變形監(jiān)測(cè)在重慶市五童路小石壩高架橋應(yīng)急搶險(xiǎn)工程中的應(yīng)用

郝中峰

摘要：本文以重慶市五童路小石壩高架橋應(yīng)急搶險(xiǎn)工程為實(shí)例, 簡(jiǎn)述變形監(jiān)測(cè)常規(guī)大地測(cè)量方法在大橋變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用以及其在橋梁安全隱患分析評(píng)估中的作用。

關(guān)鍵詞：變形監(jiān)測(cè)；智能機(jī)器人；基準(zhǔn)網(wǎng)；變形點(diǎn)

0引言

變形監(jiān)測(cè)是利用測(cè)量?jī)x器對(duì)變形體的變化狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)的工作，其目的是要獲得變形體的空間位置隨時(shí)間的變化特征，同時(shí)還要解釋變形的原因。變形監(jiān)測(cè)研究的對(duì)象范疇很大，可以包括全球性和區(qū)域性的變形體，也可以小到一個(gè)工程建（構(gòu)）筑物。變形監(jiān)測(cè)的測(cè)量方法主要有：常規(guī)大地測(cè)量方法，GPS方法，數(shù)字近景攝影測(cè)量方法，激光掃描方法，InSAR方法。變形監(jiān)測(cè)的成果主要利用文字、照片、表格和圖形等形式進(jìn)行直觀表達(dá)。它科學(xué)上的意義包括更好地理解變形的機(jī)理，驗(yàn)證有關(guān)工程的理論，以及建立正確的預(yù)報(bào)變形的理論和方法。

1工程概述

重慶市五童路小石壩高架橋橋梁總長(zhǎng)502.81m，為三跨一聯(lián)或四跨一聯(lián)鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁；分左右兩幅，單幅橋?qū)?5米；橋梁跨徑組合為第一聯(lián)（30+35+35+30m）+第二聯(lián)（34+38.111+34）+第三聯(lián)（30+35+35+30m）+第四聯(lián)（30+35.5+35.5+29m）預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁；設(shè)計(jì)荷載為城市-A級(jí)，人群荷載4.0kN/m2。

該橋于2003年竣工。2010年11月，五童路小石壩高架橋第二聯(lián)第七跨伸縮縫嚴(yán)重變形，梁端出現(xiàn)20cm左右的水平位移，第二聯(lián)第七跨梁端支座縱向和橫向均出現(xiàn)約8cm左右的位移。為保障車輛行人安全，管理單位對(duì)道路交通實(shí)施封閉。

為了進(jìn)一步掌握橋梁變形的狀況，對(duì)小石壩高架橋進(jìn)行全橋檢測(cè)并對(duì)橋梁及周邊地形進(jìn)行1:200地形圖測(cè)量。與橋梁竣工現(xiàn)狀地形圖做比較，發(fā)現(xiàn)小石壩高架橋橋下和周邊新增大量棄土，特別是6、7號(hào)橋墩下棄土高度達(dá)8米之多。檢測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)： 6號(hào)墩左右幅偏移都較大，達(dá)120～131mm，方向朝填土邊坡下側(cè)；7號(hào)墩左幅偏移較大，偏移量93～133mm，方向朝填土邊坡下側(cè)；7號(hào)墩右幅偏移量很小，偏移量1～19mm；左幅橋蓋梁上個(gè)別支座存在承壓不均現(xiàn)象，伸縮縫止水帶有所損壞，橋頭跳車現(xiàn)象嚴(yán)重。

是棄土推力的影響使橋梁發(fā)生變形還是設(shè)計(jì)和施工的缺陷使橋梁在重載之下發(fā)生形變？為了準(zhǔn)確地分析和查找橋梁變形的原因和變形趨勢(shì)，決定對(duì)小石壩高架橋橋面箱梁、橋墩、伸縮縫進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)工作。在小石壩高架橋周邊穩(wěn)定區(qū)域布設(shè)平面基準(zhǔn)網(wǎng)，使用測(cè)量機(jī)器人，采用雙極坐標(biāo)測(cè)量方法，對(duì)橋梁橋面進(jìn)行平面位移觀測(cè)、橋墩進(jìn)行平面位移觀測(cè)、伸縮縫變形點(diǎn)觀測(cè)，描繪橋梁現(xiàn)有變化特征，為深入分析大橋現(xiàn)有狀態(tài)及未來(lái)變化提供盡可能完備信息。

2變形觀測(cè)

2.1 大橋坐標(biāo)系的建立

為了更好地分析橋梁變形情況，建立大橋坐標(biāo)系。沿大橋縱軸線以五里店到童家院子前進(jìn)方向?yàn)閄軸正方向，左邊為左幅橋梁，右邊為右幅橋梁；從橋梁左幅到右幅（垂直與橋梁縱軸方向）為Y軸正方向。

2.2 基準(zhǔn)網(wǎng)的建立

為確?；鶞?zhǔn)網(wǎng)的穩(wěn)定性及便于長(zhǎng)期觀測(cè)需要，本次變形監(jiān)測(cè)前小石壩高架橋周邊穩(wěn)定區(qū)域布設(shè)三等GPS平面基準(zhǔn)點(diǎn)5點(diǎn)，平面工作基點(diǎn)1點(diǎn)。平面基準(zhǔn)網(wǎng)采用8臺(tái)Trimble5800 GPS接收機(jī)進(jìn)行觀測(cè)，觀測(cè)方法及數(shù)據(jù)處理精度滿足《衛(wèi)星定位城市測(cè)量技術(shù)規(guī)范》（CJJ/T 73-2010）要求。

