石濟(jì)客運(yùn)專線并行京滬高速鐵路橋梁工程沉降自動(dòng)化監(jiān)測(cè)

高永強(qiáng)

(石濟(jì)鐵路客運(yùn)專線有限公司， 石家莊 050000)

隨著我國高速鐵路的快速建設(shè)和大力發(fā)展，為了節(jié)約用地，越來越多的新建高速鐵路與既有高速鐵路并行，例如石濟(jì)客運(yùn)專線(簡(jiǎn)稱石濟(jì)客專)并行京滬高速鐵路(簡(jiǎn)稱京滬高鐵)工程等，這類工程具有線間距近、實(shí)施過程中風(fēng)險(xiǎn)高等特點(diǎn)[1-6]。

新建石濟(jì)客專與京滬高鐵并行段總長(zhǎng)約100 km，在設(shè)計(jì)上已充分考慮了二者的相互影響關(guān)系，將修建石濟(jì)客專對(duì)京滬高鐵的影響降至最小。但由于外界環(huán)境變化及人為等不利因素對(duì)京滬高鐵橋梁、路基的長(zhǎng)期影響以及京滬高鐵對(duì)基礎(chǔ)變位的嚴(yán)格要求，對(duì)與新建石濟(jì)客專并行段的京滬高鐵開展監(jiān)測(cè)工作十分必要。

目前，國內(nèi)對(duì)高速鐵路等大型重要基礎(chǔ)設(shè)施的運(yùn)營狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)，大多采用傳統(tǒng)的人工現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量與內(nèi)業(yè)分析評(píng)價(jià)相結(jié)合的方法，由于該方法是離散的、非在線的，因此，不能及時(shí)地發(fā)現(xiàn)高速鐵路橋涵和路基的沉降變化，也就不可能對(duì)高速鐵路沉降和變形的突發(fā)性事件進(jìn)行頂警。此外，京滬高速鐵路大多處于封閉狀態(tài)，采用傳統(tǒng)人工測(cè)量方法很難進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)。所以，要保證結(jié)構(gòu)的安全性，除了嚴(yán)格控制施工措施外，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行遠(yuǎn)程、實(shí)時(shí)、在線、自動(dòng)地監(jiān)測(cè)，從而保證京滬高鐵的運(yùn)營安全。因此，建立一套與京滬高鐵標(biāo)準(zhǔn)相適應(yīng)的、自動(dòng)化、實(shí)時(shí)化、遠(yuǎn)程化、可視化的在線監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)京滬高鐵開展自動(dòng)化沉降和變形監(jiān)測(cè)具有十分重要的意義和應(yīng)用價(jià)值。

本文依托石濟(jì)客專并行京滬高鐵工程項(xiàng)目，開展了并行100 km段落內(nèi)，沉降自動(dòng)化監(jiān)測(cè)范圍確定、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、測(cè)點(diǎn)布設(shè)設(shè)計(jì)、預(yù)警值確定及系統(tǒng)安裝調(diào)試實(shí)施、系統(tǒng)驗(yàn)收與交付運(yùn)營及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)成果分析等工作，探索了長(zhǎng)大干線高速鐵路自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施方法，以期為后續(xù)系統(tǒng)的推廣應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

1 工程概述

新建石濟(jì)客專是我國“四縱四橫”快速客運(yùn)網(wǎng)主骨架的重要組成部分太青客運(yùn)專線的一部分，橫貫我國華北地區(qū)，連接河北，山東兩省省會(huì)石家莊市、濟(jì)南市。線路起自河北省石家莊市，經(jīng)河北省衡水市、滄州市、進(jìn)入山東省德州市后折向東南，并行于京滬高鐵左側(cè)，跨青銀高速公路后折向東南，跨北環(huán)高速公路，向東經(jīng)大橋鎮(zhèn)南，跨濟(jì)青高速公路和機(jī)場(chǎng)高速公路，接入膠濟(jì)客運(yùn)專線五里堂線路所。線路全長(zhǎng)323.112 km，其中河北省境內(nèi)192 km，山東省境內(nèi)131 km。

新建石濟(jì)客專在山東省德州市與濟(jì)南市之間與京滬高鐵并行，石濟(jì)客專并行線路總長(zhǎng)98.546 km，京滬高鐵并行線路總長(zhǎng)為99.450 km。其中線間距S≤25 m的橋梁段落和線間距S≤35 m的路基段落總長(zhǎng)為48.518 km，為該工程的重點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)防范地段。石濟(jì)客專與京滬高鐵并行段位置如圖1所示。

