某特大桥桥墩施工监测方案-secret.doc
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某特大桥桥墩施工监测方案-secret.doc
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京津城际轨道交通工程
某特大桥
(162#~373#墩之间)
桥墩施工监测方案
2006年8月
目录
1工程概况 3
1.1设计概况 3
1.2主要技术标准 3
1.3工程地质条件 4
1.4气象和水文条件 5
2施工监测目的 5
3监测方案编制依据 5
4沉降测点布设 6
5监测方法 6
6监测实施 7
6.1观测精度 7
6.2监测仪器及精度 7
6.3观测测量操作 7
6.4监测频率 8
6.5成果汇报 8
7组织机构 9
8监测资料的分析处理与评价 9
9监测管理体系和质量保证措施 10
1工程概况
1.1设计概况
京津城际轨道交通工程位于华北地区,连接北京、天津两大直辖市,地处环渤海湾地区的中心地带,该地区是全国经济、技术最发达的地区之一。
本工程起讫自北京南DK0+000~终于天津站DK117+120,全长118.296km。
线路经行地区地形平坦开阔,海拔高程40.0m左右。
本段施工里程为DKXXX~DKXX,线路全长约6.94km,为跨某特大桥(162#墩~373#墩),总共209墩。
桥墩均为桩基基础,桩性为摩擦桩,桩径分别为φ1.0m、φ1.25m、φ1.5m,桩长30m至60m不等,矩形桥墩的最大墩高为12m。
其中,在本段施工里程内的各桥墩之间共有每联三跨的P.C.连续梁四联,分别位于198#~201#墩之间(60+100+60m)、202#~206#墩之间(40+64+40m)、281#~284#墩之间(80+128+80m)、289#~292#墩之间(40+64+40m),而其余桥墩之间则均为现浇简支梁。
梁体为单箱单室、变高度、变截面结构。
设计使用年限为正常使用条件下100年,抗震设计按照8度烈度地震设防。
1.2主要技术标准
铁路等级:
客运专线;
正线数目:
双线;
最小曲线半径:
5500m,北京枢纽内根据减、加速实际情况确定;
最大坡度:
20‰;
线间距:
5.0m;减、加速地段按设计速度确定;
牵引种类:
电力;
列车类型:
动车组;
到发线有效长度:
700m;
列车运行控制方式:
自动控制;
行车指挥方式:
综合调度集中。
1.3工程地质条件
根据地质报告资料,本次施工区段均在软土、松软土和地震可液化层等不良地质和特殊地质,需采取相应的工程措施。
拟建场地按自上而下的顺序地层分别为:
⑩杂填土,层厚约为1.10m;
⑩21黄褐色粉质粘土,层厚约为3.10m,硬塑;
⑩31灰褐色粉土,层厚约为3.00m,密实,稍湿;
⑩21深灰色粉质粘土,层厚约为2.50m,软塑;
⑩22黄褐色粉质粘土,层厚约为3.10m,软塑;
⑩32黄褐色粉土,层厚约为1.70m,密实,潮湿;
⑩53黄褐色细砂,层厚约为2.00m,中密,饱和;
11浅红色粘土,层厚约为2.20m,硬塑;
21黄褐色砂质粉土,层厚约为1.70m;
53黄褐色细砂,层厚约为4.20m;中密,饱和,含少量细圆砾;
21黄褐色粉质粘土,层厚约为0.70m;硬塑;
31黄褐色粉土,层厚约为2.30m,密实,潮湿;
64深褐色中砂,层厚约为1.00m,硬塑;
31黄褐色粉土,层厚约为1.00m,密实,潮湿;
21黄褐色粉质粘土,层厚约为5.00m,硬塑;
12浅红色粘土,层厚约为1.20m,软塑;
22浅红色粉质粘土,层厚约为3.40m,可塑;
54深褐色细砂,层厚约为2.10m,密实,饱和;
12浅红色粘土,层厚约为1.50m,软塑;
22浅红色粉质粘土,层厚约为2.80m,硬塑;
32褐黄色粉土,层厚约为2.20m,密实,潮湿;
12浅红色粘土,层厚约为1.00m,软塑;
22浅红色粉质粘土,层厚约为2.00m,软塑;
12浅红色粘土,层厚约为1.60m,硬塑;
32黄褐色粉土,层厚约为0.80m,密实,潮湿;
44黄褐色粉砂,层厚约为1.40m,密实,饱和。
1.4气象和水文条件
本区处于暖温带亚湿润气候大区,按对铁路工程影响的气候分区为温暖地区,冬季寒冷干燥,夏季炎热多雨,春季多风,秋季干爽且冷暖变化明显。
