鐵路下穿工程施工過程中的監測技術研究

馬寅

（杭州地方鐵路開發有限公司，浙江 杭州 310007）

0 引言

鐵路是國家經濟大動脈，是城市客流、物流的主要承載運輸交通工具，在我國經濟社會發展中有著舉足輕重的地位和作用。安全是鐵路運營的生命線，是運輸生產永恒的主題，鐵路運營安全不僅影響著鐵路本身的生產效率和經濟效益，也對社會和經濟造成重大影響。

隨著我國城市化進程的加快，各城市不斷地進行著交通線路網的新建和改造。公路建設遭遇既有鐵路線的工程也越來越常見，因此如何在施工過程中保證既有鐵路的安全運行成了必須解決的問題。

下穿鐵路施工在營業線施工中較為常見，為防止在下穿鐵路過程中造成既有鐵路保護范圍內的土體位移、路基變形，危及既有鐵路的運營安全，通常在施工過程中會對既有鐵路路基進行加固，同時加強施工監測。本文以金華市芙峰街下穿滬昆鐵路、滬昆高鐵立交橋工程為背景，并結合現場實時監測數據，分析了施工監測管理在實際工程中的應用。

1 項目概況

1.1 新建工程概況

金華市芙峰街下穿滬昆鐵路、滬昆高鐵的立交橋工程位于金華市江北中心城區內，道路呈南北走向，工程南起芙峰街、新華街路口，北至芙峰街、豐亭東路路口，總長373.383m，由南至北依次下穿三處既有普速鐵路及一處高速鐵路。下穿普速鐵路路基段采用（6+15+6）m分離框架橋，下穿滬昆高鐵段采用凈寬15m及凈寬9.5m的U形槽結構。施工情況如圖1和圖2所示。

1.2 基坑工程概況

2 監測方案制定

項目開工前，本項目的基坑施工方案、箱涵頂進施工方案和應急措施、監測方案均進行了專家評審。在吸取多方意見的基礎上，根據《上海鐵路局營業線施工安全管理實施細則》（上鐵工〔2012〕586號）[1]和《上海鐵路局工務安全管理辦法》（上鐵工〔2015〕648號）[2]要求，對鐵路路基和鄰近基坑制定了專項監測方案。

2.1 監測項目確定

監測內容主要有以下幾個方面。

2.1.1 儀器監測部分

（1）鐵路路基監測。路基變形監測主要是對路基的豎向位移和水平位移進行監測。鐵路路基監測能夠直觀反映工作基坑開挖、線路路基加固、框架橋頂進及附屬結構施工期間對既有鐵路的影響，是保障鐵路運營安全最重要的監測項目。

圖1 路基開挖及箱涵頂進

（2）便梁支墩監測。便梁支墩及便梁為下穿鐵路施工中線路臨時保護措施，其變形直接影響到施工期間列車運行的安全。對其位移情況進行監測同樣是十分必要的。

圖2 條基施工

（3）基坑監測。基坑是箱涵預制的工作坑及箱涵頂進施工的支撐，一般緊鄰鐵路運營線。對基坑進行監測可以保障在基坑開挖、箱涵預制期間基坑圍護結構及鐵路的安全。

2.1.2 巡視檢查

巡查內容包括對鐵路路基、客專橋墩進行巡視，有無新的裂縫，混凝土剝落等，做好巡視記錄。巡視基坑周邊堆載情況，圍護滲漏水、開裂情況及周邊道路的沉陷、裂縫等現象。巡視監測設施的完好情況，做到破壞后及時處理。

2.2 監測點埋設

2.2.1 鐵路路基監測

測點埋設方法：路基觀測點棱鏡通過螺栓與L形支架進行連接，并將L形支架通過螺栓安裝在長度1.5m鋼釬頂端，鋼釬頂端漏出路基面10cm，用來安裝L形支架及棱鏡，并做好監測點警示標志，如圖3所示。

圖3 路基監測點結構示意圖及實物圖（單位：cm）

施工影響范圍內的鐵路路基兩側邊坡分別布置一個路基監測點，斷面間距約10m，路基監測點橫斷面布置位置如圖7所示。鐵路路基位移采用測量機器人進行自動化監測，如圖4～圖6所示，重要施工節點監測頻率加密至實時。

圖4 測量機器人及固定觀測墩

圖5 監測軟件界面圖

圖6 數據處理流程圖

圖7 路基位移監測點橫斷面布置示意圖

2.2.2 便梁支墩監測

便梁支墩監測點結構與路基監測點相同，鋼釬綁在支墩鋼筋上，同支墩澆筑為一體。若現場條件不允許，測量標志則采用十字道釘埋設在支墩頂部，鉆孔后用植筋膠固定，如圖8所示。便梁支墩監測方法和頻率同路基監測。