圖1 石濟(jì)客專與京滬高鐵并行段位置關(guān)系圖

并行段新建石濟(jì)客專包括正線、德州南聯(lián)絡(luò)線及濟(jì)南西聯(lián)絡(luò)線，其中正線為雙線，設(shè)計(jì)速度250 km/h，最小曲線半徑 4 000 m，設(shè)計(jì)最大坡度20‰，線間距5.0 m。德州南聯(lián)絡(luò)線為雙線，設(shè)計(jì)速度160 km/h，最小曲線半徑 1 300 m；設(shè)計(jì)最大坡度20‰；線間距4.2 m。 濟(jì)南西聯(lián)絡(luò)線為雙線，設(shè)計(jì)速度250 km/h，最小曲線半徑 4 000 m；設(shè)計(jì)最大坡度20‰；線間距4.6 m。新建石濟(jì)客專橋梁段落梁部采用有砟軌道預(yù)應(yīng)力混凝土梁，下部采用雙線圓端形橋墩。沿線主要地層有太古界、元古界、古生界和新生界4類。地表主要為第四系全新統(tǒng)沖洪積的黃褐色、淺黃色新黃土、粉質(zhì)黏土、粉土、砂類土及碎石類土；部分地段分布新黃土和碎石類土，下覆震旦系下高于莊組深灰-灰白色的含燧石條帶白云巖，夾鈣質(zhì)頁巖和元古界滹沱群岳家莊組的灰綠-灰紫色致密及杏仁狀蝕變安山巖并夾薄層砂礫巖。德州至濟(jì)南段沿線地下水分布在0.5～6 m。

并行段既有京滬高鐵設(shè)計(jì)速度350 km/h，最小曲線半徑 7 000 m，設(shè)計(jì)最大坡度12‰，個(gè)別20‰，線間距5.0 m。并行段落內(nèi)京滬高鐵橋梁采用無砟軌道預(yù)應(yīng)力梁(雙線)，下部采用雙線圓端形橋墩；路基段落無砟軌道路基斷面寬度為13.6 m。

2 自動(dòng)化監(jiān)測(cè)范圍的確定

新建石濟(jì)客專與京滬高鐵并行段落內(nèi)，京滬高鐵的里程范圍為K 304+843.80(滄德特大橋)～K 404+293.51(禹濟(jì)特大橋)，并行長(zhǎng)度99.450 km。

為了確定并行范圍內(nèi)的監(jiān)測(cè)范圍，對(duì)施工影響范圍內(nèi)石濟(jì)客專施工對(duì)京滬高鐵的影響進(jìn)行了安全評(píng)估分析。計(jì)算結(jié)果如表1所示。

表1 并行段落安全評(píng)估結(jié)果

通過對(duì)以上結(jié)果的分析，結(jié)合TB 10621-2014《高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》以及鐵運(yùn)[2012]83號(hào)《無砟軌道線路維修規(guī)則》中的沉降變形限值要求，在充分考慮既有京滬高鐵安全保證的前提下，最終確定了并行段落內(nèi)的監(jiān)測(cè)范圍為，線間距S≤25 m的普通橋梁段落和線間距S≤35 m的路基段落，以及線間距25 m≤S≤50 m的特殊工點(diǎn)段落(大跨連續(xù)梁段落及交叉段落)，監(jiān)測(cè)范圍總長(zhǎng)為48.518 km。

3 自動(dòng)化沉降監(jiān)測(cè)方案

3.1 監(jiān)測(cè)要求

由于京滬高鐵為高速鐵路且已開通運(yùn)營，線路處于封閉狀態(tài)，在石濟(jì)客專建設(shè)期間對(duì)既有高速鐵路橋梁的沉降變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)受到一定制約。因此確定監(jiān)測(cè)方案的要求為：

