承建單位：北京奧騰巖石科技有限公司
創(chuàng)新摘要
截至2016年底，中國高鐵運(yùn)營里程超過2.2萬公里，占世界高鐵運(yùn)營總里程60%以上，位居全球第一。目前，中國高鐵與其他鐵路共同構(gòu)成的快速客運(yùn)網(wǎng)已達(dá)4萬公里以上。在長三角、珠三角、環(huán)渤海等城市群，高鐵早已連片成網(wǎng)。上海鐵路局有關(guān)負(fù)責(zé)人表示，今年暑運(yùn)，隨著寶蘭高鐵開通，長三角地區(qū)最大的亮點(diǎn)是從杭州、上海、徐州首次開行至蘭州高速動車組列車。預(yù)計暑運(yùn)期間長三角鐵路發(fā)送旅客1.16億人次，較去年同期多發(fā)送旅客982.5萬人次，增幅9.2%，日均發(fā)送旅客187.1萬人次。在東部、中部、西部和東北四大板塊，高鐵也實(shí)現(xiàn)了互聯(lián)互通。
隨著國家高速鐵路的大范圍建成，鐵路周邊的施工建設(shè)也影響著架空高鐵橋梁的穩(wěn)定也影響著高鐵鐵路的運(yùn)營安全，高鐵橋墩防護(hù)工作顯得刻不容緩。也受到各大鐵路局工務(wù)段的重視。對既有線路受施工影響段的運(yùn)營高鐵的施工監(jiān)測與信息反饋是鐵路運(yùn)營過程中的一個重要環(huán)節(jié)，由于新的開挖建設(shè)不可避免地對周邊環(huán)境包括已經(jīng)建成的高鐵建筑物產(chǎn)生一定的影響。這種影響雖然在一定程度上可以根據(jù)已有的工程經(jīng)驗(yàn)與計算予以估算，但由于巖土工程技術(shù)復(fù)雜，受影響的因素又隨著時間與工程的推進(jìn)發(fā)生不斷變化，所以，工程實(shí)施過程中必須對可能受到影響的高鐵線路進(jìn)行變形監(jiān)測。通過對實(shí)測數(shù)據(jù)的現(xiàn)場分析、處理，及時向業(yè)主方、設(shè)計方、監(jiān)理方提供分析資料，對保證周邊施工以及高鐵的安全運(yùn)營的安全具有重要現(xiàn)實(shí)意義。
案例介紹
一、巖蟻?zhàn)詣踊O(jiān)測系統(tǒng)介紹：
RocMOS是北京奧騰巖石科技有限公司自主研發(fā)的基于GNSS/TS自動化變形監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)。系統(tǒng)集GNSS定位系統(tǒng)、計算機(jī)通信、網(wǎng)絡(luò)傳輸、數(shù)據(jù)處理與管理、分析及新型傳感器等高新技術(shù)于一體。
整個系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理與分析子系統(tǒng)、輔助子系統(tǒng)，各系統(tǒng)間通過數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)作，從而實(shí)現(xiàn)整個系統(tǒng)自動、實(shí)時、連續(xù)的數(shù)據(jù)采集、傳輸、分析、顯示、報警等功能，便于管理人員準(zhǔn)確掌握監(jiān)測體的實(shí)時變形量及變形趨勢，為安全生產(chǎn)決策提供可靠資料及依據(jù)。
二、高鐵橋墩監(jiān)測目的：
在鐵路橋周邊進(jìn)行開挖施工的作業(yè)過程中，會引起周邊土體的位移，從而對鄰近鐵路橋墩的穩(wěn)定性產(chǎn)生一定的影響。因此需要在施工過程中對鄰近橋墩進(jìn)行進(jìn)行監(jiān)控測量，主要目的是：
1) 把施工引起的一系列鐵路橋墩的動態(tài)變化信息及時反饋到建設(shè)單位、設(shè)備管理單位、設(shè)計單位以及施工單位。
2) 及時預(yù)報鐵路橋墩沉降趨勢，供鐵路運(yùn)營部門決策使用。
3) 對沉降超限，提前預(yù)警，一旦發(fā)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)值達(dá)到或者超過預(yù)警值，采取相應(yīng)的措施進(jìn)行處理，停止施工或者采取加固措施，保障相鄰線路的正常營運(yùn)，保障施工影響范圍內(nèi)的建筑的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，維護(hù)國家和人民的生命財產(chǎn)安全。
