鄧旭輝 郭旭平 宋浩 田春陽(yáng) 王鵬輝

（河南東網(wǎng)信息技術(shù)有限公司，河南 鄭州 450000 ）

高速鐵路具有速度快、運(yùn)量大、節(jié)約能源、保護(hù)土地等明顯優(yōu)勢(shì)。中國(guó)作為一個(gè)幅員遼闊、人口眾多、資源相對(duì)有限的發(fā)展中大國(guó)，發(fā)展高速鐵路對(duì)我國(guó)具有戰(zhàn)略性意義。20世紀(jì)90年代以來(lái)，我國(guó)開始了高速鐵路的設(shè)計(jì)和建造。經(jīng)過堅(jiān)持不懈的努力，我國(guó)高鐵的建造技術(shù)取得了一系列重大成果，形成了具有中國(guó)特色的高鐵技術(shù)體系，進(jìn)入世界先進(jìn)行列。

高速鐵路有高標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求。作為線路最基礎(chǔ)部分，橋梁墩臺(tái)的穩(wěn)定性對(duì)線路整體的平穩(wěn)起到關(guān)鍵作用，而高鐵線下施工會(huì)影響橋梁墩臺(tái)的穩(wěn)定性。施工中實(shí)時(shí)的高鐵沉降變形監(jiān)測(cè)能反映各個(gè)施工階段和施工規(guī)模對(duì)高鐵的影響，因此，為確保高鐵的運(yùn)營(yíng)安全，必須解決高鐵線下工程沉降變形控制的關(guān)鍵技術(shù)，做好實(shí)時(shí)的沉降變形監(jiān)測(cè)。根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，可分析各個(gè)施工階段、施工規(guī)模對(duì)橋梁墩臺(tái)產(chǎn)生的影響，分析橋梁變形的原因，預(yù)測(cè)下一階段施工可能產(chǎn)生的變形情況，然后改進(jìn)施工工藝，提高工程質(zhì)量。最終，通過分析監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)成果，判斷線下各個(gè)施工階段對(duì)高鐵沉降變化的影響，為以后類似工程施工提供相關(guān)經(jīng)驗(yàn)[1]。

1 高鐵線下工程施工的技術(shù)要求

高鐵線下工程施工時(shí)，高鐵橋梁墩臺(tái)的垂直位移監(jiān)測(cè)按沉降變形等級(jí)三等的要求（國(guó)家二等水準(zhǔn)測(cè)量）施測(cè)，所有監(jiān)測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)滿足規(guī)范要求，水準(zhǔn)測(cè)量主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)如表1所示，表1中，L是測(cè)段長(zhǎng)或環(huán)線長(zhǎng)（km）。

表1 水準(zhǔn)測(cè)量主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)相關(guān)技術(shù)規(guī)范要求，線下施工時(shí)，高鐵的沉降觀測(cè)應(yīng)根據(jù)施工時(shí)間適時(shí)開展。

2 高鐵線下工程施工的技術(shù)實(shí)施

2.1 基礎(chǔ)控制網(wǎng)布設(shè)

在監(jiān)測(cè)過程中，必須使用檢定合格、滿足測(cè)量技術(shù)要求的儀器設(shè)備，并定期對(duì)所使用的儀器和設(shè)備進(jìn)行檢驗(yàn)校正。

在施工前期布設(shè)橋墩沉降觀測(cè)點(diǎn)和工作基點(diǎn)，并通過復(fù)測(cè)高鐵建設(shè)時(shí)期的基礎(chǔ)控制點(diǎn)，建立首期基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。沉降觀測(cè)點(diǎn)直接埋設(shè)在要測(cè)定的沉降變形體上，要求設(shè)置牢固、便于觀測(cè)、結(jié)構(gòu)合理且不破壞沉降變形體的外觀。

沉降變形控制網(wǎng)采用的監(jiān)測(cè)網(wǎng)基準(zhǔn)點(diǎn)和工作基點(diǎn)會(huì)因?yàn)樽匀缓腿藶槠茐牡仍?，發(fā)生點(diǎn)位變化，在整個(gè)沉降變形觀測(cè)過程中要定期對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)工作基點(diǎn)沉降量超過限差時(shí)，應(yīng)對(duì)工作基點(diǎn)的沉降量進(jìn)行修正。

在整個(gè)觀測(cè)過程中應(yīng)考慮各個(gè)因素對(duì)測(cè)量精度的影響，盡量避免人為因素造成的測(cè)量誤差，減少外界條件對(duì)測(cè)量精度的影響。

2.2 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采集采用儀器自動(dòng)記錄模式，每個(gè)測(cè)段觀測(cè)完成后，必須及時(shí)進(jìn)行平差處理，對(duì)每次處理后的結(jié)果生成時(shí)間-沉降曲線圖進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)曲線有突然升高或降低現(xiàn)象的，應(yīng)分析原因并提出解決方法。

3 高鐵線下工程施工的實(shí)例分析

本次研究背景為鄭州市長(zhǎng)江路下穿鄭西貫通線道路工程施工沉降觀測(cè)和錦州至鄭州成品油管道下穿鄭徐客運(yùn)專線鄭汴特大橋DK038+354.955處護(hù)管涵工程沉降觀測(cè)，通過對(duì)兩個(gè)施工規(guī)模和工藝差別較大的工程監(jiān)測(cè)到的高鐵橋梁沉降值進(jìn)行橫向?qū)Ρ?，判斷施工?qiáng)度對(duì)高鐵橋梁的影響。

