鐵路橋涵沉降變形監(jiān)測(cè)自動(dòng)化技術(shù)的實(shí)施

李倩　蓋永智

摘 要：黃河水利委員會(huì)山東水文水資源局承擔(dān)了濟(jì)南軌道R1線下穿京滬鐵路工程專(zhuān)項(xiàng)監(jiān)測(cè)服務(wù)，主要內(nèi)容是在工程項(xiàng)目影響范圍內(nèi)的京滬鐵路路基、橋涵、電氣化支柱等位置設(shè)置沉降變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)，實(shí)施自動(dòng)化監(jiān)測(cè)。根據(jù)委托的測(cè)量?jī)?nèi)容和項(xiàng)目的特點(diǎn)，分析研討新技術(shù)新方法，科學(xué)合理進(jìn)行水準(zhǔn)監(jiān)測(cè)網(wǎng)和三維監(jiān)測(cè)網(wǎng)的布設(shè)，采取徠卡超高精度TS50全站儀配合機(jī)載多測(cè)回測(cè)角軟件技術(shù)實(shí)施自動(dòng)監(jiān)測(cè)，提高了項(xiàng)目實(shí)施的工作效率和經(jīng)濟(jì)效益，優(yōu)質(zhì)完成了承擔(dān)的測(cè)量任務(wù)，得到業(yè)主和同行的高度評(píng)價(jià)。

關(guān)鍵詞：鐵路路基;橋涵;沉降變形;自動(dòng)化監(jiān)測(cè)

1項(xiàng)目背景

濟(jì)南軌道R1線下穿京滬鐵路工程專(zhuān)項(xiàng)監(jiān)測(cè)， 是在工程項(xiàng)目影響范圍內(nèi)的京滬鐵路路基、橋涵、電氣化支柱等位置設(shè)置沉降變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)，采取徠卡超高精度TS50全站儀配合機(jī)載多測(cè)回測(cè)角軟件技術(shù)實(shí)施自動(dòng)化監(jiān)測(cè)。根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)和要求創(chuàng)新水準(zhǔn)監(jiān)測(cè)網(wǎng)和三維監(jiān)測(cè)網(wǎng)布設(shè)原則和方法，提高了項(xiàng)目的工作效率和成果質(zhì)量。

2監(jiān)測(cè)的目的

隧道盾構(gòu)施工過(guò)程有很多因素可以導(dǎo)致地表變形，從而對(duì)上方鐵路軌面的平順性、橋涵的穩(wěn)定性產(chǎn)生一定影響。因此需要在施工過(guò)程中對(duì)施工影響范圍內(nèi)的橋涵和鐵路路基進(jìn)行監(jiān)控測(cè)量，主要目的是：

1.把施工引起的鐵路路基、框架涵的動(dòng)態(tài)變化信息及時(shí)反饋到建設(shè)單位、設(shè)備管理單位、設(shè)計(jì)單位以及施工單位。

2.及時(shí)預(yù)報(bào)鐵路路基、橋涵的位移變形趨勢(shì)，供鐵路運(yùn)營(yíng)部門(mén)決策使用。

3.對(duì)位移超限，提前預(yù)警，一旦發(fā)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)值達(dá)到或者超過(guò)預(yù)警值，采取相應(yīng)的措施進(jìn)行處理，停止施工或者采取加固措施，保障附近鐵路的正常營(yíng)運(yùn)，保障施工影響范圍內(nèi)的構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，維護(hù)國(guó)家和人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。

3監(jiān)測(cè)的依據(jù)

《鐵路工程測(cè)量規(guī)范》（TB10101-2009）;《城市軌道交通工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》（GB50911-2013）;《城市軌道交通工程測(cè)量規(guī)范》（GB50308-2008）;《工程測(cè)量規(guī)范》（GB 50026-2007）;《建筑變形測(cè)量規(guī)范》（JGJ/T 8-2016）;《國(guó)家一、二等水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范》（GB/T 12897-2006）;《鐵路線路修理規(guī)則》（鐵運(yùn)[2006]146號(hào)）;《普速鐵路工務(wù)安全規(guī)則》（鐵運(yùn)[2014]272號(hào)）;《鐵路安全管理?xiàng)l例》（中華人民共和國(guó)國(guó)務(wù)院令 第639 號(hào)）;國(guó)家現(xiàn)行其他測(cè)量規(guī)范及強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)等。

4監(jiān)測(cè)范圍及內(nèi)容

地鐵R1左線下穿京滬鐵路框架橋涵，R1右線下穿京滬鐵路路基段，左線區(qū)間結(jié)構(gòu)距離鐵路橋框架涵結(jié)構(gòu)底板凈距為7.0～7.7m，右線區(qū)間結(jié)構(gòu)拱頂埋深16.8m，根據(jù)《城市軌道交通工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》（GB 50911-2013）相關(guān)規(guī)定，監(jiān)測(cè)距離為盾構(gòu)管片邊緣向外2倍埋深，考慮框架涵的整體性，框架涵整體監(jiān)測(cè)，本監(jiān)測(cè)工程里程范圍為京滬下行K475+885至K475+998處，里程引自京滬下行涵心里程K475+915。