(1)采用自動(dòng)化監(jiān)測(cè)方案，輔以人工聯(lián)測(cè)校正基點(diǎn)高程。

本工程具有監(jiān)測(cè)范圍大、施工工期較為緊張的特點(diǎn)，且要求在京滬高速鐵路運(yùn)營狀態(tài)下進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，若采用人工監(jiān)測(cè)不僅進(jìn)入測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)受到一定限制，且觀測(cè)點(diǎn)眾多，不能在有限時(shí)間內(nèi)完成一次貫通測(cè)量，無法保證監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和連續(xù)性。因此，采用自動(dòng)化監(jiān)測(cè)方式，且自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)具備自動(dòng)化、遠(yuǎn)程化、實(shí)時(shí)化、可視化的特點(diǎn)。此外，為了校驗(yàn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，在自動(dòng)化測(cè)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，對(duì)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)基點(diǎn)定期進(jìn)行人工校核。利用人工測(cè)量高程結(jié)果校核自動(dòng)化監(jiān)測(cè)基點(diǎn)的高程。

(2)采用一次性布設(shè)自動(dòng)化水準(zhǔn)儀的形式。

京滬高速鐵路監(jiān)測(cè)沿線具備一次性完成自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備布設(shè)的條件，一次性布設(shè)自動(dòng)化水準(zhǔn)儀，能夠保證監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)沉降變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的連續(xù)性和統(tǒng)一性，避免與石濟(jì)客專施工發(fā)生干擾，造成數(shù)據(jù)采集同施工階段不同步的情況，可以及時(shí)有效的反映石濟(jì)客專施工給京滬高鐵造成的影響和發(fā)揮預(yù)測(cè)沉降，指導(dǎo)施工的功能，并可完成施工后的持續(xù)測(cè)量。因此，綜合考慮施工組織、監(jiān)測(cè)成本和儀器維護(hù)等問題，也應(yīng)采用一次性自動(dòng)化監(jiān)測(cè)布設(shè)形式。

(3)自動(dòng)化測(cè)點(diǎn)安裝及測(cè)量應(yīng)與新建工程的施工組織結(jié)合。

①由于監(jiān)測(cè)范圍段落較長(zhǎng)，為保證施工進(jìn)度的正常進(jìn)行，應(yīng)根據(jù)施工單位提供的施工組織安排，分段進(jìn)行自動(dòng)化靜力水準(zhǔn)儀的安裝。首先安裝密集施工段落的測(cè)點(diǎn)，在滿足區(qū)域內(nèi)監(jiān)測(cè)工作要求的前提下，陸續(xù)施工其它段落，最后完成整個(gè)監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)全線自動(dòng)化測(cè)點(diǎn)的布設(shè)，滿足長(zhǎng)期持續(xù)監(jiān)測(cè)的要求。

②自動(dòng)化監(jiān)測(cè)測(cè)量時(shí)，根據(jù)石濟(jì)客專工程的施工組織，相應(yīng)調(diào)整施工區(qū)段內(nèi)的監(jiān)測(cè)頻次，達(dá)到突出監(jiān)測(cè)重點(diǎn)、實(shí)時(shí)反應(yīng)問題的目的。

(4)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)相關(guān)施工應(yīng)確保不對(duì)京滬高鐵安全帶來隱患，保證高速鐵路的運(yùn)營安全。

(5)根據(jù)本工程周邊環(huán)境特點(diǎn)，在廣泛收集各類資料，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查踏勘和分析資料的基礎(chǔ)上，采用設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)施工相結(jié)合的方法，投入先進(jìn)的儀器設(shè)備，采用有效的監(jiān)測(cè)手段，以最短的時(shí)間和最少的工作量達(dá)到信息化監(jiān)測(cè)的目的。

(6)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布設(shè)根據(jù)不同的監(jiān)測(cè)對(duì)象合理布設(shè)，且具備可實(shí)施性，滿足招標(biāo)文件的要求以及工程設(shè)計(jì)和施工的需要。

(7)使用儀器必須滿足精度要求且在有效的檢校期限內(nèi)，符合設(shè)計(jì)和規(guī)范規(guī)程的要求，能及時(shí)準(zhǔn)確提供數(shù)據(jù)，滿足信息化施工的要求。

(8)監(jiān)測(cè)信息及時(shí)反饋工程各方，同時(shí)在日常的施工過程中加強(qiáng)對(duì)各項(xiàng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)綜合分析，找出產(chǎn)生原因并建議相應(yīng)的對(duì)策，及時(shí)預(yù)測(cè)下道工序的影響，優(yōu)化施工，切實(shí)達(dá)到信息化施工的目的。

(9)應(yīng)當(dāng)考慮將沉降監(jiān)測(cè)的安全監(jiān)測(cè)過程與京滬高鐵日常軌道監(jiān)測(cè)工作得到的安全信息充分交流，建立聯(lián)動(dòng)機(jī)制。

