隧道与桥梁监测方案.doc

重庆市轨道交通六号线二期工程重庆市轨道交通六号线二期工程 长生桥站长生桥站-刘家坪站后地下区间段刘家坪站后地下区间段 暗挖、明挖隧道与桥梁暗挖、明挖隧道与桥梁 现场监控量测实施方案现场监控量测实施方案 重庆交通大学重庆交通大学 二二一一年十月一一年十月 目目 录录 1 编制的依据.1 2 隧道工程监控量测实施方案.1 2.1 工程概况1 2.2 监测目的2 2.3 暗挖隧道监测实施方案3 2.4 明挖隧道监测实施方案10 3 桥梁工程监控实施方案.14 3.1 工程概况14 3.2 监测目的、目标15 3.3 监控实施内容16 4 监测信息反馈.26 5 监测实施组织.26 5.1 工作组织构成27 5.2 施工监测信息流程27 5.3 人员职责27 6 监测技术方案的保证措施.29 6.1 安全措施29 6.2 质量控制措施30 1 编制的依据编制的依据 （1）委托书； （2）委托方提供的图纸资料及对监控量测工作的要求； （3）长生桥站后地下区间段隧道与桥梁施工图纸； （4） 工程测量规范 （GB 50026-2007） ； （5） 地铁设计规范 （GB 50157-2003） ； （6） 客运专线无碴轨道铁路工程测量技术暂行规定中国铁道出 版社，2007 （7） 客运专线铁路隧道工程施工技术指南 （TZ214-2005） 。 （8） 建筑变形测量规范 （JGJ 8-2007） ； （9） 铁路隧道施工规范 （TB10204-2002） ； （10） 铁路隧道喷锚构筑法技术规范 （TB10108-2002） ； （11） 铁路隧道设计规范 （TB10003-2001） ； （12） 国家一、二等水准测量规范 （GB/T 12897-2006） ； （13） 建筑基坑工程监测技术规范 （GB50497-2008） ； （14） 城市轨道交通技术规范 （GB50490-2009） ； （15） 公路隧道施工技术规范JTG F60-2009。 2 隧道工程监控量测实施方案隧道工程监控量测实施方案 2.1 工程概况工程概况 重庆轨道交通项目六号线二期工程（茶园上新街，礼嘉五路口） 长生桥站刘家坪站长生桥站后地下区间段隧道起迄里程为：右线 YDK3+490.184YDK3+720，长 229.816m，左线 ZDK3+490.184ZDK3+720,长 229.816m，起点（Y（Z） DK3+490.184）顺接长生桥车站，终点（Y（Z）DK3+720）顺接路基段， 线路走行于通江大道之下，埋深较浅。其中右线 YDK3+490.184YDK3+610 段采用钻爆法施工。YDK3+610 为明暗分 界里程，YDK3+610YDK3+720 采用明挖法施工，YDK3+720 为隧路 分界里程。左线 ZDK3+490.184ZDK3+610 段采用钻爆法施工。 ZDK3+610 为明暗分界里程，ZDK3+610ZDK3+720 采用明挖法施工， ZDK3+720 为隧路分界里程。位于左线左侧 ZDK3+700ZDK3+707 设 置一雨水泵房，整个暗挖区间分暗挖断 A 型、暗挖人防 2 个断面。 2.2 监测目的监测目的 监控量测是地下工程施工的重要组成部分之一。开展重庆轨道交通 项目六号线二期工程长生桥站后地下区间段隧道暗挖及明挖段施工监控 量测，应达到如下目的： （1）通过各种有效的技术手段，快速取得可靠的监测数据，快速 评价隧道施工的安全状态，及时指导施工； （2）通过监控量测，实现信息化施工，不仅能及时掌握隧道实际 的地质情况，掌握隧道围岩、支护衬砌结构的受力特征和变形情况，据 此可以尽早发现塌方、大变形等灾害征兆，及时采取措施，保障施工安 全； （3）通过对围岩及隧道结构的受力、变形状况的深入分析，准确 评定隧道施工工艺、支护衬砌结构参数的合理性、安全性和经济性，为 优化施工提供指导，最终达到安全、优质、经济的目的； （4）监控量测还可以收集施工资料，为后期隧道运营维护和国内 其它隧道建设提供参考依据。 （5）根据监测结果，发现安全隐患，防止工程和环境破坏事故的 发生； （6）利用监测结果指导现场施工，进行信息化反馈优化设计，使 设计达到优质安全、经济合理，施工简捷； （7）将临测结果与理论预测值对比，用反分析法求得更准确的设 计算参数，修正理论公式，以指导下阶段的施工或其他工程的设计和施 工。 