 ２．１监测点位布设 桥梁变形监测点的设置应根据桥梁结构的实际情况，即定期 对特定的城市桥梁而言，监测周期的确定应根据桥梁结构的 定期检测结果、外部条件和监测费用等方面来统筹考虑。另外， 在特殊情况下，应增加监测次数，适当调整监测周期。 检测的成果以及桥梁既有档案来确定，保证对控制部位和结构缺 前导管，管长２．５ ｍ，环线间距由３０ ｃｍ变为１０ ｅｍ；每循环一排 通过以上技术措施，取得了很好的效果：隧道沿公路施工顺 设，注水泥、水玻璃双液浆作加固地层处理。必要时在开挖前全 利完成，隧道拱顶下沉量最大为ｌＯ ｍｍ，净空收敛４．３ ｍｍ，公路 断面排设超前注浆管，梅花形布设，因此注浆参数可根据现场实 最大沉降量为６．６ ｍｍ，确保了施工期间公路的正常使用和工程 际情况及时进行调整。３）加强初支背后回填注浆。初支背后回 本身的安全，取得了较好的经济与社会效益，总结得出该施工形 填注浆采用全方位回填方案，注浆时必须严格控制注浆压力在 成的参数及其分析方法，为全面分析效果开挖判定条件提供了科 ０．２ ＭＰａ－－０．５ ＳＰａ之问，如浆液扩散效果不理想，可采取加密回 学依据，可供类似工程参考。 填管的措施进行处理，不得提高注浆压力，防止结构变形。４）加 参考文献： 强监测量控。监控量测分为洞内和地面两部分：洞内监测项目有 ［１］ＧＢ ５０２９９—１９９９，地下铁道工程施工及验收规范［ｓｊ． 初支拱顶下沉、净空收敛、钢筋应力、初支与围岩接触应力，拱顶 ［２］关宝树．隧道工程施工要点集［Ｍ］．北京：人民交通出版社， 下沉和净空收敛监测点布设如图１所示。地面主要监测沿隧道 况。地面横断面沉降测点布设图及线纵向地表历时曲线图如图 ２，图３所示。 ２００６． 出版社，２００５． ［４］王梦恕．地下工程浅埋暗挖技术通论［Ｍ］．合肥：安徽教育 附近地下管线、地表沉降及隧道影响范围内地面构筑物沉降情 ［３］林宗元．岩土ｘ－．程试验监测手册［Ｍ］．北京：中国建筑工业 ４结语 出版社，２００４． Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｒｉｓｋｓ ｏｆ ｏｎｅ ｓｕｂｗａｙ ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｃｕｔｔｉｎｇ ｓｅｃｔｉｏｎ ａｌｏｎｇ ｒｏａｄ ａｎｄ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｍｅａｓｕｒｅｓ ＳＨＡＹｕａｎ－ｔｉｎｇ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔａｋｅｎ ｏｎｅ ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｃｕｔｔｉｎｇ ｓｅｃｔｉｏｎ ｗｏｒｋｓ ａｌｏｎｇ ｒｏａｄ ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ－ｓｔａｇｅ ｃｉｖｉｌ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ Ｎｏ．１ ｌｉｎｅ ｓｕｂｗａｙ ｏｆ Ｓｈｅｎｙａｎｇ ａｓ ｅｘａｍｐｌｅ．ｍａｊｏｒ ｉｒｓｋｓ ｉｎ ｔｈｉｓ ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｃｕｔｔｉｎｇ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｉＳ ｔｕｒｍｅｌ ａｌｏｎｇ ｔｕｎｎｅｌ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｂａｓｅｄ ｕｐｏｎ ｔｈｉｓ ａｎａｌｙｓｉｓ ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ ｎｄ ａｒｅ．