郑西客运专线桥梁沉降变形控制技术分析

摘 要：桥梁的沉降变形控制是客运专线质量控制的重点，是决定桥梁承载力和保证线路运营后高平顺性的重要因素。本文阐释了郑西客运专线桥梁沉降变形控制观测方法，为今后类似工程施工具有一定借鉴意义。

关键词：客运专线；桥梁；沉降变形；控制技术

中图分类号：U442.5+6 文献标识码：A

1 工程概况

郑西客运专线行经河南省洛阳市宜阳县、新安县境内段，桥梁总长占线路的60%。桥址均位于黄土丘陵区，其地形地貌和典型的工程地质如下。

1.1 工程地质

地形为黄土丘陵，植被不发育，多辟为旱地。地层为碎石土：棕黄-棕红色，干，松散，充填物为粘质黄土，层厚0～2.2m，分布局限，δ0 =250kPa；粘质黄土：褐红色，硬塑，以粘粉粒为主，土质不均，夹疆石，分布不均，δ0=250kPa。疆石土：灰白色含钙质结核，岩芯呈柱状，δ0=300kPa；泥岩：强分化，浅红色，泥质结构，块状结构岩芯呈柱状，质软，δ0=350kPa；砾岩：杂色，强分化，密实，稍湿，成分有砾石，中细砂，δ0=450kPa。

1.2 水文地质

桥址岩性较为复杂，地基岩土均一性相对较差，表层黏质黄土具轻微湿陷性，粉粒含量较高，基岩埋藏较深；地表水系不发育，地下水为孔隙潜水，谷底区地下水较发育，受大气降雨影响。

2 沉降观测

2.1 观测点

2.1.1 桥梁工程的每个墩、台均要进行沉降观测，观测标志尽量靠近地面（水面）。

2.1.2 桥墩：观测点设在墩身上，数量每墩不少于4处，分别设在每个墩的墩身四角（墩身较矮时，观测点要向外移，避免架梁后无法观测），观测点距地面（水面）高度为1m左右，特殊情况可按照确保观测精度、方便观测、利于测点保护的原则根据具体情况确定。墩身观测标埋设如下图1所示。

图1 墩身截面观测标埋设示意图

图2墩身平面观测标埋设示意图

2.1.3 桥台：观测点设在台顶（台帽及背墙顶），数量每台不少于4处，分别设在台帽两侧及背墙两侧（横桥向）。桥台观测标埋设如图3所示。

图3 桥台观测标埋设示意图

2.1.4 梁体观测标埋设

①梁体徐变布设一般在梁体混凝土浇筑完且具有一定强度后布设，应有利于预埋钢筋的定位。

②预埋钢筋的材料主要是尺寸为φ1.6cm的钢筋，在埋设时混凝土上面预留出3mm左右的长度以便于测设。

③梁体观测标埋设如图4所示。

④点A1、B1、A3、B3可根据距梁端和梁体中线距离确定，之后拉通线，根据图中尺寸点A2和点B2可以找到。

图4 梁体观测标埋设示意图

2.1.5 梁体徐变观测

对原材料变化不大、预制工艺稳定、批量生产的预应力混凝土预制梁，徐变变形观测可每30孔选择一孔进行，不足30孔按30孔计。现场浇注的预应力简支梁，大于10孔时，每10孔选择1孔进行观测，不足10孔按10孔计。每座桥至少选择1孔进行梁体徐变观测。梁体徐变观测时间为终张拉后60天以上。

2.2 观测精度

沉降监测网观测采用二等水准测量方法，使用精密水准仪进行测量。沉降水准的测量精度为±1mm，读数取位至0.1mm。水准仪精度等级为DS1级。

2.3 沉降频度

每阶段的沉降观测，在开始时一般可每周观测一次，以后视两次观测沉降量的变化情况，可适当调整沉降观测的频度，但两次的观测沉降量不大于1mm为度。桥梁墩台基础沉降观测频次（见表1）。