3.2 監(jiān)測(cè)工作內(nèi)容

采用自動(dòng)化監(jiān)測(cè)方式進(jìn)行，以細(xì)化安全評(píng)估成果及京滬高鐵既有的沉降監(jiān)測(cè)資料為基礎(chǔ)，綜合考慮各種因素，重點(diǎn)對(duì)施工影響范圍內(nèi)橋梁的沉降進(jìn)行自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，具體工作內(nèi)容如下：

(1)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)方案設(shè)計(jì)。根據(jù)設(shè)計(jì)原則、勘測(cè)基礎(chǔ)資料以及安全評(píng)估意見，推薦出技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計(jì)方案。

(2)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安裝。根據(jù)設(shè)計(jì)方案并結(jié)合施工組織進(jìn)度統(tǒng)籌安排自動(dòng)化監(jiān)測(cè)儀器的安裝、布線等工作。

(3)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控中心搭建。根據(jù)設(shè)計(jì)方案預(yù)先規(guī)劃好監(jiān)控中心選址，并根據(jù)監(jiān)控中心所在位置微調(diào)設(shè)計(jì)方案，同時(shí)做好監(jiān)控中心內(nèi)部設(shè)備的布設(shè)工作。

(4)調(diào)試運(yùn)營，開展監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集。對(duì)已經(jīng)搭建好的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，檢驗(yàn)每臺(tái)儀器采樣數(shù)據(jù)的合理性及準(zhǔn)確性，驗(yàn)證整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性，并開始監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的采集工作。

(5)監(jiān)測(cè)成果分析、預(yù)警、評(píng)價(jià)石濟(jì)客專施工對(duì)京滬高鐵的影響。通過自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的自動(dòng)分析，將采集數(shù)據(jù)的結(jié)果實(shí)時(shí)顯示，實(shí)時(shí)分析評(píng)價(jià)對(duì)京滬高鐵的影響。當(dāng)出現(xiàn)預(yù)警時(shí)，及時(shí)將結(jié)果反饋給相關(guān)部門，并迅速采取相應(yīng)措施。

3.3 自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成

本項(xiàng)目采用中國鐵設(shè)橋梁院研發(fā)的《高速鐵路沉降及變形自動(dòng)化監(jiān)測(cè)分析預(yù)警集成系統(tǒng)SMAIS》進(jìn)行自動(dòng)化監(jiān)測(cè)[7-9]。SMAIS系統(tǒng)是基于云技術(shù)、傳感器技術(shù)和信息化技術(shù)開發(fā)的一套用于高速鐵路橋梁、路基等工程結(jié)構(gòu)的沉降和變形自動(dòng)化監(jiān)測(cè)和預(yù)警的集成系統(tǒng)。該系統(tǒng)具備遠(yuǎn)程化、自動(dòng)化、實(shí)時(shí)化和可視化的技術(shù)特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了從現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集入庫、測(cè)量數(shù)據(jù)的處理分析、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)顯示查詢、海量歷史數(shù)據(jù)的查詢處理、預(yù)警信息的無人值守式自動(dòng)報(bào)警、監(jiān)測(cè)成果報(bào)表報(bào)告的自動(dòng)化生成、監(jiān)測(cè)監(jiān)控項(xiàng)目的文檔管理、權(quán)限、人員的綜合管理和人工測(cè)量數(shù)據(jù)的入庫處理分析等功能；結(jié)合高速鐵路監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和安全評(píng)估技術(shù)，系統(tǒng)還研發(fā)了監(jiān)測(cè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)功能，實(shí)現(xiàn)從底層傳感器的配置、計(jì)算公式配置、測(cè)點(diǎn)布設(shè)設(shè)計(jì)、解調(diào)儀設(shè)計(jì)到項(xiàng)目最終調(diào)試的一整套設(shè)計(jì)功能；結(jié)合三維GIS和數(shù)據(jù)庫技術(shù)，以及視頻監(jiān)控硬件設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)在線的視頻監(jiān)控與測(cè)點(diǎn)設(shè)計(jì)CAD圖紙信息、三維地圖信息、測(cè)量實(shí)時(shí)成果的無縫融合，極大地解決了高鐵沉降自動(dòng)化監(jiān)測(cè)監(jiān)控的技術(shù)難題，為高速鐵路的安全運(yùn)營保駕護(hù)航。

