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浅谈新建桥梁工程下穿运营高铁桥施工监测技术

摘要：本文根据渝怀铁路增建二线工程新建舞水湾滩3#特大桥下穿运营的沪昆高铁桥，对施工的监测方案和施工过程中的经验进行总结，并对监测方案的制定步骤及其内容进行论述，最后对监测结果进行分析评价，以确保既有运营铁路的安全性。

关键词：铁路桥梁；监测技术；预防措施；

前言：本文以实际工程为例，参照工程的实际情况以及施工难点提出新建桥梁工程下穿既有高铁桥施工安全监测技术的应用以及安全管理措施，最后提出了应急预案的管理，以望能够为相关工程提供参考。

1工程概况

1.1工程简介

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?建舞水湾滩3#特大桥在JLYDK0+741（既有沪昆高铁线跨焦柳铁路特大桥87#-88#墩之间，跨径32.7m，里程K1419+415.88-K1419+448.58）处下穿沪昆高铁跨焦柳铁路特大桥，新建铁路与既有高铁线路交角49度，采用2-32.6m简支梁T跨越，本T梁采用预制梁铺架施工，桥墩采用圆端型实体墩定型钢模现浇。新建连续梁下穿既有铁路两侧的桥墩为2#和4#，既有高铁桥下的桥墩为3#，新建3#墩承台距既有高铁桥墩88#墩承台最小距离3.01米，新建桥梁墩高分别为11.5m、13.5m和9.5m，基础采用5根直径1m的群桩基础，旋挖钻机成孔。

1.2工程重难点

跨越处既有沪昆高铁线跨焦柳铁路特大桥梁墩号为87#-88#墩（里程K1419+415.88-K1419+448.58），列车最高时速350km/h，双线电气化，无碴轨道，无缝钢轨，列车型号CRH2，既有铁路桥基础采用钻孔桩基础，地质情况为溶洞多发地段，桥梁桩基施工时易发生既有桥墩的水平、竖向位移，轨道几何状态变化。

1.3监测目的

（1）连续监测施工影响范围内沪昆高铁桥墩变化情况，确保铁路运输安全；

（2）通过监测的数据与预测值作比较，判断施工工艺和参数是否满足符合要求，并对下一步的施工工艺和进度控制，为施工提供可靠数据；

（3）通过监测及时发现施工过程中的变化，及时情况，从而有效控制施工影响情况；

（4）通过监测及时调整优化施工组织，使施工过程能够安全、可控有序；

2监测技术方案

沪昆高铁桥墩沉降位移监测，采用带自动监测系统的精密光电测距三角高程测量监测。

2.1监测方法

采用自动光电测距三角高程测量。自动监测系统分为四个部分：监测部分、基准部分、测站部分及控制中心。自动监测系统在系统建立完成后采用数据自动采集和计算，监测人员无须进入线路路基范围以内作业。同时自动监测系统可根据实际需要随时调整监测频率，实现对监测对象24小时按频率实时监测，大大提高了监测效率。

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图2.1自动监测信息系统流程图

1）数据分析处理系统

根据检测预警系统对数据采集、处理分析、监测报表功能的一体化软件。

图2.1-1自动监测处理分析程序界面

2）自动监测预警系统

根据自动预警软件，可实现对监测数据的实时监控，一旦出现突变或者超限情况，系统会通过短信、声音及弹框多种形式发出预警。

图2.1-2自动预警程序界面

2.2三角高程测量原理

在O点安置仪器进行观测，观测到O到A点的水平距离OB和水平面的夹角，待A有高差变化后，再观测到OA’和水平面的夹角，如图2.2-1所示。

图2.2-1光电测距三角高程测量法示意图

根据图2.2-1，A点高程变化为：

2.3测量精度分析

在三角高程测量中，采用视距≤120m、俯视角≤15o、2测回，两边强制对中，根据误差传播定律对误差：

假设OA=D，那么，得：

由于使用测距精度0.6mm+1ppm、测角精度0.5″的仪器，采用2个测回，那么：

所得误差：

则高程变化中误差：

因此得知满足精度要求。

2.4沉降监测点数量及布置情况

根据施工单位提供的图纸和现场实际情况，施工影响线范围内布置沉降监测点，监测点布设数量如下表所示：

图2.4沪昆高铁桥墩沉降监测点布置图

2.5监测基站、基准点及监测点的安装

2.5.1监测基站的设置

为了减少对施工的影响，采用特制的机器人基站，外形如下图2.5-1所示，尺寸根据现场通视条件调整。

图2.5-1机器人测站实物

采用8颗Ф12的锚固螺栓安装在选定测站位置上，或者采用混凝土将基站埋设一定深度，具体安装位置跟方法根据现场情况及通视条件而定，测量时把机器人架设在测站上。

2.5.2监测基准点的设置

根据要求，一处测站设定4个基准点，基准点应设在既有桥梁及施工范围之外、便于长期保存的稳定位置，实际埋设地点根据现在情况而定。

2.5.3监测点的设置

桥墩沉降监测点设置在墩身上，测点以“L”型棱镜作为观测标志，棱镜通过在桥墩上钻打1颗Ф10膨胀螺栓固定在墩身上，螺栓埋深为5～10cm。棱镜实物及安装的位置如下图所示。

图2.5.3全站仪监测点安装位置

2.6沪昆高铁桥墩的水平位移监测