京沪高速铁路桥梁沉降观测技术

贺向东

（中铁十二局集团建安公司，山西 太原 030024）

1 概述

高速铁路线下工程施工中路基与桥梁在铺轨前要达到0沉降的要求，且由专业评估单位对路基、桥梁、涵洞等的沉降量进行评估，评估通过才允许铺设无碴轨道。

济南西客站主站房建筑面积为99 786 m2，正线高架桥穿越城市通廊和地铁1号线，是京沪高铁济南西客站ZF标段站内双线桥，中心里程DIK419+415.0，桥长115.5 m，上部构造为（2-26.35+1-24+2-16.3）双线现浇简支箱梁，下部构造为钻孔灌注桩，桩径均为1 250 mm。0#、5#台桩长50 m，2#、3#墩桩长52 m，1#、4# 墩桩长 51 m；1#、4# 墩高 6.6 m，2#、3# 墩高 17.2 m，0#、5#台高6.6 m。

2 工程地质条件

济南西站地处冲积平原，场地地层为第四系全新统堆积层（Q4mL）和冲积层（Q3~4aL），主要由粉土、黏性土、砂土和卵石土组成。

车站基坑开挖面积大、开挖深度大，施工时进行降水排水，降水井深度至地面以下23 m，降水及基坑开挖将引起周边地面与建构筑物的不均匀沉降，而正线桥梁墩台的沉降观测尤为重要。

3 水准点复测及水准网加密测量

3.1 交接桩情况

设计院共交水准点3个，分别为CPI4007、CPI4009、CPII4009，均为二等水准点，距离施工区域最近距离1 km，最远4 km，需进行复测并加密。

加密水准点布设共计25点，覆盖了施工区域，加密测量后距离基坑最近水准点500 m，不受施工及周围环境的干扰。

3.2 复测结论

复测分两条水准路线进行，第一条线路长6.067 km，闭合差0.40 mm，测段数10，单位权中误差=0.005 mm，最弱点高程中误XK08-4=0.20 mm；第二条线路长7.566 km，测段数7，闭合差2.20 mm，单位权中误差=0.025 mm，最弱点高程中误差XK06-1=1.10 mm（严密平差软件：太原理工大学测绘科学与技术系开发的《测量数据处理系统EasyAdjPlus》）。由此判断，交接的二等水准点及加密水准点高程各项精度指标达到《国家一、二等水准测量规范》所规定的精度要求。

3.3 仪器配置

见表1。

表1 复测仪器配置

4 沉降观测网的建立

沉降观测水准网基准点使用铁三院交接的3个水准点，工作基点选用复测加密的2个二等水准点BM4006-8与BM4007-1。工作基点是每次观测使用的起终基点，施工过程中可以根据实际情况（如标高变化）调整或重设，其基点与标高必须以沉降观测网基准点为依据，联测重新确定其标高，并经监理工程师签字认可。

5 沉降观测标的设置

5.1 承台观测标

根据《京沪高速铁路线下工程沉降变形观测评估实施细则》（以下简称《细则》）中观测点要求设置，结合施工设计与现场实际情况，0#、1#、4#、5#承台观测标-1设置于加台左侧小里程角上，观测标-2设置于加台右侧大里程角上标高-4.341处，承台观测标为临时观测标。当墩身观测标正常使用后，承台观测标随基坑回填将不再使用。

5.2 墩台身观测标

墩身观测标均设在墩横向两侧圆端处，标高-3.0 m，桥台观测标设在台侧横桥向，测点数量为2处，标高相同。

6 观测线路的设计

6.1 承台观测线路

承台观测线路采用往返测，每个观测标均观测两次。观测从工作基点1出发，全部观测标观测一次后联测工作基点2，然后沿每个观测标返测并闭合至工作基点1。承台观测线路见图1。

6.2 墩身观测线路

墩身观测线路采用闭合线路，每个观测标各观测一次。观测从工作基点1出发，沿一侧观测标观测一次后联测工作基点2，然后沿另一侧观测标返测并闭合至工作基点1。墩身观测线路见图2。

7 沉降观测要求

图1 承台观测线路

图2 墩身观测线路

7.1 首次沉降观测

承台施工完成后，及时设置沉降观测点并做好标志，开始进行首次沉降观测。外业操作严格按二等水准测量规范执行，操作要严谨。

7.2 水准外业观测

在开工前和作业期间，按规定对仪器进行常规检校和经常性检查，保证仪器工作状态良好。

（1）在承台水准观测过程中，采用单路线附合往返观测，一条水准路线的闭合观测采用同一台仪器、同转点尺，电子水准仪自动记录。

（2）沿路线施测均使用大于5 kg的铸铁尺垫，水准标尺采用与仪器配套的线条式铟瓦水准标尺，使用两根竹制撑扶尺，以保证水准尺气泡居中；前后视距用经鉴定的钢卷尺进行测量，并用电子水准仪自动测距，确定每测站前后视距相等；使用干湿温度计测定气温。