2.3 暗挖段隧道监测实施方案暗挖段隧道监测实施方案 2.3.1 监测项目监测项目 暗挖段隧道基本情况如表 2.3.1 所示。 表 2.3.1 区间段隧道暗挖段基本情况 隧道名称型式桩号围岩级别隧道长度(m) 左线 ZDK3+490.184 ZDK3+610 119.816 长生桥站后地下区 间段隧道暗挖段 分离式 右线 YDK3+490.184 YDK3+610 119.816 监测项目如表 2.3.2 所示。 表 2.3.2 监测项目表 监测项目监测内容 洞内围岩与支护结构观察 地表下沉监测 拱顶下沉监测 必测项目 周边位移监测 监测断面平面布置如图 2.3.1 所示： 周边位移测点 拱顶下沉测点地表沉降测点 长生桥站后地下区间 右线设计起点里程 ZDK3+490.184 明暗分界里程 YDK3+610 555 长生桥站后地下区间 左线设计起点里程 明暗分界里程 55555555555555555555 4.816 YDK3+490.184 ZDK3+610 图2.3.1 隧道监测断面平面布置图 （一）洞内围岩与支护结构观察（一）洞内围岩与支护结构观察 （1）了解在未支护时开挖面围岩的稳定性 每次爆破后进行掌子面地质情况观察。掌子面地质观察采用目测配 合数码相机进行观测、记录，及时进行掌子面地质素描，通过掌子面地 质观察，分析围岩稳定状态，区分围岩危险性不大的破坏、危险性较大 的破坏、塌方征兆的破坏三种情况，评估出现局部掉块、塌方、涌水等 灾害的可能性。 当出现异常情况，第一时间临时通报土建施工单位，及时指导施工， 并将异常情况、相关建议及时正式报告给业主和监理等相关部门。 （2）了解岩层、断层、解理、褶皱、地下水、裂隙发育情况 每次爆破后进行掌子面记录围岩的岩性、产状、节理等详细特征， 断层、破碎带等不良地质特征，同时记录地下水的水量、分布、压力、 类型等简要特征，填写掌子面地质观察记录。及时与设计文件进行对比， 如发现围岩实际情况与设计情况有所出入时，应加以重视，将异常情况、 相关建议汇报业主和监理等相关部门。 如发现突水、涌水、突泥、围岩极端破碎等特殊情况，应及时向各 方预警，上报业主、设计、监理等相关部门，并提出初步处理建议，以 供各方参考，保证隧道的施工安全。 （3）了解支护结构变形、开裂情况 初期支护状态采用目测观察为主，对初期支护喷砼、钢支撑、锚杆 出现的外鼓、裂缝、剥落、扭曲等异常现象，用数码相机、塞尺、卷尺 等进行跟踪观测并做好原始记录。 对初期支护出现的异常情况，分析出现异常情况的原因，根据具体 原因、问题的严重性向业主、监理和承包商汇报，并提出处理建议。 针对初期支护异常情况，开展跟踪监测，绘制空间分布图和时间发 展曲线，预测发展趋势，及时预警。 （4）核准围岩级别，评价和建议支护设计 根据所记录的围岩信息，参照铁路隧道设计规范 （TB10003- 2001）和地铁设计规范 （GB 50157-2003）的规定，判断围岩等级， 对各种信息进行综合分析，互相印证，对采集的信息进行综合分析，对 施工前设计所确定的结构形式、支护参数、预留变形量、施工工艺、施 工方法及各工序施做时间进行检验和修正。当出现异常情况时，应立即 采取加强锚喷支护，改变施工对策（方法、顺序、工艺） ，采取增设仰 拱及早封闭成环等措施，防患于未然，以保障隧道的稳定。 （5）了解洞口、洞内和浅埋段地表变形、建筑开裂，判断松动区 范围 在监测过程中，应及时对洞口、洞内、浅埋段地表、建筑开裂情况 地表水渗透等进行观察，判断围岩松动区范围，及时记录，发现松动或 下沉趋势过大，及时做出预警，以便相关部门作出临时支护，保障施工 安全。 （二）（二） 周边位移及拱顶下沉周边位移及拱顶下沉监测监测 （1）测点布设 级围岩监测断面应不大于 20m。围岩变化处适当加密，在各级围 岩的起始地段增设拱顶下沉测点 12 个，水平收敛 12 对。当发生较 大涌水时，级围岩量测断面的间距应缩小至 510m。断面测点布置 如图 2.3.2 所示。 