￣ｍｎａｂｌｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｍｅ￣ｉｓｕｌ－ｅｓ ａｓ ｗｄｌ ａｓ ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｎｄ ｐａｖｅｍｅｎｔ ａｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｓｃｈｅ！ａｌｌｅｓ＆ｒｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ．Ｐｒａｃｔｉｃｅ ｒｅｃｅｉｖｅｓ ｇｏｏｄ ｅｆｆｅｃｔｓ，ｗｈｉｃｈ ａｅ— ｃｕｍｕｌａｔｅ ｇｏｏｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｓ ｆｏｒ ｓｉｍｉｌｒ ｗｏｒｋｓ．ａ Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｕｂｗａｙ，ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｃｕｔ，ｄｅｗａｔｅｒｉｎｇ，ｌｅａｋａｇｅ，ｔｅｃｈｎｉｃｅｄ ｍｅａｓｕｒｅ 收稿日期：２００９．１２—２０ 作者简介：申冠鹏（１９８２一），男，硕士，助理工程师，广东省机场管理集团公司工程建设指挥部，广东广州袁辉明（１９８５一），男，华南理工大学土木与交通学院硕士研究生，广东广州５１０６４１ ５１０４７０ 第３６卷第９期 ２ ０ １ ０年３月 申冠鹏等：城市桥梁变形监测方案研究 ・３２３・ ２．３监测精度的确定 变形监测的精度取决于监测的目的，如果观测的目的是为了 ４工程实例 广州市某立交高架桥，为多跨钢筋混凝土简支梁桥，上部结 使变形值不超过某一允许的数值而确保桥梁结构的安全，则其观 构采用吊装预制倒Ｔ形梁后现浇桥面板形式，共１５跨，全长为 测的中误差应小于允许变形值的１／１０～１／＇２０，或１ ｍｍ～２ ｍｍ； ２９４．１８ ｍ，桥宽为１１．５０ ＩＴＩ。钢筋混凝土Ｔ形梁跨径为１７．３５ ｍ～ 如果观测目的是为了研究其变形过程，则其中误差应比这个少得 １９．９６ ｍ，混凝土标号Ｃ３５。该桥于２００３年５月进行定期检测，结 多ｌ２ Ｊ。变形监测是城市桥梁运营安全评估的技术支撑，同时鉴于 果表明结构表观损伤严重，混凝土和钢筋等材料技术指标较差， 桥梁结构的重要地位，一般采用二等以上变形观测等级。 技术状况评估等级为Ｄ级。为对工作状况进行全面调查，于 ２００３年８月对该桥建立了广州市市政桥梁永久性监测网，对其结 ２．４形变控制指标的确定 １）规范要求＿３ Ｊ。对于桥梁的竖向挠度，规范规定由汽车荷载 构行为进行变形监测，复测工作于２００７年１１月完成。 （不计冲击力）所引起的竖向挠度不应超过表１所列允许值。当 ４．１监测点位布设 车辆荷载在一个桥跨范围内移动，因而产生正负两个方向的挠度 １）上部结构梁体挠度及水平位移变形监测点。本桥上部结 时，计算挠度应为正负挠度的最大绝对值之和。对于基础沉降变 构为吊装预制倒Ｔ形梁后现浇桥面板形式，共１５跨，每４跨为一 形，规范规定桥梁的墩台沉降不宜超过下列限值：ａ．墩台均匀总 联，每联选一跨布置水准高程挠度变形观测点，沿车行道两侧布 沉降值（不包括施工中的沉降）２．０ ４２（ＣＩＴＩ）；ｂ．相邻墩台均匀总 设，分别设在跨中和支点位置，共布置５×６＝３０个上部结构挠度 沉降值（不包括施工中的沉降）１．０√Ｌ（ｃｍ）；Ｃ．墩台顶面水平位 变形观测点。上部结构梁体水平位移监测点复用相应的挠度变 移值０．５￣／Ｌ。其中，Ｌ为相邻墩台间最小跨径长度，以米计。 