3.1 長(zhǎng)江路下穿鄭西貫通線工程

長(zhǎng)江路下穿鄭西貫通線工程中，施工規(guī)模較大，開挖深度最大為5.7m，開挖土方量大，橋墩中間土方基本清空。

緊鄰施工區(qū)域的橋墩時(shí)間-沉降曲線如圖1所示，在施工影響范圍內(nèi)但離施工區(qū)域較遠(yuǎn)的橋墩時(shí)間-沉降曲線如圖2所示。圖中兩條曲線為布設(shè)在同一橋墩兩側(cè)的沉降觀測(cè)點(diǎn)累計(jì)沉降量變化。

圖1 橋墩時(shí)間-沉降曲線圖（緊鄰施工區(qū)）

圖2 橋墩時(shí)間-沉降曲線圖（遠(yuǎn)離施工區(qū)）

施工時(shí)在橋墩周圍設(shè)置高鐵橋墩防護(hù)樁，防護(hù)樁施工完成后，4月3日開始在橋墩附近取土施工，取土過程中一次性取土量大，離橋梁墩臺(tái)近，取土后橋墩附近的荷載變小，橋墩有明顯上升，而在施工影響范圍內(nèi)但遠(yuǎn)離取土區(qū)的橋墩并沒有明顯的沉降變化。

5月30日，開始進(jìn)行道路橋梁梁體的架設(shè)，橋梁的梁體質(zhì)量很大，相當(dāng)于對(duì)橋墩進(jìn)行了加壓，增大了橋墩周圍的荷載。從圖中可以看出，在架梁施工過程中，由于橋墩周圍荷載明顯增大，橋墩出現(xiàn)了明顯的下沉趨勢(shì)，而遠(yuǎn)離施工區(qū)域的橋梁墩臺(tái)則無(wú)明顯變化。

3.2 成品油管道下穿鄭徐客運(yùn)專線工程

錦州至鄭州成品油管道下穿鄭徐客運(yùn)專線鄭汴特大橋護(hù)管涵工程為管涵施工，兩個(gè)橋墩中間開挖寬度為5m，距離橋墩較遠(yuǎn)，開挖深度為2m，施工規(guī)模較小。緊鄰施工區(qū)域的橋墩時(shí)間-沉降曲線如圖3所示，在施工影響范圍內(nèi)但離施工區(qū)域較遠(yuǎn)的橋墩時(shí)間-沉降曲線如圖4所示。

7月1日至7月11日為工程開挖階段，7月19日至7月27日為回填階段，在施工開挖和回填期間，緊鄰施工區(qū)域、在施工影響范圍內(nèi)但離施工區(qū)域較遠(yuǎn)的橋梁墩臺(tái)的沉降量均未出現(xiàn)較為明顯的變化。

圖3 橋墩時(shí)間-沉降曲線圖（緊鄰施工區(qū)）

圖4 橋墩時(shí)間-沉降曲線圖（遠(yuǎn)離施工區(qū)）

4 高鐵線下工程施工的沉降分析

通過對(duì)兩個(gè)工程施工時(shí)沉降觀測(cè)成果的對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，高鐵線下施工時(shí)，橋墩附近有較大荷載變化的容易引起橋梁墩臺(tái)的沉降變化，橋墩周圍荷載變小時(shí)，周邊橋梁墩臺(tái)會(huì)上升；橋墩周圍荷載變大時(shí)，周邊的橋梁墩臺(tái)會(huì)下沉。在施工影響范圍內(nèi)但附近沒有明顯荷載變化的，并不會(huì)出現(xiàn)較大的沉降變化。

通過對(duì)沉降值的對(duì)比發(fā)現(xiàn)，當(dāng)相鄰的兩個(gè)橋墩，一個(gè)因?yàn)檩^大荷載變化出現(xiàn)明顯的沉降變化，而另一個(gè)沒有沉降變化時(shí)，兩個(gè)橋梁墩臺(tái)之間容易發(fā)生差異沉降，影響橋梁穩(wěn)定，對(duì)梁體造成極大損害。因此，在高鐵線下施工時(shí)要進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)，通過實(shí)時(shí)觀測(cè)數(shù)據(jù)分析單個(gè)橋墩的沉降變化值和相鄰兩個(gè)橋墩之間的差異沉降值，以便指導(dǎo)工程施工。

工程施工結(jié)束后要對(duì)高鐵運(yùn)營(yíng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，前期施工時(shí)，荷載變小造成橋梁墩臺(tái)的上升，后期雖然加大了橋墩附近的荷載，但通過對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)的分析，橋墩并沒有恢復(fù)到施工前期的狀態(tài)。因此，在高鐵線下施工對(duì)高鐵進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，要根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)和已運(yùn)營(yíng)線路的沉降值設(shè)置橋梁墩臺(tái)的沉降預(yù)警值，當(dāng)發(fā)現(xiàn)橋墩的累計(jì)沉降值和差異沉降值超過預(yù)警值時(shí)，要及時(shí)停工，分析引起沉降變化的原因，并及時(shí)采取補(bǔ)救措施[2-3]。

5 結(jié)束語(yǔ)

高鐵線下施工的沉降變形觀測(cè)與評(píng)估是高速鐵路建設(shè)運(yùn)營(yíng)的重要環(huán)節(jié)，直接關(guān)系到高鐵的使用壽命和運(yùn)營(yíng)安全?？茖W(xué)、有效地制定沉降變形觀測(cè)方案，合理地分析地基區(qū)域沉降和預(yù)測(cè)施工后沉降是重中之重。根據(jù)實(shí)例，對(duì)高鐵線下施工時(shí)進(jìn)行實(shí)時(shí)的沉降變形監(jiān)測(cè)，判斷各施工階段、施工規(guī)模對(duì)高鐵的影響，可以為類似工程提供參考依據(jù)。