鄰近營業線施工高鐵橋梁監測方法探討

宗維凱 上海鐵路局上海東華地鐵公司

鄰近營業線施工高鐵橋梁監測方法探討

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不可避免的工況。地方道橋建設對鄰營高鐵橋梁的影響不可忽視，關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測施工對高鐵橋梁的影響至關重要。結合相關具體工程，對鄰營施工高鐵橋梁監測方法進行探討。

鄰營施工；高鐵橋梁；監測

隨著我國城市快速發展，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，規劃實施自身公共交通建設。作為全國交通命脈--鐵路，地方交通建設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生影響，因此在施工過程中對鐵路幾何狀態進行監測，保證鐵路運營安全尤為重要。

1 橋梁監測方法簡述

地方道路或橋梁施工中，樁基施工、基坑施工、盾構施工會引起土體產生豎向及水平位移，使鐵路高架橋樁基發生變形，反映至高架橋墩頂，會使上部運營線路產生變形，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測具有高頻率、高精度性。

現有的橋梁監測方法主要是針對公路橋梁，對于鐵路橋梁的變形監測較少。常規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，不易實現連續監測和測量過程的自動化。現在應用較多的變形測量數據采集設備和技術有攝影測量技術、GPS技術、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也有不少規定，但多數關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較少，且前期的控制指標較大，對于運營中的鐵路高架橋不適合。因此，基于上述技術中存在的問題，有必要采用更好的方法對鄰營施工高鐵橋梁的變形進行監測，保證鐵路的運營安全。以下所述橋梁監測方法即為鄰營施工高鐵橋梁監測方法，該方法已應用于多個鄰近高鐵橋梁施工項目中，并起到了很好的監測效果，保證了鐵路運營安全。

2 鄰營施工高鐵橋梁監測方法

該方法是基于全自動全站儀的使用，總共分為三個系統：固定設施系統、自動監測系統、決策系統。自動監測系統為決策系統提供支持，決策系統反過來為自動監測系統提供指導。

固定設施系統是根據施工現場通視條件、施工場地規劃及高架橋墩位置來進行布設的，為反映橋梁變形及數據讀取提供硬件支持；固定設施系統包括觀測墩或棱鏡等固定設施；人工使用膠水或螺栓將棱鏡固定在高架橋墩上，每高鐵橋墩布設四個棱鏡，在同一側上下左右各一個；在保證可觀測到所有棱鏡以及地基穩定且不受現場施工影響處采用紅磚砌成基礎為長寬高各2 m，上部結構長寬高各0.5 m、0.5 m、2 m的觀測墩。

自動監測系統包括機載測量子系統、數據傳輸子系統、數據處理及控制子系統；機載測量子系統、數據傳輸子系統與數據處理及控制子系統通過數據線連接。機載測量子系統為索佳NET05AX自動全站儀，將全自動全站儀架設于觀測墩上，通過對高架橋墩上固定棱鏡進行觀測，獲得橋梁變形的監測數據。數據傳輸子系統為通訊模塊，進一步包括數據線和與之相連的數據轉換器，將機載測量子系統獲得的橋梁變形數據傳輸到數據處理及控制子系統。數據處理及控制子系統是使用帶有監測軟件及數據庫的計算機，錄入監測得到的數據，通過轉換計算等數據后處理措施，取得所需變形數據并存儲到數據庫。

決策系統是根據本監測方法中各使用系統相互配合，在監測過程中對監測數據進行分析，得出各監測橋墩的控制參數--沉降位移s、橫橋向位移x、順橋向位移y以及橋墩轉角θ，繪制成時程曲線，并與各參數控制指標分別進行對比，確定高鐵橋梁幾何形態是否在可允許變化值內。當監測值接近報警值時，及時預警，并提醒有關方面注意；當達到報警值時，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測方法，88#墩監測成果如圖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澆箱涵施工場地東側，其中451#、452#和453#橋墩位于基坑開挖影響范圍之內。為保證鄰營施工高鐵運營安全，采用鄰營施工高鐵橋梁監測方法，452#墩監測成果如圖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，最后趨于穩定，最終變化量均較小。

4 結論

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測實踐證明，該監測方法可實現鄰營施工高鐵橋梁沉降、位移連續、動態、精確監測，并與控制指標對比，能夠定量的評判高鐵橋梁的安全性，通過該監測方法，可以保證鐵路運營安全。同時在監測過程中應嚴格按照國家和鐵路部門有關技術規范、規定進行施工全過程跟蹤監測。視施工情況加密監測頻率，在關鍵部位要及時跟蹤監測并提交監測報告，遇特殊情況，提供速報。當監測值接近報警值時，及時預警，并提醒有關方面注意；當達到報警值時，立即報警。

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責任編輯：宋 飛

來稿時間：2016-11-10