凤凰山高架桥变形监测技术方案之欧阳历创编Word文件下载.docx
《凤凰山高架桥变形监测技术方案之欧阳历创编Word文件下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《凤凰山高架桥变形监测技术方案之欧阳历创编Word文件下载.docx（24页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
（6）《国家一、二等水准测量规范》（GB12897-2007）；
（7）《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50-2011）；
（8）《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）；
（9）《城市桥梁设计规范》（CJJ11—2011）；
（10）《工程测量规范》（GB50026—2007）；
（11）凤凰山高架桥和凤凰山路、双沙路、双瑞路相关设计文件；
（12）其他相关标准和规范。
4新建桥梁沉降监测
4.1基准网布设
4.1.1基准点选择
根据《建筑变形测量规范》（JGJ8-2007）的相关技术要求，建立独立控制网，在变形区域外设置3个稳定的沉降监测基准点，同时再设置16个工作基点。
点位布置图详见图1。
变形测量的基准点应设置在变形区域以外、位置稳定、易于长期保存的地方，应定期复测。
复测周期应视基准点所在位置的稳定情况确定，在建筑施工过程中宜1月复测一次，点位稳定后宜每季度或每半年复测一次。
当观测点变形测量成果出现异常，或当测区受到地震、洪水、爆破等外界因素影响时，应及时进行复测，并对其稳定性进行分析。
4.1.2基准网测量
（1）沉降监测基准点
测量路线附合路线，由基准点出发，附和到另一个基准点上，采用后-前-前-后的观测顺序，每一测段保证为偶数站，高程使用天宝DINI03水准仪及配套铟钢尺。
测量时按前后视距等长,量好两变形点至镜点位置,并用油漆标记,以便每次监测基本保证仪器处于同一位置。
观测时前后视距差不大于0.7m，累积视距差不大于1.0m，视线距离地面最低高度不小于0.3m。
观测顺序往测时：
单数站:
后—前—前—后
双数站:
前—后—后—前
返测时正好相反，返测时需要交换测尺,以抵消零点误差的影响。
各项限差按有关规范规定执行，各项技术指标如下：
表4.1-1沉降监测控制网主要技术要求
级别
相邻基准点高差中误差（mm）
测站高差中误差（mm）
往返较差、附合或环线闭合差（mm）
检测已测点高差之较差（mm）
一级
±
0.3
0.15
0.2
注：
n为测站数
表4.1-2水准观测主要技术要求
视线长度
（m）
前后视距差
前后视距累计差
视线离地面最低高度（m）
基辅分划读数较差（mm）
基辅分划读数所测高差较差
（mm）
≤30
≤0.7
≤1.0
≥0.5
0.5
4.1.3成果计算
完成控制网外业测设完成后，对外业记录进行检查，严格控制各水准环闭合差，各项参数合格后方可进行内业平差计算。
内业计算采用科傻平差软件进行严密平差计算，起始点成果采用业主提交的最新控制点成果，高程成果取位至0.01mm。
4.1.4检核周期
受施工土体扰动影响导致区域性地表不均匀隆沉，将出现监测控制网点位位移，为确保每次监测成果的可靠，必须及时发现其位移，并复测后更新成果。
周期为每1个月复测1次进行检核。
4.1.5基准点稳定性判断
基准网观测结束后，应对基准网的稳定性进行判定，判定标准为：
表4.1-3基准点稳定性判断和改正要求表
序号
较差值△
稳定性评定
是否改正
1
△≤
稳定
不改正
2
较稳定
3
有发生位移的可能性
改正
4
发生位移
m1、m2为前后两次观测的高程/边长中误差，△为两次观测的高程/边长的变化值。
4.2墩身沉降监测
4.2.1点位布设
在桥梁每个墩柱各设置一处沉降监测点。
点位布设详见下图。
图4.2-1沉降监测标志
4.2.2测量技术要求
