試論鐵路客運專線沉降變形觀測評估工作模式

李明領,周全能,陳善雄,許錫昌

(1.武廣鐵路客運專線有限責任公司,武漢 430077;2.中鐵第四勘察設計院集團有限公司工程承包公司,武漢 430063;3.中國科學院武漢巖土力學研究所巖土力學與工程國家重點實驗室,武漢 430071)

1 概述

鑒于目前的沉降計算的精度還不足以達到控制無砟軌道工后沉降的要求,只有通過系統(tǒng)的沉降變形觀測,來驗證和調(diào)整設計參數(shù)與措施,使路基、橋涵、隧道等線下工程達到規(guī)定的變形控制要求,并確定無砟軌道合理的鋪設時間,以確?？瓦\專線無砟軌道結構鋪設的質(zhì)量。因此,線下工程沉降變形觀測與評估是鐵路客運專線建設中的一項十分重要的工作,直接關系到無砟軌道鋪設的成敗[1～4]。

鐵路客運專線線下工程沉降變形觀測與評估工作實際包含沉降觀測、復核、分析和評估 4個方面,需要建設單位、設計單位、施工單位、監(jiān)理單位、咨詢評估單位相互協(xié)調(diào)配合,才能保證觀測評估工作的順利進行。為此,需要建立一套科學合理的管理模式與運行機制,明確各單位職責與工作程序,并制定相關技術標準統(tǒng)一全線沉降變形觀測、分析和評估的技術要求,從制度上保證沉降評估工作的規(guī)范性、高效性和科學性,實現(xiàn)無砟軌道鋪設條件評估工作的高質(zhì)量、高水平的完成。

針對鐵路客運專線建設工程的工作需求,從組織機構、人員配備、成員單位職責、工作流程、管理制度等方面,探討鐵路客運專線沉降變形評估工作管理模式與運行機制的成功經(jīng)驗和教訓,為在建和待建鐵路客運專線工程建設提供借鑒。

2 組織機構

鐵路客運專線線下工程沉降變形觀測與評估具體包括沉降觀測、數(shù)據(jù)復核、分析評估、技術審核等工作,涉及到建設、設計、施工、監(jiān)理、咨詢等各個部門,需要建立相應的組織機構,明確各方職責,以協(xié)調(diào)管理各單位的工作。一般可由建設單位成立沉降觀測評估領導小組進行統(tǒng)一管理,沉降觀測工作可由施工單位或第三方單位負責,監(jiān)理單位負責監(jiān)督和平行觀測以對數(shù)據(jù)進行復核,沉降分析評估工作必需由第三方權威咨詢單位負責,以保證評估工作的科學性和客觀性,最后由建設單位評估領導小組進行審核。鐵路客運專線線下工程沉降變形觀測與評估工作的組織機構如圖1所示。武廣鐵路客運專線就是按該模式組織沉降變形觀測與評估工作,取得了良好的效果。

圖1 鐵路客運專線沉降變形評估的組織機構

建設單位、施工單位、監(jiān)理單位、設計單位和咨詢評估單位均應安排具有較深厚的理論水平和豐富的工程經(jīng)驗領導、專家分管沉降變形評估工作。總評估師應從事鐵路地質(zhì)、路基或巖土工程 8年以上,對沉降分析評估工作具有深厚的理論水平和豐富的工程經(jīng)驗。

3 職責及要求

3.1 建設單位

建設單位的主要職責是:

(1)委托專業(yè)機構進行無砟軌道鋪設條件的評估工作;

(2)根據(jù)設計要求和《客運專線鐵路無砟軌道鋪設條件評估指南》的相關規(guī)定,組織制定沉降變形觀測及評估工作實施細則;

(3)組織觀測評估人員的技術指導和培訓;

(4)檢查、監(jiān)督、協(xié)調(diào)、處理沉降變形觀測及評估工作中的有關問題;

(5)組織有關專家對《區(qū)段無砟軌道鋪設條件評估報告》進行評審,批準《區(qū)段無砟軌道鋪設申請報告》;將沉降變形觀測系統(tǒng)工程質(zhì)量管理納入信息管理系統(tǒng)。

