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摘要：客运专线无渣轨道对桥涵工程工后沉降要求严格、标准高。影响沉降计算的因素很多，通过对沉降观测数据系统综合分析评估，验证或调整设计措施，使桥涵工程达到规定的变形控制要求。本文以哈尔滨至大连客运专线四平段为例，介绍了高速铁路客运专线中桥涵的沉降观测技术设计。论文根据工程特点和规范要求，从客运专线沉降监测网的建立、观测内容、观测方法、观测精度、观测频次、数据整理、评估分析等方面做了比较系统的论述。
关键词：沉降观测；桥涵；技术设计
【分类号】：U213.157
引言
高速铁路的基础设施是确保高速行车的基础，高速铁路与常规铁路相比最大的区别在于线路高平顺度特性方面。因此，除了对线下工程和轨道工程的设计施工等有特殊要求以外，线下工程必须建立一套与之相适应的沉降监测体系。为了满足高速铁路建设和安全运营的要求，就要严格控制线路的工后沉降量，尤其是桥涵的工后沉降量。
本设计以哈大客运专线四平段为例，根据铁道部建设司2006年4月10日下发的《关于尽快开展〈无碴轨道铺设条件评估技术指南〉编写工作的通知》[1]的要求和《客运专线无碴轨道铁路工程测量技术暂行规定》[2]中对线下构筑物的变形测量提出的相关规定，并借鉴国外高速铁路无碴轨道铺设条件的相关评估技术要求进行编制的。通过对沉降观测数据系统综合分析评估，推算出最终沉降量和工后沉降，合理确定无渣轨道开始铺设时间，确保客运专线无渣轨道结构铺设质量。
1 概述
哈大铁路客运专线被列为我国“十一五”期间东北地区铁路建设重点工程，是我国《中长期铁路网规划》“四纵四横”客运专线网中“北京～沈阳～哈尔滨（大连）”客运专线的重要组成部分[3]，全长约900公里。中铁十九局集团哈大客运专线管段位于吉林省四平市境内，为新建铁路哈尔滨至大连客运专线站前土建工程Ⅲ标DK579+140～DK602+407.3段工程，线路全长23.2667km，其中桥梁长13.77807km，占59.22%，路基長9.48923 km，占40.78%。工程投资6.86亿元。本管段内桥梁采用矩形空心桥台，桥墩采用圆端形桥墩，当墩高 14m时采用空心墩，其余为实体墩，基础均为钻孔桩基础（摩擦桩），连续梁采用悬臂挂篮施工或支架法施工。
沉降和变形观测里程起始于DK579+140，终止于DK602+407.3，其中包括10座大桥，13个涵洞和10段路基。
2 沉降变形观测网的建立
2.1 水准基点的布设
水准基点采用铁路设计院提供的41个Ⅱ等水准点。这些水准点是铁路设计院在规划设计阶段测的高等级点，其点位精度高，保存完好。
2.2 工作基点的布设
两水准基点之间沿线路方向按间距不大于200m、距桥涵中心距离小于100m布设工作基点。工作基点布设在不受施工干扰的稳定土层内，以便长期保存和使用的地点。工作基点采用混凝土预制桩（预制时插入Ф28mm长60cm顶端圆滑的钢筋），桩周上部30cm用混凝土浇注固定并编号，埋深不得小于2.0m（本管段冻土层厚度1.6m），并应采取防护措施加以保护。
3 观测点布置
1）岩石地基、嵌岩桩基础的桥涵基础沉降可选择典型墩（台）、涵进行观测；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I孔进行；其余桥梁变形观测应逐跨、逐墩（台）布置测点，涵洞应逐个布置。
2）桥梁墩台观测点布置可在墩顶、墩身或承台上布置，每个墩台的测点总数不应少于4个。
4 桥涵沉降观测方案设计
4.1 桥涵沉降变形观测
4.1.1 观测点的位置
1）桥梁墩台沉降观测点可在墩身或承台上布置，每个墩台身及承台两侧对称布置2个观测点，涵洞沉降观测点设在涵洞边墙两侧帽石上，每个涵洞测点数8个。
2）预应力混凝土梁徐变上拱变形观测点设置在箱梁四个支点和跨中截面两侧腹板梁顶处[4]，每孔梁的测点数应不少于6个。
4.1.2 观测精度
桥涵基础沉降和梁体徐变变形观测精度为±1mm，读数取位至0.1mm。
4.1.3 观测频次
原则要求按照88号文、评估指南所规定的频次进行，根据工程的实际需要，在征得建设单位同意的前提下，可适当加密或减少频次
4.2 仪器作业方法
本次水准测量外业观测采用瑞士生产的莱卡DNA03型电子水准仪及配套一对因瓦条形码水准尺进行测量。仪器标称精度为每公里观测高差中误差0.3mm。仪器使用前须经仪器检定部门鉴定合格。
作业前须对水准仪和水准尺进行检校，作业前、后及作业过程中须定期进行水准仪视准轴与水准管轴平行性检验（即i角检验），要求对于二等水准i 15"。
二等水准测量采用单路线往返观测，且测站数为偶数，水准测量观测程序是：
往测观测顺序是：前视基本分划——后视基本分划——后视辅助分划——前视辅助分划
返测时，观测顺序与往测时相反，是“后前前后”[6]。
5 沉降观测结果的分析与评估