A 6 4 7 5 22 1 位移测点 位移测点 位移测点 位移测点 拱顶下沉测点 拱顶下沉测点 拱顶下沉测点 1.5m1.5m 图 2.3.2 周边位移与拱顶下沉测点、测线布置 （2）监测频率及允许相对位移值 隧道周边位移及拱顶下沉监测频率、允许相对位移值分别见表 2.3.3、表 2.3.4 所示。 表 2.3.3 监测频率的确定 变形速度（mm/d）量测断面距开挖工作面的距离量测频率 10（01）B12 次/d 105（12）B1 次/d 51（25）B1 次/2d 5B1 次/周 注： B 表示隧道开挖宽度。 表 2.3.4 允许相对位移表（%） 埋深 围岩级别 300m 0.10.300.200.500.401.20 0.150.500.401.200.802.00 0.200.800.601.601.003.00 注：注： 相对位移指实测位移值与两点间距离之比或拱顶下沉实测值与隧道 宽度之比。 脆性围岩取表中较小值，塑性围岩取表中较大值。 、级围围岩可按工程类比初步选定允许值范围。 本表所列数值可在施工过程中通过实测和资料累计作适当修正。 （3）监测结束后，提交如下成果 1）周边位移和拱顶下沉监测点布置图； 2）周边位移和拱顶下沉监测成果表； 3）周边位移和拱顶下沉监测分析图； 4）监测成果分析资料 （三）（三） 地表地表下沉下沉 （1）监测方法 地表下沉量测应在开挖工作面前方 H+h（隧道埋置深度+隧道高度） 处开始，直到衬砌结构封闭、下沉基本停止时为止。地表下沉采用水准 仪和水准尺进行测量，测量精度为1mm。 （2）测点布设 测点布置如图 2.3.3、图 2.3.4 所示：以隧道开挖轮廓的两拱角为基 点，以 45 度角向地表延伸，该区域内为隧道施工影响区域，也是地表 下沉观测的范围。在每个横断面上，布置 7 个或 9 个测点，测点中间密， 两侧稀。但隧道围岩条件特别差或者隧道上部有重要建筑物时，可根据 情况进行适当加密。在监测范围以外 34 倍洞径处设水准基点，作为 各观测点高程测量的基准，从而计算出各观测点的下沉量。 测桩(2-5m) 量测范围 图 2.3.3 地表下沉测点横断面布置示意图（布设 10 个断面） 图 2.3.4 地表下沉量测范围示意图 （3）监测频率及报警值 隧道地表下沉监测频率、报警值分别见表 2.3.5 所示。 表 2.3.5 地表下沉监测频率及报警值 变形速度（mm/d）量测断面距开挖工作面的距离量测频率报警值 10（01）B12 次/d 10-5（12）B1 次/d 5-1（25）B1 次/2d 5B1 次/周 20mm 注： B 表示隧道开挖宽度。 （4）监测结束后，提交如下成果 1）地表下沉监测点布置图； 2）地表下沉沉监测成果表； 3）地表下沉监测分析图； 4）监测成果分析资料 2.3.2 仪器设备仪器设备 暗挖隧道监测所用仪器设备见表 2.3.6 所示。 表 2.3.6 仪器设备表 仪器名称数量 精密水准仪1-2 台 全站仪1 台 周边收敛仪1-2 台 电脑1 台 打印机1 台 相机1 台 注：监控时还需要埋设测点的锚桩及测桩，埋设时要符合规范的要求。 2.4 明挖段隧道监测实施方案明挖段隧道监测实施方案 2.4.1 监测项目监测项目 明挖段隧道基本情况如表 2.4.1 所示。 表 2.4.1 区间段隧道明挖挖段基本情况 隧道名称桩号隧道长度(m) 左线ZDK3+610ZD K3+720110.0 长生桥站后地下区 间段隧道明挖挖段 右线YDK3+610YDK3+720110.0 监测项目如表 2.4.2 所示。 表 2.4.2 监测项目表 监测项目监测内容 典型断面的位移监测 地面沉降监测 地下水位监测 必测项目 典型断面的顶板变形位移监测 注：地下水位监测可根据工程实际情况进行调整。 监测断面平面布置如图 2.4.1 所示： 图图 2.4.1 明挖断隧道监测断面示意图 断面 1-1、2-2、3-3、4-4、5-5、6-6、7-7、8-8、9-9 的里程桩号分 别为： YDK3+610、YDK3+625、YDK3+640、YDK3+655、YDK3+670、YDK3 +685、YDK3+700、YDK3+710、YDK3+720。 （一）地下水位变化监测（一）地下水位变化监测 （1）监测内容 测出地下水位，并且必须保证地下水位是稳定在隧道基坑基底 0.5m 下，否则需要进行降水。 （2）测点布设 基坑内地下水位监测点的布置 、当采用深井降水时，水位监测点宜布置在基坑中央和两相邻降 水井的中间部位；当采用轻型井点、喷射井点降水时，水位监测点宜布 置在基坑中央和周边拐角处，监测点数量视具体情况确定； 、水位监测管的埋置深度（管底标高）应在最低设计水位之下 35m。对于需要降低承压水水位的基坑工程，水位监测管埋置深度应 满足降水设计要求。 基坑外地下水位监测点的布置 、水位监测点应沿基坑周边、被保护对象（如建筑物、地下管线 等）周边或在两者之间布置，监测点间距宜为 2050m。相邻建（构） 筑物、重要的地下管线或管线密集处应布置水位监测点；如有止水帷幕， 宜布置在止水帷幕的外侧约 2m 处。 、水位监测管的埋置深度（管底标高）应在控制地下水位之下 35m。对于需要降低承压水水位的基坑工程，水位监测管埋置深度应 满足设计要求； （3）监测的仪器、方法及频率 地下水位监测是通过水位孔内设置水位管，采用水位计等方法进行 测量。其原理是：现在水位孔里放入水位管，再将水位仪探头自上而下 慢慢往下放，探头接触水面，仪表上的蜂鸣器就会鸣叫，此时的深度即 为水位值。而在埋设水位管时，底部 2m 长范围内的测管每隔 20cm 打 一小孔，共三排，便于地下水进入管中；同时用沙布包裹该段管子以免 管外土粒进入管中。管子下入孔底后以中粗砂封孔，地表下 2m 长范围 内管外孔隙用粘性土封堵，以免地表水流入管中。 地下水位量测宜与沉降观测同步，但不得少于沉降观测的次数。 （二）典型断面的顶板变形位移监测（二）典型断面的顶板变形位移监测 （1）内容 由于回填后的土体对拱顶产生压力，所以通过测量观测点与基准点 的相对高差变化量得出拱顶下沉量和下沉速度，其量测数据是保证施工 质量和安全的最基本资料；拱顶下沉值主要用于确认隧道衬砌的稳定性， 事先预报拱顶崩塌。 （2）测点布设 单线单洞的区间隧道中线拱顶布置一个拱顶下沉观测点，单洞双线 区间隧道中线拱顶及其两侧 24m 处的拱顶各布置一个拱顶下沉观测点。 如图 2.4.2 所示。 图中：1、2 为拱顶沉降观测点 图 2.4.2 明洞顶板变形监测布置示意图 （3）量测方法及量测频率 拱顶下沉观测采用 DSZ-2 自动安平精密水准仪、SFR 型测微器、钢 挂尺及铟钢变形观测尺，测量观测点与基准点间的相对高差，从而计算 出拱顶下沉量，观测精度可达 0.1mm。 2.4.2 监测监测控制标注值控制标注值 监测控制标准值以监测项目的累计变化量和变化速率值两个值控制。 如表2.4.3所示。 表2.4.3 监测控制标注值 一级基坑 累计值 序号检测项目 绝对值/mm 相对基坑深度 （h）控制值 变化速率 /mm.d-1 1挡墙顶水平位移25300.2%0.3%23 2挡墙顶竖直位移10200.1%0.2%23 3路基周边地表水平位移303523 4路基周边地表竖向位移253523 5土压力60%70%f 注： h基坑设计开挖深度；f设计极限值。 累计值取绝对值和相对基坑深度(h)控制值两者的小值。 当监测项目的变化速率连续 3 天超过报警值的50%，应报警。 2.4.3 仪器设备仪器设备 明挖隧道监测所用仪器设备见表 2.4.4 所示。 表 2.4.4 仪器设备表 仪器名称数量 精密水准仪1-2 台 全站仪1 台 地下水位仪1 台 电脑1 台 打印机1 台 相机1 台 注：监控时还需要埋设测点的测桩、水位管等，埋设时要符合规范的要求。 3 桥梁工程监控实施方案桥梁工程监控实施方案 3.1 工程概况工程概况 二期工程长生桥站刘家坪站区间高架段(YDK3+858.251 YDK5+185.101)设有两联 32+56+32m 连续梁，其余部分为 25m、30m 简 支梁，连续梁桥采用悬臂浇筑法施工。悬臂浇筑施工工序复杂，施工过 程中存在体系转换，为确保桥梁顺利合拢，应对其进行施工监控。 预应力混凝土连续梁梁体采用单箱双室变高度直腹板箱形截面，中 支点梁高 3.5m，跨中梁高 1.8m，箱梁顶宽 10.2m，底宽 7.3m，悬臂端 厚 15cm，悬臂根部厚 35cm，箱梁中腹板厚 35-55cm，边腹板厚 35- 55cm，底板厚 30-60cm；顶板厚 30cm，顶板设 6020cm 的梗肋，底板 设 2020cm 的梗肋，箱梁中支点设置厚 200cm 横隔墙，横隔墙设置 150cm100cm 的过人洞；梁端设厚 100cm 横隔墙，横隔墙设置 70cm100cm 过人洞。 