聶延壘 張雨沛

摘 要：本文結(jié)合高速鐵路沉降觀測(cè)外業(yè)采集測(cè)點(diǎn)較多、采集周期長(zhǎng)、內(nèi)業(yè)處理復(fù)雜煩瑣的特點(diǎn)，提出沉降觀測(cè)信息化管理。以漢十高速鐵路沉降觀測(cè)為實(shí)例，從沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)采集、處理、管理和分析等方面闡述信息化管理方法，為高速鐵路施工和沉降觀測(cè)分析評(píng)估提供便利。

關(guān)鍵詞：高速鐵路；沉降觀測(cè)；信息化管理；數(shù)據(jù)分析

中圖分類(lèi)號(hào)：U446 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2018）22-0109-02

Information Management and Analysis of Settlement Observation

for Underline Engineering of High-speed Railway

NIE Yanlei ZHANG Yupei

（Henan Geological and Mineral Exploration and Development Bureau，Zhengzhou Henan 455000）

Abstract： Combined with the characteristics of high speed railway settlement observation， which collected more measuring points， long period and complicated and complicated internal business treatment， this paper put forward the information management of subsidence observation. Taking the settlement observation of Wuhan-Shiyan High-speed Railway as an example， the information management method was expounded from the aspects of settlement observation data collection， processing， management and analysis. It was convenient for the analysis and evaluation of high-speed railway construction and settlement observation.

Keywords： high-speed railway；settlement observation；information management；data analysis

近年來(lái)，我國(guó)高速鐵路迅猛發(fā)展。高速鐵路作為國(guó)家重大建設(shè)工程項(xiàng)目之一，其具有投資規(guī)模大、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)高、質(zhì)量管控嚴(yán)和建設(shè)速度快的特點(diǎn)。高速鐵路的高平順性和高穩(wěn)定性的要求決定了高速鐵路沉降觀測(cè)的意義和重要性。為了有效、快速地收集和處理觀測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)處理軟件和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)提出了更高的要求。由中鐵西南科學(xué)研究院有限公司開(kāi)發(fā)的沉降觀測(cè)終端采集軟件將網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)和手機(jī)采集端網(wǎng)絡(luò)技術(shù)融合在一起，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、處理、管理和分析等方面的信息化管理，解決了數(shù)據(jù)繁雜的難題，提高了作業(yè)效率。

1 沉降觀測(cè)信息化管理系統(tǒng)概述

沉降觀測(cè)信息化管理系統(tǒng)依托于“互聯(lián)網(wǎng)+”和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)等相關(guān)技術(shù)，將互聯(lián)網(wǎng)的B/S（瀏覽器/服務(wù)器）與C/S（客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器）相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)觀測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)化采集、處理、分析和反饋，以達(dá)到遠(yuǎn)程查詢(xún)操控、溯源管理沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)的目的。沉降觀測(cè)信息化管理系統(tǒng)是《客運(yùn)專(zhuān)線鐵路變形觀測(cè)評(píng)估技術(shù)手冊(cè)》（第2版）和《國(guó)家一、二等水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范》（GB/T 12897—2006）的共同體現(xiàn)。沉降觀測(cè)信息化管理系統(tǒng)包括網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)（鐵路工程管理平臺(tái)）及手機(jī)采集端（沉降觀測(cè)終端采集軟件）兩部分。

漢十鐵路HSSG-5標(biāo)位于湖北省棗陽(yáng)市境內(nèi)，起訖里程為：DK200+200～233+198.91，線路正線長(zhǎng)33.066km，其中路基17.836km，橋梁15.230km，途經(jīng)棗陽(yáng)站。主要工程內(nèi)容包括：HSSG-5標(biāo)段范圍內(nèi)站前工程及接口工程（包括無(wú)砟道床施工；本標(biāo)段及1標(biāo)范圍內(nèi)的箱梁預(yù)制及架設(shè)）。