历年平均气温13.5℃,极端最高气温39.9℃,最冷月平均气温-2.1℃;历年平均降水量536.6mm;历年平均风速2.7m/s,最大风速13.0m/s,风向NWN,最多风向及频率9SWS、12C,历年大风日数29.8天;历年最大积雪深度10cm。
土壤最大冻结深度0.7m,标准冻结深度0.6m。
拟建场地内地下水水位差异较大,在不同的断面里程位置,稳定水位深度从2.20~22.10m不等。
2施工监测目的
通过监测桥墩在桥梁施工阶段的沉降变形,达到及时了解结构实际行为的目的。
根据监测所获得的数据,首先确保结构的安全和稳定,其次保证结构的受力合理和线形平顺,为大桥安全、顺利地建成提供技术保障。
本次监测控制的目的具体可以归纳为以下几个方面:
1、观测各桥墩的沉降变形情况,避免相邻的桥墩之间产生严重的差异沉降;
2、通过所获得桥墩在施工各阶段中变形的综合信息,进行施工的日常管理,对设计和施工方案的合理性进行评价,为优化和合理组织施工提供可靠信息,并指导后续施工。
3监测方案编制依据
1、本工程相关的勘察、设计图纸或文件及相关会议的精神;
2、《京沪高速铁路设计暂行规定》铁建设[2004]157号;
3、《铁路桥涵设计规范》(TB10002.1~TB10002.5-2005);
4、中华人民共和国国家标准《工程测量规范》(GB50026-93)。
4沉降测点布设
布设桥墩的沉降测点并对其进行相关的观测是为了能及时了解和控制桥墩的位置变化情况。
测点采用预埋钢质测点桩,需在施工单位配合下进行布设。
每个桥墩均设置承台观测标和墩身观测标。
(1)承台观测标分为观测标-1,观测标-2,观测标-1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。
(2)桥墩观测标埋设,当全高大于14m时(指承台顶至墩台垫石顶),墩身上埋设两个观测标;当墩全高小于等于14m时,埋设一个观测标。
桥墩标一般设置在墩底高出地面或常水位0.5m左右;当墩身较矮,梁底距地面净空不足4.0m时,桥墩观测标可在对应墩身埋标位置的顶帽上埋设。
测点布置好后还注意保护,设置醒目的标志,警示现场作业人员及机械注意保护,同时加强现场巡视,一旦测点遭到破坏立即设法重新补设。
5监测方法
(1)水准基点的引测
桥墩沉降观测引用的水准基点,初期采用应急测量网水准点(二等水准点,点间距约200m),全线精密控制网建立后,应改为精测网高程水准点(二等水准点,点间距约150~180m)。
并将引用应急测量网水准基点得到的沉降观测成果归算到精测网高程系统之中。
沉降观测从最近的水准基点引测,引测前对引用水准基点进行检核,检核采用复测方式进行,将前后相邻水准基点之间的高差值与原高差值进行对比,当检测的高差值与原高差值满足(l为两相邻水准基点间的距离,单位km)时,可认为拟引测水准基点处于稳固状态。
否则进一步复测,查明原因、消除问题后再进行引测。
(2)测量仪器
DINI12德国蔡司电子水准仪等。
(3)测量方法
沉降观测采用从邻近水准点测至沉降观测点,再闭合至邻近另一水准基点的符合水准路线法,有时根据需要也采用从邻近水准基点直接测至沉降观测点、并进行往返测的支路线法。
桥墩监测基点为标准水准点(高程已知),监测时通过测得各测点与水准点(基点)在t
(2)时间的高程差ΔH,可经计算得到各监测点在t
(2)时间的标准高程ht
(2),然后与上次t
(1)时间测得的高程ht
(1)进行比较,差值Δht(1,2)即为该测点的在t
(1)~t
(2)时间段的沉降值,即
Δht(1,2)=ht
(2)-ht
(1)
6监测实施
6.1观测精度
施工期间,桥墩沉降观测都严格按照有关规定进行。
(1)每测站高差中误差≤±0.5mm;
(2)每测段往返较差或附合路线允许闭合差:
±(mm)或±(mm)(注:
n为测站数;l为水准路线长度,以km计);
(3)沉降观测点相对于水准基点高差中误差≤±1.0mm。
6.2监测仪器及精度
1.DINI12电子水准仪,测量精度0.01mm;
水准测量按二级水准施测,两次读数差<0.5mm,两次高差较差<0.7mm。
测量路线按实际情况可取闭合或附合水准。
2.条码尺;
3.小钢尺﹑测钎、测绳、尺垫等。
6.3观测测量操作
(1)沉降观测每测站观测程序及具体要求根据《国家一、二等水准测量规范》(GB12897-91)有关规定执行。
