公路橋梁墩柱變形監測分析
——以官洲河特大橋為例

陳裕權

（廣州誠安路橋檢測有限公司,廣東 廣州 511400）

0 引言

近年來，隨著公路橋梁安全事故的頻發，橋梁質量安全成為人們當前關注的重點。為了確保人們出行安全，對橋梁進行定期監測十分必要。墩柱作為橋梁的重要組成結構，承擔著來自上部結構的荷載，其工作狀態關系到整個橋梁安全運行，因此，該文對官洲河特大橋墩柱變形監測展開深入分析，以期為同行提供參考建議。

1 工程概況

官洲河特大橋位于廣東省廣州市南部，是南部地區快速路的一座重點橋梁。該橋梁為分離式雙幅橋，雙向六車道，全長1 785.25 m，橋面全寬34 m，凈寬31 m。跨越官洲河水道主橋長378 m，上部結構采用預應力混凝土連續剛構，跨徑組合為（99+180+99）m，主橋兩側采用預應力T 形梁過渡，其余孔跨采用預應力箱梁；主橋下部結構采用雙薄壁墩，鉆孔灌注樁基礎，橋墩高21.5 m，墩厚1.8 m，墩寬8.5 m。

考慮官洲河特大橋是2017 建成投入使用，為了能夠及時了解、掌握橋梁運營期間在外力荷載作用下橋梁的結構性能與工作狀態，對墩柱沉降、水平位移及傾斜進行變形監測，該次以2022 年9 月第3 期墩柱監測為例展開分析。

2 橋梁變形監測實施

2.1 基準控制網點布置

根據橋墩現狀情況，在選擇基準點位置時，應選在橋梁承壓區外，且不能離工作點太遠，以免測量誤差大。因此，該次墩柱基準點選在橋下區域外，共布設1 個基準控制網（3 個控制點），BM1 和BM3 設在右側底座基礎上，分別距22#墩柱80 m 處和30 m 處；BM2 設在右側水泥基礎上，距22#墩柱65 m 處；控制網點均采用不銹鋼測釘，在鉆孔后植入植筋膠，并使用紅油漆標識。

2.2 墩柱沉降測點布設

橋梁墩柱作為整個橋梁的支撐結構，考慮外部荷載作用下，基礎土體會出現擾動變形透過墩柱傳遞到上部結構，從而引起橋梁的整體變形。為此，通過對橋梁的墩柱進行沉降監測，能夠及時掌握橋梁的變形情況，其監測結果可以作為評判橋梁安全狀態的重要依據。該次結合橋墩現狀情況，將墩柱頂部和底部選為沉降測點，沿著橋墩的縱、橫軸線布設在外邊緣，該次共設置24 個測點。

2.3 墩柱水平位移測點布設

由于墩柱所處位置存在一定的淤泥層，隨著河床積淀勢必會對墩柱的水平位移產生一定影響，為了能夠掌握墩柱在不同條件下的水平位移情況及其發展規律，該次監測點選在墩柱頂部和底部，共布設24 個水平位移測點，并在水平位移監測點埋設監測標志。

2.4 墩柱傾斜監測點布設

墩柱作為橋梁下部結構的重要組成部分，其工作狀態關系到整個橋梁的運行安全。為此，墩柱需要具備足夠的強度和穩定性。但隨著交通量的與日俱增，超運輸量和超載現象頻發，地基土層在外力荷載下出現松動、墩柱出現變形、傾斜現象。在此背景下，對橋梁墩柱進行傾斜監測已刻不容緩。考慮官洲河特大橋墩柱出水面較長，該次將測點布設在墩柱上，共12 個測點，且每個觀測點均采用膨脹螺絲鋼釘打入結構，然后再用植筋膠加固粘貼。