3.2 监控目的、目标监控目的、目标 桥梁施工监控的目的，就是应用由现代控制理论建立起来的控制体 系对大桥主梁各节段施工的预拱度、立模标高及结构内力实施有效控制， 分析所发现的影响因素，并在施工过程中减少甚至消除其影响，确保施 工过程安全，保证大桥顺利合龙及运营后桥的内力和线形符合设计要求。 桥梁施工监控的目标，就是根据施工监测所得的结构参数真实值进 行施工阶段计算，确定出每个悬浇节段的立模标高，并在施工过程中根 据施工监测的成果对误差进行分析、预测和对下一立模标高进行调整， 以此来保证施工沿着预定轨道（能达到建设目标的施工路径）进行，从 而保证主梁合拢段两悬臂端标高的相对偏差不大于规定值以及合拢后桥 面线形和结构内力符合设计要求，保证施工过程中结构的安全性、桥梁 顺利合拢、桥梁成桥受力状态及合拢后桥面线形良好。然而，由于实际 施工过程中各种条件的变化，结构在成桥时桥梁的内力和线形和设计总 存在一定的误差。根据我们以往的该类桥型施工监控经验，本桥保证结 构施工和营运内力安全的前提下，边跨合龙误差1cm；中跨合龙误差 1cm；结构在成桥状态的线形与设计相比，高程线型最大偏差2cm。 桥轴线偏差1cm；横向扭转1cm；左右两幅桥相对标高差2cm。 总之，桥梁施工控制的目的、目标就是保证施工过程中结构的安全 性、桥梁顺利合拢、桥梁成桥受力状态及合拢后桥面线形良好。 3.3 监控实施内容监控实施内容 桥梁的施工监控与设计和施工有密切的关系，为了安全优质符合设 计要求地建成桥梁，需要从监控、监测方面建立控制体系，总体内容包 括以下三个方面： （1）现场的实时测量体系 测量的内容包括物理测量（温度时间）线形测量（轴线、标高 等）力学测量（应力应变等） 。测量的周期（或时间）需根据施工 现场的状况确定。 （2）现场测试体系 大跨度连续梁桥，悬臂施工中每个节段的受力状态达不到设计所确 定的理想目标的重要原因是计算模型中计算参数的取值问题，主要包括 混凝土弹性模量、材料的容重、徐变系数和预应力张拉力与施工中实际 情况有一定的差距以及环境温度、临时荷载的影响。要得到比较准确的 控制调整量，必须根据施工中实测到的结构反应来修正计算模型中的这 些参数值，以使计算结果与实际情况一致。 因此在施工监控分析时，需要采集大量与实际情况一致的数据，包 括主梁混凝土弹模、容重、挂篮刚度及重量、其他施工荷载及偶然荷载、 预应力张拉及损失等资料。这些数据需要施工单位及时采集提供。 （3）分析判断系统 根据现场测量与测试资料，对结构的状态进行分析，与设计资料对 比，给出结构当前阶段应力应变强度稳定状态及结构线形分析报告， 对后续施工状态进行预测，提出施工控制建议。 当结构测量到的受力状态与模型计算结果不相符时，通过将误差输 入到辨识算法中调节计算模型的参数，使模型的输出结果与实际测量到 的结果一致，得到修正的计算模型参数后，重新计算各施工阶段的理想 状态。这样，经过几个节段的反复辨识后，计算模型就基本上与实际结 构相一致了，在此基础上可对施工状态进行更好的控制。这也是我们目 前常用的控制方法。 桥梁的施工控制是一个预告量测识别修正预告的 循环过程。在闭环反馈控制基础上，再加上一个系统辨识过程，整个控 制系统就成为自适应控制系统。切实有效的施工控制方案必须建立一套 科学、合理、系统的控制流程，需根据连续梁桥梁的特点，确定施工控 制流程。施工控制的要求首先是确保施工中结构的安全，其次是保证结 构的内力合理和线形平顺。为了达到上述目的，施工过程中必须对桥梁 结构内力（如箱梁应力）和主梁标高进行双控。 由于连续梁桥在施工过程中，已成结构（悬臂梁段）的几何状态 （平面、立面）是无法事后调整的；所以，施工控制主要采用事前预测 和事中控制法，主要体现在施工控制结构仿真分析、施工监测（包括结 构变形与应力监测） 、施工误差分析与后续施工状态预测、梁段施工立 模标高提供等几个方面。 3.3.1 结构计算分析结构计算分析 结构分析是结构施工控制的主要工作内容之一，该项工作采用桥梁 计算软件与控制分析软件相结合来复核设计计算所确定的理想成桥状态 和理想施工状态，按照施工工序，以及设计提供的基本参数，对施工过 程进行正装计算，得到各施工状态下的结构受力和变形等控制数据。