桥涵基础沉降分析评估应采用曲线回归法。对于预制梁桥，基础沉降应按墩台混凝土施工后、架梁前、后三阶段进行；对于原位施工的桥梁及涵洞，基础沉降应根据实际施工状态及荷载变化情况，划分多个阶段。
1）根据桥涵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，曲线回归的相关系数应不低于0.92。首次回归分析时，观测期不应少于桥涵主体工程完工后3个月，对于岩石地基等良好地质的桥涵不应少于30天[5]。
2）利用两次回归结果预测的最终沉降的差值不应大于8mm。两次预测的时间间隔一般不少于3个月，对于岩石地基等良好地质的桥涵不应少于30天。
3）桥梁主体结构完工至无碴轨道铺设前，沉降预测的时间应满足以下条件：
式中：S（t）：预测时的沉降观测值；
S（t=∞）：时间t时预测的最终沉降值[7]。
设计预测的总沉降量与通过实测资料预测的总沉降量之差不宜大于10mm。
处于岩石地基等良好地质的桥涵，当墩台沉降值趋于稳定且沉降总量不大于5mm时，可判定沉降满足无碴轨道铺设条件[8]。
6 结论
本设计以哈大客运专线四平段为例，系统论述了客运专线桥涵工程的沉降观测指导方案，讨论了沉降监测网的建立及其测量技术要求，并对桥涵的观测目的、观测内容、观测方法、观测频度、观测精度和评估方法作了比较细致的介绍，并设计了控制点、观测基点及布设图纸，为以后的工程建设提供了可参考的依据，对哈大客运专线乃至其它客运专线的沉降观测的实施具有一定的参考意义。
参考文献
[1] 关于加强客运专线铁路无碴轨道铺设条件评估工作地通知[R].工管技[2007]7号
[2] 客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定[S].铁建设[2006]189号
[3] 新建铁路哈尔滨至大连客运专线沉降变形观测系统实施细则[R].2007年12月
[4] 运专线铁路无碴轨道铺设条件评估技术指南[R].铁建设[2006]158号
[5] 客运专线无碴轨道铁路工程施工质量验收暂行标准[S].铁建设[2007]85号
[6] 王家贵，王佩贤，裴亮，（等）.测绘学基础[M].教育科学出版社，2003.
[7] 铁路路基工程施工质量验收标准[S].铁建设[2007]159号
[8] Antonio Eff-darwich，Olivier Grassin. An Upper Limit to Ground Deformation in the Island of Tenerife， Canary Islands， for the Period 1997–2006[C].Prentice-Hall International，Inc.，2008
关键词：沉降观测；桥涵；技术设计
【分类号】：U213.157
引言
高速铁路的基础设施是确保高速行车的基础，高速铁路与常规铁路相比最大的区别在于线路高平顺度特性方面。因此，除了对线下工程和轨道工程的设计施工等有特殊要求以外，线下工程必须建立一套与之相适应的沉降监测体系。为了满足高速铁路建设和安全运营的要求，就要严格控制线路的工后沉降量，尤其是桥涵的工后沉降量。
本设计以哈大客运专线四平段为例，根据铁道部建设司2006年4月10日下发的《关于尽快开展〈无碴轨道铺设条件评估技术指南〉编写工作的通知》[1]的要求和《客运专线无碴轨道铁路工程测量技术暂行规定》[2]中对线下构筑物的变形测量提出的相关规定，并借鉴国外高速铁路无碴轨道铺设条件的相关评估技术要求进行编制的。通过对沉降观测数据系统综合分析评估，推算出最终沉降量和工后沉降，合理确定无渣轨道开始铺设时间，确保客运专线无渣轨道结构铺设质量。
1 概述
哈大铁路客运专线被列为我国“十一五”期间东北地区铁路建设重点工程，是我国《中长期铁路网规划》“四纵四横”客运专线网中“北京～沈阳～哈尔滨（大连）”客运专线的重要组成部分[3]，全长约900公里。中铁十九局集团哈大客运专线管段位于吉林省四平市境内，为新建铁路哈尔滨至大连客运专线站前土建工程Ⅲ标DK579+140～DK602+407.3段工程，线路全长23.2667km，其中桥梁长13.77807km，占59.22%，路基長9.48923 km，占40.78%。工程投资6.86亿元。本管段内桥梁采用矩形空心桥台，桥墩采用圆端形桥墩，当墩高 14m时采用空心墩，其余为实体墩，基础均为钻孔桩基础（摩擦桩），连续梁采用悬臂挂篮施工或支架法施工。
沉降和变形观测里程起始于DK579+140，终止于DK602+407.3，其中包括10座大桥，13个涵洞和10段路基。
2 沉降变形观测网的建立
2.1 水准基点的布设
水准基点采用铁路设计院提供的41个Ⅱ等水准点。这些水准点是铁路设计院在规划设计阶段测的高等级点，其点位精度高，保存完好。
2.2 工作基点的布设