三、高鐵橋墩監(jiān)測方法：
1) 對鄰近鐵路橋墩進(jìn)行水平和垂直位移監(jiān)測，其中水平位移采取在采用自動化全站儀，監(jiān)測目標(biāo)安裝監(jiān)測棱鏡
2) 垂直位移采取在墩身上安裝靜力水準(zhǔn)儀的方式進(jìn)行自動化監(jiān)測，同時采取定期人工水準(zhǔn)抄平復(fù)核校對。
四、高鐵橋墩監(jiān)測點(diǎn)的布設(shè)與頻率
在施工區(qū)域的布設(shè)一條靜力水準(zhǔn)線路，每條線路含有若干個靜力水準(zhǔn)監(jiān)測點(diǎn)，1個工作基點(diǎn)。其中靜力水準(zhǔn)監(jiān)測點(diǎn)位于垂直于線路方向的墩身兩側(cè)，在每個靜力水準(zhǔn)監(jiān)測點(diǎn)上設(shè)置一個靜力水準(zhǔn)儀，工作基點(diǎn)位于平行于線路方向的鄰近橋墩上，他們之間用管線相連，進(jìn)行垂直位移監(jiān)測，同時在每個靜力水準(zhǔn)監(jiān)測點(diǎn)旁邊設(shè)置一個人工監(jiān)測水準(zhǔn)點(diǎn)。
在墩身頂部安裝L型棱鏡，用于測量橋墩的水平位移量。全站儀在沿鐵路走向方向定向，建立XYZ坐標(biāo)系，其中XY為水平方向，Z為高程方向。采用拓普康高精度測量機(jī)器人MS05AXII進(jìn)行定時測量，對整個施工期間，周邊開挖對于高鐵線路橋墩的變形與變化趨勢進(jìn)行監(jiān)測與預(yù)警。
在整個施工期間，對鄰近橋墩的垂直位移和傾斜狀態(tài)實(shí)施全天24 小時的自動監(jiān)控，如果監(jiān)測超限，能夠通過短信自動預(yù)警。
根據(jù)自動化監(jiān)測的特點(diǎn)，擬定在不同施工階段期間采用不同的數(shù)據(jù)采集頻率。施工前(即施工單位開工之前)，需要采集10次有效數(shù)據(jù)作為自動化監(jiān)測的初始值;施工關(guān)鍵期監(jiān)測頻次為3分鐘一次;施工完成后延長監(jiān)測1個月的時段，監(jiān)測頻次為10分鐘一次。同時采用人工監(jiān)測每月進(jìn)行一次水準(zhǔn)復(fù)核。其中自動化監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計頻次如下表所示：
監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計頻次表
對于變形量大的點(diǎn)，根據(jù)實(shí)際情況加密監(jiān)測頻次，必要時進(jìn)行跟蹤監(jiān)測，監(jiān)測結(jié)果及時反饋給業(yè)主、設(shè)備管理方及施工方。觀測值穩(wěn)定一周后方可逐漸降低監(jiān)測頻次，并且當(dāng)出現(xiàn)下列情況之一時，應(yīng)及時提高監(jiān)測頻次：
(1)當(dāng)監(jiān)測數(shù)據(jù)達(dá)到預(yù)警值;
(2)監(jiān)測數(shù)據(jù)變化較大或者速率加快;
(3)線路及周邊大量積水、長時間連續(xù)降雨;
(4)周邊地面突發(fā)較大沉降或出現(xiàn)嚴(yán)重開裂。
五、數(shù)據(jù)報表與預(yù)警
本系統(tǒng)利用RocMOS-Cloud云服平臺自帶的數(shù)據(jù)顯示、圖形顯示、報表下載功能，將高鐵橋墩的水平位移數(shù)據(jù)、靜力水準(zhǔn)的沉降數(shù)據(jù)進(jìn)行自動的數(shù)據(jù)處理、分析、圖形化顯示，將施工期間的每個高鐵橋墩的位移、沉降變化繪制過程曲線，對即將出現(xiàn)的情況進(jìn)行預(yù)警預(yù)報，保障高鐵線路的安全運(yùn)營。
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