SMAIS系統(tǒng)由監(jiān)測(cè)硬件設(shè)備及軟件平臺(tái)組成。硬件設(shè)備主要包括沉降監(jiān)測(cè)傳感器、采集單元、工控機(jī)、4G模塊、云服務(wù)器及監(jiān)控中心電腦等組成。軟件平臺(tái)包括運(yùn)行在采集單元上的數(shù)據(jù)采集軟件、運(yùn)行在云服務(wù)器上的Server服務(wù)端軟件、運(yùn)行在監(jiān)控中心服務(wù)器上的Station客戶端軟件及運(yùn)行在個(gè)人PC終端上的Client客戶端軟件組成。系統(tǒng)組成如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)組成示意圖

系統(tǒng)的主要原理是以液體連通器原理為基礎(chǔ)，通過不同測(cè)點(diǎn)的沉降傳感器對(duì)液面高度差的測(cè)量，實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)點(diǎn)與被測(cè)點(diǎn)相對(duì)沉降的監(jiān)測(cè)。在實(shí)際應(yīng)用中，相關(guān)測(cè)點(diǎn)的沉降傳感器通過液體管道彼此相連，其中一個(gè)或部分沉降傳感器作為參考點(diǎn)，其它的沉降傳感器作為觀測(cè)點(diǎn)，協(xié)同完成相關(guān)測(cè)點(diǎn)的沉降測(cè)量。當(dāng)沉降傳感器完成原始數(shù)據(jù)采集后，數(shù)據(jù)會(huì)傳輸?shù)讲杉瘑卧希杉瘑卧c現(xiàn)場(chǎng)工控機(jī)和4G模塊相連，原始數(shù)據(jù)會(huì)加密打包發(fā)送到云服務(wù)器上，利用云服務(wù)器上運(yùn)行的Server等數(shù)據(jù)處理、分析服務(wù)完成數(shù)據(jù)的處理和存儲(chǔ)，最終在監(jiān)控中心服務(wù)器的Station和個(gè)人PC終端的Client客戶端得到完成的展示、預(yù)警、查詢、自動(dòng)報(bào)表等功能。

3.4 測(cè)點(diǎn)布設(shè)

經(jīng)過方案比選，本工程最終選擇技術(shù)領(lǐng)先、儀器精度高、價(jià)格合理的光纖光柵自動(dòng)化靜力水準(zhǔn)儀作為監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備；并且考慮儀器安裝的便捷性、安裝形式的可行性以及設(shè)備的安全性，同時(shí)滿足總體施工工期的安排和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)整體性的要求，確定將自動(dòng)化靜力水準(zhǔn)儀的測(cè)點(diǎn)布設(shè)在箱梁內(nèi)部。

由于線路并行段長(zhǎng)度較長(zhǎng)，為了充分利用光纖調(diào)制解調(diào)儀的測(cè)點(diǎn)通路，將全部監(jiān)測(cè)范圍共分為27個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)段(區(qū)段編號(hào)A～Z、AA)。監(jiān)測(cè)范圍共設(shè)置 1 515個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，118個(gè)轉(zhuǎn)點(diǎn)斷面，15個(gè)基點(diǎn)斷面，監(jiān)測(cè) 1 492個(gè)橋墩以及739.09 m路基。測(cè)點(diǎn)布設(shè)橫斷面如圖3所示，立面如圖4所示。

圖3 測(cè)點(diǎn)布設(shè)橫斷面示意圖

圖4 測(cè)點(diǎn)布設(shè)立面示意圖(mm)

3.5 預(yù)警值的確定

本工程預(yù)警值的確定采用設(shè)計(jì)初始值與新建石濟(jì)客專對(duì)京滬高鐵產(chǎn)生的附加沉降量影響之和小于規(guī)范要求的標(biāo)準(zhǔn)確定[10-11]，分為黃色、橙色、紅色3級(jí)。其中設(shè)計(jì)初始值由設(shè)計(jì)單位提供，附加影響值由安全評(píng)估計(jì)算結(jié)果確定，京滬高鐵的簡(jiǎn)支梁和連續(xù)梁的預(yù)警值,如表2所示。

表2 京滬高鐵監(jiān)測(cè)預(yù)警值

4 自動(dòng)化沉降監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安裝及調(diào)試

4.1 安裝流程及關(guān)鍵控制指標(biāo)

