鄰近營(yíng)業(yè)線施工高鐵橋梁監(jiān)測(cè)方法探討

宗維凱 上海鐵路局上海東華地鐵公司

鄰近營(yíng)業(yè)線施工高鐵橋梁監(jiān)測(cè)方法探討

宗維凱 上海鐵路局上海東華地鐵公司

鄰近高速鐵路施工已成為很多地方道橋建設(shè)不可避免的工況。地方道橋建設(shè)對(duì)鄰營(yíng)高鐵橋梁的影響不可忽視，關(guān)系鐵路運(yùn)營(yíng)安全和旅客人身安全，因此如何在施工過程中監(jiān)測(cè)施工對(duì)高鐵橋梁的影響至關(guān)重要。結(jié)合相關(guān)具體工程，對(duì)鄰營(yíng)施工高鐵橋梁監(jiān)測(cè)方法進(jìn)行探討。

鄰營(yíng)施工；高鐵橋梁；監(jiān)測(cè)

隨著我國(guó)城市快速發(fā)展，地面交通逐漸擁堵，為改善地面交通狀況，全國(guó)各大城市正爭(zhēng)先恐后大興土木，規(guī)劃實(shí)施自身公共交通建設(shè)。作為全國(guó)交通命脈--鐵路，地方交通建設(shè)不可避免與鐵路有空間上的交叉--上跨或下穿。地方道路或橋梁下穿或上跨鐵路施工會(huì)對(duì)鐵路運(yùn)營(yíng)安全產(chǎn)生影響，因此在施工過程中對(duì)鐵路幾何狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，保證鐵路運(yùn)營(yíng)安全尤為重要。

1 橋梁監(jiān)測(cè)方法簡(jiǎn)述

地方道路或橋梁施工中，樁基施工、基坑施工、盾構(gòu)施工會(huì)引起土體產(chǎn)生豎向及水平位移，使鐵路高架橋樁基發(fā)生變形，反映至高架橋墩頂，會(huì)使上部運(yùn)營(yíng)線路產(chǎn)生變形，對(duì)列車運(yùn)行安全有極大的影響。而高速鐵路速度很快，列車通過頻率很高，且對(duì)線路的變形要求很高，這就要求鄰近鐵路高架橋時(shí)，對(duì)于高架橋的變形監(jiān)測(cè)具有高頻率、高精度性。

現(xiàn)有的橋梁監(jiān)測(cè)方法主要是針對(duì)公路橋梁，對(duì)于鐵路橋梁的變形監(jiān)測(cè)較少。常規(guī)測(cè)量方法測(cè)量精度高、資料可靠，但觀測(cè)工作量大、效率低、受氣候影響大，不易實(shí)現(xiàn)連續(xù)監(jiān)測(cè)和測(cè)量過程的自動(dòng)化?，F(xiàn)在應(yīng)用較多的變形測(cè)量數(shù)據(jù)采集設(shè)備和技術(shù)有攝影測(cè)量技術(shù)、GPS技術(shù)、全自動(dòng)全站儀法和三維激光掃描儀，這些方法的測(cè)量精度普遍較低。

對(duì)于橋梁變形的控制指標(biāo)也有不少規(guī)定，但多數(shù)關(guān)于橋梁自身施工過程中的變形，對(duì)于鄰營(yíng)施工引起高鐵橋梁變形的控制指標(biāo)較少，且前期的控制指標(biāo)較大，對(duì)于運(yùn)營(yíng)中的鐵路高架橋不適合。因此，基于上述技術(shù)中存在的問題，有必要采用更好的方法對(duì)鄰營(yíng)施工高鐵橋梁的變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)，保證鐵路的運(yùn)營(yíng)安全。以下所述橋梁監(jiān)測(cè)方法即為鄰營(yíng)施工高鐵橋梁監(jiān)測(cè)方法，該方法已應(yīng)用于多個(gè)鄰近高鐵橋梁施工項(xiàng)目中，并起到了很好的監(jiān)測(cè)效果，保證了鐵路運(yùn)營(yíng)安全。

