铁路下穿工程施工过程中的监测技术研究

马寅

（杭州地方铁路开发有限公司，浙江 杭州 310007）

0 引言

铁路是国家经济大动脉，是城市客流、物流的主要承载运输交通工具，在我国经济社会发展中有着举足轻重的地位和作用。安全是铁路运营的生命线，是运输生产永恒的主题，铁路运营安全不仅影响着铁路本身的生产效率和经济效益，也对社会和经济造成重大影响。

随着我国城市化进程的加快，各城市不断地进行着交通线路网的新建和改造。公路建设遭遇既有铁路线的工程也越来越常见，因此如何在施工过程中保证既有铁路的安全运行成了必须解决的问题。

下穿铁路施工在营业线施工中较为常见，为防止在下穿铁路过程中造成既有铁路保护范围内的土体位移、路基变形，危及既有铁路的运营安全，通常在施工过程中会对既有铁路路基进行加固，同时加强施工监测。本文以金华市芙峰街下穿沪昆铁路、沪昆高铁立交桥工程为背景，并结合现场实时监测数据，分析了施工监测管理在实际工程中的应用。

1 项目概况

1.1 新建工程概况

金华市芙峰街下穿沪昆铁路、沪昆高铁的立交桥工程位于金华市江北中心城区内，道路呈南北走向，工程南起芙峰街、新华街路口，北至芙峰街、丰亭东路路口，总长373.383m，由南至北依次下穿三处既有普速铁路及一处高速铁路。下穿普速铁路路基段采用（6+15+6）m分离框架桥，下穿沪昆高铁段采用净宽15m及净宽9.5m的U形槽结构。施工情况如图1和图2所示。

1.2 基坑工程概况

2 监测方案制定

项目开工前，本项目的基坑施工方案、箱涵顶进施工方案和应急措施、监测方案均进行了专家评审。在吸取多方意见的基础上，根据《上海铁路局营业线施工安全管理实施细则》（上铁工〔2012〕586号）[1]和《上海铁路局工务安全管理办法》（上铁工〔2015〕648号）[2]要求，对铁路路基和邻近基坑制定了专项监测方案。

2.1 监测项目确定

监测内容主要有以下几个方面。

2.1.1 仪器监测部分

（1）铁路路基监测。路基变形监测主要是对路基的竖向位移和水平位移进行监测。铁路路基监测能够直观反映工作基坑开挖、线路路基加固、框架桥顶进及附属结构施工期间对既有铁路的影响，是保障铁路运营安全最重要的监测项目。

图1 路基开挖及箱涵顶进

（2）便梁支墩监测。便梁支墩及便梁为下穿铁路施工中线路临时保护措施，其变形直接影响到施工期间列车运行的安全。对其位移情况进行监测同样是十分必要的。

图2 条基施工

（3）基坑监测。基坑是箱涵预制的工作坑及箱涵顶进施工的支撑，一般紧邻铁路运营线。对基坑进行监测可以保障在基坑开挖、箱涵预制期间基坑围护结构及铁路的安全。

2.1.2 巡视检查

巡查内容包括对铁路路基、客专桥墩进行巡视，有无新的裂缝，混凝土剥落等，做好巡视记录。巡视基坑周边堆载情况，围护渗漏水、开裂情况及周边道路的沉陷、裂缝等现象。巡视监测设施的完好情况，做到破坏后及时处理。

2.2 监测点埋设

2.2.1 铁路路基监测

测点埋设方法：路基观测点棱镜通过螺栓与L形支架进行连接，并将L形支架通过螺栓安装在长度1.5m钢钎顶端，钢钎顶端漏出路基面10cm，用来安装L形支架及棱镜，并做好监测点警示标志，如图3所示。

图3 路基监测点结构示意图及实物图（单位：cm）

施工影响范围内的铁路路基两侧边坡分别布置一个路基监测点，断面间距约10m，路基监测点横断面布置位置如图7所示。铁路路基位移采用测量机器人进行自动化监测，如图4～图6所示，重要施工节点监测频率加密至实时。

图4 测量机器人及固定观测墩

图5 监测软件界面图

图6 数据处理流程图

图7 路基位移监测点横断面布置示意图

2.2.2 便梁支墩监测

便梁支墩监测点结构与路基监测点相同，钢钎绑在支墩钢筋上，同支墩浇筑为一体。若现场条件不允许，测量标志则采用十字道钉埋设在支墩顶部，钻孔后用植筋胶固定，如图8所示。便梁支墩监测方法和频率同路基监测。

