既有鐵路下穿施工結構監測與施工測量的方法研究

摘 要：在城市化進程加速的背景下，城市交通壓力持續攀升，既有鐵路下穿施工成為緩解這一壓力的關鍵舉措。唐山海港經濟開發區老沿海路下穿東港鐵路立交工程便是其中的典型。該工程面臨復雜地質條件、確保既有鐵路運營安全以及施工精度控制等多重挑戰，因此，對結構監測與施工測量的要求極為嚴格。通過深入研究，項目團隊制定了針對此類工程的結構監測與施工測量方法。

關鍵詞：既有鐵路；下穿施工；結構監測；施工測量；基坑監測；監測數據分析文章編號：2095-4085（2025）02-0217-03

0 引言

既有鐵路下穿施工作為城市交通基礎設施的關鍵環節，對緩解交通壓力、促進區域經濟發展具有重要意義。然而，其施工過程面臨運營安全要求高、環境復雜、難度大等挑戰。為確保施工安全與質量，必須對結構進行嚴密監測，并對施工測量實施高精度控制。本文將從施工特點、風險分析及要求入手，深入探討結構監測與施工測量方法，旨在為同類工程提供實踐參考。

1 既有鐵路下穿施工概述

1.1 既有鐵路下穿施工的特點

既有鐵路下穿施工是一項極具復雜性與系統性的工程，其特性彰顯在多個層面，施工環境復雜是其中之一。本文以唐山海港經濟開發區老沿海路下穿東港鐵路（K41+884）立交工程為例，該項目地處唐山市海港經濟開發區，施工區域既有鐵路下方空間狹窄，極大地限制了施工設備及材料的進出，對施工組織設計提出了嚴苛要求（見圖1）。同時，施工精度要求極高，鑒于既有鐵路運營安全的重要性，施工過程中必須嚴格把控變形與位移，以確保鐵路線路的穩定性絲毫不受影響。

該項目自西向東采用U槽框構下穿既有礦石場走行線、東港上下行線，下穿位置精確位于東港下行線K41+872-K41+896處，與唐港高速并行后線路終點與現狀國道G228接線平交，線路總長達1780m。這一過程中，施工周期長且涉及多個專業交叉作業，要求各方力量緊密協調，施工順序合理安排，以應對施工難度大、地質條件復雜等挑戰。如地下水豐富、土質松軟等情況，均給施工帶來了不小的難度。綜上所述，既有鐵路下穿施工不僅考驗著施工方的技術實力，更對其組織協調能力提出了高要求。

1.2 既有鐵路下穿施工的風險分析

既有鐵路下穿施工工程中，對既有鐵路線路的影響風險顯得尤為顯著。由于既有鐵路運營安全的高標準要求，施工過程中必須確保變形和位移得到嚴格控制，以維護鐵路線路的穩定性。為此，項目采用了鐵路便線過渡的分階段施工方法，旨在最大限度地減少對既有鐵路運營的干擾［1］。然而，施工過程中的風險依然不容忽視，必須加強監測工作，以便及時發現并妥善處理任何可能出現的變形和位移問題，從而確保施工安全與鐵路運營的平穩進行。

1.3 既有鐵路下穿施工的具體要求

項目團隊于施工前，對既有鐵路線路進行了全面細致的調查與分析，并據此制定了科學且合理的施工方案。施工過程中，團隊不斷強化對變形和位移的監測與控制，確保了鐵路線路的穩定性絲毫未受影響。為減輕施工對既有鐵路運營的干擾，團隊采取了諸多措施，如精心安排施工時間，選用低噪聲、低振動的施工設備等。同時，團隊始終嚴格按照設計要求和施工規范進行操作，從而確保了工程質量的卓越［2］。

2 結構監測方法研究

2.1 監測技術的選擇與適用性分析

在既有鐵路下穿施工中，結構監測技術的選擇顯得尤為關鍵。所選技術需具備高精度、強實時性及操作便捷性，以充分滿足施工監測的嚴苛要求。目前，全站儀測量、GPS定位、激光測距、水準測量等技術已被廣泛應用，它們各有千秋，選擇時需結合實際情況。本工程采用了多種監測技術相融合的策略。其中，全站儀測量負責施工放樣、控制點坐標及角度測量；水準測量則專注于高程測量與傳遞；GPS定位則用于控制點坐標測量及施工放樣等任務。項目團隊在選定技術時，全面考慮了既有鐵路線路特性、施工環境及監測精度需求，確保了監測技術的適用性與數據準確性。