表１桥梁允许挠度值 桥梁结构形式 ｌ 允许挠度值 １ 桥梁结构形式 ｌ允许挠度值 简支或连续桁架 ｌ Ｌ／８００ 梁的悬臂端 ｆ简支或连续板桥 ｌ Ｌ／６００ ｌ悬索桥 注：Ｌ为桥梁的计算跨径，Ｌ１为梁桥悬臂端长度 形观测点，布置３０个，采用全站仪拓普康ＧＴＳ－６０２观测两测回， 按《工程测量规范》二等水平位移测量要求观测，观测限差严格按 规范规定执行。 ２）下部结构桥墩沉降变形观测点。布设在该桥桥墩两侧距 地面０．６ ｍ位置，共布置５Ｘ ４×２＝４０个下部结构桥墩沉降变形 ２）控制计算ｌ４ Ｊ。ａ．变形控制计算。梁的跨中弯矩 ，与最 ＾ １２ 观测点。下部桥墩沉降变形观测点高程测量，采用ＮＡ２水准仪 （配ＧＰＭ３测微器），按《工程测量规范》二等水准测量要求进行精 大竖向挠度ｏＡｒｒ￣ｘ的关系可简写为：ＯＡｍａｘ＝Ｓ 。其中， 为 密水准观测，观测限差严格按照规范规定执行。 与工作荷载形式及分析方法有关的系数；ＥＬ 为计算变形时梁的 ４．２确定监测精度与周期 由《工程测量规范》规定，依据该桥实际情况，观测的目的是 抗弯刚度。ｂ．裂缝控制计算。钢筋混凝土受弯构件的最大裂缝 宽度（一）为： 一＝ 毒（砸３８０＋１ｄ０ｓ ／／，Ｏ＂ｓ＝ ＝ 定二等变形观测等级，即沉降观测的观测点测站高差中误差不大 于±０．５０ ｍｎ；位移观测的观测点测站高差中误差不大于±３．０ ｍ。 监测周期应能系统反映该桥上、下部结构监测点的变化过程 为了使变形值不超过某一允许的数值而确保桥梁结构的安全，选 Ｏ． ８７ ｐｏ￣１ｈｏ２。其中， 为考虑钢筋表面形状、荷载作用及结构形 式的系数， ＝Ｃｌ ２ ３；以为受拉钢筋直径；Ｅ为钢筋弹性模量； 而又不遗漏其变化时刻为原则。因该桥１９８６年建成使用至２００３年 Ｏ＂ｓ为钢筋应力； 为裂缝宽度计算含筋率，当 ≤０．００６时，取 ８月建立变形监测网，已经过十余年的运营，地基沉降和结构变形 ０．００６，当 ≥０．０２时，取０．０２。 趋于稳定，故选择监测周期为１年～２年，经过复测验证了该周期 能够基本满足监测要求。 ３监测方案实施 ３．１ 变形监测方法 城市桥梁的变形监测一般采用常规大地测量方法，指通过测 ４．３形变控制指标 依据规范，该桥的竖向挠度允许值为：［∞］＝Ｌ／６００＝ ｍ；桥梁的墩台沉降不宜超过下列限值：墩台均匀总沉降值 角、测边、水准等技术来测定变形的方法，常规大地测量方法包括 ２．８９ ｃ（不包括施工中的沉降）２．０￣／Ｌ＝８．３３ ｃｍ，相邻墩台均匀总沉降 以下一些典型的测量技术：精密高程测量、精密距离测量、角度测 值（不包括施工中的沉降）１．０￣／Ｌ＝４．１６ ＣＩＴＩ。 量和重力测量法。 精密高程测量一般通过几何水准测量或者电磁波测距三角 ５结语 高程测量的方法获得，在变形监测中，多采用重复精密水准仪或 桥梁定期检测能获得桥梁的局部工作状况以及结构老化程 者精密三角高程精确测定监测点之问的高差及其变化；精密距离 度等相关信息，间接获取结构应力的部分信息参数，而变形监测 测量可测定点在某个方向上的相对位移，各种新型号的精密光电 可以对桥梁在使用过程中的变形情况进行监控，获得梁体挠度、 测距仪或全站仪广泛应用于变形监测，使得变形测量中的精密距 结构沉降等几何形变信息。以定期检测结果作为变形监测方案 离测量非常便利，测距精度提高到亚毫米精度；角度测量又分为 的设计指导，可以更有针对性地对桥梁的工作状况进行监控，更 水平角测量和高度角测量，主要工具是经纬仪，包括光学经纬仪、 大程度地满足桥梁运营管理和预警的要求。 电子经纬仪、全站仪等，由伺服马达带动的全站仪（也称测量机器 参考文献： 人）可以实现自动测角、测距；重力测量可以间接测定地面高程的 ［１］贺志勇，申冠鹏．基于变形的城市桥梁健康监测系统初探 变化，成本较低，但测量精度不高。 ［Ｊ］．工程勘察，２００９，３７（３）：７２—７６． ３．２仪器选择和监测制度 应根据实际情况，采用既简便易行又符合要求的仪器仪表。 ［２］朱建军，贺跃光，曾卓乔．