与 设计文件相互校对确认无误后，再作为施工控制的理论轨迹。 监控计算可考虑施工的进程、时间、相应状态临时荷载、环境温度、 截面的变化、结构变化、混凝土的收缩与徐变、预加应力等因素。可确 定出桥梁的预拱度，预测下一施工状态及施工成桥状态的内力与位移。 该项分析包括如下几项内容： （1）复核结构初始状态的预拱度； （2）确定各施工理想状态的内力与位移； （3）通过比较确定出结构最大内力与位移的相应状态； （4）施工过程中的稳定性计算：为确保墩、梁在施工过 程中的安 全，特别是在合拢前最大悬臂状态时墩、梁的稳定性控制，进行施工过 程中的墩、梁稳定性计算，确定最不利状态，提出相应的抗失稳措施； 本连续梁桥整个施工过程划分为主墩浇筑施工、主梁悬臂浇筑施工、 主梁合龙段施工、二期恒载施工四个主要的阶段，其中主梁各节段悬臂 施工阶段又细分为挂篮移动前、后，混凝土浇筑前、后，预应力张拉前、 后 6 个工况，施工控制应在施工前依据设计图纸和初步施工方案对结构 进行初步的结构整体应力验算和理想状态分析。 在实际的悬臂施工过程中，则按照具体的施工方案，考虑挂篮等施 工机具荷载变化、临时材料堆放荷载、结构温度变化、节段施工尺寸偏 差等影响，根据实测材料、荷载参数以及结构实测几何变位资料，对计 算模型进行修正，逐工况进行前进分析计算，验算结构在各个施工工况 下的整体应力。 监控计算工作由监控单位负责完成。 3.3.2 结构尺寸检查结构尺寸检查 结构的截面尺寸如与设计有较大误差，将影响截面的刚度与结构的 自重，现场将进行结构尺寸的复查与资料收集整理，为理论分析计算提 供实时参数。 3.3.3 主跨结构施工监测主跨结构施工监测 施工监测为施工控制提供必要的反映施工实际情况的数据与信息。 为桥梁施工安全顺利进行提供保证。在每一节段的主梁施工过程中，都 需要观测箱梁顶面的挠度，为控制分析提供实测状态，同时，在立模、 混凝土浇筑前、混凝土浇筑后、预应力张拉前后也需要观测其挠度变化 和相应的应力变化，以便与分析预测值比较，并为状态修正提供依据。 在进行这些观测的同时，还需要进行梁体温度观测，以便考虑温度的影 响。由于本桥为预应力混凝土连续梁桥，所以监控的主要内容为以下几 个部分： （一）结构线形及位移监测（一）结构线形及位移监测 大跨径预应力混凝土连续梁桥的主梁在主梁每一节段的施工过程中， 对箱梁顶面的挠度进行观测，并且在节段浇筑、预应力张拉及挂蓝前移 的前后都需观测主梁挠度变化，为控制分析提供实测数据。线形监测分 为竖直面内的线形监测与水平面内的线形监测两个部分，通过两个面内 的测量准确掌握桥跨的真实空间状况，有效地控制桥跨的施工过程。 本桥为分阶段浇注结构，每阶段主梁在后续施工阶段过程中都将产 生变形，为了保证成桥后桥面平顺，在每个施工梁段端部布置对称的高 程观测点，这样既可以测量箱梁的挠度，又可以观测箱梁是否发生扭转。 在主梁浇注时必须调整其模板的标高（预抛高度） ，监控组将根据每段 主梁在后续阶段的变形计算预测其立模标高，并发指令要求施工单位按 照这一标高立模。在立模、砼浇筑前后、预加力张拉前后采用测量仪器 观测挠度。监控时必须根据主梁标高的实际测量值与计算值比较及时调 整计算模型，从而达到最佳的控制效果。 标高观测的任务是反映各工序前后或某一特定时段内主梁挠度的实 际情况。对于悬臂浇筑施工的桥梁，一个施工块件主要有挂篮行走、绑 扎钢筋、混凝土浇筑、预应力张拉4道工序。其中混凝土浇筑与预应力 张拉是引起挠度变化的主要工序，应分别在其工序前后进行标高观测， 故在确定立模标高后，对正在施工的节段观测测次为：混凝土浇筑前； 混凝土浇筑后；预应力张拉前；预应力张拉后，共四个测次。观 测节段为包括本节段在内的相邻前3个节段控制截面的标高，每施工完 四个节段，应对主墩垂直度、基础是否沉降以及全桥各控制截面进行一 次观测。以这些观测值为依据，进行有效的施工控制。观测采用高精度 水准仪，标高信息按月报告。观测结果的正确性是完成施工控制目标的 先决条件。对于每一施工阶段的挠度和标高的测量结果都要进行详细的 分析。将各施工阶段的设计标高、预拱度、预测立模标高、实测标高绘 制成曲线以控制立面线形。