自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安裝工作流程主要包含：標(biāo)高放樣標(biāo)記→基礎(chǔ)支架安裝及質(zhì)檢→監(jiān)測(cè)設(shè)備安裝及質(zhì)檢→管線安裝及質(zhì)檢→光纜安裝及質(zhì)檢→電纜安裝及質(zhì)檢→儀器保護(hù)安裝及質(zhì)檢→安裝驗(yàn)收。

安裝過程中的關(guān)鍵控制指標(biāo)包括監(jiān)測(cè)儀器支架質(zhì)量、監(jiān)測(cè)儀器質(zhì)量、解調(diào)儀質(zhì)量、通液通氣管質(zhì)量、通液效果質(zhì)量、子光纜鋪設(shè)和熔接質(zhì)量、主分光纜鋪設(shè)和熔接質(zhì)量、光譜質(zhì)量、電纜鋪設(shè)和連接質(zhì)量及儀器保護(hù)質(zhì)量等方面。

具體實(shí)施過程中，應(yīng)編制安裝質(zhì)檢實(shí)施管理辦法，統(tǒng)籌考慮各道工序的安裝流程進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)人員、設(shè)備、材料安排，嚴(yán)格執(zhí)行鐵路臨近營業(yè)線施工的相關(guān)管理規(guī)定，控制環(huán)節(jié)不達(dá)標(biāo)應(yīng)立即返回所在工序重新安裝，并安排專業(yè)質(zhì)檢人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)，本項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)檢人次高達(dá)505次，出具質(zhì)檢報(bào)告達(dá)78份，確保了設(shè)備安裝的質(zhì)量和進(jìn)度。

4.2 調(diào)試流程及關(guān)鍵控制指標(biāo)

自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)調(diào)試工作流程主要包含：解調(diào)儀調(diào)試→軟件配庫→區(qū)段內(nèi)整體調(diào)試→調(diào)試驗(yàn)收。系統(tǒng)調(diào)試過程中的關(guān)鍵控制指標(biāo)包括單臺(tái)儀器的抬升試驗(yàn)結(jié)果及全部?jī)x器的溫度穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果，精度應(yīng)控制在1.5 mm以內(nèi)。

調(diào)試過程中，應(yīng)選擇專業(yè)調(diào)試隊(duì)伍進(jìn)行儀器設(shè)備調(diào)試，并嚴(yán)格按照制定的詳細(xì)調(diào)試操作流程實(shí)施，出具調(diào)試報(bào)告，滿足調(diào)試標(biāo)準(zhǔn)的段落方可正式運(yùn)營。本工程完成了27個(gè)監(jiān)測(cè)段落的調(diào)試工作，出具調(diào)試報(bào)告27份，所有多段均達(dá)到了調(diào)試標(biāo)準(zhǔn)要求，已正式投入運(yùn)營，效果良好。

5 系統(tǒng)驗(yàn)收及交付運(yùn)營

本工程將自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)驗(yàn)收劃分為資料準(zhǔn)備及驗(yàn)收2個(gè)環(huán)節(jié)，資料準(zhǔn)備階段由監(jiān)測(cè)單位對(duì)以下資料進(jìn)行整理：①設(shè)計(jì)資料；②施工組織計(jì)劃；③安裝質(zhì)檢報(bào)告及質(zhì)檢單；④調(diào)試報(bào)告及調(diào)試單；⑤上線計(jì)劃審批材料；⑥原始數(shù)據(jù)核備報(bào)告；⑦安裝施工日志；⑧調(diào)試日志；⑨施工總結(jié)；⑩現(xiàn)場(chǎng)施工過程照片；匯報(bào)PPT。當(dāng)監(jiān)測(cè)單位資料準(zhǔn)備完成后，由業(yè)主組織對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行驗(yàn)收，分為中期檢查、預(yù)驗(yàn)收及正式驗(yàn)收3個(gè)階段。中期檢查主要在安裝前期，目的是確認(rèn)安裝流程、標(biāo)準(zhǔn)的合理性及安裝質(zhì)量水平；預(yù)驗(yàn)收主要在安裝完成后，檢查驗(yàn)收資料的完備性及判斷是否具備正式驗(yàn)收的條件；正式驗(yàn)收由業(yè)主單位組織設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理及相關(guān)各方，召開項(xiàng)目驗(yàn)收會(huì)，驗(yàn)收監(jiān)測(cè)單位提交的所有資料成果，當(dāng)正式驗(yàn)收通過后，正式將系統(tǒng)交付運(yùn)營。