3 桥梁观测

3.1 墩台观测

以罗村特大桥为例，此桥共设置75个墩台，共布设沉降观测点300个。分别自2007年8月9日-2008年4月25日开始进行了下部结构的沉降观测，截至到2009年3月4日，各墩台沉降观测时间分别为308-574天。

墩台观测点在观测期内的数据通过评估软件进行分析得出参数见表4。

根据表3各墩台沉降量绘制整座桥梁沉降曲线图，见图5

根据墩台沉降预测采用曲线回归法所得参数应满足相关系数不应低于0.92，最终的沉降预测时间应满足s(t)/s(t=∞)≥75%的要求，式中s(t)-预测时的沉降观测值；s(t=∞)-预测的最终沉降值。

由表4中数据可以看出墩台观测点的相关系数为（0.99）＞0.92，s(t)/s(t=∞)为（86～91）＞75，评估结果满足规范要求；由表5可以得出相邻墩台沉降量之差小于5mm，满足规范要求。

通过对墩台沉降观测数据采用曲线回归法分析，桥梁下部施工完成6个月后沉降变形趋于稳定。

3.2 梁体观测

罗村特大桥第15孔简支箱梁（梁号：YYX31.5Q-313#，对应墩号为14#墩-15#墩），2008年10月4日预制完成，2008年10月17日对其进行终张拉，2008年11月27日出场架设；本梁徐变观测自2008年10月17日开始，截至2009年3月4日，观测时间为142天。

预制32m箱梁设计预留反拱值为11.89+5.95=17.84mm，施工预留反拱值为18mm；二期恒载前徐变净拱度值为5.95mm。

3.2.1 测设的频率

张拉前后各一次、张拉后第1天、第3天、第5天、张拉完成后，每7天为一测量周期。遇下雨雪、刮大风及极端天气情况时，观测时间顺延。

3.2.2 测设方法

（1）反拱观测：把水准仪架设在地面上，由水平靠尺引出梁底支座板处、跨中处高度，然后用塔尺放在水平靠尺上，之后分别记录读数。

（2）徐变观测：把水准仪架设在梁顶面上，塔尺分别放在之前预埋钢筋的上面，之后分别记录读数。

3.2.3 实际徐变和上拱情况

第15孔简支箱梁（梁号：YYX31.5Q-313）：设计预拱度是17.84mm，施工预留反拱值是18mm，终张前起始反拱实测值：左侧17.44mm、右侧17.55mm；终张后实测上拱值是左侧11.40mm、右侧11.24mm，（相对于梁端支点净拱度分别为-6.04mm/-6.31mm）；截至2009年3月4日最大上拱值左侧17.23mm、右侧17.05mm（相对于梁端支点净拱度分别为-0.21mm/-0.50mm）。残余徐变，左侧0.61mm，右侧0.79mm。

3.2.4梁体徐变观测结果分析

第15孔箱梁（梁号：YYX31.5Q-313）观测时间为142天,终张后观测次数19次,最大徐变为17.23mm。终张拉完成时的徐变上拱值为：左侧11.40mm、右侧11.24mm。均小于［12.485mm］(1.05×设计值),残余徐变，左侧0.61mm，右侧0.79mm，小于[7mm]的设计要求。根据规范、标准，梁体徐变符合要求。徐变曲线如图6

图6 徐变曲线图（右侧）

结语

为更好地达到设计及规范的质量要求，在以后的施工过程中应注意以下几个方面：

（1）桥梁基础工程必须严格按照设计及规范施工，成孔后必须请设计人员对每根桩的地质情况进行复验。

（2）施工过程中必须严格按施工工艺施工，加强质量控制。灌桩前二次清孔必须严格控制沉渣厚度。

（3）对于预制梁桥，基础沉降应按墩台混凝土施工后、架梁前及架梁后三阶段进行；对于原位施工的桥梁，基础沉降应根据实际施工状态及荷载变化情况划分阶段。

参考文献

[1]李明申.铁道第四勘察设计院.新建铁路郑州至西安客运专线郑州至西安客运专线郑州至渑池段施工图基础工程沉降观测实施设计，2007（1）.