宗維凱 上海鐵路局上海東華地鐵公司

鄰近營業(yè)線施工高鐵橋梁監(jiān)測方法探討

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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)對鄰營高鐵橋梁的影響不可忽視，關(guān)系鐵路運營安全和旅客人身安全，因此如何在施工過程中監(jiān)測施工對高鐵橋梁的影響至關(guān)重要。結(jié)合相關(guān)具體工程，對鄰營施工高鐵橋梁監(jiān)測方法進(jìn)行探討。

鄰營施工；高鐵橋梁；監(jiān)測

隨著我國城市快速發(fā)展，地面交通逐漸擁堵，為改善地面交通狀況，全國各大城市正爭先恐后大興土木，規(guī)劃實施自身公共交通建設(shè)。作為全國交通命脈--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對鐵路運營安全產(chǎn)生影響，因此在施工過程中對鐵路幾何狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，保證鐵路運營安全尤為重要。

1 橋梁監(jiān)測方法簡述

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，會使上部運營線路產(chǎn)生變形，對列車運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，且對線路的變形要求很高，這就要求鄰近鐵路高架橋時，對于高架橋的變形監(jiān)測具有高頻率、高精度性。

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

對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，對于鄰營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，對于運營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鄰營施工高鐵橋梁的變形進(jìn)行監(jiān)測，保證鐵路的運營安全。以下所述橋梁監(jiān)測方法即為鄰營施工高鐵橋梁監(jiān)測方法，該方法已應(yīng)用于多個鄰近高鐵橋梁施工項目中，并起到了很好的監(jiān)測效果，保證了鐵路運營安全。

2 鄰營施工高鐵橋梁監(jiān)測方法

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

固定設(shè)施系統(tǒng)是根據(jù)施工現(xiàn)場通視條件、施工場地規(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)四個棱鏡，在同一側(cè)上下左右各一個；在保證可觀測到所有棱鏡以及地基穩(wěn)定且不受現(xiàn)場施工影響處采用紅磚砌成基礎(chǔ)為長寬高各2 m，上部結(jié)構(gòu)長寬高各0.5 m、0.5 m、2 m的觀測墩。

自動監(jiān)測系統(tǒng)包括機載測量子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理及控制子系統(tǒng)；機載測量子系統(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。機載測量子系統(tǒng)為索佳NET05AX自動全站儀，將全自動全站儀架設(shè)于觀測墩上，通過對高架橋墩上固定棱鏡進(jìn)行觀測，獲得橋梁變形的監(jiān)測數(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，將機載測量子系統(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)測軟件及數(shù)據(jù)庫的計算機，錄入監(jiān)測得到的數(shù)據(jù)，通過轉(zhuǎn)換計算等數(shù)據(jù)后處理措施，取得所需變形數(shù)據(jù)并存儲到數(shù)據(jù)庫。

決策系統(tǒng)是根據(jù)本監(jiān)測方法中各使用系統(tǒng)相互配合，在監(jiān)測過程中對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出各監(jiān)測橋墩的控制參數(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，繪制成時程曲線，并與各參數(shù)控制指標(biāo)分別進(jìn)行對比，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)測值接近報警值時，及時預(yù)警，并提醒有關(guān)方面注意；當(dāng)達(dá)到報警值時，立即報警。

3 工程實例分析

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。為保證鄰營施工高鐵運營安全，采用鄰營施工高鐵橋梁監(jiān)測方法，88#墩監(jiān)測成果如圖1至圖4所示。

圖1 88#橋墩累計沉降變化

圖2 88#橋墩累計順橋向位移變化

圖3 88#橋墩累計橫橋向位移變化

圖4 88#橋墩累計傾角變化

3.2 無錫機場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)。為保證鄰營施工高鐵運營安全，采用鄰營施工高鐵橋梁監(jiān)測方法，452#墩監(jiān)測成果如圖5至圖7所示。

圖5 452#累計沉降變化

圖6 452#橋墩累計順橋向位移變化

圖7 452#橋墩累計橫橋向位移變化

從上述工程實例可以看出，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、無錫機場南路下穿京滬鐵路工程中，鄰營施工高鐵橋梁監(jiān)測實踐證明，該監(jiān)測方法可實現(xiàn)鄰營施工高鐵橋梁沉降、位移連續(xù)、動態(tài)、精確監(jiān)測，并與控制指標(biāo)對比，能夠定量的評判高鐵橋梁的安全性，通過該監(jiān)測方法，可以保證鐵路運營安全。同時在監(jiān)測過程中應(yīng)嚴(yán)格按照國家和鐵路部門有關(guān)技術(shù)規(guī)范、規(guī)定進(jìn)行施工全過程跟蹤監(jiān)測。視施工情況加密監(jiān)測頻率，在關(guān)鍵部位要及時跟蹤監(jiān)測并提交監(jiān)測報告，遇特殊情況，提供速報。當(dāng)監(jiān)測值接近報警值時，及時預(yù)警，并提醒有關(guān)方面注意；當(dāng)達(dá)到報警值時，立即報警。

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責(zé)任編輯：宋 飛

來稿時間：2016-11-10