桥梁监控变形观测实施方案(工务段)

清远市迎龙大道和清晖南路道路工程

（下穿高铁段）

高铁桥梁沉降位移监控观测 实施方案

2014年3月

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目 录

一、概述 ......................................................................................................................................... - 1 - 二、桥梁实施观测的目的 ................................................................................................................ - 1 - 三、桥梁变形观测工作内容 ............................................................................................................ - 1 - 四、所用仪器设备与介绍 ................................................................................................................ - 2 -

4.1 全站仪 ................................................................................................................................ - 2 - 4.2 精密水准仪 ........................................................................................................................ - 2 - 五、实施方法 .................................................................................................................................... - 3 -

5.1 基准网设置 ........................................................................................................................ - 3 - 5.2 观测点的设置 .................................................................................................................... - 5 - 5.3 观测点监测 ........................................................................................................................ - 6 - 5.4 观测中注意事项 ................................................................................................................ - 7 - 5.5 观测数据处理 .................................................................................................................... - 7 - 六、观测资料提供 ............................................................................................................................ - 9 - 七、作业依据标准 ............................................................................................................................ - 9 - 八、质量保证措施 ............................................................................................................................ - 9 -

8.1 项目准备质量控制(事前控制) ........................................................................................ - 9 - 8.2 监控过程质量控制(事中控制) ...................................................................................... - 10 - 8.3 竣工质量控制(事后控制) .............................................................................................. - 10 - 九、附件 .......................................................................................................................................... - 10 -

9.1 沉降、位移观测记录表 ................................................................................................... - 10 - 9.2仪器检定证书 .................................................................................................................... - 10 -

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清远市迎龙大道和清晖南路道路工程

（下穿高铁段）

高铁桥梁监控沉降位移观测实施方案

一、概述

清远市迎龙大道和清晖南路道路工程（穿越武广高铁路段），清晖南路设计“U”型槽下穿京广高铁张屋特大桥4#~5#墩及5#~6#墩之间，6#~7#墩之间设置燃气管过轨护涵，总长215m。迎龙大道 设计“U”型槽下穿京广高铁芝山特大桥6#~7#墩及7#~8#墩之间，5#~6#墩之间设置框架排水涵，8#~9#墩之间设置燃气管过轨护涵，总长216m。 二、桥梁实施观测的目的

根据施工方案和施工实际情况，对穿越的高铁桥墩相应的墩位沿桥墩的一个侧面及一个横面进行沉降观测和位移观测，目的是监测道路U型槽施工时对邻近武广高铁桥墩的影响，为施工过程提供及时有效的指导，确保武广高铁的稳定、安全运营。 三、桥梁变形观测工作内容

1、变形基准网设置

基准点在监控沉降位移观测是必不可少的，它的稳定与精确直接影响监测工作的成败。所以此次将在桥梁两侧或是桥头，变形影响区域之外稳固可靠的位置，设立《工程测量规范》要求的二等基准点。为保证所测数据的精确性，拟在桥两端(侧)各自设置3个监测基准点组成基准网。

2、观测点设置

为能够准确反映桥梁构造物实际变形，有条件将承台挖出来的地方，在承台上设置观测点，无条件挖出承台的将在桥墩正面和侧面关键部位设置施工期间观测点，以方便定期对桥梁进行沉降及位移数据观测与对比。

3、桥梁构造物变形监测

利用精密水准仪与全站仪，在统一的温度范围内定期对桥梁构造物上的观测点进行监测，测量出观测点的相对高程值与坐标值。观测期为整个施工期，如果桥梁变形不趋于稳定，应该进行加密监测。

具体观测内容为：垂直位移、墩台倾斜等。

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4、后期数据处理与分析

对所测数据进行复核、修正并绘制成曲线图表，以此作为桥梁监控管理的重要依据。

四、所用仪器设备与介绍 4.1 全站仪

垂直位移、墩台倾斜测量采用SOUTH NTS-332R全站仪，测距综合标准差b=0.4mm/km,全站仪是一种集光、机、电为一体的高技术测量仪器，是集水平角、垂直角、距离(斜距、平距)、高差测量功能于一体的测绘仪器系统。

此次主要是用来测量桥梁沉降和位移，包括测量观测点的坐标、高程和基准点角度。

全站仪 全站仪观测

4.2 精密水准仪

桥梁沉降测量采用南方二等水准仪DL2007数字式水准仪，配备数码铟钢尺，水准仪用来建立水平视线测定地面两点间高差的仪器，主要部件有望远镜、管水准器(或补偿器)、垂直轴、基座、脚螺旋。精密水准仪与一般水准仪比较，其特点是能够精密地整平视线和精确地读取读数，在结构上它有以下特点：

