午河渡槽槽身預壓監(jiān)測與數(shù)據(jù)分析

單旭輝

（河北省南水北調(diào)工程建設管理局，石家莊 050021）

1 引言

午河渡槽位于河北省臨城縣境內(nèi)，是1座大型河渠交叉建筑物。午河渡槽槽身段為5跨預應力混凝土結(jié)構(gòu)，單跨長30m，共150m。槽身橫斷面為三槽一聯(lián)矩型槽，凈寬7m×3槽，渡槽總寬25.5m。槽身縱梁總高8.4m，中縱梁腹板厚0.7m，頂緣板寬3.0m?？v向跨端預留580mm后澆帶，預應力張拉施工完畢后，采用微膨脹劑（UEA）補償收縮2期混凝土澆筑。為保證渡槽槽身設計撓度要求，消除整個支撐系統(tǒng)的塑性變性和地基的沉降變形，需要測量出支撐系統(tǒng)的彈性變形及非彈性變形值，同時為排架預拱度的設置提供依據(jù)。

預壓監(jiān)測選擇具有代表性的第5跨支撐系統(tǒng)進行，支架搭設高度為6.9m。支架搭設完成后，最大加載按上部結(jié)構(gòu)荷載1.2倍考慮。因加載較大，故采用半跨預壓方案。預壓材料采用砂袋，分三級進行預壓。

2 支撐系統(tǒng)預壓方案

用砂袋對渡槽半跨的支架體系進行預壓，半跨支架頂縱向12.4m，過跨中延長2m，預壓縱向長度14.4m。為避免渡槽腹板處堆積過高砂袋，采用如下方案進行預壓：采用分配梁承重結(jié)構(gòu)，在底模板上堆積與渡槽底板相同重量的砂袋，在縱梁上方砂袋上，沿縱梁方向鋪設4排5根20cm×20cm、長14.4m的方木，方木上橫向擱置3排144根9m的I20a工字鋼，工字鋼在渡槽縱梁方向每間隔30cm布設1道，工字鋼上再布設砂袋。

支架預壓按預壓單元分三級加載，依次為渡槽槽身自重加其他荷載之和的60%、100%和120%。橫向加載時，沿槽身結(jié)構(gòu)中心線進行對稱布載。支架預壓分兩級卸載，卸載達到60%重量時，觀測各測點并記錄，預壓荷載應對稱、均衡、同步卸載，直至卸載完成。

3 預壓監(jiān)測點布置

3.1 地基沉降監(jiān)測點

地基沉降監(jiān)測點布置在地面支架底槽鋼上，用以觀測地基在支架預壓時，地基的沉降量和卸載后的彈性恢復量。

3.2 槽身底板高程監(jiān)測點

（1）沿渡槽縱向布置5個橫斷面，1個斷面在縱斷面中心處，其他4個斷面，兩個在中心兩側(cè)相對應的板處，另兩個斷面在與板相鄰的橫梁處，地基監(jiān)測點與縱斷面槽身高程監(jiān)測點一一對應，位于其控制點的正下方，如圖1所示。

圖1 縱向監(jiān)測布置

（2）每個監(jiān)測橫斷面上的監(jiān)測點設置6個，邊主梁、中主梁、次梁、底板處對稱布置，如圖2所示。地基沉降點與橫斷面槽身高程監(jiān)測點一一對應，共60個監(jiān)測點。編號方法為：南北方向以英文字母表示即A、B、C、D、E； 東西方向以數(shù)字表示即1、2、3、4、5、6；由此得出西南方向第1個底板監(jiān)測點為A1，則對應的地基監(jiān)測點為A1-1，依此類推。

圖2 橫向監(jiān)測布置

4 水準測量方法及監(jiān)測頻次

4.1 路線優(yōu)化設計

在遠離建筑物東側(cè)，地質(zhì)條件良好且穩(wěn)定處埋設垂直位移基準點2個（J01、J02），與60個監(jiān)測點組成垂直位移監(jiān)測網(wǎng)，按一等水準要求進行觀測，精度指標按一等水準規(guī)范執(zhí)行。高程系統(tǒng)采用獨立高程系。

4.2 精度指標

往返測高差不符值、環(huán)閉合差和檢測高差之差的限差應滿足一等水準規(guī)范精度要求。當測段長度小于0.1km時，按0.1km計算。

4.3 監(jiān)測頻次

在預壓前對底模觀測1次并記錄，加載前系統(tǒng)的觀測，作為原始數(shù)據(jù)。每級加載完成后，應每間隔8h對支架沉降量進行1次監(jiān)測，當支架底模各監(jiān)測點12h的沉降量平均值小于2mm時，再進行下一級加載。分級加載至120%時，所測數(shù)據(jù)滿足下列要求：

