桥梁桩基础沉降变形监测分析

桥梁桩基础沉降变形监测分析

李清隆

重庆交通大学 400000

摘要：在工程建设中，大多数学者都注重对桩基竖向承载力的研究，而对桩基础的沉降研究较少，且大多数研究都基于施工经验，理论基础略显不足。在湿软地基，尤其在基础岩层承载力不足、易产生压缩变形时，桩基会产生不同程度的沉降，沉降量的大小会直接影响桥梁的结构，严重时会产生较大变形甚至破损。因此，在桥梁桩基施工后，研究桩基沉降可对建成后的桥梁桩基沉降量进行监测和控制，及时采取措施处理防止上部结构产生较大的附加应力和变形。

关键词：桥梁；桩基础；沉降变形；监测分析

引言

传统的形变监测方法如水准测量、视准线法(利用全站仪、经纬仪进行测量)、分层竖向位移监测等虽然精度高，但却有如下缺点:①耗费大量的人力、物力，而且需要长期维护监测点的完整性;②只能获取离散点的形变量，监测范围受到限制，无法在宏观上把握形变的趋势。合成孔径雷达干涉测量(In SAR)技术作为雷达遥感的重要分支，近年来迅速发展并取得了重大的突破，引起了遥感领域的广泛关注。

1桥梁沉降监测终端的工作流程

第一步，桥梁沉降监测终端通电进行系统的初始化配置工作；第二步，桥梁沉降监测站与基准站接收卫星信号，监测站与基准站使用无线通信模块建立通信。第三步，基准站将RTCM3格式差分数据实时播发至监测站，使监测站实现高精度差分定位模式，监测站达到差分定位模式后将自身定位信息和加速度计数据通过无线通信模块再传递给基准站。第四步，连接桥梁沉降监测平台，桥梁沉降监测终端基准站开始向桥梁沉降监测平台发送鉴权指令，当监控平台接收到指令后向监测终端做出相应指令反馈，此时监测终端与服务器已连接，否则桥梁沉降监测终端将按照规定次数累加向监测平台发送指令，当超出规定次数时重新建立与服务器连接；第五步，发送信息，服务器连接成功，桥梁沉降监测基准站将采集监测站定位信息和监测站倾角信息按照规定的协议上传至桥梁沉降监测平台用以监测桥梁沉降位移状况，当上传的位移变化数据值大于规定的阈值时，桥梁沉降监测平台将报警，否则桥梁沉降监测终端将按照规定次数累加向监测平台发送指令，当超出规定次数时重新建立与服务器连接。

2桥墩监测点布置方案

人工现场巡查以目视为主，需人工对桥梁桥体结构、高架桥周边环境以及桥下施工过程进行巡查。同时可以采用量尺等工具以及摄像、摄影等手段辅助巡检，并应做好相关记录。对于现场巡检中发现的主要裂缝应该统一编号，同时标记出其中宽度较大具代表性的裂缝进行专门监测。现场巡检过程中如果发现异常情况，应及时通知相关单位，同时对仪器监测数据对此进行综合分析。桥梁墩柱位移沉降的监测，及时的反应了桥梁桥墩在公路施工过程中和施工完工后的变形情况，同时，较为全面的反应了桥梁在此期间的安全性和稳定性。为在施工期间江肇高速公路的正常通车提供了保障的同时也为茶山公路安全顺利的施工建设起到了重要积极的作用。该监测项目，为桥墩结构的安全性评价及综合信息反馈提供了依据，完善了道路施工设计程序，从而保证了道路工程的安全性和经济性。对下穿路段采取专项施工的措施，加强了江肇高速公路桥梁安全性建设，并为施工防护加固工程设计提供依据，最终有效地保证了桥体的稳定和安全。