图8 便梁支墩水平及竖向位移点埋设示意图

2.2.3 基坑围护结构监测

在基坑围护结构顶部布设水平、竖向位移监测点，采用共同点位。点位用十字道钉埋设，钻孔后用植筋胶固定。基坑开挖期间应加强监测并每日对基坑围护和铁路路基进行巡视。

2.3 监测预报警机制

监测报警值由变化速率与累计变化控制，该工程另设有预警值，完善的预报警机制可有效预防危及铁路运行安全的事故。本工程监测报警值指标见表1。

2.4 监测频率

施工监测从基坑围护桩施工开始，持续到箱涵顶进完成、线路恢复后变形稳定为止。监测频率的确定以准确反映工程结构本身和周边环境动态变化为前提，采用定时和跟踪监测。本工程现场监测频率见表2。

3 监测结果

该项目由南至北依次下穿三处既有普速铁路，以沪昆铁路下行线和沪昆三线监测情况为例。监测期间铁路路基、便梁支墩、基坑围护结构均未出现报警情况，现场巡视亦未发现明显异常情况。

表1 监测对象及报警值

表2 监测频率

截至监测结束，各监测项目最大值累计汇总见表3。

受文章篇幅所限，仅绘制出铁路路基竖向、水平位移时程曲线图供参考。

由图9和图10可看出，下穿铁路施工对既有铁路路基有一定影响，但总体变化比较平稳，未出现报警情况。其竖向位移和水平位移在路基开挖阶段变化比较明显，箱涵顶进完成后，既有铁路位移速率明显减缓并基本趋于稳定。

4 结语

在该项目的施工过程中，业主、施工及设计等项目相关单位领导和专家多次到现场督察，工务段每天安排专业技术人员进行现场巡视，足以证明铁路安全运营的重要性。

表3 各监测项目最大值累计汇总表

图9 沪昆下行线、沪昆三线路基竖向位移时程曲线图

图10 沪昆下行线、沪昆三线路基水平位移时程曲线图

通过对该项目下穿既有铁路工程的施工监测，对类似铁路营业线（邻近营业线）施工过程中的保护性监测，提出如下建议以供参考：

（1）成立监测管理小组，由单位领导和有经验的监测人员组成，在项目开展初期，编制详细的监测实施方案，使监测按计划、有步骤地进行。

（2）切实分析清楚各工况下的重大风险源并做好监测上的应对措施，箱涵顶进、围护施工过程中应注意挤土效应和塌方风险，邻近工作基坑开挖过程中要注意防范基坑围护墙变形过大引起铁路路基位移过大等情况。

（3）监测点布设时铁路路基位移监测点应布设深埋测点，并在监测过程中加强保护。铁路路基保护监测要和邻近工作基坑施工监测测点有对应关系，数据之间相互验证和补充，数据应进行联动分析，有异常情况应进行深入分析，与现场情况进行对照，以得到更加科学、准确的结论。

（4）积极运用新技术、新方法、新设备，提高监测精度和效率，保证监测结果的准确性、实时性。

（5）监测过程中要加强巡视，重点关注对铁路路基安全有影响的施工行为，例如铁路路基开槽、邻近工程桩凿除等施工，并且注意观察铁路路基有无裂缝等异常情况。

（6）建立好联络机制和预报警机制，监测数据和巡视情况要及时反馈给新建工程各相关单位和铁路管理单位。异常情况下应第一时间通知各方并提示启动应急预案，争取把损失控制在最低限度。

铁路下穿工程关系到既有铁路的安全，其安全运行不容有失，本文的内容希望能对国家生命线工程的保护和安全运行起到一定的积极作用。

参考文献：

[1]上铁工〔2012〕586号，上海铁路局营业线施工安全管理实施细则[R].

[2]上铁工〔2015〕648号，《上海铁路局工务安全管理办法[R].

[3]钱华平.测量机器人在铁路监测中的应用[J].地理空间信息,2017,15（3）:90-92.

[4]刘杰.施工监测技术在下穿铁路工程中的应用[J].天津建设科技,2014，24（S1）:39-40.

[5]孙宗磊,李悄.石济客专桥梁下穿京沪高铁沉降影响分析[J].铁道工程学报,2013，30（2）:53-57.