3.2 設計單位

設計單位的主要職責是:

(1)提交線下工程沉降變形觀測斷面、觀測點布置等要求;沉降變形計算報告,包括不同階段的設計沉降值與時間的關系曲線等;

(2)對沉降變形觀測設計要求進行技術交底;(3)參與制定沉降變形觀測及評估實施細則;(4)設計預測的結果提交建設和評估、咨詢單位,并根據(jù)沉降變形實測觀測結果情況,對設計預測沉降進行實時修正;

(5)參與沉降變形異常工點的分析,制定工程處理方案。

3.3 施工單位

施工單位的主要職責是:

(1)參與制定沉降變形觀測及評估工作實施細則;

(2)負責建立變形觀測網(wǎng)和線下工程沉降變形的觀測;

(3)根據(jù)建設、設計單位提出的相關要求成立沉降變形觀測組織機構,明確負責人和組織結構人員,嚴格管理;

(4)埋設觀測元器件,設置沉降變形觀測點進行觀測,并對觀測數(shù)據(jù)的真實、可靠性負責,保護觀測設施,確保施工過程中不受擾動或破壞;

(5)按照咨詢評估單位提供的數(shù)據(jù)格式要求,及時進行觀測數(shù)據(jù)的整理和錄入工作,并由工程局指揮部沉降變形評估小組負責對觀測數(shù)據(jù)電子文檔進行集中整理和上傳。

(6)按月上報本標段沉降觀測資料、施工進展狀況和評估申請計劃。

(7)提供完整、準確的沉降變形觀測資料和荷載、時間、沉降發(fā)展過程曲線及初步分析的有關資料。觀測數(shù)據(jù)須同時提交標準數(shù)據(jù)文件的電子文檔和紙質(zhì)文檔。

(8)對觀測過程中出現(xiàn)的異常數(shù)據(jù)點應進行及時分析,并作好詳細的記錄,提交咨詢評估單位。

(9)完成沉降觀測資料的收集、整理,提交初步分析報告,初判線下基礎工程工后沉降是否符合設計和《客運專線鐵路無砟軌道鋪設條件評估技術指南》的要求。

(10)經(jīng)過分析、評估,區(qū)段內(nèi)線下工程工后沉降滿足鋪設無砟軌道技術要求后,及時提出《區(qū)段鋪設無砟軌道申請報告》(附整套評估報告資料)報送建設單位,由建設單位組織評審。

3.4 監(jiān)理單位

監(jiān)理單位的主要職責是:

(1)參與制定沉降變形觀測及評估工作實施細則;

(2)對施工單位的觀測網(wǎng)、觀測方法、儀器性能指標和測量計算成果進行抽查,簽字確認測量數(shù)據(jù)的真實性;

(3)負責全過程對路橋隧進行平行觀測,根據(jù)平行觀測的工作需要配備相應的專業(yè)技術人員;

(4)按咨詢單位的標準文件格式提交平行觀測月報,及時匯報異常情況及有關問題。

3.5 咨詢評估單位

咨詢評估單位的主要職責是:

(1)組建沉降分析評估小組,組織制定沉降變形分析評估工作實施細則;

(2)參與對施工單位的觀測及評估人員、監(jiān)理人員進行技術指導和培訓;

(3)負責建立沉降變形觀測數(shù)據(jù)管理和評估數(shù)據(jù)庫,統(tǒng)一全線變形觀測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計整理形式,制定相關記錄表格;編制分析、評估計算機軟件;

(4)對線下工程各階段沉降變形觀測進行分析、預測、評估,并將各階段分析報告提交各方;

(5)分析評估工作完成后,編制《區(qū)段無砟軌道鋪設條件沉降變形評估報告》;

(6)協(xié)助公司主管部門檢查、監(jiān)督、協(xié)調(diào)、處理沉降變形觀測及評估工作中的有關問題。

4 評估流程

建設單位應制定嚴格的沉降變形評估工作流程,以保證評估工作正常有序進行。參考武廣鐵路客運專線沉降變形評估實踐,鐵路客運專線沉降變形評估工作流程見圖2。

(1)施工單位申請評估時,首先向建設單位提交《區(qū)段無砟軌道鋪設條件沉降變形評估申請表》,要求說明評估區(qū)段的總體工程概況、沉降變形觀測情況和自評結論。