(2)沉降观测测量时,置镜点、观测路线、观测人员、观测设备应相对固定,在成像清晰稳定的条件下进行观测,作业中应经常对水准仪及水准尺的水准器和i角进行检查;在同一测站观测时,不进行两次调焦,以确保观测成果质量。
(3)沉降观测记录
沉降观测数据和有关记事项目,由仪器自动记录在自备的电子文件中,同时在现场直接记录在观测手簿中。
手工记录观测手簿,按规定的统一格式执行;观测完成后,对电子记录成果进行硬拷贝。
(4)沉降观测数据处理和计算
沉降观测数据处理和计算包括:
沉降观测手簿的计算;沉降观测成果的质量评定(计算每公里或每测站水准测量偶然中误差);沉降观测点每期沉降量、累计沉降量的计算、绘制t-s(时间-沉降量)曲线;沉降分析和预测。
6.4监测频率
每个桥墩均设置承台观测标、墩身观测标。
①初始测量在承台施工完成24小时内测试一次;
②以上各级承台施工完成后24小时内测试一次;
③桥墩施工完成后第1天测试一次;
④桥墩施工完成后第7天测试一次;
⑤桥墩施工完成后第14天测试一次;
⑥桥墩施工完成后1~3月,每第14天测试一次,桥墩施工完成后4~6月,每28天测试一次。
⑦架梁以后的观测频率参照《京津城际铁路线下工程沉降观测及评估管理规定》。
具体实施时应该针对现场的施工步骤和工况,但遇到突发紧急的异常情况,必须加密观测频率。
6.5成果汇报
每月25日及时汇报测量资料,包括观测记录手簿、汇总表和观测阶段报告。
7组织机构
施工监测方组织人员如表7.1。
表7.1监测单位主要参加人员基本情况
姓名
年龄
职称、学历
主要工作
43
教授、博士
项目负责人:
全面负责,协助结构分析。
51
副教授、博士
理论指导及协调
35
讲师、博士
负责结构分析、施工监控指令填写。
27
博士
技术负责人:
负责结构分析、、突发事件处理。
26
博士
技术人员:
负责数据处理
24
硕士生
技术人员:
负责测量工作
21
高中
测工
21
高中
测工
8监测资料的分析处理与评价
取得现场桥墩沉降的监测资料后,及时进行处理,排除仪器、读数等操作过程中的失误,剔除和识别各种粗大、偶然和系统误差,避免漏测和错测,保证监测数据的可靠性和完整性,采用计算机进行监测量测资料的整理和初步定性分析工作。
1.绘出桥墩沉降随时间的变化曲线,分析总结出桥墩沉降规律;
2.据已有的资料,对桥墩的沉降曲线进行拟合,找出相对合理的桥墩沉降曲线函数;
3.运用桥墩沉降曲线函数对桥墩以后的沉降进行预测,并与以后的监测结果进行对照分析,进一步修正沉降函数,如此反复,最终找出能近似准确反映桥墩实际沉降的趋向关系式。
对每一测点的监测结果要根据管理基准和位移变化速率等综合判断结构的状况,并编写月汇总报表及分析报告,及时反馈指导施工,调整施工参数,达到安全、快速、高效施工之目的。
当桥墩沉降过大时,超过控制基准或地表出现明显的裂缝并不断发展,应立即采取措施处理。
9监测管理体系和质量保证措施
(1)成立监测管理小组,由领导和有经验的监测人员组成,在项目开展初期,编写、制定详细的监测实施大纲,使监测按计划、有步骤进行。
针对本工程监测项目的特点建立专业组织机构,由我单位派驻现场人员组成监测量测及信息反馈小组,成员由多年从事施工监测的技术人员组成,组长由具有丰富设计、科研经验,具有较高分析能力及组织协调能力的专家担任;监测的运作机制见图9.1所示。
图9.1施工监测组织机构图
(2)建立质量责任制,确保施工监测质量。
(3)测点布置力求合理,应能反映出桥梁施工过程中的实际情况。
(4)测试元件及监测仪器必须是正规厂家的合格产品,测试元件要有合格证,监测仪器要定期校核、标定。
确保仪器的质量、稳定可靠性,保证观测精度满足需要。
(5)观测前,采用增加测回数的措施,保证初始值的准确性。
(6)制定各监测点位的保护措施,定期对使用的基准点或工作基点进行稳定性检测。
(7)量测资料的储存、计算、管理均采用计算机系统进行。
(8)各个项目的监测资料必须保持有完整、清晰的监测记录、图表、曲线及文字报告。
(9)量测项目人员要相对固定,保证数据资料的连续性。
量测仪器采用专人使用、专人保养、专人检校的管理。
(10)监测数据应及时整理分析,监测报告应包括阶段变形值、变形速率、累计值,并绘制沉降曲线、历时曲线等,作必要的回归分析,及对监测结果进行评价。
(11)设定控制值,当发现监测物理量接近或超过警戒控制值时,立即报告监理,并向监理报送应急补救措施。
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