3 監測結果分析

3.1 平面基準網測量結果分析

該工程基準控制網采用三角網方式建立，按二等平面控制網技術要求，采用導線測量方式進行施測，觀測儀器使用全站儀。為了能夠提升施測質量，確保觀測精度，該次將BM1和BM2 作為常用基準點，BM3 作校核基準點，觀測采用測回法，每個測站觀測數不少于4 個測回。在觀測過程中，一旦發現基準點存在異常立馬采用BM3 進行校核[1]，以便可以精確地測定橋梁的平面位置。在觀測結束后，需馬上對觀測的數據進行平差，當測量成果達到控制網等級精度后即可進行獨立網的布控，并以BM1 點為坐標原點，X軸順著橋梁的方向為正，Y 軸則以橫著橋梁的方向為正，以此獲取平面控制網的監測數據。經測量，官洲河特大橋梁平面基準網測量結果穩定，可正常使用。

3.2 墩柱沉降監測結果

該次墩柱沉降監測采用三角高程測量法，觀測前，需安裝單棱鏡，并調整好高度，視線高度及離開障礙物的間距需大于1.3 m。通過角度和距離計算出工作基點與墩柱沉降測點之間的高差，當2 次測量所計算的高差的較差符合《建筑變形測量規范》（JGJ8—2016）精度要求規范時，可取其平均值作為最終高差值。該次結合墩柱各時期觀測結果，繪制出墩柱的沉降曲線圖（見圖1），該次沉降監測結果見表1。

圖1 官洲河特大橋累計沉降曲線圖

從監測結果得知，橋梁墩柱2022 年沉降量介于-3.9～5.7 mm 之間，最大沉降變形點發生在SR17#~2 點和SL18#~1 點[2]。可見，該次墩柱沉降監測累計值范圍在-5.0～4.4 mm，最大沉降在SL17#~2 點，最大上升在SL18#~1 點，均屬于正常范圍內，無明顯突變。

3.3 墩柱水平位移監測結果

為了能夠及時監測墩柱水平方向上的移位，避免位移過大，降低橋梁的穩定性，該次監測使用全站儀，按照平面精度要求采用極坐標法進行水平位移監測[3]。通過順水流方向進行水平位移監測，并對所監測的數據進行記錄，結合各時期監測數據繪制墩柱水平位移曲線圖（見圖2），監測結果見表2。

表2 官洲河特大橋墩柱水平位移監測結果

圖2 官洲河特大橋累計水平移位曲線圖

從監測結果可以看出，該次監測發現墩柱存在橫向、縱向位移現象，橫向位移監測累計值范圍在-7.1～4.7，縱向位移監測累計值范圍在-7.1～8.8 mm 之間，最大位移在SL17#~2 點，位移數值屬于正常范圍內，無明顯突變情況。

3.4 墩柱傾斜監測結果

該次墩柱傾斜變形觀測儀采用全站儀配徠卡小棱鏡，按照相關規范要求采用極坐標法對墩柱頂部及底部兩點坐標進行測量，通過坐標反算，計算出墩柱上標志中心位置投影到下標中心位置之間的傾斜方向，并將測出的坐標及高程數值換算成傾斜率，通過利用公式α=arctg(s÷h) 便可計算出墩柱的傾斜度。根據各時期傾斜監測數據，繪制出墩柱傾斜監測曲線圖（見圖3），監測結果見表3。

表3 官洲河特大橋墩柱傾斜監測結果

圖3 官洲河特大橋累計傾斜曲線圖

從墩柱傾斜監測結果可以看出，該次墩柱傾斜范圍在-0.33‰～0.35‰之間，最大傾斜點在QL21#點，傾斜數值均屬于正常范圍內，并無明顯突變情況。

4 結論

通過對官洲河特大橋的墩柱進行變形監測，從監測結果可以看出，當前橋梁墩柱并無明顯突變情況，墩柱各方面處于正常工作狀態。為了橋梁的安全運行，建議定期對官洲河特大橋平面、高程控制網點、墩柱沉降、水平位移及傾斜觀測點進行維護；同時，橋梁還需按照現行《公路橋涵養護規范》（JTG5120—2021)中相關規范要求，對橋梁進行養護維修，嚴禁超載超限車輛通行，以確保橋梁運營安全及穩定性。