标高观测的时间一般应安排在早上太阳出来 半小时之前完成，使结构经过一昼夜的热交换后大致处于均匀温度场的 状态下。标高控制截面距离每一节段前端20cm，测点埋设钢筋头，钢筋 头高出混凝土表面2cm，并用红油漆标记之。 截面的标高控制点布置及立模标高通知单如图3.5.1所示（单位： cm） 。 线形及标高的测量工作由施工单位负责完成，监理审核相关测量数 据后提供给监控单位。 12 图图 3.5.1 标高控制点布置图标高控制点布置图 （二）主梁结构应力监测（二）主梁结构应力监测 主跨结构应力、应变监测是施工控制的一个重要监测内容，不仅可 以对施工实际荷载情况进行检验，而且可以通过对结构应力、应变的定 期定时监测，一旦发现结构应力超限，立即向施工控制领导小组提出危 险预警及处理建议，从而达到结构安全施工的目的，因此，必须进行应 力跟踪观测。该项观测在每一施工阶段都要进行，并贯穿整个施工过程。 正应力检测截面应包括各桥的主梁根部、中跨跨中截面和边跨弯矩 最大截面（见图 3.5.2） 。在每一节段施工过程中（混凝土浇筑前、后， 预应力张拉前、后）都需监测，主梁合龙及二期恒载施工完毕也应进行 应力、应变监测。 应力、应变测量元件采用钢弦式应变计。 （1）测试仪器的选择 应力观测的仪器根据对多种应力测试仪器性能的比较，考虑到要适 合长期观察并能保证足够的精度，故选用长沙金码生产的钢弦式应变计 和配套的测试仪作为应力观测仪器。 （2）测点布置 （a）主梁控制截面正应力测点布置如图3.5.2、图3.5.3。 图图 3.5.2 正应力测试断面布置图正应力测试断面布置图 图图 3.5.3 主梁正应力测试断面测点布置示意图主梁正应力测试断面测点布置示意图 （3）应变计的埋设 应变计按预定的测试方向固定在主筋上，测试导线引至混凝土表面。 施工过程中注意对应力计和引出导线的保护。 （4）应力观测的结果 根据应力测点的埋设，应用应力计便可测得实际施工状态时箱梁内 的应力，以此来对结构的安全进行监测。各块件在张拉前后应实测顶底 板应力值及其变化规律。将各施工阶段的理论应力和实测应力绘制成曲 线以利于控制。应力信息按月报告。 应力测试工作由监控单位负责完成。 （三）温度监测（三）温度监测 温度是影响主梁挠度的主要因素之一，施工控制中温度监测是十分 重要且必不可少的。特别是对于连续梁这种需要进行大体积浇筑混凝土 的结构，需要对环境温度及箱梁非线性温差进行监测。对主跨混凝土进 行温度监测，以获得与应力及位移相对应的大气温度以及主跨箱体温度， 为控制分析服务。措施上可采用高精度温度传感器，预埋在结构的各个 控制点，在观测标高的同时监测结构温度，最大限度地消除或减小温度 引起的误差。在此基础上，研究温度对主梁挠度与内力的影响，从而进 一步研究主梁开裂与温度变化的关系。 测点埋设Pt100铂电阻温度传感器，温度测试显示仪用FLUKE45型 万用表，进行适当观测，摸清箱梁日照温度的情况。温度变化包括季节 性温变和日温变化两部分。日温变化比较复杂，尤其是日照作用，会引 起主梁顶底板温度差，使主梁产生挠曲，同时，也会引起墩身偏移。选 择早晨太阳出来前对挠度进行观测，可以有效地消除日照温差的影响。 但考虑到日照温差不可能完全避免，因此在桥上布置测点，进行适当的 观测，摸清箱梁日照温度的情况。季节温差对主梁挠度的影响比较简单， 其变化是均匀的，可采集各节段在各施工阶段的温度，输入计算机，分 析其对挠度的影响。 通过大桥的温度监测可以掌握结构大致的温度场情况，以便对计算 模型或立模标高加以修正。 （1）测试仪器 温度监测元件采用热敏电阻式温度传感器，具有精度高，监测方便 的特点。 （2）测点布置 主梁温度测点布置如图 3.5.6（单位：cm） 。 温度测试工作由监控单位负责完成。 图图 3.5.6 温度测点布置图温度测点布置图 3.3.4 主跨结构设计参数识别主跨结构设计参数识别 一部分结构设计参数可通过施工前的测定来加以修正，但是还有一 些参数是难以确定的设计参数，以及临时荷载及环境影响，必需进行结 构施工监测，并通过实测值与理论值的对比分析，以及参数识别，方可 确定这些用试验难以确定的设计参数，从而减小理论值与实测值的差异， 这样才能进一步全面地把握主跨结构行为。 参数识别采用最小二乘法。