鐵路下穿工程施工過程中的監(jiān)測技術(shù)研究

馬寅

（杭州地方鐵路開發(fā)有限公司，浙江 杭州 310007）

0 引言

鐵路是國家經(jīng)濟(jì)大動(dòng)脈，是城市客流、物流的主要承載運(yùn)輸交通工具，在我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中有著舉足輕重的地位和作用。安全是鐵路運(yùn)營的生命線，是運(yùn)輸生產(chǎn)永恒的主題，鐵路運(yùn)營安全不僅影響著鐵路本身的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益，也對社會(huì)和經(jīng)濟(jì)造成重大影響。

隨著我國城市化進(jìn)程的加快，各城市不斷地進(jìn)行著交通線路網(wǎng)的新建和改造。公路建設(shè)遭遇既有鐵路線的工程也越來越常見，因此如何在施工過程中保證既有鐵路的安全運(yùn)行成了必須解決的問題。

下穿鐵路施工在營業(yè)線施工中較為常見，為防止在下穿鐵路過程中造成既有鐵路保護(hù)范圍內(nèi)的土體位移、路基變形，危及既有鐵路的運(yùn)營安全，通常在施工過程中會(huì)對既有鐵路路基進(jìn)行加固，同時(shí)加強(qiáng)施工監(jiān)測。本文以金華市芙峰街下穿滬昆鐵路、滬昆高鐵立交橋工程為背景，并結(jié)合現(xiàn)場實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)，分析了施工監(jiān)測管理在實(shí)際工程中的應(yīng)用。

1 項(xiàng)目概況

1.1 新建工程概況

金華市芙峰街下穿滬昆鐵路、滬昆高鐵的立交橋工程位于金華市江北中心城區(qū)內(nèi)，道路呈南北走向，工程南起芙峰街、新華街路口，北至芙峰街、豐亭東路路口，總長373.383m，由南至北依次下穿三處既有普速鐵路及一處高速鐵路。下穿普速鐵路路基段采用（6+15+6）m分離框架橋，下穿滬昆高鐵段采用凈寬15m及凈寬9.5m的U形槽結(jié)構(gòu)。施工情況如圖1和圖2所示。

1.2 基坑工程概況

2 監(jiān)測方案制定

項(xiàng)目開工前，本項(xiàng)目的基坑施工方案、箱涵頂進(jìn)施工方案和應(yīng)急措施、監(jiān)測方案均進(jìn)行了專家評(píng)審。在吸取多方意見的基礎(chǔ)上，根據(jù)《上海鐵路局營業(yè)線施工安全管理實(shí)施細(xì)則》（上鐵工〔2012〕586號(hào)）[1]和《上海鐵路局工務(wù)安全管理辦法》（上鐵工〔2015〕648號(hào)）[2]要求，對鐵路路基和鄰近基坑制定了專項(xiàng)監(jiān)測方案。

2.1 監(jiān)測項(xiàng)目確定

監(jiān)測內(nèi)容主要有以下幾個(gè)方面。

2.1.1 儀器監(jiān)測部分

（1）鐵路路基監(jiān)測。路基變形監(jiān)測主要是對路基的豎向位移和水平位移進(jìn)行監(jiān)測。鐵路路基監(jiān)測能夠直觀反映工作基坑開挖、線路路基加固、框架橋頂進(jìn)及附屬結(jié)構(gòu)施工期間對既有鐵路的影響，是保障鐵路運(yùn)營安全最重要的監(jiān)測項(xiàng)目。

圖1 路基開挖及箱涵頂進(jìn)

（2）便梁支墩監(jiān)測。便梁支墩及便梁為下穿鐵路施工中線路臨時(shí)保護(hù)措施，其變形直接影響到施工期間列車運(yùn)行的安全。對其位移情況進(jìn)行監(jiān)測同樣是十分必要的。

圖2 條基施工

（3）基坑監(jiān)測。基坑是箱涵預(yù)制的工作坑及箱涵頂進(jìn)施工的支撐，一般緊鄰鐵路運(yùn)營線。對基坑進(jìn)行監(jiān)測可以保障在基坑開挖、箱涵預(yù)制期間基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)及鐵路的安全。