控制點(diǎn)均澆筑強(qiáng)制歸心觀測(cè)墩標(biāo)，墩標(biāo)為鋼筋混凝土四棱臺(tái)，其上截面尺寸為20 cm×20cm，下截面尺寸為30 cm×30cm，高為1.2m 。位于地面上的墩標(biāo)，先掘出一個(gè)長(zhǎng)寬為60cm×60cm的大坑，底部掘至基巖下50cm，然后將基座鋼筋籠放在坑中，用水泥沙漿和碎石澆筑而成。

2.3 變形點(diǎn)的布設(shè)

在小石壩高架橋橋面箱梁埋設(shè)平面位移點(diǎn)16點(diǎn)，分別位于大橋二、三聯(lián)橋面東西兩側(cè)，共8對(duì)；在小石壩高架橋橋墩埋設(shè)平面位移點(diǎn)12點(diǎn)，分別位于高架橋二、三聯(lián)橋面下橋墩上。

為了了解橋梁伸縮縫的變形情況，在小石壩高架橋第一聯(lián)與第二聯(lián)、第二聯(lián)與第三聯(lián)、第三聯(lián)與第四聯(lián)的伸縮縫兩側(cè)布設(shè)伸縮縫變形點(diǎn)，共埋設(shè)變形點(diǎn)44點(diǎn)，點(diǎn)位采用帶“十”字絲的不銹鋼“I”形標(biāo)志。

2.4 變形點(diǎn)的觀測(cè)

變形觀測(cè)采用TCA2003全站儀（智能機(jī)器人），按變形觀測(cè)二級(jí)精度要求進(jìn)行觀測(cè)。

變形觀測(cè)分為2個(gè)階段實(shí)施：監(jiān)測(cè)第一階段在橋梁靜載的情況下，每天上、下午兩次對(duì)橋梁平面變形點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)，觀測(cè)周期為1周，了解橋梁有無(wú)繼續(xù)變形態(tài)勢(shì)。監(jiān)測(cè)第二階段是在對(duì)橋梁周邊棄土進(jìn)行卸載時(shí)監(jiān)測(cè)，觀測(cè)周期為2周，頻率為每天2次。主要是分析橋梁變形原因和橋梁整固階段安全防范。

3變形監(jiān)測(cè)成果分析

橋面變形點(diǎn)觀測(cè)成果如圖3-1和圖3-2所示。

從變形觀測(cè)圖3-1和3-2可以看出，在橋梁靜載狀態(tài)下（第一監(jiān)測(cè)階段內(nèi)），橋墩對(duì)應(yīng)橋面位移點(diǎn)在坐標(biāo)X方向（縱向）和Y方向（橫向）各點(diǎn)變化趨勢(shì)不明顯，總體變化區(qū)間在-4.0～+8.0mm之間；在坐標(biāo)Y方向（橫向）第二監(jiān)測(cè)階段（卸土階段）有由右幅向左幅位移變化的趨勢(shì)，卸土完成后相對(duì)平穩(wěn)趨勢(shì)不明顯。

橋墩變形點(diǎn)觀測(cè)成果如圖3-3和圖3-4所示。

從圖3-3和圖3-4可以看出，在橋梁靜載狀態(tài)下（第一監(jiān)測(cè)階段內(nèi)）橋墩無(wú)明顯變化，第二監(jiān)測(cè)階段（卸土階段）橋墩有向X位移的趨勢(shì)；在坐標(biāo)Y方向（橫向）上有明顯向左幅位移的趨勢(shì)，其中墩柱7-1位移在縱橫向上的變化均相對(duì)較明顯。

伸縮縫變形點(diǎn)觀測(cè)成果反映如下特征：

在第一監(jiān)測(cè)階段內(nèi)（橋梁靜載狀態(tài)下）箱梁第二聯(lián)與第三聯(lián)間伸縮縫變形點(diǎn)觀測(cè)值在縱向與斜向總體表現(xiàn)為增大后在一定范圍內(nèi)振蕩，最大觀測(cè)值接近14.0mm。在第二監(jiān)測(cè)階段（卸土階段）伸縮縫距離有持續(xù)增大趨勢(shì)。

4結(jié)論

1）通過(guò)小石壩高架橋第一 監(jiān)測(cè)階段所進(jìn)行的的橋面平面位移觀測(cè)、橋墩平面位移觀測(cè)、伸縮縫變形點(diǎn)觀測(cè)的數(shù)據(jù)結(jié)果可分析得出：本次觀測(cè)期間內(nèi)，小石壩高架橋橋墩、橋面平面位移較小，且變化無(wú)規(guī)律；第二聯(lián)和三聯(lián)間伸縮縫間距無(wú)明顯異常變化。

2）通過(guò)對(duì)小石壩高架橋7號(hào)墩左幅附近卸土前后的變形觀測(cè)成果分析，卸荷之后橋墩都有不同程度的向X方向和-Y方向的位移，其中7墩左幅回彈量最大；第二聯(lián)第三聯(lián)梁體也有向X方向和-Y方向的位移，第二聯(lián)和三聯(lián)間伸縮縫在棄土卸荷之后寬度增大。

本次變形監(jiān)測(cè)的結(jié)果表明：在橋梁靜載情況下小石壩高架橋無(wú)進(jìn)一步變形趨勢(shì)；在卸土過(guò)程中，橋梁有較小的回彈趨勢(shì)，橋梁整體變形位移方向與橋下填土主推力方向基本一致，初步證實(shí)了填土推力是造成小石壩高架橋發(fā)生變形的主要原因。