桥墩的沉降监测采用几何水准测量方法进行监测。
使用TrimbleDiNi03（精度0.3mm）自动安平电子水准仪，仪器及配套水准标尺均应在有效的合格检定期内。
水准仪与水准尺在使用前及使用过程中，经常规检校合格，并保留检校记录。
图4.2-2TrimbleDiNi03电子水准仪
采用往返观测，形成附合水准路线。
图4.2-3水准观测路线示意图
表4.2-1二等水准观测主要技术要求
等级
水准尺类型
水准仪
视距（m）
前后视距差（m）
测段的前后视距累积差（m）
视线高度（m）
重复测量次数
二等
铟瓦
钢尺
DS05
≥3且
≤50
≤3.0
≤2.8且≥0.55
≥2
测站限差：
两次读数差≤0.3mm，同一点往返测高差之差≤0.4mm。
观测读数和记录的数字取位：
使用数字水准仪读记至0.01mm。
观测时按以下顺序进行：
奇数站：
后—前—前—后
偶数站：
前—后—后—前
每一测段均以偶数测站结束。
观测前应进行不少于20次单次测量，达到仪器预热的目的，使仪器与外界气温趋于一致。
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%。
测量时水准仪的圆水准气泡居中。
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。
观测过程中为保证水准尺的稳定性，选用5kg以上的铸铁尺垫；
观测过程中尺垫踩实以避免尺垫下沉影响监测精度。
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。
水准尺必须借助尺撑整平扶直，确保水准尺垂直。
当相邻观测周期的沉降量超过限差或出现反弹时，应重测并分析工作基点的稳定性，必要时联测水准基点进行检测。
数据处理时，闭合差、中误差等均满足要求后进行平差计算，水准路线要进行严密平差，选用经鉴定合格的软件进行。
为更好地保证监测精度，监测过程中要求实行“五固定”，即固定人员、固定仪器、固定设备、固定观测方法及固定观测路线。
4.2.3数据处理
水准测量的内业计算应符合以下规定：
（1）计算取位，高差中数取至0.1mm，最后成果，取至0.1mm。
（2）水准测量每千米的高差中数偶然中误差按照下式计算：
式中：
—高差偶然中误差（mm）；
L—水准测量的路线长度（km）；
Δ—水准路线测段往返高差不符值（mm）；
n—往返测的水准路线的测段数。
（3）数据处理应进行严密平差，并应计算每千米高差中数偶然中误差、高差全中误差、最弱点高程中误差和相邻点的相对高差中误差。
4.3监测预警
根据桥梁工程相关技术规范及其他工程监测经验，建议采取以下监测阈值：
1）桥梁墩身累计沉降量≤20mm；
2）相邻墩身差异沉降量≤5mm。
5桥梁拓宽段监测
本项目为凤凰山高架桥左右线及GA匝道拓宽施工中的监测，主要为新桥上部结构沉降位移、新旧桥结合处的应力、应变监测，新旧桥结合处混凝土裂缝监测和挠度监测，以及结合处变形对拓宽段的影响评估。
表5-1左右主线及GA匝道现浇预应力混凝土连续箱梁桥一览表
部位
联数
孔跨布置（m）
桥宽（m）
梁高（m）
平面类型
是否与老桥拼宽
左主线
第1联
1×
26.9
13.5
1.7
直线段
是
第2联
4×
第3联
2×
23.1
9.5
右主线
12.9+25.9
25.4+35.6+24.8
9.5-15.56
缓和曲线与R=251（m）圆曲线
GA匝道
26.9+25.9
25.9+27.9+21+18.2
第4联
25+29+34+25+20
7.5
5.1新桥上部结构的沉降位移及收缩徐变挠度监测
桥梁的挠度变形是桥梁健康状况评价的重要参数，在桥梁检测、危桥改造以及新桥验收等方面都需要准确测量桥梁的挠度值。
连续梁上的观测标，布置在桥梁支点、跨中及L/4附近设置，每一跨分别在左右边缘布点，左右边缘各布置5个测点，每一跨合计10个测点，本项目共布设142个挠度测点。
同时再布设3个沉降基准点，基准点设置在施工区域外，地质条件稳定的区域。
图5.1-1连续梁挠度测量布点图