2 鄰營(yíng)施工高鐵橋梁監(jiān)測(cè)方法

該方法是基于全自動(dòng)全站儀的使用，總共分為三個(gè)系統(tǒng)：固定設(shè)施系統(tǒng)、自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、決策系統(tǒng)。自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為決策系統(tǒng)提供支持，決策系統(tǒng)反過來為自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供指導(dǎo)。

固定設(shè)施系統(tǒng)是根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)通視條件、施工場(chǎng)地規(guī)劃及高架橋墩位置來進(jìn)行布設(shè)的，為反映橋梁變形及數(shù)據(jù)讀取提供硬件支持；固定設(shè)施系統(tǒng)包括觀測(cè)墩或棱鏡等固定設(shè)施；人工使用膠水或螺栓將棱鏡固定在高架橋墩上，每高鐵橋墩布設(shè)四個(gè)棱鏡，在同一側(cè)上下左右各一個(gè)；在保證可觀測(cè)到所有棱鏡以及地基穩(wěn)定且不受現(xiàn)場(chǎng)施工影響處采用紅磚砌成基礎(chǔ)為長(zhǎng)寬高各2 m，上部結(jié)構(gòu)長(zhǎng)寬高各0.5 m、0.5 m、2 m的觀測(cè)墩。

自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括機(jī)載測(cè)量子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理及控制子系統(tǒng)；機(jī)載測(cè)量子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)與數(shù)據(jù)處理及控制子系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)線連接。機(jī)載測(cè)量子系統(tǒng)為索佳NET05AX自動(dòng)全站儀，將全自動(dòng)全站儀架設(shè)于觀測(cè)墩上，通過對(duì)高架橋墩上固定棱鏡進(jìn)行觀測(cè)，獲得橋梁變形的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)為通訊模塊，進(jìn)一步包括數(shù)據(jù)線和與之相連的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，將機(jī)載測(cè)量子系統(tǒng)獲得的橋梁變形數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理及控制子系統(tǒng)。數(shù)據(jù)處理及控制子系統(tǒng)是使用帶有監(jiān)測(cè)軟件及數(shù)據(jù)庫(kù)的計(jì)算機(jī)，錄入監(jiān)測(cè)得到的數(shù)據(jù)，通過轉(zhuǎn)換計(jì)算等數(shù)據(jù)后處理措施，取得所需變形數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)。

決策系統(tǒng)是根據(jù)本監(jiān)測(cè)方法中各使用系統(tǒng)相互配合，在監(jiān)測(cè)過程中對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出各監(jiān)測(cè)橋墩的控制參數(shù)--沉降位移s、橫橋向位移x、順橋向位移y以及橋墩轉(zhuǎn)角θ，繪制成時(shí)程曲線，并與各參數(shù)控制指標(biāo)分別進(jìn)行對(duì)比，確定高鐵橋梁幾何形態(tài)是否在可允許變化值內(nèi)。當(dāng)監(jiān)測(cè)值接近報(bào)警值時(shí)，及時(shí)預(yù)警，并提醒有關(guān)方面注意；當(dāng)達(dá)到報(bào)警值時(shí)，立即報(bào)警。

3 工程實(shí)例分析

3.1 南京滄麒路下穿京滬高鐵工程

南京上坊北側(cè)保障房項(xiàng)目市政工程滄麒路與京滬高鐵斜交角38.2°。左右幅分別下穿京滬高鐵跨秦淮河特大橋87～88#墩，88～89#墩。鉆孔灌注樁與高鐵橋墩樁基之間的最小距離為7.72 m。為保證鄰營(yíng)施工高鐵運(yùn)營(yíng)安全，采用鄰營(yíng)施工高鐵橋梁監(jiān)測(cè)方法，88#墩監(jiān)測(cè)成果如圖1至圖4所示。