2.1.2 巡視檢查

巡查內(nèi)容包括對鐵路路基、客專橋墩進(jìn)行巡視，有無新的裂縫，混凝土剝落等，做好巡視記錄。巡視基坑周邊堆載情況，圍護(hù)滲漏水、開裂情況及周邊道路的沉陷、裂縫等現(xiàn)象。巡視監(jiān)測設(shè)施的完好情況，做到破壞后及時(shí)處理。

2.2 監(jiān)測點(diǎn)埋設(shè)

2.2.1 鐵路路基監(jiān)測

測點(diǎn)埋設(shè)方法：路基觀測點(diǎn)棱鏡通過螺栓與L形支架進(jìn)行連接，并將L形支架通過螺栓安裝在長度1.5m鋼釬頂端，鋼釬頂端漏出路基面10cm，用來安裝L形支架及棱鏡，并做好監(jiān)測點(diǎn)警示標(biāo)志，如圖3所示。

圖3 路基監(jiān)測點(diǎn)結(jié)構(gòu)示意圖及實(shí)物圖（單位：cm）

施工影響范圍內(nèi)的鐵路路基兩側(cè)邊坡分別布置一個(gè)路基監(jiān)測點(diǎn)，斷面間距約10m，路基監(jiān)測點(diǎn)橫斷面布置位置如圖7所示。鐵路路基位移采用測量機(jī)器人進(jìn)行自動(dòng)化監(jiān)測，如圖4～圖6所示，重要施工節(jié)點(diǎn)監(jiān)測頻率加密至實(shí)時(shí)。

圖4 測量機(jī)器人及固定觀測墩

圖5 監(jiān)測軟件界面圖

圖6 數(shù)據(jù)處理流程圖

圖7 路基位移監(jiān)測點(diǎn)橫斷面布置示意圖

2.2.2 便梁支墩監(jiān)測

便梁支墩監(jiān)測點(diǎn)結(jié)構(gòu)與路基監(jiān)測點(diǎn)相同，鋼釬綁在支墩鋼筋上，同支墩澆筑為一體。若現(xiàn)場條件不允許，測量標(biāo)志則采用十字道釘埋設(shè)在支墩頂部，鉆孔后用植筋膠固定，如圖8所示。便梁支墩監(jiān)測方法和頻率同路基監(jiān)測。

圖8 便梁支墩水平及豎向位移點(diǎn)埋設(shè)示意圖

2.2.3 基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)監(jiān)測

在基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)頂部布設(shè)水平、豎向位移監(jiān)測點(diǎn)，采用共同點(diǎn)位。點(diǎn)位用十字道釘埋設(shè)，鉆孔后用植筋膠固定?；娱_挖期間應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測并每日對基坑圍護(hù)和鐵路路基進(jìn)行巡視。

2.3 監(jiān)測預(yù)報(bào)警機(jī)制

監(jiān)測報(bào)警值由變化速率與累計(jì)變化控制，該工程另設(shè)有預(yù)警值，完善的預(yù)報(bào)警機(jī)制可有效預(yù)防危及鐵路運(yùn)行安全的事故。本工程監(jiān)測報(bào)警值指標(biāo)見表1。

2.4 監(jiān)測頻率

施工監(jiān)測從基坑圍護(hù)樁施工開始，持續(xù)到箱涵頂進(jìn)完成、線路恢復(fù)后變形穩(wěn)定為止。監(jiān)測頻率的確定以準(zhǔn)確反映工程結(jié)構(gòu)本身和周邊環(huán)境動(dòng)態(tài)變化為前提，采用定時(shí)和跟蹤監(jiān)測。本工程現(xiàn)場監(jiān)測頻率見表2。

3 監(jiān)測結(jié)果

該項(xiàng)目由南至北依次下穿三處既有普速鐵路，以滬昆鐵路下行線和滬昆三線監(jiān)測情況為例。監(jiān)測期間鐵路路基、便梁支墩、基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)均未出現(xiàn)報(bào)警情況，現(xiàn)場巡視亦未發(fā)現(xiàn)明顯異常情況。