監(jiān)測(cè)范圍示意圖見(jiàn)下面圖所示：

在項(xiàng)目施工過(guò)程中，對(duì)影響范圍內(nèi)的鐵路路基和框架涵進(jìn)行水平位移監(jiān)測(cè)及垂直位移監(jiān)測(cè);對(duì)鐵路重點(diǎn)設(shè)備接觸網(wǎng)支柱進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)。

監(jiān)測(cè)共歷時(shí)222天，靜力水準(zhǔn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)20個(gè)，每點(diǎn)監(jiān)測(cè)639次，共計(jì)12780點(diǎn)次，三維監(jiān)測(cè)點(diǎn)共47個(gè)，每點(diǎn)監(jiān)測(cè)554次，共計(jì)26038點(diǎn)次。

5施測(cè)方法及技術(shù)特點(diǎn)

三維監(jiān)測(cè)儀器采用高精度TS50全站儀，結(jié)合激光、通訊及CCD技術(shù)，集自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別、自動(dòng)照準(zhǔn)、自動(dòng)測(cè)角、自動(dòng)測(cè)距、自動(dòng)跟蹤目標(biāo)、遙控、自動(dòng)記錄數(shù)據(jù)于一體，由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)和軟件控制，其智能化、自動(dòng)化可以高效的獲取高精度的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

在框架涵北側(cè)安全區(qū)域設(shè)置4處觀測(cè)點(diǎn)，作為已知點(diǎn)，置鏡點(diǎn)設(shè)置觀測(cè)墩并采用強(qiáng)制對(duì)中裝置。

框架涵路基橋涵三維監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)在中墻及邊墻頂端，采取粘貼方式設(shè)置L型三維監(jiān)測(cè)點(diǎn)，路基段采用埋設(shè)方式布置，共設(shè)置兩條路線，布設(shè)的5個(gè)接觸網(wǎng)支柱監(jiān)測(cè)點(diǎn)，同時(shí)可以作為路基橋涵監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

為保障鐵路線路的正常運(yùn)營(yíng)，本方案著重制定了鐵路軌道及重點(diǎn)設(shè)備接觸網(wǎng)支柱的監(jiān)測(cè)內(nèi)容，在既有鐵路京滬上行、水白上行、京滬下行及水白下行線4條線路軌道外側(cè)不影響行車(chē)安全的地方布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)每條線路設(shè)計(jì)點(diǎn)位六處，點(diǎn)位間隔20米。

根據(jù)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)，擬定在不同施工階段期間采用不同的采集頻率。施工前（即施工單位開(kāi)工之前），采集10次有效數(shù)據(jù)作為自動(dòng)化監(jiān)測(cè)的初始值，施工關(guān)鍵期數(shù)據(jù)采樣為3分鐘一次，施工完成后，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采樣為10分鐘一次。

三維監(jiān)測(cè)會(huì)同鐵路軌道及接觸網(wǎng)支柱監(jiān)測(cè)同步進(jìn)行，對(duì)軌道等監(jiān)測(cè)點(diǎn)實(shí)施24小時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，完全滿足盾構(gòu)法隧道工程監(jiān)測(cè)頻率。

6結(jié)語(yǔ)

本項(xiàng)目采用徠卡超高精度TS50全站儀配合機(jī)載多測(cè)回測(cè)角軟件，在監(jiān)測(cè)過(guò)程中僅需在監(jiān)測(cè)位置放置好徠卡棱鏡，在固定位置設(shè)置好觀測(cè)墩并采用強(qiáng)制對(duì)中裝置，即可長(zhǎng)時(shí)間監(jiān)測(cè)。無(wú)需頻繁遷站，避免了人為誤差。而且固定的觀測(cè)墩，方便引出數(shù)據(jù)線，從而使外業(yè)人工可以在固定的帳篷或車(chē)內(nèi)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，減少了人員負(fù)擔(dān)。

隧道盾構(gòu)施工變形監(jiān)測(cè)具有目標(biāo)多、測(cè)回?cái)?shù)多、精度要求高特點(diǎn)，傳統(tǒng)人工觀測(cè)費(fèi)時(shí)費(fèi)力，作業(yè)效率難以提高。本項(xiàng)目新技術(shù)的實(shí)施和監(jiān)測(cè)過(guò)程，有效的解決了這一問(wèn)題，不僅實(shí)施了高效、便捷的自動(dòng)化測(cè)量，大大提高了工作效率，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)滿足了內(nèi)、外業(yè)數(shù)據(jù)一體化、規(guī)范化的作業(yè)要求，效益明顯，在變形監(jiān)測(cè)工程中具有良好的實(shí)用性和廣泛的推廣應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

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[3]? 谷樹(shù)忠，水安全：內(nèi)涵、問(wèn)題與方略[J]，中國(guó)水利，2014

作者簡(jiǎn)介：

李倩，女，1987年出生，山東濟(jì)南人，工程師 ，從事水文水資源勘測(cè)工作 ，研究方向：水文水資源勘測(cè)基礎(chǔ)理論研究及應(yīng)用.