（1）各監(jiān)測點最初24h的沉降量平均值小于1mm；

（2）各監(jiān)測點最初72h的沉降量平均值小于5mm，表明支架和地基已基本沉陷到位，可以進行卸載，否則還要繼續(xù)持荷預壓，直至支架和地基沉陷到位方可卸載。卸載至60%和完全卸載后對地基及排架回復量各進行1次系統(tǒng)的觀測，卸載的最終回復量為彈性變形。

午河渡槽預壓監(jiān)測自2012年1月12日開始至2月7日外業(yè)觀測結(jié)束，共完成了12期觀測。2月12日完成資料整理工作。

4.4 監(jiān)測中采取的措施

（1）觀測開始前30min將儀器置于露天陰影下，使儀器溫度與外界氣溫趨于一致；

（2）水準觀測應在標尺分劃線成像清晰而穩(wěn)定時進行，觀測前水準儀上的水準器應嚴格置平；

（3）在連續(xù)各測站上安置水準儀三腳架時應使其中兩腳與水準路線方向平行，而第三腳輪換置于路線方向的左側(cè)和右側(cè)；

（4）每一測段的往返測，其測站數(shù)均應為偶數(shù)。

4.5 平差計算

由于測區(qū)范圍小，高差變化很小，溫度改正與尺長改正小于0.01mm，在平差計算中不考慮重力場的影響，不進行溫度改正和尺長改正；平差計算采用《工程測量數(shù)據(jù)采集及處理軟件集成系統(tǒng)》按距離定權(quán)間接平差進行計算，并進行精度評定。

經(jīng)過每期的數(shù)據(jù)平差所得：最大中誤差±0.9680mm/km，最小中誤差±0.1761mm/km，均滿足規(guī)范要求。

5 沉降分析

5.1 預壓60%監(jiān)測

5.1.1 預壓2期與1期監(jiān)測比較

底板的沉降平均值-4.96mm，地基沉降平均值-0.88mm。

5.1.2 預壓3期與2期監(jiān)測比較

底板沉降平均值為-0.56mm，地基沉降平均值為-0.40mm。

5.1.3 預壓4期與3期監(jiān)測比較

底板沉降平均值-0.73mm，地基沉降平均值-0.40mm。

5.2 預壓100%監(jiān)測

5.2.1 預壓5期與4期監(jiān)測比較

底板沉降平均值為-3.51mm，地基沉降平均值為-2.72mm。

5.2.2 預壓6期與5期監(jiān)測比較

底板沉降平均值為-0.47mm，地基沉降平均值為-0.40mm。

5.2.3 預壓7期與6期監(jiān)測比較

底板沉降平均值為-0.59mm，地基沉降平均值為-0.69mm。

5.3 預壓120%監(jiān)測

5.3.1 預壓8期與7期監(jiān)測比較

底板沉降平均值為-2.46mm，地基沉降平均值為-1.94mm。

5.3.2 預壓9期與8期監(jiān)測比較

底板沉降平均值為+0.09mm，地基沉降平均值為-0.01mm。

5.3.3 預壓10期與9期監(jiān)測比較

底板沉降平均值為+0.43mm，地基沉降平均值為+0.16mm。

5.4 卸載60%監(jiān)測

5.4.1 預壓11期與10期監(jiān)測比較

底板沉降平均值為+0.78mm，地基沉降平均值為+0.09mm。

5.5 卸載120%監(jiān)測

5.5.1 預壓12期與1期監(jiān)測比較

底板沉降平均值-7.83mm，地基沉降平均值-7.18mm。

通過對12期監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，沉降值隨荷載的增加而增加。預壓60%后，底板平均沉降-6.25mm，地基平均沉降-1.68mm；預壓100%后底板平均沉降-4.57mm，地基平均沉降-3.81mm；預壓120%后，底板平均沉降-1.94mm，地基平均沉降-1.79mm；完全卸載后，底板回彈量為4.93mm，地基回彈量0.10mm。

綜合分析得出：支撐系統(tǒng)整體非彈性變形量-7.83mm，含地基非彈性變形量-0.65mm，彈性變形量4.93mm，含地基回彈變形量0.10mm。

6 結(jié)語

（1）采用Trimble Dini12電子水準儀（精度指標為0.3mm/km）作業(yè)，保證了測量精度的要求，滿足了工程預壓試驗的需要。

（2）測量數(shù)據(jù)可靠，測量精度滿足一等水準測量指標。在荷載相同條件下，各期沉降平均值均小于1mm，滿足各級預壓試驗的精度。

（3）通過對午河渡槽支撐系統(tǒng)近1個月的預壓和監(jiān)測，得出了荷載與沉降量的對應關(guān)系，計算出非彈性變形與彈性變形值，為支撐系統(tǒng)預拱提供了可靠的依據(jù)，保證了槽身在施工和運行狀態(tài)下均能夠達到設計期望要求。實踐證明預壓監(jiān)測方案和半跨、分配梁承重結(jié)構(gòu)預壓方式是安全的、有效的、可行的。

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