中国铁路济南局集团有限公司设计所 山东济南 250000
摘要：分析下穿铁路立交桥工程的沉降监测方案与施工，为铁路营业线基本建设保驾护航，实现“强基达标，安全增效”控制目标。
关键词：铁路；路基；沉降观测；变形观测
前言
在下穿铁路桥施工过程中，基坑开挖降水作业时，由于周边地下水被抽空，可能会对临近铁路路基和周边建筑物的稳定性产生一定的影响；在便梁架设期间，线路处于架空状态，便梁的稳固状态直接影响到行车安全，虽然列车是慢行通过，但仍需严密监视线路和便梁的位移状态，以保证行车安全。
下穿桥施工作业时应及时将施工引起的一系列铁路路基、建筑物的动态变化信息反馈到建设单位、施工单位、设备管理单位等相关单位，供铁路运营部门决策使用。对沉降超限提前预警，并采取相应的措施进行处理，保障线路的安全营运。
1、工程概况
博城八路为博兴县“三河两水一湖”生态文化区三横两纵路网项目之一，为博兴县重要城市交通干道，他的建成将有效缓解城区交通压力，是县城南跨战略的重要组成部分。该道路按城市一级道路设计，与张东铁路在K40+357处相交，道路中心线与铁路中心线交角90度，桥位处既有线路一股，安全线一股（待建预留）。
博城八路下穿张东铁路桥采用（6+16+6）m三孔连体式钢筋混凝土框架桥，中孔（机动车道）净宽16m、净高不小于5m，两边孔（非机动车道及人行道）净宽6m、净高不小于3.5m，桥中心顶板顶面距离轨底距离0.8m。雨水通过横向和纵向坡度汇流至新设的道路暗沟，暗沟将各车道的雨水引至雨水泵站，通过泵站提升后排到支脉河。
2、监测方案
根据本工程监测目的及设计图等相关资料，本次监测采用以静力水准仪为核心，人工监测为辅的自动化监测系统，同时采用电子轨道尺进行轨道几何位移形变检测。
2.1 自动化监测
该监测系统是一个以静力水准仪为数据采集点，融合网络、无线数传、后台存储及软件系统于一体的复杂系统，由现场监测网、无线传输设备及后台软件组成自动化监测。依托智能软件系统，建立分析沉降预警模型，实现与短消息平台结合；当发生沉降异常时，及时自动发布短消息到监测管理人员的手机上，尽快启动相应的处置预案。
2.1.1 静力水准系统是测量两点间或多点间相对高程变化的精密仪器。通常采用一体化模块化自动测量单元采集数据，通过有线或无线通讯与计算机连接，从而实现自动化观测。各测点的静力水准仪安装标高应相近，高差不能超过±1.0m。
安装示意图
2.1.2 软件系统包括数据采集软件与监测预警软件。数据采集软件负责配置采集设备的基本信息及采集频率，最短可每5分钟采集一次监测数据。通过对采集信息的汇总处理，可形成如日、周沉降量，日、周沉降速率等监测数据，并形成监测日报、周报及沉降变化趋势等数据报表。
监测预警软件通过采用主动式触发数据发送模式，定时定期采集监测数据，并与预警值进行对比，一旦达到或超过预警值时，系统自动将预警信息通过短信平台发送到预设管理人员手机上，从而达到及时预警的目的。
2.2 人工监测
2.2.1 采用附合水准路线实施监测，遵循“先控制检核，在实施监测”原则。以基点为沉降控制点形成附合水准路线，按照国家二等水准测量技术进行监测。设置监测基准点和监测点，首次监测独立进行 3 次，取平均值作为基准点和监测点高程初始值。
2.2.2 在日常监测过程中，应定期对各监测点高程进行人工复测，采用精密水准测量方法，使用电子水准仪，观测记录采用电子水准仪自带记录程序进行，观测完成后形成原始电子观测文件，通过数据传输处理软件传输至计算机，检查合格后使用专用水准网平差软件进行严密平差，得出各监测点高程值并与原高程值进行复核校定，保证监测的精密、准确和可靠性。
3、监测要求
3.1.1 本项目监测按照《铁路线路维修规则》（TG/GW115-2006）中“第6.2.1条线路静态几何尺寸容许偏差管理值”进行控制，将轨道高低静态几何尺寸临时补修标准10㎜定为本次监测的控制伐值。变化速率控制值根据相关规定定为2mm/d。并分为三级预警，并按照容许偏差值的60%、75%、90%分别作为黄色、橙色、红色预警限值如图：
3.1.2 本项目对监测频率的要求
沉降观测的频次应根据沉降的发生与发展规律及沉降大小确定。当出现下列情况之一时，及时提高监测频次：
