苏州铁路工程建设指挥部
摘要：将测量设备、数据自动采集装置和数据终端组成新建高铁既有线自动化监测系统，实现对新建高铁邻近既有线施工既有线路变形沉降的监测。在新建盐城至南通铁路站前5标邻近既有线施工工程中，通过既有线自动监测系统的应用，快速反馈信息，指导施工，保障了新建高铁的顺利进行和既有铁路线路的运营安全。
关键词：自动化监测；新建高铁；既有线；运营安全
一、引言
远程自动化监测的核心是实现数据的自动化采集和处理[1]。我国自动化监测技术经过近年的科技攻关、技术创新。在传感器、数据采集系统及信息处理软件等方面取得了较大的进步，并广泛应用于水利水电、工业、民营建筑、公路交通等建（构）筑物监测应用，其中水利水电工程应用较多。在新建高铁工程中，自动化监测系统的应用仍处于起步阶段。因国家经济发展及交通建设的需要，邻近既有铁路线路新建高铁项目越来越多。在邻近既有铁路施工过程中，保障既有铁路的运营安全是新建高铁的重中之重。采取对既有铁路的自动化监测是施工过程中保证既有线路安全的重要手段。
二、工程简介
2.1工程概况
海安特大桥位于江苏省海安县和如皋市境内。标段桥梁起止里程及长度：DK96+100.99〜DK123+681.47，线路长度27.58km，为铁路双线桥，邻近既有铁路长度9.598km，其中多处跨越海洋线、宁启线等既有铁路，新建铁路采用钻孔灌注桩基础，施工中对既有铁路沉降产生影响。
2.2施工难点
1）邻近的既有铁路线路长，既有铁路数量多，情况复杂，不利于开展施工。
2）新建盐通铁路海安特大桥10991#上跨既有铁路海洋线，承台距离既有线中心最近距离仅有5.81m。
3）既有线路变形及位移监测频次要求高，施工作业期间，行车条件下，观测结果在预定的变化范围内时，原则上观测频次不少于2小时1次，路基或墩台有持续缓慢变形时，加密观测频次，并不少于每1小时1次。实际工作进行时，观测时间的间隔还要取决于沉降值和沉降速率，两次连续观测的沉降差值大于1mm时应加密观测频次。当出现沉降突变、地下水变化及降雨等外部环境变化时应增加观测频次。
4）既有线路变形及位移监测精度要求高，精度要求详见下表：
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表1 变形监测精度要求
三、自动化监测在既有线中应用的可行性研究
为保证既有线路安全及正常运营，在施工过程中必须对既有线结构及道床进行实时监控监测，但传统的监测技术由于监测周期长，监测频率高，基于本工程工期时间短的特殊性难以实施且不能满足对大量数据采集、分析、反馈。因此，必须建立一个能够做到自动化监测、连续监测的系统对既有结构的安全进行实时监测，快速、准确地对数据进行分析、反馈[2]，为保证既有线运营安全提供保障。
四、监测仪器设备比选
针对既有线特殊环境的要求对国内外远程自动化监测系统进行了筛选。主要对近景摄像测量系统、多通道无线遥测系统、光纤监测系统、全站仪自动量测系统、静力水准仪系统、巴赛特结构收敛系统的性能和价格进行了对比分析。
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图1 监测系统数据界面
根据比选的结果技术上满足既有线监测的系统有光纤监测系统、静力水准系统、巴赛特结构收敛系统及全站仪自动量测系统。
结合现场实际情况及工程仪器配备情况电容式静力水准系统精度及性价比较高，可以满足现场环境要求和既有线路的限界要求，且在我国水利水电工程中已经得到大量的应用，取得了很好的效果因此，监测系统选择以全站仪自动量测系统作为基本传感器，结合数据传输装置组成传感器系统，与数据采集系统及工程控制软件共同组成既有线远程自动化监测系统。
五、远程监测系统组建
自动化监测系统一般由传感器、数据采集单元、计算机、信息管理软件及通讯网络构成。各种测量控制单元（DAU）对所辖的仪器按照监控主机的命令设定的时间自动测量，并转换为数字里暂存于DAU中，并根据监控主机的命令向主机传送所测数据；监控主机根据一定的判据对实测数据进行检查和在线监控，并向管理主机传送经过检验的数据入库；管理主机主要是对存储的数据进行处理和分析，并向各级主管部门发送有关安全方面的信息。
六、监测项目及布设
监测范围为既有铁路线路两侧，既有铁路线路的监测对象主要由既有线主体结构的变位及运营线路的几何状态2部分构成。监测布点以既有线路沉降变形为重要监测对象，在邻近既有线两侧施工位置布置监测点监测沉降变形，铁路沉降位移观测点在邻近营业线施工项目相对应的既有路基栅栏外布设沉降观测点，观测桩的设置数量，应结合具体工程影响程度确定，一般情况下沿线路纵向至少每20m设置一个观测断面（或观测桩），观测点间距20米，桥梁段为附近30米范围内的每个桥墩，并根据路基变形观测结果适当加密。
每个承台基坑在既有线路肩路肩上相对基坑中心及两侧间距三米布置3个点（见下图），在开挖过程中每两小时观测一次，开挖完成后每六小时观测一次，直至到承台施工完，承台回填后按每一天的频率观测七天，出现异常时加大观测频次，3小时观测一次。沉降变形数据稳定后以七天观测一次为周期连续观测一个月，待观测数据稳定后检测结束。
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图3 基坑位置测点布置图
七、监测成果分析
7.1既有结构平面位移及沉降
为了解结构纵向施工过程中整体沉降的全貌，选取一定时间短内结构沉降数据，对数据分析处理，见表2、表3。
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表2 既有结构平面位移
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表3 既有结构沉降
7.2数据分析
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表4 监测数据分析
表中显示结构在新线施工过程中，累计最大平面位移-1.04mm，累计最大沉降位移1.16mm通过监测，清晰地反映了既有结构随新线施工各个结构体沉降、错动的全过程。
八、结语
监测系统具有集成化、一体化的特征，具有遥测、遥控、数据远程传输、预警、一体化网络功能。通过自动化监则系统可以对既有线的运营异常、潜在或突发事故实现实时监控。大量监测数据自动传输至监测中心，进行数据存储、查询和比较验证。借助系统配套软件，可迅速对此数据进行分析，对既有线结构健康状态进行评估，及时向施工、设计、运营单位反馈信息，确保了在新建盐通铁路过程中既有线路的安全。
参考文献：
[1]刘朝明，文志云.远程监控管理技术及在轨道交通建设中的应用。上海建设科技，2005（5）；11-12.
[2]杨虎荣，柯在田，邓安雄。大轴力桩基托换监测分析。中国铁道科学，2004，25（3）；44-49。