桥梁徐变观测采用几何水准观测，观测按《国家一、二等水准测量规范》二等水准测量精度要求形成闭合水准路线，沉降观测点位布设及水准路线观测示意图如图5.1-2所示，其中测点1，2，3，4构成第一个闭合环，测点3，4，5，6构成第二个闭合环。
5
6
图5.1-2桥梁梁部挠度观测水准路线示意图
监测频次：
本项目对新桥进行收缩徐变挠度监测的时间节点分别为：
支架卸载后、新旧桥拼接前、拼接完成、拼接后3个月、6个月、1年及2年。
共监测7次。
5.2新旧桥结合处的应力应变监测
（1）测点布置
桥梁结构应力过大，将会对桥梁产生破坏。
因此必须对拼宽段桥梁的结构应力进行监测。
可采用表面应变计粘贴在主梁跨中位置，来监测由于基础不均匀沉降而带来的应力变化。
由于所监测桥梁对不均匀沉降更为敏感，需要加强沉降带来的应力变化测量，墩柱、盖梁及主梁应力测点布置的原则应以体现结构的内力控制断面，准确反映结构内力变化为宜。
图5.2-1应力计布置示意图
（2）测点埋设方法
应力应变监测采用振弦应变计。
在混凝土浇筑前，在控制截面位置将应变计绑扎在相应位置处的钢筋上。
为保证埋设的振弦应变计有较高的成活率和测量精度，需对埋设的应变计特殊处理和进行多项检查。
首先，为防止外界电磁场干扰，全部采用多股铜芯屏蔽线；
其次，由于监测属于长时间稳定性测量，且连接线较长，对连接线采用焊接，并在接头处用绝缘胶布反复包扎，再用703硅胶进行密封；
然后用万用电表测量有无断路，检查引线与被测构件有无短路。
在操作中尽可能准确地使振弦应变计与纵向应力方向保持一致。
在安装传感器之前对传感器进行标定，确保数据采集的准确。
（3）测量方法
a）检测原理：
本次监测使用高精度振弦式表面应变计，当被测结构物发生变形时，将带动表面应变计产生变形，变形通过前、后端座传递给振弦转变成振弦应力的变化，从而改变振弦的振动频率。
电磁线圈激振振弦并测量其振动频率，频率信号经电缆传输至读数装置，即可测出引起被测结构物变形的应变量。
同时可同步测出布设点的温度值。
b）数据采集
将每个桥区，安放一个多通道的数据采集器，通过电缆与表面应变计连接，同时与一个无线收发模块连接。
数据采集仪采集频率值，也可采集电阻值，可以全天候自动采集。
所采集的数据通过安装的收发模块进行无线传输，在室内通过网络接收。
c）数据处理方法由于应变计给出的是振动频率，因此需要转换成应力值。
数据转换方法如下：
I.应变量数据计算方法：
uε=△F/k，△F=Fo²
-F1²
uε—应变量
△F—实时测量的应力计输出值相对于基准值的变化量，单位为kHz2；
k—表面应力计的率定系数，由厂家出具的应力计卡片给予；
F1—表面应变计实时测量值；
Fo—表面应变计初始准值。
II.压力值计算方法
Pm=uε/A
A—表面应变计每kN对应的的应变量（uε）。
计算机接收到的数据通过专用软件进行实时处理，可以直接生成报表及应力变化曲线图。
5.3新旧桥结合处的混凝土裂缝监测
裂缝监测是为了了解其现状和掌握其发展情况。
裂缝观测应测定建筑物上的裂缝分布位置，裂缝的走向、长度、宽度及其变化程度。
观测的裂缝数量视需要而定，主要的或变化大的裂缝应进行观测。
以便根据这些资料分析其产生裂缝的原因和它对建筑物安全的影响；
及时地采取有效措施加以处理。
5.3.1自动化测量原理
本项目采用VWJ型振弦式表面裂缝计，VWJ型振弦式位移计主要由振弦式敏感部件、拉杆、及激振拾振电磁线圈等组成，如图所示。
图5.3-1传感器结构图
当结构物伸缩缝或裂缝的开合度（变形）发生变化时，会使位移计左、右安装座产生相对位移，该位移传递给振弦，使振弦受到应力变化，从而改变振弦的振动频率。
电磁线圈激拨振弦并测量其振动频率，频率信号经电缆传输至读数装置或数据采集系统，再经换算即可得到被测结构物伸缩缝或裂缝相对位移的变化量。
同时由位移计中的热敏电阻可同步测出埋设点的温度值。
a．当外界温度恒定位移计仅受到轴向变形时，其变形量J与输出的频率模数△F具有如下线性关系：