2.2 監測點的布設與監測方案設計

在本工程中，監測點的布設緊密圍繞施工特點和既有鐵路線路狀況展開。基坑監測范圍涵蓋了框構橋主體基坑、U型槽基坑及其周邊環境，監測點精心布設在基坑圍護結構頂、邊坡頂及周邊地表等關鍵部位。依據《建筑基坑工程監測技術標準》（GB50497-2019），確定了監測頻率，以便能在異常情況出現時靈活調整。監測方法上，主要采用了極坐標法、水準測量法等，以確保數據準確。數據處理則依托專業軟件，來保障監測結果的可靠性與準確性。具體而言，基坑監測點沿冠梁頂每10m布設1個位移監測點，每邊至少3個，關鍵部位適當加密；基坑長邊設3個主測斷面監測樁體變形；周邊地表沉降觀測排距3～8m，測點距基坑邊分別為2m和8m，沿周邊地表每15m設1個沉降監測點；坡頂每15m布設1個位移監測點，每邊不少于3個。此外，鐵路便線與既有線交叉中心兩側35m范圍內，也布置了監測點，從而全面監控施工對鐵路線路的影響。

2.3 監測數據分析與處理

在本工程中，監測數據的分析與處理依托專業軟件得以高效實施。原始監測數據經過預處理，有效剔除了異常值與噪聲干擾，隨后通過平滑處理，進一步提升了數據的準確性與可靠性［3］。在此基礎上，項目團隊深化趨勢分析工作，準確把握了監測數據的變化趨勢與內在規律。這一系列分析處理工作，使項目團隊能夠實時掌握基坑開挖過程中圍護結構及周邊地層的動態變化，為科學調整基坑開挖順序與速度提供了有力依據。同時，根據監測數據的變化趨勢，項目團隊及時調整了施工方案與監測頻率，有力保障了既有鐵路線路的穩定與施工安全。

3 施工測量方法研究

3.1 施工測量技術與方法

在本工程中，施工測量技術與方法的選擇對于確保工程質量和安全至關重要。面對深基坑開挖、框構橋主體施工以及與既有鐵路線的交叉作業等復雜工況，采用了高精度、高可靠性的測量技術。全站儀被廣泛應用于平面坐標和高程的測量，有效保證了施工放樣的準確性。基坑開挖過程中，利用極坐標法密切監測圍護結構頂和基坑邊坡頂的水平位移，通過對比兩次監測各監測點的坐標差異，精確計算出位移量，實時掌握基坑變形情況。同時，結合水準測量技術，對基坑周邊地表沉降進行持續監測，以便及時反映基坑開挖對周邊環境的潛在影響。此外，鋼尺量距、角度測量等傳統方法也被用于嚴格控制鋼支撐的長度、安裝位置及圍檁的水平度等方面，以確保支撐體系的穩固與安全，進而為工程施工提供了堅實的數據支撐。井口圈梁水平位移監測點標識（見圖2）。

3.2 施工測量實施步驟

3.2.1 施工測量準備

在施工測量準備階段，進行了全面的現場踏勘，深入了解了工程現場的地形地貌特征、既有鐵路線的準確位置以及周邊環境的詳細狀況。結合設計圖紙和施工要求，精心制定了詳盡的施工測量方案，明確了測量儀器的選型、測量方法的采用、測量點位的合理布置以及測量數據的處理與分析流程。同時，對所選測量儀器進行了嚴格的校驗和標定，以確保其測量結果的準確性和可靠性［4］。

3.2.2 施工測量實施

在施工測量實施階段，緊密圍繞測量方案，嚴謹有序地開展了各項工作。基坑開挖前，在基坑周邊地表精心布置了沉降觀測點，并準確測取了初始數據，為后續監測提供了基準。開挖過程中，定期對圍護結構頂和基坑邊坡頂的水平位移進行監測，以便實時捕捉基坑變形的動態信息。同時，對鋼支撐的加工、拼裝及安裝位置進行了精密測量和控制，有力保障了支撐體系的穩固與安全。