本法较为成熟，国内应用较广。 3.3.5 施工控制误差分析施工控制误差分析 施工控制的目的是尽可能消除理论计算与施工实际情况间的差异。 这种差异表现为：计算参数与实际情况的差异、计算假定与实际情况的 差异、施工误差、测量误差等。具体原因主要有以下几个方面： （1）计算参数与实际情况的差异，如施工时结构的实际温度与计 算假定温度的差异；混凝土实际的弹性模量、容重与设计弹模、容重取 值差异、预应力钢绞线弹性模量与设计弹模差异等等； （2）计算假定与实际结构状态的差异，如混凝土实际的收缩、徐 变等等； （3）施工误差，如悬浇立模、预应力张拉、节段尺寸等施工误差； （4）测量误差，如主梁每节段标高、截面内力测量产生的误差等 等。 （5）桥面临时荷载带来的差异：桥面临时荷载的影响类似于混凝 土超方，具有随机性。在计算中要考虑临时荷载的影响，特别是在挂篮 定位时要将不平衡的临时荷载影响排除。 按误差理论，任何误差都可归结为两类，即系统误差与随机误差。 针对上述误差因素，应依据施工过程实测的数据，分析各种因素的影响 值，分清主次因素；在施工过程中，严格控制施工参数，消除或减小施 工误差；根据反馈信息，滤除随机误差，掌握各施工阶段结构的实际内 力与线形状态，为后续工况的计算分析提供符合实际的结构参数。 消除这些差异主要从两个方面来进行。 （1）调整计算参数、修正理想状态 由于结构实测与理论值存在着一定的偏差，通过对应力或位移偏差 分析，结构参数敏感性分析，结构参数识别，进一步分析找出偏差原因， 确定出设计参数真实值。为施工成桥符合设计要求服务，也为同类桥的 设计与施工积累经验。 （2）反馈控制分析、预测立模标高 根据结构理想状态、现场实测状态和误差，进行分析、预测出下阶 段模板标高的最佳取值是克服误差的有力手段。本课题采用卡尔蔓滤波 法进行分析与预测。 3.3.6 结合控制的实时跟踪分析结合控制的实时跟踪分析 通过每一阶段施工前的仿真预测计算，得到结构理想状态（设计理 想状态） ；通过该阶段施工后实际的观测结果，得到结构实际状态（本 阶段实际状态）后，对两种状态进行比较，进行误差识别和分析，用实 测的反馈信息仿真预测下一阶段理想状态（随后理想状态）并给出其参 数预告报告，其工作流程为“预告施工量测判断修正 预告”的循环过程。它包括下述几部分内容： （1）实测状态温差效应修正分析； （2）结构各状态数据实测值与理论值的对比分析； （3）结构设计参数识别； （4）结构行为的预测分析； （5）理想状态修正分析； （6）反馈控制分析。 3.3.7 仪器设备仪器设备 桥梁监测所用仪器设备见表 3.3.1 所示。 表 3.3.1 主要仪器设备表 仪器名称仪器名称 振弦式混凝土应变计 应变测试仪 混凝土温度传感器 温度测试仪 4 监测信息反馈监测信息反馈 （1）在每次监测后，应及时对照检测数据进行整理分析，若发现 异常情况（如位移应力突然加大、位移应力变化速度突然增快等） ，当 天以口头形式向业主、监理、施工单位等部门汇报，第二天以正式资料 的形式提交。 （2）正常情况下，每周以报表形式将监测结果提交给业主、监理、 施工单位。 （3）现场监测工作结束后 15 日内，提交总的监控量测报告。 5 监控实施组织监控实施组织 5.1 工作组织组成工作组织组成 施工监控涉及设计、施工、监理、监控等单位的工作内容，为做好 监控工作，需要各方通力配合。建议在组织形式上分两个层次就开展施 工监控工作，即设立施工监控领导小组与施工监控工作小组。施工监控 领导小组由建设、设计、监理、施工、监控等单位共同组成，施工监控 工作小组主要由监控单位组成。具体工作由监控工作小组实施，重大技 术由领导小组讨论决定。具体组织机构关系见图 5.1 所示。 图 5.1 组织机构关系 5.2 施工监控量测信息流程施工监控量测信息流程 隧道施工监控量测与反馈流程见图 5.2 所示。 5.3 人员职责人员职责 根据“保证安全，保证质量，提高效率，提高信誉”的机构设置原 则，采用项目负责人负责制，并组织技术顾问若干名。 建设单位 施工监控测试 测 试 组计算组分析组 设计单位监控单位施工单位监理单位 及时反馈 技术负责人对项目部技术工作全面负责，抓好工作计划、具体监测 方案的审定，领导和监督各项监测工作