J′=ｋ*△F△F=F-F0式中：
ｋ—位移计的最小读数，单位为mm/kHz2；
由公司所附卡片给出。
△F—实时测量的位移计输出值相对于基准值的变化量，单位为kHz2；
F—实时测量的位移计输出值，单位为kHz2；
F0—位移计的基准值，单位为kHz2。
b．当位移计不受外力作用时仪器前后两安装座的标距不变，若温度增加△T时，位移计有一个输出量△J′，这个输出量仅仅是由温度变化而造成的，因此在计算时应给以扣除。
通过实验可知：
△F′与△T具有下列线性关系：
ｋ*△F′=-ｂ*△T
△T=T-T0
ｂ—位移计的温度修正系数，单位为mm/℃；
△T—温度实时测量值相对于基准值的变化量，单位为℃；
T—温度的实时测量值，单位为℃；
T0—温度的基准值，单位为℃。
c．埋设在混凝土建筑物内或其它结构物上的位移计，受到的是变形和温度的双重作用，因此位移计一般计算公式为：
J=ｋ*（F-F0）＋（ｂ-α）*（T-T0）
J—被测结构物的变形量，单位为mm；
α—被测结构物的线膨胀系数，单位为mm／℃；
仪器的线性膨胀系数大致在10×
10-6mm/C°
左右，非常接近混凝土的线性膨胀系数α，因此温度修正几乎可以忽略。
由于温度修正系数ｂ－α≈0，位移计一般计算公式为：
J=ｋ×
△F
5.3.2安装方法
1）按照设计施工要求，在混凝土建筑物与基岩之间的边界缝及重力坝坝基、拱坝的拱座接缝中安装埋设时也须要钻孔，钻孔可采用钻机造孔，孔径￠90-120㎜，最大孔斜不得超过1％。
孔造好後，检查钻孔深度，须采用高压水冲孔，直至孔內水变清。
2）除去传递杆加上锚头长度40㎝外，其余部分全部用沥青、麻布或白布带扎紧。
3）传递杆长度一般为1.5～2米，杆长应比孔深小15-20㎝，埋没时应向孔底填5㎝深砂浆做垫层，再放入接好锚头的传递杆，并继续填充40㎝深砂浆，如孔底有裂隙，可适当增加砂浆填量。
4）传递杆埋入24小时固定後，随即将仪器保护管用連接套与传递杆連接好，然后再将测逢计一端螺丝轻轻地旋入保护管内的連接套上，再用棉纱及纱布等堵住保护管口，保护好仪器的波纹管，以防灌浆时水泥浆进入。
5.按设计要求测逢计如须进行预拉，可另外用固定框架卡住测逢计法兰盘（直径为￠37㎜），使测逢计与保护管及固定框架固定在一起。
6邻近既有建（构）筑物监测
6.1测点布设
在跨沙河排洪渠桥桩基施工过程中，对周边建构筑物将会产生安全影响，因此必须要进行水位位移和沉降监测，以确保周边建构筑物的安全和居民财产安全。
图6.1-1既有建构筑物
本监测项目埋设沉降基准点3个，沉降监测点20个，其中既有桥墩身沉降监测点12个，房屋沉降监测点8个。
水平位移基准点4个，水平位移监测点应在桥墩底及墩顶各设置一个，墩底监测点距地面高约1m，墩顶监测点距墩顶约0.5m，监测位移方向应为新老桥墩桩基中心连线方向。
6.2测量方法
建构筑物沉降监测测量方法与新建桥梁墩身沉降监测方法相同。
平面位移监测采用全站仪自由设站后方交会法，并建立独立坐标系。
根据桥梁轴线与独立坐标系的相对关系可以换算出桥墩的沿新旧桥墩连线方向的位移量。
使用的仪器为莱卡全站仪TS30（测角精度0.5″，测距精度1mm+1ppm），采用的棱镜均为进口莱卡棱镜。
为更好地保证监测精度，监测过程中要求人员、仪器、设备及观测方法固定。
6.3监测频次
对于首桩施工时因加大观测频率，每挖进50cm观测一次（相邻两次观测时间不应大于2小时，采用双控原则），当监测值小于预警值时正常施工，在预警值到警戒值之间时应加强监测，达到警戒值时则需采取回灌或注浆等加相关施。
首桩为邻近既有北星高架桥墩的桩基，4座跨沙排桥均应做首桩监测。
后续桩基施工可依据首桩检测经验，适当减小观测频率。
6.4监测预警
北星高架桥下部结构采用直径1.8m桩基接直径1.5m墩柱，对外部条件影响导致的位移比较敏感，为此需对北星高架桥下部结构的位移进行定量控制。
6.4.1既有桥墩沉降现场监测控制标准
近接桩基沉降控制标准，主要依据《地铁设计规范》（GB50157-2013）规定的墩台沉降量不超过50mm，相邻墩台的差异沉降不超过20mm。
