鐵路橋涵沉降變形監測自動化技術的實施

李倩 蓋永智

摘 要：黃河水利委員會山東水文水資源局承擔了濟南軌道R1線下穿京滬鐵路工程專項監測服務，主要內容是在工程項目影響范圍內的京滬鐵路路基、橋涵、電氣化支柱等位置設置沉降變形監測點，實施自動化監測。根據委托的測量內容和項目的特點，分析研討新技術新方法，科學合理進行水準監測網和三維監測網的布設，采取徠卡超高精度TS50全站儀配合機載多測回測角軟件技術實施自動監測，提高了項目實施的工作效率和經濟效益，優質完成了承擔的測量任務，得到業主和同行的高度評價。

關鍵詞：鐵路路基;橋涵;沉降變形;自動化監測

1項目背景

濟南軌道R1線下穿京滬鐵路工程專項監測， 是在工程項目影響范圍內的京滬鐵路路基、橋涵、電氣化支柱等位置設置沉降變形監測點，采取徠卡超高精度TS50全站儀配合機載多測回測角軟件技術實施自動化監測。根據項目特點和要求創新水準監測網和三維監測網布設原則和方法，提高了項目的工作效率和成果質量。

2監測的目的

隧道盾構施工過程有很多因素可以導致地表變形，從而對上方鐵路軌面的平順性、橋涵的穩定性產生一定影響。因此需要在施工過程中對施工影響范圍內的橋涵和鐵路路基進行監控測量，主要目的是：

1.把施工引起的鐵路路基、框架涵的動態變化信息及時反饋到建設單位、設備管理單位、設計單位以及施工單位。

2.及時預報鐵路路基、橋涵的位移變形趨勢，供鐵路運營部門決策使用。

3.對位移超限，提前預警，一旦發現監測數值達到或者超過預警值，采取相應的措施進行處理，停止施工或者采取加固措施，保障附近鐵路的正常營運，保障施工影響范圍內的構筑物的結構穩定性，維護國家和人民的生命財產安全。

3監測的依據

《鐵路工程測量規范》（TB10101-2009）;《城市軌道交通工程監測技術規范》（GB50911-2013）;《城市軌道交通工程測量規范》（GB50308-2008）;《工程測量規范》（GB 50026-2007）;《建筑變形測量規范》（JGJ/T 8-2016）;《國家一、二等水準測量規范》（GB/T 12897-2006）;《鐵路線路修理規則》（鐵運[2006]146號）;《普速鐵路工務安全規則》（鐵運[2014]272號）;《鐵路安全管理條例》（中華人民共和國國務院令 第639 號）;國家現行其他測量規范及強制性標準等。

4監測范圍及內容

地鐵R1左線下穿京滬鐵路框架橋涵，R1右線下穿京滬鐵路路基段，左線區間結構距離鐵路橋框架涵結構底板凈距為7.0～7.7m，右線區間結構拱頂埋深16.8m，根據《城市軌道交通工程監測技術規范》（GB 50911-2013）相關規定，監測距離為盾構管片邊緣向外2倍埋深，考慮框架涵的整體性，框架涵整體監測，本監測工程里程范圍為京滬下行K475+885至K475+998處，里程引自京滬下行涵心里程K475+915。

監測范圍示意圖見下面圖所示：

在項目施工過程中，對影響范圍內的鐵路路基和框架涵進行水平位移監測及垂直位移監測;對鐵路重點設備接觸網支柱進行變形監測。

監測共歷時222天，靜力水準監測點20個，每點監測639次，共計12780點次，三維監測點共47個，每點監測554次，共計26038點次。

5施測方法及技術特點

三維監測儀器采用高精度TS50全站儀，結合激光、通訊及CCD技術，集自動目標識別、自動照準、自動測角、自動測距、自動跟蹤目標、遙控、自動記錄數據于一體，由馬達驅動和軟件控制，其智能化、自動化可以高效的獲取高精度的監測數據。

在框架涵北側安全區域設置4處觀測點，作為已知點，置鏡點設置觀測墩并采用強制對中裝置。

框架涵路基橋涵三維監測點布設在中墻及邊墻頂端，采取粘貼方式設置L型三維監測點，路基段采用埋設方式布置，共設置兩條路線，布設的5個接觸網支柱監測點，同時可以作為路基橋涵監測點。

為保障鐵路線路的正常運營，本方案著重制定了鐵路軌道及重點設備接觸網支柱的監測內容，在既有鐵路京滬上行、水白上行、京滬下行及水白下行線4條線路軌道外側不影響行車安全的地方布設監測點。監測區域內每條線路設計點位六處，點位間隔20米。

根據自動化監測的特點，擬定在不同施工階段期間采用不同的采集頻率。施工前（即施工單位開工之前），采集10次有效數據作為自動化監測的初始值，施工關鍵期數據采樣為3分鐘一次，施工完成后，監測數據采樣為10分鐘一次。

三維監測會同鐵路軌道及接觸網支柱監測同步進行，對軌道等監測點實施24小時實時監測，完全滿足盾構法隧道工程監測頻率。

6結語

本項目采用徠卡超高精度TS50全站儀配合機載多測回測角軟件，在監測過程中僅需在監測位置放置好徠卡棱鏡，在固定位置設置好觀測墩并采用強制對中裝置，即可長時間監測。無需頻繁遷站，避免了人為誤差。而且固定的觀測墩，方便引出數據線，從而使外業人工可以在固定的帳篷或車內進行監測，減少了人員負擔。

隧道盾構施工變形監測具有目標多、測回數多、精度要求高特點，傳統人工觀測費時費力，作業效率難以提高。本項目新技術的實施和監測過程，有效的解決了這一問題，不僅實施了高效、便捷的自動化測量，大大提高了工作效率，降低了勞動強度，同時滿足了內、外業數據一體化、規范化的作業要求，效益明顯，在變形監測工程中具有良好的實用性和廣泛的推廣應用價值。

參考文獻：

[1]? 葉振國，橋涵水文與水力學[M]，北京，人民交通出版社，2000

[2] 中華人民共和國水利部. GB50179-2015. 測驗規范[S].北京：中國計劃出版社，2015.

[3]? 谷樹忠，水安全：內涵、問題與方略[J]，中國水利，2014

作者簡介：

李倩，女，1987年出生，山東濟南人，工程師 ，從事水文水資源勘測工作 ，研究方向：水文水資源勘測基礎理論研究及應用.

（黃河水利委員會山東水文水資源局? 山東? 濟南? ?250100）