圖1 88#橋墩累計(jì)沉降變化

圖2 88#橋墩累計(jì)順橋向位移變化

圖3 88#橋墩累計(jì)橫橋向位移變化

圖4 88#橋墩累計(jì)傾角變化

3.2 無錫機(jī)場(chǎng)南路下穿京滬鐵路工程

滬寧城際鐵路高架橋位于現(xiàn)澆箱涵施工場(chǎng)地東側(cè)，其中451#、452#和453#橋墩位于基坑開挖影響范圍之內(nèi)。為保證鄰營(yíng)施工高鐵運(yùn)營(yíng)安全，采用鄰營(yíng)施工高鐵橋梁監(jiān)測(cè)方法，452#墩監(jiān)測(cè)成果如圖5至圖7所示。

圖5 452#累計(jì)沉降變化

圖6 452#橋墩累計(jì)順橋向位移變化

圖7 452#橋墩累計(jì)橫橋向位移變化

從上述工程實(shí)例可以看出，在鉆孔樁施工或基坑開挖過程中，高鐵橋墩沉降、橫橋向位移、順橋向位移及傾角處于波動(dòng)中，最后趨于穩(wěn)定，最終變化量均較小。

4 結(jié)論

在南京滄麒路下穿京滬高鐵工程、無錫機(jī)場(chǎng)南路下穿京滬鐵路工程中，鄰營(yíng)施工高鐵橋梁監(jiān)測(cè)實(shí)踐證明，該監(jiān)測(cè)方法可實(shí)現(xiàn)鄰營(yíng)施工高鐵橋梁沉降、位移連續(xù)、動(dòng)態(tài)、精確監(jiān)測(cè)，并與控制指標(biāo)對(duì)比，能夠定量的評(píng)判高鐵橋梁的安全性，通過該監(jiān)測(cè)方法，可以保證鐵路運(yùn)營(yíng)安全。同時(shí)在監(jiān)測(cè)過程中應(yīng)嚴(yán)格按照國(guó)家和鐵路部門有關(guān)技術(shù)規(guī)范、規(guī)定進(jìn)行施工全過程跟蹤監(jiān)測(cè)。視施工情況加密監(jiān)測(cè)頻率，在關(guān)鍵部位要及時(shí)跟蹤監(jiān)測(cè)并提交監(jiān)測(cè)報(bào)告，遇特殊情況，提供速報(bào)。當(dāng)監(jiān)測(cè)值接近報(bào)警值時(shí)，及時(shí)預(yù)警，并提醒有關(guān)方面注意；當(dāng)達(dá)到報(bào)警值時(shí)，立即報(bào)警。

[1]李樹偉.高速鐵路沉降監(jiān)測(cè)方法的應(yīng)用探討

[J].鐵道勘察,2011,06:16-18.

[2]趙洪勇,劉建坤,崔江余.高速鐵路路基沉降監(jiān)測(cè)方法的認(rèn)識(shí)與評(píng)價(jià)[J].路基工程,2001,06:15-

17.

[3]吉曉輝.高速鐵路松軟土路堤沉降監(jiān)測(cè)方法的認(rèn)識(shí)及不同預(yù)測(cè)方法對(duì)比分析 [J].科技傳播, 2012,17:147-148.

[4]葉茂.京滬高速鐵路沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理與分析[D].西南交通大學(xué),2011.

[5]陳艷伶.土壓平衡盾構(gòu)穿越高鐵的施工技術(shù)與管理研究[D].天津大學(xué),2012.

[6]花梅.高速鐵路路基常用沉降變形監(jiān)測(cè)方法淺析[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),2014,S1:122-125.

[7]楊婧.路基沉降全方位監(jiān)測(cè)方法與技術(shù)的研究[D].北京交通大學(xué),2014.

責(zé)任編輯：宋 飛

來稿時(shí)間：2016-11-10