3.3 施工測量質量控制

在施工測量質量控制方面，采取了全面而細致的措施來確保測量數據的準確性和可靠性。對測量儀器實施了定期的校驗和維護制度，確保每一臺儀器都處于最佳的工作狀態，從而為精確測量提供了有力保障。同時，針對測量人員，開展了專業的培訓和考核工作，不斷提升他們的測量技能和業務水平，從而確保測量工作的專業性和準確性。在測量過程中，始終嚴格執行相關的測量規范和標準，并對測量數據進行嚴格的檢查和復核，以確保數據的準確無誤。

4 施工測量結果的應用

4.1 施工調整與優化

在施工測量方法的研究中，通過實時監測基坑周邊地表沉降以及圍護結構的水平位移數據，能夠及時捕捉到基坑變形的任何異常情況，這些數據為施工過程中的調整提供了堅實的依據。一旦監測數據觸及預警值，便能迅速響應，立即暫停開挖作業，并著手采取一系列應急措施。比如，加強支撐體系的結構，或者調整開挖的順序，以此來確保基坑的穩定與安全［5］。同時，對鋼支撐的加工、拼裝及安裝位置進行精準測量與控制，有助于優化支撐體系的設計方案與施工方法，進而提升支撐體系的運作效率與可靠性。

4.2 施工安全風險控制

深基坑開挖過程中，由于基坑周邊環境的復雜多變，潛在的安全風險不容忽視。通過實時監測基坑變形及周邊地表沉降等關鍵數據，能夠及時察覺可能存在的安全隱患，如基坑坍塌的風險及周邊建筑物的沉降現象。一旦監測到異常，便可立即啟動風險控制機制，并采取加強監測、調整方案、疏散人員等措施，從而確保施工全程的安全無虞。

4.3 施工進度管理

在施工測量方法的研究中，通過實時監測基坑變形以及支撐體系的狀態等關鍵數據，能夠準確掌握施工的實時進展，為進度管理提供堅實的數據基礎。當監測數據顯示基坑變形穩定，且支撐體系安全可靠時，可適當加快施工進度；一旦數據出現異常或觸及預警值，則需立即調整施工進度計劃，以確保施工的安全與穩定。同時，對施工數據的深入分析，還能優化施工方案和工藝，提升施工效率與質量。

5 結語

唐山海港經濟開發區老沿海路下穿東港鐵路立交工程的施工測量工作，自始至終貫穿于整個建設過程，為工程的平穩推進提供了堅實的數據支撐。工程中采用了先進的測量技術和方法，確保了施工放樣的精準無誤與可靠穩定；通過實施嚴格的施工測量步驟和質量控制體系，有效保障了測量數據的準確性與可信度；施工測量結果的及時應用，不僅實現了施工過程中的調整與優化，還有效控制了施工安全風險，確保了施工進度的科學管理，為工程的圓滿完成奠定了堅實基礎。

參考文獻：

［1］夏智華，丁潔，戴軍強，等.既有鐵路下穿施工結構監測系統及應用［J］.電子元器件與信息技術，2024，8（3）：142-144+149.

［2］邵瑞彤.斜交框構橋下穿重載鐵路施工監測及變形特性分析［D］.石家莊：石家莊鐵道大學，2022.

［3］李奎，王天成，蔣堯.鐵路隧道底部結構重構方案及施工自動監測技術［J］.現代隧道技術，2019，56（S2）：604-611.

［4］高夕良，楊孟根.新建下穿隧道對既有鐵路車站結構的影響分析［J］.高速鐵路技術，2019，10（3）：46-50.

［5］陳長強，陳曉，劉芳，等.長株潭城際鐵路開福寺站主體結構基坑施工監測研究［J］.中小企業管理與科技（中旬刊），2016（8）：184-188.

［6］劉鈍.鐵路站房鋼結構施工過程監測與分析［D］.杭州：浙江大學，2013.