圖8 便梁支墩水平及豎向位移點埋設示意圖

2.2.3 基坑圍護結構監測

在基坑圍護結構頂部布設水平、豎向位移監測點，采用共同點位。點位用十字道釘埋設，鉆孔后用植筋膠固定。基坑開挖期間應加強監測并每日對基坑圍護和鐵路路基進行巡視。

2.3 監測預報警機制

監測報警值由變化速率與累計變化控制，該工程另設有預警值，完善的預報警機制可有效預防危及鐵路運行安全的事故。本工程監測報警值指標見表1。

2.4 監測頻率

施工監測從基坑圍護樁施工開始，持續到箱涵頂進完成、線路恢復后變形穩定為止。監測頻率的確定以準確反映工程結構本身和周邊環境動態變化為前提，采用定時和跟蹤監測。本工程現場監測頻率見表2。

3 監測結果

該項目由南至北依次下穿三處既有普速鐵路，以滬昆鐵路下行線和滬昆三線監測情況為例。監測期間鐵路路基、便梁支墩、基坑圍護結構均未出現報警情況，現場巡視亦未發現明顯異常情況。

表1 監測對象及報警值

表2 監測頻率

截至監測結束，各監測項目最大值累計匯總見表3。

受文章篇幅所限，僅繪制出鐵路路基豎向、水平位移時程曲線圖供參考。

由圖9和圖10可看出，下穿鐵路施工對既有鐵路路基有一定影響，但總體變化比較平穩，未出現報警情況。其豎向位移和水平位移在路基開挖階段變化比較明顯，箱涵頂進完成后，既有鐵路位移速率明顯減緩并基本趨于穩定。

4 結語

在該項目的施工過程中，業主、施工及設計等項目相關單位領導和專家多次到現場督察，工務段每天安排專業技術人員進行現場巡視，足以證明鐵路安全運營的重要性。

表3 各監測項目最大值累計匯總表

圖9 滬昆下行線、滬昆三線路基豎向位移時程曲線圖

圖10 滬昆下行線、滬昆三線路基水平位移時程曲線圖

通過對該項目下穿既有鐵路工程的施工監測，對類似鐵路營業線（鄰近營業線）施工過程中的保護性監測，提出如下建議以供參考：

（1）成立監測管理小組，由單位領導和有經驗的監測人員組成，在項目開展初期，編制詳細的監測實施方案，使監測按計劃、有步驟地進行。

（2）切實分析清楚各工況下的重大風險源并做好監測上的應對措施，箱涵頂進、圍護施工過程中應注意擠土效應和塌方風險，鄰近工作基坑開挖過程中要注意防范基坑圍護墻變形過大引起鐵路路基位移過大等情況。

（3）監測點布設時鐵路路基位移監測點應布設深埋測點，并在監測過程中加強保護。鐵路路基保護監測要和鄰近工作基坑施工監測測點有對應關系，數據之間相互驗證和補充，數據應進行聯動分析，有異常情況應進行深入分析，與現場情況進行對照，以得到更加科學、準確的結論。

（4）積極運用新技術、新方法、新設備，提高監測精度和效率，保證監測結果的準確性、實時性。

（5）監測過程中要加強巡視，重點關注對鐵路路基安全有影響的施工行為，例如鐵路路基開槽、鄰近工程樁鑿除等施工，并且注意觀察鐵路路基有無裂縫等異常情況。

（6）建立好聯絡機制和預報警機制，監測數據和巡視情況要及時反饋給新建工程各相關單位和鐵路管理單位。異常情況下應第一時間通知各方并提示啟動應急預案，爭取把損失控制在最低限度。

鐵路下穿工程關系到既有鐵路的安全，其安全運行不容有失，本文的內容希望能對國家生命線工程的保護和安全運行起到一定的積極作用。

參考文獻：

[1]上鐵工〔2012〕586號，上海鐵路局營業線施工安全管理實施細則[R].

[2]上鐵工〔2015〕648號，《上海鐵路局工務安全管理辦法[R].

[3]錢華平.測量機器人在鐵路監測中的應用[J].地理空間信息,2017,15（3）:90-92.

[4]劉杰.施工監測技術在下穿鐵路工程中的應用[J].天津建設科技,2014，24（S1）:39-40.

[5]孫宗磊,李悄.石濟客專橋梁下穿京滬高鐵沉降影響分析[J].鐵道工程學報,2013，30（2）:53-57.