(2)建設單位工程部負責對《評估申請表》進行審查,審查通過后將《評估申請表》轉發(fā)至評估項目部。

(3)評估項目部接到《評估申請表》后,通知施工單位提供原始觀測數(shù)據(jù)和《自評報告》。原始觀測數(shù)據(jù)要求同時提交紙質(zhì)文檔和電子文檔,要求按照標準格式提交,要求填表人員、復核人員、技術負責人和監(jiān)理簽認。

圖2 鐵路客運專線沉降變形評估流程

(4)評估項目部對施工單位提交的原始觀測數(shù)據(jù)和《自評報告》進行審核,審核通過后,進行綜合評估分析,并負責編寫《區(qū)段無砟軌道鋪設條件沉降變形評估報告》,給出評估結論。若審核或評估未通過,由評估項目部向施工單位傳達相關意見和建議。

(5)評估通過后,由評估項目部將《沉降變形評估報告》提交建設單位工程部進行初步審查,審查意見由評估項目部負責解釋和完善。

(6)鐵路客運專線沉降變形評估領導小組負責召開專家組會議,對《評估報告》進行最終審定,審定意見由評估項目部負責解釋和完善。

(7)評估項目部將審定后修改完善的《區(qū)段無砟軌道鋪設條件沉降變形評估報告》傳送給施工單位。

根據(jù)評估工作的具體內(nèi)容,評估項目部應制定《評估項目部內(nèi)部工作細則》和《文件簽發(fā)、登記與歸檔制度》,保證評估工作的規(guī)范化管理,有效地推動評估工作的進度。

5 沉降變形評估工作制度

(1)評估單位根據(jù)實施方案制定《鐵路客運專線沉降變形評估實施細則》,并定期對評估工作進展情況向建設單位匯報。

(2)施工單位和監(jiān)理平行觀測人員按建設單位統(tǒng)一制定的沉降觀測數(shù)據(jù)錄入與管理規(guī)定進行數(shù)據(jù)錄入和管理,每月按時提交 1次沉降觀測數(shù)據(jù)電子文檔。數(shù)據(jù)提交單位在主體工程施工完成后達到評估要求時可進行初步評估。紙質(zhì)文檔均要求以樣表文件為標準打印成文,并要求填表人員、復核人員、技術負責人、監(jiān)理簽認。

(3)區(qū)段變形評估分為初評估和綜合評估,初步評估由施工單位負責完成,綜合評估由評估單位負責完成。

(4)初步評估和綜合評估具體采用的沉降預測方法,原則上要求使用《客運專線鐵路無砟軌道鋪設條件評估技術指南》推薦方法,需要采用其他方法時,須對所使用的方法作詳細介紹,并結合本工程觀測數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)驗證。

(5)施工單位申請進行區(qū)段沉降變形評估時,提交完整的觀測數(shù)據(jù)紙質(zhì)文檔和電子文檔,并按要求編寫“區(qū)段無砟軌道鋪設條件沉降變形初評估報告”,初評估報告至少包括以下內(nèi)容:

①評估區(qū)段工程屬性信息統(tǒng)計表;

②觀測點布置統(tǒng)計表及儀器檢驗與校正資料;

③變形觀測數(shù)據(jù)記錄表;

④各觀測斷面沉降過程的分布圖表;

⑤預測總沉降量與設計總沉降量比較成果;

⑥預測工后沉降量與設計工后沉降量比較;

⑦區(qū)段工后沉降量沿線路縱向的分布圖;

⑧區(qū)段沿線路縱向的沉降差、折角統(tǒng)計表;

⑨區(qū)段沉降變形初步評估結果;

⑩結論與建議;

?附件(工后沉降量計算結果及過程曲線)。

由咨詢評估單位對施工單位提交的初步評估結論進行系統(tǒng)分析和檢驗,形成綜合評估結論,施工、設計、監(jiān)理單位配合咨詢評估單位編制《區(qū)段無砟軌道鋪設條件評估報告》。