（1）当监测数据达到预警值；
（2）监测数据变化较大或者速率加快（两次连续观测的沉降差值大于4mm）；
（3）线路及周边大量积水、长时间连续降雨；
（4）周边地面突发较大沉降或出现严重开裂。
3.1.3 本项目监测数据以日报的方式进行上报。在监测初期，经过初始测量将初始值汇总成为原始数据核备，报告内容主要为施工前各监测点沉降量、差异沉降量的初始值。日常监测取得的数据成果，经统计、复核、审核后，于每日下午17点前通过报表的方式上报给建设单位、施工单位、
监理单位。日报表的主要内容为当天监测的测点相邻两次沉降量差值统计表、累积沉降量统计表、沉降变化速率统计表。
当监测值达到预警值时，先以电话形式上报，同时以书面形式上报，确保数据信息反馈及时，以最快的方式提交“日报表”，在日报表上对超限数据以明显得警示标记提示，并详细说明预警位置、超限时间等预警信息。在上报的数据表格后不定期的附以监测意见，在出现异常或其他问题时做出简要说明。
4、监测流程及细则
根据下穿桥施工作业流程及监测技术实现方式，整个监测过程分为三个阶段：施工便梁架设前的监测、施工便梁架设完成后的监测、施工便梁拆除后的监测。
4.1 施工便梁架设前的监测方法
便梁架设前的施工作业主要以基坑开挖和框架涵预制为主，此时路基不动土，但因施工降水可能会对周边土体及路基有影响。为了监测路基横断面的沉降状况，在路肩两侧设置监测点，根据施工方的施工流程情况，在整个下穿区域的两侧路肩上分别布置 14个监测点和1个基准点，每个监测点布置静力水准仪，共布置 30 个静力水准仪（含 2 个基准点）。在布置基准点时应充分考虑在今后两个阶段重新布置监测点时，新监测点与基准点的相对高程差不应大于±1.0m。
4.2 便梁架设完成后的监测方法
便梁和钢枕架设完成，打桩并建立临时支墩包括顶进过程，这个时期较长，支墩的沉降就表征了路基的沉降，为了便于监测路基和支墩的沉降监测，需要在支墩上方重新部署静力水准仪，在每个临时支墩的上方布置一个静力水准仪（便梁外侧中下部）。永久支墩布置完成后，需要将临时支墩上方的静力水准仪逐步移设至永久支墩上方，原路肩的监测点、基准点、监测主机和太阳能电源不做移设。静力水准仪安装时，预留一定长度的管线，以便在便梁架设位移时持续监测。
4.3 便梁拆除后的监测方法
这时桥涵顶进施工已经完成，待路基部分施工完毕，整个框架桥进入沉降稳定期。按照监测要求，需要继续对框架桥和路基进行监测，由于这时铁路的枕木安装已经恢复为正常使用时的状态，需要重新布置静力水准仪，监测周期不小于两个月。在每个独立的框架桥涵顶部 4 个角落上安装静力水准仪，这 4 个水准仪监测这个桥涵的整体沉降情况和倾斜沉降情况，监测频次可以根据沉降情况进行调整。
由于静力水准仪需要布设通液管及电源通信电缆等，电气连接方面要符合野外施工标准，从水准仪出来的走线需要用防护套管进行防护，在枕木和道砟中穿越时需要穿钢管进行防护及固定，多个水准仪需要用通液管及电缆连接，同样需要穿钢管进行防护和固定，为方便监测作业实施，监测主机和太阳能电源系统一次性部署在路肩上，监测结束前不做移动。
5、总结
铁路路基沉降监测是铁路营业线施工和运营管理过程中安全监测的必要手段。它能为验证设计计算参数、检验施工质量，施工完成后安全运营以及工程质量事故判断与处理提供必要的数据和评价资料。沉降监测成果是工程质量检查重要依据，是工程技术档案的一部分。
参考文献：
[1]《铁路工程沉降变形观测与评估技术规程》Q/CR9230-2016
[2]《国家一、二等水准测量规范》GB/T12897-2006
[3]《建筑基坑工程监测技术规范》GB50497-2009
[4]《铁路线路修理规则》（铁运【2006】146号）
[5]《高速铁路有砟轨道线路维修规则》（铁运【2013】146号）
[6]《普速铁路工务安全规则》TG/GW115-2012
[7]《铁路工程测量规范》TB10101-2009
论文作者:王宏
论文发表刊物:《基层建设》2018年第14期
论文发表时间:2018/7/9
标签：水准仪论文; 静力论文; 路基论文; 基准点论文; 铁路论文; 高程论文; 数据论文; 《基层建设》2018年第14期论文;