表1 監(jiān)測對象及報(bào)警值

表2 監(jiān)測頻率

截至監(jiān)測結(jié)束，各監(jiān)測項(xiàng)目最大值累計(jì)匯總見表3。

受文章篇幅所限，僅繪制出鐵路路基豎向、水平位移時(shí)程曲線圖供參考。

由圖9和圖10可看出，下穿鐵路施工對既有鐵路路基有一定影響，但總體變化比較平穩(wěn)，未出現(xiàn)報(bào)警情況。其豎向位移和水平位移在路基開挖階段變化比較明顯，箱涵頂進(jìn)完成后，既有鐵路位移速率明顯減緩并基本趨于穩(wěn)定。

4 結(jié)語

在該項(xiàng)目的施工過程中，業(yè)主、施工及設(shè)計(jì)等項(xiàng)目相關(guān)單位領(lǐng)導(dǎo)和專家多次到現(xiàn)場督察，工務(wù)段每天安排專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行現(xiàn)場巡視，足以證明鐵路安全運(yùn)營的重要性。

表3 各監(jiān)測項(xiàng)目最大值累計(jì)匯總表

圖9 滬昆下行線、滬昆三線路基豎向位移時(shí)程曲線圖

圖10 滬昆下行線、滬昆三線路基水平位移時(shí)程曲線圖

通過對該項(xiàng)目下穿既有鐵路工程的施工監(jiān)測，對類似鐵路營業(yè)線（鄰近營業(yè)線）施工過程中的保護(hù)性監(jiān)測，提出如下建議以供參考：

（1）成立監(jiān)測管理小組，由單位領(lǐng)導(dǎo)和有經(jīng)驗(yàn)的監(jiān)測人員組成，在項(xiàng)目開展初期，編制詳細(xì)的監(jiān)測實(shí)施方案，使監(jiān)測按計(jì)劃、有步驟地進(jìn)行。

（2）切實(shí)分析清楚各工況下的重大風(fēng)險(xiǎn)源并做好監(jiān)測上的應(yīng)對措施，箱涵頂進(jìn)、圍護(hù)施工過程中應(yīng)注意擠土效應(yīng)和塌方風(fēng)險(xiǎn)，鄰近工作基坑開挖過程中要注意防范基坑圍護(hù)墻變形過大引起鐵路路基位移過大等情況。

（3）監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)時(shí)鐵路路基位移監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)布設(shè)深埋測點(diǎn)，并在監(jiān)測過程中加強(qiáng)保護(hù)。鐵路路基保護(hù)監(jiān)測要和鄰近工作基坑施工監(jiān)測測點(diǎn)有對應(yīng)關(guān)系，數(shù)據(jù)之間相互驗(yàn)證和補(bǔ)充，數(shù)據(jù)應(yīng)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)分析，有異常情況應(yīng)進(jìn)行深入分析，與現(xiàn)場情況進(jìn)行對照，以得到更加科學(xué)、準(zhǔn)確的結(jié)論。

（4）積極運(yùn)用新技術(shù)、新方法、新設(shè)備，提高監(jiān)測精度和效率，保證監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性、實(shí)時(shí)性。

（5）監(jiān)測過程中要加強(qiáng)巡視，重點(diǎn)關(guān)注對鐵路路基安全有影響的施工行為，例如鐵路路基開槽、鄰近工程樁鑿除等施工，并且注意觀察鐵路路基有無裂縫等異常情況。

（6）建立好聯(lián)絡(luò)機(jī)制和預(yù)報(bào)警機(jī)制，監(jiān)測數(shù)據(jù)和巡視情況要及時(shí)反饋給新建工程各相關(guān)單位和鐵路管理單位。異常情況下應(yīng)第一時(shí)間通知各方并提示啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，爭取把損失控制在最低限度。

鐵路下穿工程關(guān)系到既有鐵路的安全，其安全運(yùn)行不容有失，本文的內(nèi)容希望能對國家生命線工程的保護(hù)和安全運(yùn)行起到一定的積極作用。

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