6 評估計劃與進度控制

各施工單位根據(jù)施工組織計劃和施工進度,制定《沉降變形評估申報計劃》,合理安排管段內(nèi)各工點沉降變形評估的申請順序,以有效地銜接下一步無砟軌道的鋪設施工。施工單位根據(jù)施工進度情況,明確各工點主體施工完成時間、計劃申請評估時間、無砟軌道鋪設時間等信息,實時掌握沉降評估與施組安排可能沖突的工點,通過優(yōu)化施工組織,保證沉降變形觀測期的要求和無砟軌道鋪設的順利進行,避免因部分地段未進行評估嚴重影響無砟軌道鋪設的問題。

評估單位每月可繪制全線評估進展情況分布圖(圖3),并報建設單位。

7 評估原始資料的整理與匯編

申請區(qū)段無砟軌道鋪設條件沉降評估時,施工、監(jiān)理單位須按公司統(tǒng)一制定的樣本文件格式,提交以下評估資料,所有上報資料均經(jīng)過技術負責人、監(jiān)理單位簽認,并刻入光盤進行電子備份。

圖3 沉降變形評估進展分布

(1)《鐵路客運專線區(qū)段沉降變形評估申請表》,要求說明評估區(qū)段的總體工程概況、沉降變形觀測情況和自評結論。

(2)《鐵路客運專線區(qū)段沉降變形觀測數(shù)據(jù)匯總表》,應嚴格按照沉降觀測數(shù)據(jù)錄入與管理細則執(zhí)行,統(tǒng)一全線上報數(shù)據(jù)的標準和格式。

(3)《鐵路客運專線區(qū)段沉降變形觀測分析評估相關資料》,須按樣本文件格式,對觀測數(shù)據(jù)進行初步評估分析,并按《評估技術指南》中的要求匯編用于評估的相關資料。

(4)《鐵路客運專線區(qū)段沉降變形平行觀測資料》,要求提供平行觀測數(shù)據(jù)、以及平行觀測數(shù)據(jù)與施工單位觀測數(shù)據(jù)的對比分析結果,確保數(shù)據(jù)的真實性和準確性。

8 評估報告的匯編

評估報告是竣工驗收資料的組成部分,應符合竣工文件編制和移交的有關規(guī)定。每一工程項目的變形評估任務完成后,編制提交《區(qū)段無砟軌道鋪設條件的沉降變形評估報告》,評估報告至少包括以下內(nèi)容:

(1)沉降和變形觀測方案與技術設計書;

(2)觀測點的平面、縱斷面和橫斷面布置圖;

(3)標石、標志規(guī)格及埋設圖;

(4)儀器檢驗與校正資料;

(5)觀測記錄(手簿);

(6)平差計算、成果質(zhì)量評定資料及測量成果表;

(7)各觀測斷面沉降過程的分布圖表;

(8)區(qū)段的基礎沉降沿線路縱向的分布圖表;

(9)沉降變形評估分析的成果資料。

9 結論

沉降變形分析評估是我國鐵路客運專線建設中一個特有的技術環(huán)節(jié),缺乏可資借鑒的經(jīng)驗,探索其中關鍵技術與管理模式具有意義。

針對鐵路客運專線建設工程的工作需求,從組織機構、人員配備、成員單位職責、工作流程、管理制度等方面,探討鐵路客運專線沉降變形評估工作管理模式與運行機制,以明確各單位職責與工作程序,從制度上保證沉降評估工作的規(guī)范性、高效性和科學性,實現(xiàn)無砟軌道鋪設條件評估工作的高質(zhì)量、高水平的完成。

[1] 鐵建設[2006]158號,客運專線鐵路無砟軌道鋪設條件評估技術指南[S].

[2] 吳明友.客運專線無砟軌道鐵路工程測量和鋪設條件評估關鍵技術[J].中國鐵路,2006(10):28-32.

[3] 尤昌龍.無砟軌道工后沉降變形觀測、評估的集成理念[J].鐵道科學與工程學報,2007,102(3):25- 28.

[4] 李明領.客運專線無砟軌道鐵路線下結構沉降變形觀測與評估技術[J].中國工程科學,2009(1):48-59.