(1) 水准器具有较高的灵敏度，管水准器τ值为10″/2mm；

(2) 望远镜具有良好的光学性能，望远镜的放大倍数为32倍，望远镜的有效孔径47mm，视场亮度较高，十字丝的中丝刻成楔形，能较精确地瞄准水准尺

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的分划；

(3) 具有光学测微器装置，可直接读取水准尺一个分格显示(1cm或0.1cm)的1/100单位(0.1mm~0.01mm)，提高读数精度；

(4) 视准轴与水准轴之间的联系相对稳定。精密水准仪均采用钢构件，并且密封起来，受温度变化影响小。

此次监测主要是用来进行高程测量，可以检查桥梁是否沉降。

精密水准仪 水准仪读数视窗

五、实施方法 5.1 基准网设置

为保证检测控制点稳定性，并有效剔除因路线过长、通行车辆较多震动影响而引起的累积误差。拟在该桥两端各自设置3个监测基准点，共设置6个基准点组成基准网。其布设方法如下：

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清晖南路 迎龙大道

桥梁观测基准控制网

1、踏勘选点

首先调查收集测区地形图和控制点的成果资料，先在已有的地形图上拟定导线布设方案，后到现场核对、修改和落实点位。如果测区没有以前的地形资料，则要详细踏勘现场，根据地形条件及施工需要等具体情况，合理选定基准点的位置，并建立标志。选点时以下几点需要注意：

(1) 相邻基准点要相互通视；

(2) 基准点应选在土质坚硬、稳定的地方，以便于安置仪器； (3) 所选基准点必须满足观测视线超越障碍物1.3m以上； (4) 基准点应设在路线两边并距路线小于300m。 2、基准点埋设

基准点的稳定性与永久性非常重要。所有监测成果，包括坐标、距离、角度、方位角、高程等都是以标石中心标志为准。因此，标石的任何损坏或位移都会使监测成果失去作用或精度受到很大影响。可以说，埋设稳定、坚固和耐

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久基准标石，是保证控制测量质量的一个十分重要的环节。

为保证所测成果精确，此次将采用不易腐烂、耐磨的金属标志。基准点的

冻结层埋设将严格按照《工程测量规范》执行，见下图。 填土填土单位：cm 基准点设置示意图

3、测边、测角、联测，建立高程网和平面网

监测基准网按国家II等水准测量要求进行设置永久性观测点，当永久观测点与国家大地测量网联络有困难时，建立相对的基准测量系统，具体作业要求如下：

控制网测量技术要求

水准仪 水准尺 视线长度 高精度全站仪 南方DL2007 因瓦水准尺 ≤50m 环线闭合差 相邻基准点高差中误差 测站高差中误差 导线点闭合差 0.6nmm ±1mm ±0.3mm 0.6nmm SOUTH NTS-332R 由于监测时间跨度较大，为保证监测基准点的可靠性，每3个月对基准网复测一次，确认监测基准点稳定性，并及时判定剔除异常点，并使用新平差后的数据成果。 5.2 观测点的设置

1、桥墩观测点

保证观测点长期稳定等各种不利因素，桥墩观测点将沿行车道两边(靠U型槽)和高铁纵向一边设置，不少于8个位置(8个点)，测点应固于桥墩或承台上。

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每个桥墩柱左右两侧各布设4个监测点，监测点按照桥名墩位进行编号，例如张屋5#编号为“ZW5-1、ZW5-2”及芝山6#编号为“ZS6-1、ZS6-2等。

为不破坏原有桥墩，装置观测点不使用冲击钻布孔，改采用全站仪反光贴片，为不使点位有变化，采用油漆墨线在桥墩布点处做“十”字画线，万一反光贴被人为破坏后还可以原位复贴，要求测点布设牢固稳定、标志明显。观测时照准反光贴“十”字中心。

桥墩观测点位置布设

5.3 观测点监测

桥墩沉降监测按《工程测量规范》国家二等水准测量要求进行。首期观测进行两次的测量，取两次测量的均值作为监测点的原始基准值，通常用水准仪和全站仪相结合来测定观测点高程和坐标，来此判断桥梁墩台沉降、偏移。