变形测量的理论与方法［Ｍ］．长 沙：中南大学出版社，２００４：９２—９５． 城市桥梁的变形监测是一项长期、多项目的工程，为了规范 ［３］伊晓东，李保平．变形监测技术及应用［Ｍ］．郑州：黄河水利 和指导整个监测工作的实施，应建立相应的监测制度。 出版社．２００７：１９４—２０８． 第３６卷第９期 ・３２４・ ２ ０ １ ０年３月 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ 山 西 建 筑 Ｖｏｉ．３６ Ｎｏ．９ Ｍａｒ． ２０１０ 文章编号：１００９—６８２５（２０１０）０９—０３２４—０２ 浅埋隧道施工的监控测量 张书河摘盂祥民 要：通过实例介绍浅埋隧道施工期间监控测量的目的、原则和方法，包括地表沉降和标准、周边位移允许值、围岩应 变管理基准、监控项目的管理基准及监控量测的设计等，为同类工程提供参考。 关键词：浅埋，隧道施工，监控量测，设计 中图分类号：Ｕ４５６．３ 文献标识码：Ａ ＤＫ１０３４＋８５０，ＤＫ１０３４＋８７０，ＤＫ１０３４＋８９０，ＤＫ１０３４＋９１０，每个 １概述 西村隧道跨度１６．０ ｍ，净高９．８ ｍ，隧道长度１ ７４０ ｍ，最大 断面布置７个测点。检查仪器采用Ｓ２精密水准仪。地表下沉点 的布置根据围岩类别、隧道埋深和开挖宽度确定，一般布置原则 为：中间较密、两侧渐稀。其量测频率同拱顶下沉和净空水平收 敛的量测频率。量测从开挖工作面前方Ｈ＋ｈ（隧道埋深＋隧道 埋深１５ ｍ。沿西村隧道洞身地层主要为第四系及燕山晚期侵入 花岗斑岩。隧道所处地段属于桦（墅）一亭（子）复向斜之西段（江 宁一沧波门），褶皱轴向为ＮＥ４０。－５５。，枢纽向北东昂起。隧道所 一直持续到衬砌结构封闭、下沉或趋势稳定。 处地带为仙鹤门一麒麟门北北向断裂～岩浆岩带，它是在新华夏 高度）处开始，系活动过程中，作为新华夏系的一组扭面，不断加宽加深，形成的 ２．３洞周收敛监测 １）整个隧道洞内每隔４０ ｍ设置一组收敛点，左导洞布设于 张扭性断裂破碎带上涌形成的岩浆岩带。西村隧道地下水主要 １４ ｍ和６．１４ ｍ处，右导洞布设于开挖底面线上 为基岩裂隙水及少量孔隙水，赋存于基岩裂隙及土体孑Ｌ隙之中。 开挖底面线上２．００ｍ和９．８ｍ处。测点布置在靠近工作面０．５ ｍ～２．０ｍ的断 本区基岩为中粗粒花岗岩，风化层含水性较差，但透水性较强，在 ６．４ Ｊ。２）布设时间。位置较高的一对收敛点在爆破排烟完毕 地表水补给充足的情况下，地下水量较大；黏性土含水性及透水 面上ｌ位置较低的一对收敛点在出渣完毕后立 性均差，为弱含水层及弱透水层。整座隧道涌水量平均每延米每 后立即布设并测其初值， 天流量为０．２８７ ｔ／（ｍ・ｄ），为弱含水层，水量不大，但地表水发育。 即布设并测其初值。因此在修建中，监控量测是信息化设计与施工的重要内容。 ２．４量测断面间距、量测频率及要求 １）净空变形量测断面的间距根据围岩级别、隧道断面尺寸、 ２监控量测的设计 ２．１项目选择和确定 隧道监控量测的项目应根据工程特点、规模大小和设计要求 综合选定。量测项目可分为必测项目和选测项目两大类。选测 埋置深度等确定，其问距采用表１规定。拱顶下沉量测与净空水 平收敛量测应在同一断面内进行，并用相同的量测频率，按照表２ 中变形速度和距开挖工作面距离较高的一个量测频率。 表１ 拱顶下沉及周边收敛量测间距表 围岩级别 Ｖ（浅埋） Ｖ（深埋） 项目应根据工程规模、地质条件、隧道埋深、开挖方法及其他要求 有选择地进行。监控量测工作必须紧跟开挖、支护作业。按设计 要求布设测点，并根据具体情况及时调整或增加量测的内容ｌ１ Ｊ。 量测断面间距／ｍ １Ｏ～１５ ２０～３０ 根据该工程的实际情况，确切的对地表沉降、拱顶下沉、净空 收敛、围岩与初期支护问径向压力、初期支护与二次衬砌间的径 向压力、钢拱架应力６个项目进行监测。 