7.3 沉降观测时间、方法和精度要求

（1）测量按照二等水准精度观测，测量在每2个测点间进行往返测，闭合差按二等水准小于4√K(k为公里数)，往返测互差限差小于6√K；观测精度高于±1 mm，读数取位至0.01 mm。观测按后－前－前－后的顺序进行，每一测段均为偶数站；由往测转向反测时，互换前后尺再进行观测。

（2）观测要做到三固定，即固定人员观测和整理成果、固定使用电子水准仪及铟瓦水准尺、固定观测路线和工作基点。

7.4 数据处理

在每次外业结束后，对观测数据进行全面检查，然后进行复核和验算，检查各项指标是否符合规范要求，对超限部分及时进行外业补测，完毕后将观测数据传入计算机，然后进行内业计算，打印观测原始记录资料。内业计算包含下列内容：①各测段的原始数据表格；②各测段的高差及限差统计；③水准网严密平差、精度评定和计算成果。

采用西南交大开发的《京沪高铁沉降观测评估及数据处理系统》软件进行，将电子水准仪自动记录的原始观测数据导入该软件，经过处理和平差等计算过程形成9个成果文件，见8.2观测数据，文件格式按《细则》和有关补充说明进行。

7.5 沉降量要求

墩台基础的沉降量应按恒载计算，其工后沉降量不应超过下列允许值：墩台均匀沉降量，对于有砟桥面桥梁≤30 mm，对于无砟桥面桥梁≤20 mm；静定结构相邻墩台沉降量之差要求，对于有砟桥面桥梁≤15 mm，对于无砟桥面桥梁≤5 mm；超静定结构相邻墩台沉降量之差除应满足上述规定外，应根据沉降差对结构产生的附加应力影响确定。

7.6 观测频次

见表2。

表2 墩台基础沉降观测频次表

8 提交的有关表格及数据

8.1 首次提交（测量基本信息）

（1）观测网图，即观测网平面布置示意图，格式*.dwg；

（2）控制点坐标，控制点三维坐标，格式*.xls；

（3）点位属性信息，格式*.xls；

（4）点之记和点位影像，格式分别为*.doc和*.jpg.。

8.2 观测数据（分批次提交）

（1）电子水准仪原始观测数据，格式，*.gsi；

（2）电子水准测量记录手簿，格式*.xls；

（3）水准平差文件，格式为文本文件*.inl；

（4）水准平差计算文件，格式为文本文件*.oul；

（5）水准平差成果文件，格式为文本文件*.our；

（6）控制点高程信息文件，格式为文本文件*.Bm1；

（7）内外业点号对应文件，格式为文本文件*.dyb；；

（8）高差闭合差统计文件，格式为文本文件*.gco；

（9）工作状况备注文件，文件格式为*.doc。

8.3 成果文件（分批次）

（1）桥梁承台沉降观测记录表，格式*.xls；

（2）桥梁墩（台）沉降观测记录表，格式*.xls。

8.4 数据提交周期

（1）测量基本信息一次性提交；

（2）观测数据和各种成果电子文档不到半个月提交一次；

（3）电子水准测量记录手簿纸质文档每3个月提交一次；

（4）各种成果文档的纸质文档每一年提交一次。

8.5 数据提交方式

以标段为单位统一提交，文件夹组织方式为：标段—时间—工区—作业区。

9 桥涵工程沉降评估

根据桥梁实际荷载情况及观测数据，应作多个阶段的回归分析及预测，综合确定沉降变形的趋势。首次回归分析时，观测期应不少于桥涵主体工程完工后3个月，对于岩石地基或良好地质的桥涵应不少于1个月。

评估时，将原始测量数据及用数据处理系统软件生成的各类表格分阶段提交评估单位，评估前应先递交评估申请报告。

10 总结

高铁桥梁沉降观测是一个系统工程，涉及建设、设计、监理、施工、专业评估、其他信息化检测等各单位，测量与数据处理等均通过无纸化系统与互联网传输进行关联，测量及分析结果准确可靠，其结果将直接决定能否进行无砟轨道的铺设。

京津城际铁路、武广高速铁路等施工技术成果表明，我国已经在高速铁路技术领域取得了举世瞩目的成就，并且对京沪高速铁路等在建重点工程技术进行深化完善，全面掌握长大桥梁及特殊桥梁的关键施工和监测技术，完善无砟轨道和高速铁路的施工技术，进一步提升高速铁路建造水平。

此外，铁路信息化建设步伐也在加快，并将逐步建立健全中国高速铁路技术标准体系，中国高速铁路已吸引了世界各国的目光，铁路“走出去”的战略取得重要突破。