测量路线根据地形条件与据基准点的距离，采用附合水准路线与支水准路线。

监测时将直接把全站仪架设在某一基准点上，用镜头准星对准设置的观测反光标十字，测量出各观测点的坐标值与高程值。这种方法即减轻了在观测点

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上架设棱镜的工作难度，又增强了测量数据的精确度。

4、监测频率

监测应每天进行一次。根据桥型、桥梁所处位置，在高铁桥下施工期间每天监测4次。 5.4 观测中注意事项

1、考虑到桥梁缺失原始数据，所以首期观测进行两次的测量，取两次测量的均值作为监测点的原始基准，以后各期测点与该值进行对比。

2、所有观测结果必须达到《工程测量规范》规定的精度要求，否则需重新观测。

3、为减弱行车和温度等因素对观测的影响，观测时间尽可能选择在车流量较少的时间进行，以保证观测数据的准确可靠。

4、进场作业使用的监测仪器全部经检校合格后方可使用。

5、在作业时按“三同一固定”原则进行：采用相同观测线路和观测方法；使用同一仪器和设备；在基本相同的环境和条件下作业；固定作业人员。

6、所有监测数据必须经两人计算、对照检查后方可使用。 5.5 观测数据处理

1、平面控制测量 平面线形控制精度为：

测距精度：±(2mm+2ppm) 测角精度：±2s

变形测量精度：±1mm

导线测量对误差的调整是必须的，进行调整后计算出各导线的平面坐标。 对误差的调整有以下几步进行调整： ⑴ 角度闭合差调整

闭合导线理论为一个n边形，其内角和理论值为：

∑β=(n-2)*180°

而实际当中不可避免存在误差，使得所测内角和不等于理论值，两者差值即闭合差。

fβ=∑β测-∑β理=∑β测-(n-2)*180°

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若闭合差的容许值fβ＞fβ容测说明角度闭合差超限，需重新测量。反之角度满足精度要求。将fβ以相反符号平均分配到各观测角中，将余数分配给短边的夹角，改正数为β=β测+νβ

⑵ 导线边坐标方位角推算

根据起始边的已知坐标方位角及调整后的各内角值，可得出前一边的坐标方位角和后一边的坐标方位角的关系式：

α前=α后+β-180° α前=α后-β+180°

若α前大于360°，则应减去360°使个导线边的坐标方位角在 0°~360°的范围内。

⑶ 坐标增量计算

坐标增量闭合差计算和调整

闭合导线坐标增量之和理论值应为零 ∑Δχij理=0 ∑Δyij理=0

但是从实际理论可知，闭合导线有边长和坐标方位角计算得出，尽管角度闭合差的调整以后能闭合，但是边长还是存在误差，以至于坐标增量之和不等于零，即

fχ=∑Δχij测 fy=∑Δyij

测导线全长闭合差fD是随着导线的长度增大而增大，所以导线相对闭合差是用fD/∑D来衡量的。即：

K=fD/∑D

若K≤K容表明精度满足要求，则可将坐标增量反符号按于边长的比例分配到各坐标增量上，得到纵横坐标改正数，有：

Δχij=Δχij测+νΔχij Δyij=∑Δyij测+νΔχij ⑷ 坐标增量闭合差计算和调整

根据起始点的已知坐标和改正后的坐标值Δχij和∑Δyij，即可按下列公式依次计算各导线点的坐标：

Χj=χi+Δχij

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yj=yi+Δyij

用上式推算起始点的坐标，推算值与已知值相等，依次可检核整个计算过程是否有误。

六、观测资料提供

在每次监测外业工作作业结束后7个工作日内向业主提供本次监测的监测报告，监测报告包含以下内容：

1、监测基准网观测数据； 2、基准网点位平面分布图； 3、观测点位置分布图； 4、位移、沉降变化数据； 5、数据变化、时间曲线图； 6、监测成果分析资料。 七、作业依据标准

铁路桥梁长期观测应符合国家和铁路颁布的现行设计、试验检测规程的规定，此次长期观测拟参考以下规范或规程：

1、《工程测量规范》GB50026-2008

2、《建筑变形测量规程》JGJ/T 8-97，1998-6-1施行 3、《精密工程测量技术及应用》南京河海大学出版社 4、《国家标准一、二等水准测量规范》（GB127-91） 八、质量保证措施

8.1 项目准备质量控制(事前控制)

a 落实项目准备质量责任制度

b 作好项目组织设计，确定项目实施方案后，制定施工进度时，必须考虑实施顺序、监控流向，主要分部分项工程的监控方法、特殊项目的监控方法和技术措施能否保证质量。

c 检查监控仪器设备能否进入正常运转状态。

d 检查操作人员能否进入正常作业状态，劳动力的调配。

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项目质量控制过程简图

8.2 监控过程质量控制(事中控制)

监控过程质量控制是监控项目质量控制的重点。其策略为：全面控制监控过程，重点控制工序质量。

其具体措施是：技术措施有交底，凡是与监控质量有关的技术文件，如沉降、位移观测记录等都要编目建档。 8.3 竣工质量控制(事后控制)

⑴ 准备提交报告，组织自检和初步验收；

⑵ 按照规定的质量评定标准，对完成的监控任务进行质量评定； ⑶ 组织验收：

① 按合同规定的内容完成内容，且满足质量评定要求； ② 技术档案资料齐全，监控报告完整。 九、附件

9.1 沉降、位移观测记录表 9.2仪器检定证书

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