6 監(jiān)測(cè)成果

本工程自2014年5月底進(jìn)場(chǎng)到2016年11月底，完成了德州至濟(jì)南100 km并行區(qū)段內(nèi)的沉降自動(dòng)化儀器設(shè)備檢驗(yàn)、安裝、質(zhì)檢、調(diào)試、運(yùn)營管理和預(yù)警處理工作，出具監(jiān)測(cè)日?qǐng)?bào) 1 268期，預(yù)警報(bào)告2期，采集了監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)沉降變化的海量數(shù)據(jù)。25 m線間距并行地段京滬高鐵差異沉降監(jiān)測(cè)成果數(shù)據(jù)，如圖5所示，從監(jiān)測(cè)結(jié)果可以看出，石濟(jì)客專施工并未對(duì)京滬高鐵的橋墩產(chǎn)生明顯的附加沉降變形影響，差異沉降量在-0.5～0.5 mm范圍內(nèi)波動(dòng)，京滬高鐵運(yùn)營安全、可靠。

圖5 25 m線間距并行地段京滬高鐵差異沉降監(jiān)測(cè)成果數(shù)據(jù)

但在監(jiān)測(cè)管理過程中，發(fā)現(xiàn)京滬高鐵監(jiān)測(cè)Y段59號(hào)～61號(hào)橋墩發(fā)生較大沉降變化，上行側(cè)差異沉降量接近黃色預(yù)警值。在經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查分析后，排除由于施工單位臨近京滬高鐵樁基施工所造成的影響，得到產(chǎn)生沉降的原因?yàn)榫哞F上行線沿線附近大范圍堆土，順鐵路方向120 m，垂直鐵路方向80 m，堆土高度達(dá)4 m，累計(jì)堆載土方量 38 400 m3。

現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)達(dá)4.51 mm，發(fā)生位置與堆土位置相符，如圖6所示。進(jìn)一步經(jīng)過有限元建模計(jì)算分析，計(jì)算位置沉降量達(dá)4.496 mm，與實(shí)際情況相符，驗(yàn)證了系統(tǒng)的有效性。發(fā)現(xiàn)問題后，與相關(guān)鐵路設(shè)備管理部門溝通，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)堆土進(jìn)行了卸載，卸載后，經(jīng)過近半年的穩(wěn)定，最終沉降量穩(wěn)定在1.6 mm，差異沉降量穩(wěn)定在0.846 mm，如圖7所示。由于現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)，處理果斷，最終并未對(duì)軌道產(chǎn)生影響，確保了京滬高鐵的運(yùn)營安全，本項(xiàng)目采用的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)發(fā)揮了重要作用。

圖6 堆土引起沉降漏斗監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)曲線

圖7 有限元計(jì)算結(jié)果云圖

7 結(jié)論

本文依托石濟(jì)客專并行京滬高鐵工程項(xiàng)目，開展了并行100 km段落內(nèi)，沉降自動(dòng)化監(jiān)測(cè)范圍確定、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、測(cè)點(diǎn)布設(shè)設(shè)計(jì)、預(yù)警值確定及系統(tǒng)安裝調(diào)試實(shí)施、系統(tǒng)驗(yàn)收與交付運(yùn)營及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)成果分析等工作，研究結(jié)論如下：

(1)本項(xiàng)目所確定的監(jiān)測(cè)范圍合理、可行，兩線并行線間距按25 m控制較為合理。

(2)為確保既有高速鐵路的運(yùn)營安全，長(zhǎng)大范圍并行運(yùn)營高速鐵路工程在施工過程中應(yīng)進(jìn)行沉降變形的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)監(jiān)控，且監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)具備自動(dòng)化、遠(yuǎn)程化、實(shí)時(shí)化、可視化的特點(diǎn)。

(3)自動(dòng)化沉降變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置在箱梁內(nèi)的方法相比于布置于墩頂和墩身的布設(shè)方案，具有測(cè)量準(zhǔn)確性高、安裝簡(jiǎn)便、維護(hù)方便的特點(diǎn)。

(4)本文所梳理的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安裝與調(diào)試方法具有標(biāo)準(zhǔn)化、流程化、規(guī)范化的特點(diǎn)，可在同類項(xiàng)目的安裝調(diào)試過程中推廣使用。