两水准基点之间沿线路方向按间距不大于200m、距桥涵中心距离小于100m布设工作基点。工作基点布设在不受施工干扰的稳定土层内，以便长期保存和使用的地点。工作基点采用混凝土预制桩（预制时插入Ф28mm长60cm顶端圆滑的钢筋），桩周上部30cm用混凝土浇注固定并编号，埋深不得小于2.0m（本管段冻土层厚度1.6m），并应采取防护措施加以保护。
3 观测点布置
1）岩石地基、嵌岩桩基础的桥涵基础沉降可选择典型墩（台）、涵进行观测；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I孔进行；其余桥梁变形观测应逐跨、逐墩（台）布置测点，涵洞应逐个布置。
2）桥梁墩台观测点布置可在墩顶、墩身或承台上布置，每个墩台的测点总数不应少于4个。
4 桥涵沉降观测方案设计
4.1 桥涵沉降变形观测
4.1.1 观测点的位置
1）桥梁墩台沉降观测点可在墩身或承台上布置，每个墩台身及承台两侧对称布置2个观测点，涵洞沉降观测点设在涵洞边墙两侧帽石上，每个涵洞测点数8个。
2）预应力混凝土梁徐变上拱变形观测点设置在箱梁四个支点和跨中截面两侧腹板梁顶处[4]，每孔梁的测点数应不少于6个。
4.1.2 观测精度
桥涵基础沉降和梁体徐变变形观测精度为±1mm，读数取位至0.1mm。
4.1.3 观测频次
原则要求按照88号文、评估指南所规定的频次进行，根据工程的实际需要，在征得建设单位同意的前提下，可适当加密或减少频次
4.2 仪器作业方法
本次水准测量外业观测采用瑞士生产的莱卡DNA03型电子水准仪及配套一对因瓦条形码水准尺进行测量。仪器标称精度为每公里观测高差中误差0.3mm。仪器使用前须经仪器检定部门鉴定合格。
作业前须对水准仪和水准尺进行检校，作业前、后及作业过程中须定期进行水准仪视准轴与水准管轴平行性检验（即i角检验），要求对于二等水准i 15"。
二等水准测量采用单路线往返观测，且测站数为偶数，水准测量观测程序是：
往测观测顺序是：前视基本分划——后视基本分划——后视辅助分划——前视辅助分划
返测时，观测顺序与往测时相反，是“后前前后”[6]。
5 沉降观测结果的分析与评估
桥涵基础沉降分析评估应采用曲线回归法。对于预制梁桥，基础沉降应按墩台混凝土施工后、架梁前、后三阶段进行；对于原位施工的桥梁及涵洞，基础沉降应根据实际施工状态及荷载变化情况，划分多个阶段。
1）根据桥涵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，曲线回归的相关系数应不低于0.92。首次回归分析时，观测期不应少于桥涵主体工程完工后3个月，对于岩石地基等良好地质的桥涵不应少于30天[5]。
2）利用两次回归结果预测的最终沉降的差值不应大于8mm。两次预测的时间间隔一般不少于3个月，对于岩石地基等良好地质的桥涵不应少于30天。
3）桥梁主体结构完工至无碴轨道铺设前，沉降预测的时间应满足以下条件：
式中：S（t）：预测时的沉降观测值；
S（t=∞）：时间t时预测的最终沉降值[7]。
设计预测的总沉降量与通过实测资料预测的总沉降量之差不宜大于10mm。
处于岩石地基等良好地质的桥涵，当墩台沉降值趋于稳定且沉降总量不大于5mm时，可判定沉降满足无碴轨道铺设条件[8]。
6 结论
本设计以哈大客运专线四平段为例，系统论述了客运专线桥涵工程的沉降观测指导方案，讨论了沉降监测网的建立及其测量技术要求，并对桥涵的观测目的、观测内容、观测方法、观测频度、观测精度和评估方法作了比较细致的介绍，并设计了控制点、观测基点及布设图纸，为以后的工程建设提供了可参考的依据，对哈大客运专线乃至其它客运专线的沉降观测的实施具有一定的参考意义。
参考文献
[1] 关于加强客运专线铁路无碴轨道铺设条件评估工作地通知[R].工管技[2007]7号
[2] 客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定[S].铁建设[2006]189号
[3] 新建铁路哈尔滨至大连客运专线沉降变形观测系统实施细则[R].2007年12月
[4] 运专线铁路无碴轨道铺设条件评估技术指南[R].铁建设[2006]158号
[5] 客运专线无碴轨道铁路工程施工质量验收暂行标准[S].铁建设[2007]85号
[6] 王家贵，王佩贤，裴亮，（等）.测绘学基础[M].教育科学出版社，2003.
[7] 铁路路基工程施工质量验收标准[S].铁建设[2007]159号
[8] Antonio Eff-darwich，Olivier Grassin. An Upper Limit to Ground Deformation in the Island of Tenerife， Canary Islands， for the Period 1997–2006[C].Prentice-Hall International，Inc.，2008