2 沉降觀測(cè)外業(yè)數(shù)據(jù)采集

按照《客運(yùn)專(zhuān)線鐵路無(wú)砟軌道鋪設(shè)條件評(píng)估技術(shù)指南》（鐵建設(shè)[2006]158號(hào)）[1]、《客運(yùn)專(zhuān)線無(wú)碴軌道鐵路工程測(cè)量暫行規(guī)定》（鐵建設(shè)[2006]189號(hào)）和《國(guó)家一、二等水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范》（GB/T 12897—2006）等的規(guī)定要求，結(jié)合工程的實(shí)際情況對(duì)沉降觀測(cè)的基準(zhǔn)點(diǎn)、工作基點(diǎn)和沉降觀測(cè)的變形觀測(cè)點(diǎn)（沉降板、沉降觀測(cè)標(biāo)、沉降監(jiān)測(cè)樁）進(jìn)行量測(cè)，外業(yè)觀測(cè)數(shù)據(jù)是通過(guò)手機(jī)采集端采集的，觀測(cè)人員使用預(yù)裝有采集軟件的手機(jī)操控電子水準(zhǔn)儀量測(cè)數(shù)據(jù)，測(cè)量完成后進(jìn)行自動(dòng)平差計(jì)算處理，并在有網(wǎng)絡(luò)的條件下上傳至數(shù)據(jù)服務(wù)器。

當(dāng)完成整個(gè)水準(zhǔn)線路測(cè)量后，系統(tǒng)提醒完成測(cè)量，將結(jié)束本次測(cè)量，對(duì)已觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)平差處理，自動(dòng)平差后顯示閉合差合格與不合格情況，完成整個(gè)平差計(jì)算后，可以分享原始數(shù)據(jù)和平差結(jié)果。借助手機(jī)采集端進(jìn)行外業(yè)數(shù)據(jù)采集，可以實(shí)現(xiàn)沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)獲取和平差自動(dòng)化處理，并能將合格的數(shù)據(jù)上傳到網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，避免了常規(guī)沉降觀測(cè)外業(yè)結(jié)束后對(duì)沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)記錄、計(jì)算、整理等煩瑣的工序，提高了外業(yè)作業(yè)效率，實(shí)現(xiàn)了信息化同步管理。

3 沉降觀測(cè)內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)管理

傳統(tǒng)的內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)管理模式采用人工導(dǎo)入專(zhuān)門(mén)軟件進(jìn)行計(jì)算、處理、分析和反饋，不僅耗時(shí)費(fèi)工，而且工作效率低下。較傳統(tǒng)的內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)管理，由中鐵西南科學(xué)研究院有限公司開(kāi)發(fā)的沉降觀測(cè)終端采集系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化和信息化管理，其將工程基礎(chǔ)信息單元分級(jí)別建立，通過(guò)系統(tǒng)內(nèi)嵌的電子記錄手薄和計(jì)算公式，自動(dòng)計(jì)算每期沉降變化值和累計(jì)變化值，并自動(dòng)生成數(shù)據(jù)沉降曲線圖，匯總多期沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，可進(jìn)行進(jìn)一步回歸分析及研究。

3.1 內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)查詢(xún)檢索匯總

用戶(hù)可通過(guò)PC機(jī)網(wǎng)頁(yè)端登錄平臺(tái)查詢(xún)檢索觀測(cè)數(shù)據(jù)、斷面的沉降信息和超限信息等，并且可通過(guò)沉降數(shù)據(jù)曲線直觀顯示出來(lái)。不僅可以檢索查詢(xún)單個(gè)沉降斷面的信息，還可以查看整條線路的沉降趨勢(shì)，可以查看單個(gè)斷面的沉降觀測(cè)信息，如監(jiān)測(cè)期數(shù)、填土高度、觀測(cè)階段、觀測(cè)時(shí)間、成果值、修正量、測(cè)點(diǎn)狀態(tài)、兩次觀測(cè)時(shí)間間隔、累計(jì)監(jiān)測(cè)天數(shù)、本次沉降量、累計(jì)沉降量和沉降速率等。此外，還可以查看該沉降測(cè)點(diǎn)觀測(cè)記錄信息，如儀器型號(hào)、天氣、溫度和司鏡人員等。沉降觀測(cè)信息可以通過(guò)沉降觀測(cè)曲線圖反映出來(lái)，使沉降觀測(cè)更直觀、形象。當(dāng)觀測(cè)數(shù)據(jù)超出沉降觀測(cè)設(shè)計(jì)值，或者觀測(cè)延誤時(shí)，系統(tǒng)將會(huì)預(yù)警顯示超限信息，用戶(hù)可以分析超限的原因，并提出應(yīng)對(duì)管理決策。系統(tǒng)可自動(dòng)對(duì)內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)匯總，生成表格，便于管理 。