ＩＶ（浅埋） Ⅳ（深埋） Ⅲ ｌ０～ｌ５ ２Ｏ～３Ｏ ４０～５Ｏ Ⅱ ５Ｏ～１００ ２．２地表沉降监测 ２）地表下沉量测应根据隧道埋置深度、地质条件、地表有无 在洞口约３０ ｍ范围内，隧道埋深小于１倍洞跨范围内加密 建筑物、所采用的开挖方式等因素确定是否进行。地表下沉量测 布设７个检查断面：ＤＫ１０３４＋７９０，ＤＫ１０３４＋８１０，ＤＫ１０３４＋８３０， 的测点应与净空水平收敛及拱顶下沉量测的测点布置在同一断面 ［４］贺栓海．桥梁结构理论与计算方法［Ｍ］．北京：人民交通出 ［５］ 张俊平，姚玲森．桥梁检测［Ｍ］．北京：人民交通出版社，２００３： 版社．２００４：２４０—４５４． １５０—１５３． Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ ｕｒｂａｎ ｂｒｉｄｇｅ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｐｌａｎ ＳＨＥＮ Ｇｕａｎ－ｐｅｎｇ ＹＵＡＮ Ｈｕｉ－ｍｉＩ嚷 Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｏｆ ｒｅｇｕｌａｒ ｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎ，ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｐｌａｎ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ａｎｄ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ，ｌａｙｏｕｔ，ｃｙｃｌｅ，ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｉｎ— ｄｅｘｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｎｅｔｗｏｒｋ ａｒｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ，ａｎｄ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｉｓ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．Ｔｈｅ ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｐｌｎ ＷａＳ ｖｅｒａｉｆｉｅｄ ｂｙ ａ ｒｅａｌ ｉｎｓｔａｎｃｅ ｉｎ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｆｉｅｌｄ，ａｎｄ ｉｔ ｃａｎ ｂｅ ｕｓｅｄ ａｓ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｉｎ ｗｉｄｅｌｙ ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｏｆ ｕｒｂａｎ ｂｒｉｄｇｅ ａｔ ｐｒｅｓｅｎｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｕｒｂａｎ ｂｒｉｄｇｅ，ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ，ｐｌａｎ ｄｅｓｉｎ，ｉｇｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ 收稿日期：２００９—１２—０８ 作者简介：张书河（１９６７．），男，工程师，中铁三局集团桥隧分公司，河北邯郸盂祥民（１９８２一），男，工程师，中铁三局集团桥隧分公司，河北邯郸０５６００３ ０５６００３