参照广州地铁西村站墩台最大允许沉降值20mm及成都乐山客运专线机场单墩沉降允许值为20mm、相邻墩台差异沉降允许值为15mm。
同时参考《城市轨道交通工程监测技术规范》（GB50911-2013）、《城市桥梁养护技术规范》（CJJ99-2003）、《公路桥涵养护规范》（JTGH11-2004），结合本工程特点，取差异沉降值10mm作为单墩沉降允许位移值。
为有效控制桩基沉降，制定桩基沉降警戒值为极值的80%作为控制标准，桩基沉降预警值为极值的40%作为控制标准。
如下表所示：
表6.4-1桩基沉降控制标准
控制标准
桩基沉降（mm）
预警值
警戒值
8
允许位移值
10
6.4.2既有桥墩水平位移现场监测控制标准
近接桩水平位移控制标准，主要根据《建筑桩基技术规范》（JTG94-2008）第5.7.2条规定的桩基地面处水平位移允许值为10mm，对于水平位移敏感的建筑物取为6mm。
结合本工程，取单桩水平位移允许值为6mm。
为有效控制桩基水平位移，制定桩基水平位移警戒值为极值的80%作为控制标准，桩基水平位移预警值为极值的40%作为控制标准。
表6.4-2桩基水平位移控制标准
桩基水平位移（mm）
2.4
4.8
6.0
7监测信息平台
为了确保在桥梁施工过程中安全可控，安装了针对应力应变和裂缝的自动化监测设备。
为了确保监测信息能自动实时传输、自动处理，并实时发送监测预报警信息到建设、监理和施工单位，必须要设计一套完整的桥梁施工全自动化监测系统。
桥梁施工全自动化监测系统能及时处理分析监测信息，当结构应力应变和裂缝位移变形达到预报警状态时，能及时有效通知建设各方，及时采取应对措施，确保施工安全可控。
图7自动化监测信息系统
88监测信息的报送
整编监测资料应考证清楚、项目齐全、数据可靠、方法合适、图表完整、说明完备。
8.1监测报告主要内容
（1）周（月）报的内容包括：
①监测项目，测点布置；
②施工进度及现场施工状况的描述；
③各监测项目的监测值的变化曲线；
④根据施工情况，对监测数据进行综合分析；
⑤对达到或超过报警值的测点应进行重点说明，并进行详细分析原因；
⑥对施工存在的问题进行评述，并提出相应的改进建议；
⑦监测小结，给予本期监测的总体评价。
（2）监测总报告内容包括：
①工程概况，监测目的；
②监测工作大纲和实施方案；
③采用的仪器型号、规格和标定资料；
④监测资料的分析处理；
⑤监测值全时程变化曲线；
⑥监测结果评述。
（3）预报警报告内容包括：
①施工进度及现场施工状况的描述；
②结合施工情况对超过预报值值的监测点进行综合分析；
③对整个监测项目进行评估分析和预测变形趋势；
④根据安全风险管理的要求，进行其它必要的分析和建议。
8.2监测报告报送时间与方式
（1）周报：
每周日向建设、监理、施工和设备管理单位提供监测周报；
（2）月报：
每月底向建设、监理、施工和设备管理单位提交监测月报；
（3）巡查报告：
定期（按时报送周报、月报）及不定期巡查现场各结构物情况，发现异常及时形成书面报告，向建设、监理、施工和设备管理单位报送异常情况巡查报告；
（4）总报告：
应在监测数据采集完全及相关资料收集齐全后15个工作日内提交，以书面形式上报。
（5）异常报告：
如遇量测数据异常及险情，应以紧急报告或异常报告的形式向建设、监理、施工和设备管理单位汇报；
（6）预、报警快报：
发现变化异常或达到预警、报警值时，则应立即通过电话、网络等形式立即向委托方及相关部门汇报情况，并同时提交书面预警和报警报告，并同施工单位共同分析原因，形成专题分析报告，分析原因并提出相应技术对策，以便采取处理措施。
9质量控制措施
9.1监测质量要求
（1）作业前，监测项目负责人应根据技术方案的要求对项目主要技术人员进行分工与技术交底。
（2）监测工作所需的仪器、设备进行规定项目的检校。
仪器在使用过程中应严格按照规定程序操作，以免测量仪器受损。
在作业中发现仪器异常时，应立即停止作业，找出原因并排除
升级会员 