3.2 內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)輸出管理

該系統(tǒng)可以自動(dòng)生成監(jiān)測(cè)成果（沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和沉降監(jiān)測(cè)曲線圖），并支持不同格式的輸出，便于用戶(hù)存儲(chǔ)、打印和共享。此外，該系統(tǒng)還可以自動(dòng)生成沉降觀測(cè)記錄手簿、原始觀測(cè)數(shù)據(jù)、成果數(shù)據(jù)、觀測(cè)記錄、測(cè)量信息，并生成Excel表格數(shù)據(jù)，這將為線下工程沉降觀測(cè)評(píng)估和數(shù)據(jù)入庫(kù)提供原始數(shù)據(jù)。

4 沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果分析和預(yù)評(píng)估

沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)分析評(píng)估工作是確保高速鐵路無(wú)砟軌道鋪設(shè)質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。一般情況下，觀測(cè)數(shù)據(jù)煩瑣復(fù)雜，影響評(píng)估工作的順利開(kāi)展。而該系統(tǒng)集成了多種回歸分析方法，對(duì)監(jiān)測(cè)和評(píng)估工作提供了極大的便利。高速鐵路線下沉降監(jiān)測(cè)評(píng)估按照《客運(yùn)專(zhuān)線鐵路無(wú)砟軌道鋪設(shè)條件評(píng)估技術(shù)指南》（鐵建設(shè)[2006]158號(hào)）進(jìn)行。

4.1 沉降觀測(cè)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)

①橋梁、涵洞主體施工完成后，變形觀測(cè)一般應(yīng)不少于6個(gè)月的沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)確定沉降變形趨勢(shì)，曲線回歸的相關(guān)系數(shù)應(yīng)不低于0.92，且近3個(gè)月沉降量應(yīng)小于2mm。

②路基表層工程施工完成后，變形觀測(cè)一般不應(yīng)少于6個(gè)月的沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)確定沉降變形趨勢(shì)，曲線回歸的相關(guān)系數(shù)應(yīng)不低于0.92，且近3個(gè)月沉降量應(yīng)小于2mm。

③當(dāng)沉降同時(shí)滿(mǎn)足下列條件時(shí)，可以判定工后沉降滿(mǎn)足評(píng)估通過(guò)條件。沉降曲線趨于收斂，最后幾次沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)未出現(xiàn)連續(xù)下沉現(xiàn)象；預(yù)測(cè)的主體工程工后沉降值[?S]不大于15mm；沉降預(yù)測(cè)的可靠性應(yīng)通過(guò)驗(yàn)證，間隔不少于3個(gè)月的兩次預(yù)測(cè)最終沉降的差值小于5mm；主體工程施工完成后，最終的沉降預(yù)測(cè)時(shí)間應(yīng)滿(mǎn)足式（1）所示的條件：

[StS t=∞≥75%] （1）

式中：[St]表示預(yù)測(cè)沉降觀測(cè)值；[S t=∞]表示預(yù)測(cè)的最終沉降量。

4.2 沉降觀測(cè)預(yù)評(píng)估

系統(tǒng)提供的沉降觀測(cè)預(yù)評(píng)估的方法有雙曲線法、三點(diǎn)法、拋物線法和指數(shù)曲線法等?？梢詫蛄?、涵洞主體施工完成后或者路基表層工程施工完成后6個(gè)月沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)按照不同的方法進(jìn)行擬合計(jì)算，得出沉降觀測(cè)曲線回歸的相關(guān)系數(shù)，以判定該測(cè)點(diǎn)在該階段沉降是否收斂，并預(yù)測(cè)以后的沉降觀測(cè)累計(jì)變化值 。

高速鐵路沉降監(jiān)測(cè)信息化借助現(xiàn)代化的通訊設(shè)備和高精度測(cè)量?jī)x器設(shè)備，以網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)為載體，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)數(shù)據(jù)采集上傳、軟件自動(dòng)化分析處理、及時(shí)預(yù)警、及時(shí)處理并遠(yuǎn)程監(jiān)控，并系統(tǒng)平臺(tái)的運(yùn)用使沉降觀測(cè)方法、觀測(cè)行為和數(shù)據(jù)處理反饋更為規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化，實(shí)現(xiàn)沉降監(jiān)測(cè)管理工作的自動(dòng)化、信息化。信息化管理平臺(tái)滿(mǎn)足了不同監(jiān)管人員和觀測(cè)人員的不同需求，在規(guī)避項(xiàng)目安全風(fēng)險(xiǎn)、提高項(xiàng)目管理水平方面起到推動(dòng)作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國(guó)鐵道部.客運(yùn)專(zhuān)線無(wú)軋軌道鋪設(shè)條件評(píng)估指南鐵建設(shè)（鐵建設(shè)[2006]158號(hào)）[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2006.