3改进的时序InSAR方法

时序InSAR处理方法包括永久性散射体雷达干涉测量技术、短基线技术等等。PS技术需要大量的SAＲ影像(大约20景)，采取的是单一主影像的方法，而且只能生成时序上保持相位稳定的点目标的形变，所以像素密度不高。而SBAS技术采用多主影像短基线干涉组合的方法进行测量，有效减弱了空间基线引起的失相干问题;同时满足短基线条件的所有干涉图都参与解算，而且引入了奇异值分解方法，获得观测时间序列最小范数解，提高解的稳定性和可靠性。融合PS-InSAR和SBAS-InSAR技术，在传统的SBAS技术方法的技术上，引入PSInSAR选点方法，提高了相干点的密度。其次，提取研究区域相干性阈值＞0．4、强度阈值＞0．3的稳定的相干目标点，并选取辉县市苗圃场作为稳定的参考点，然后根据参考点对每一个干涉图进行相位解缠，对观测方程进行二元回归分析，回归分析的结果包括高程校正值、线性形变速率、残差相位以及用于质量评估的相位标准差。第一次回归分析迭代处理时，为兼顾DEM精度和处理效率，设置高程改正值和线性形变速率的初始范围分别为［－30，30］m、［－0．15，0．01］m/a，可获得每一个高程相干干涉点对的高程误差、形变速率以及残余相位。由于残余相位中仍包含大气延迟相位、非线性形变和噪声信息，这3种相位信息可根据在时空域的不同表现特性分离开来。大气延迟相位在大区域地表形变时序分析中具有较大的影响，在空间域表现为低通且高相关，空间域差分回归分析可以削弱大气对形变速率解算的影响;非线性形变相位在时空域一般是低通的;噪声信息在时空域均是随机高频的，因此可以通过空间域最小二乘滤波滤除噪声，在残余相位中分离出大气延迟相位和非线性形变相位，更新差分干涉相位并迭代回归分析。再通过时间域最小二乘滤波从残余相位中分离出非线性形变相位，将其和线性形变叠加获得最终沿视线向的形变时序结果。

4地面沉降监测

采用无人监测船监测江底河床沉降，以指导施工；测量前：快速检查走线的顺序、线路的范围情况等，同时检查船目前的位置，为自动巡航测量做准备。监测船采用自动航行模式，定期采集水底数据，按要求进行成果采样，将测量完的数据及时进行汇总反馈给一线操作工人手中。盾构穿越时，加强对盾构机到达前10m及脱出盾尾后50m的连续监测，形成测点距离与沉降量数值关系曲线，分析盾构机前面的切口面压力和地面沉降数据影响范围。通过数据采集分析每个沉降观测断面后，数据基本呈现正态分布，位于隧道中心轴线处监测点的累积沉降量最大接近20mm，位于监测点两侧的监测点距离越远沉降量越小。盾构机的掘进参数需要严格控制，特别时开挖仓压力的设定、掘进速度、泥浆比重质量等关键参数，同时要重点关注同步注浆和及时进行二次注浆，以地面监测数据为指导调整依据，发现现有施工参数不能满足地面沉降的控制要求时，及时调整盾构施工参数，以确保盾构机长距离下穿钱塘江过程中隧道结构的安全稳定。

结束语

桥梁桩基础位于湿软地基，较差的地基稳定性会增加桩基础的沉降量，进而影响桥梁总体结构的安全稳定。为准确确定桥梁施工过程中桩基础沉降变化趋势，通过布置测点和沉降计，在桥梁施工过程中，分别采用精密水准观测法和沉降计监测法，对桥梁桩基础沉降进行监测。选取部分桩基础作为研究对象，对比分析两种监测方法的沉降监测结果得出，施工前期由于施工荷载大，桩基础沉降速度快；中期由于桩基础施工造成沉降速率曲线出现了一定幅度的起伏；后期施工结束后荷载不再增加，桩基础沉降迅速下降，并逐步趋于稳定。总之，结合以上两种方法的监测结果得出，桥梁施工前期桩基础沉降变化速率大，后期逐步趋于平缓和稳定，且沉降总量满足规范要求。

参考文献

[1]侯娜.变形监测技术在桥梁监测中的应用[J].科学技术创新,2020(19):107-108.

[2]丁瑞,王华.变形监测技术在桥梁监测中的应用[J].建筑技术开发,2020,47(02):120-121.

[3]何佳.跨海大桥施工监测经济学探究[J].山西农经,2018(08):144.