高速铁路运营期重点地段沉降监测经验探讨

陈军

中铁上海设计院集团有限公司，上海200070

摘要：重点地段沉降监测成果数据为工务道路养护提供了有力的依据，保障了高铁的顺利运营，做好运营期高铁重点地段沉降监测意义重大，本文讨论了相关经验。

关键词：高速铁路运营期二等水准沉降监测

1前言

高速铁路运营期要求线路具有高平顺性、高稳定性、高精度等特点。高铁线路受设计、施工或周边环境影响，个别区域会发生异常沉降变形，影响线路的平顺性，对运营安全产生隐患。这就要求在高铁运营期间不断的对铁路上的变形地段进行周期性沉降变形监测，进行数据采集和变形分析，并及时报送相关部门。铁路相关部门根据监测结果，对沉降变形剧烈区域采取适当的措施，对轨道进行整治，保证列车高速、不间断安全、平稳舒适的运行。

在一些山区或沿海铁路，尤其是有砟铁路，由于地质构造复杂，易发生沉降变形，对此类铁路的运营期沉降变形监测尤为重要。同时，为了及时高质量的向铁路工务部门提供监测数据，应综合应用监测方法。

由于运营期的铁路已开通运营，在保障铁路运营安全的同时，也要提高运营效率，为铁路提速做好充分准备。故对重点地段的沉降监测只能在“天窗”时间内进行，由于受动卧影响，“天窗”最多时仅有240分钟时间，最少时仅为120分钟，对测量工作有很大的时间限制，如何提高工作效率也是决定监测手段的重要因素。

2点位布设要点

（1）沉降监测基准点布设

优先选用重点监测地段两端经检核确认稳定的线上水准基点作为该地段沉降监测水准线路的基准点，若因重点监测地段监测范围距线上水准基点过远，则可选用重点监测地段两端经检核确认稳定的CPⅢ点作为沉降监测基准点，并使用与该基准点相邻的稳定CPⅢ点作为备用基准点。基准点间应按二等附合水准线路测量要求进行观测，确定两个基点间的高差基准值和相邻CPⅢ点间基准高差，以检核基准点的稳定性。

当基准点不满足相关要求时，分别向大小里程延伸寻找稳定的基准点直至满足相关要求。对于原有的重点监测地段，监测基准点及断面监测点应保持历史数据的延续性。

（2）沉降监测点布设

重点监测地段沉降监测横断面分为基础断面和加密断面2种，基础断面布设在下行CPⅢ点最近的对应轨道板与底座板上，加密断面布设在两个基础断面之间，按照10～20米间距控制。无砟轨道监测断面测点包括路基、底座板、轨道板，有砟轨道无底座板及轨道板上测点，其它与无砟轨道相同。

3监测及数据处理要点

（1）沉降监测

沉降监测选用的仪器应符合现行《国家一、二等水准测量规范》（GB12897）中对一、二等水准观测要求的水准仪。作业前应按照现行规范及相关技术要求对仪器及配套标尺进行检验。检验合格后才能投入到沉降监测作业中去。

重点地段路肩测点的沉降监测方法与CPⅢ高程测量方法相同，采用矩形环方式进行，观测过程中同时采用中视法对其它监测点进行观测。每测站应在对水准线路中相邻CPⅢ点进行线路观测后一次性对该站范围内所有监测点进行观测，以便于使监测点的观测精度统一，并减少线路观测误差对监测点成果的影响。路基、隧道及桥梁沉降监测的水准测量路线结合CPⅢ控制网的水准路线进行，在测量CPⅢ控制点的过程中采用中视法对监测点进行观测，每个监测点均测量两次，其观测的高程之差不得大于1mm。满足限差要求后，取两组高程平均值作为最终高程。

观测前应在现场严格检测所用水准仪的i角，得出的i角值应进行储存并使仪器的自动改正开关处于“开”的状态，并拍摄i角检校照片。

电子（数字）水准仪对标尺应进行2次读数。

变形监测的各期观测，应满足下列要求：①在较短的时间内完成；②采用相同的图形（观测路线）和观测方法；③使用同一仪器和设备；④观测人员相对固定；⑤记录相关的环境因素，包线线路内外的施工、环境和地形地貌的变化等。

在有砟铁路上，尤其是在车站两端重点地段位置不宜采用上述网形，因为沉降处的道砟高度很高，矩形环观测对侧监测点时甚至二三站无法测到，使测量效率和精度大打折扣。根据现场情况，对铁路两侧路肩的监测点先按照二等水准等级进行监测，然后把两段监测点进行联测，使之成为一个整网，这样可以提高监测效率，同时也可以保障精度。

（2）数据处理要点

基准点稳定性是监测成果准确性的前提，稳定性检核分析非常重要，沉降基准检核，初次监测前需对基准点间按二等附合水准线路测量要求进行观测，确定两个基点间的高差基准值和相邻CPⅢ点间基准高差，以检核基准点的稳定性。

基准点间观测高差与已知高差之差应满足式（1）的要求，否则应延伸联测路线两端的CPⅢ点重新确立新基准点，直至满足式（1）的要求。

注：h1为观测高差（mm），h局为路局颁布的两点间高差（mm），L为铁路线路里程长度（km）。

后续沉降监测中应首先进行基准点稳定性检验，即比较起算基准点之间的观测高差值与已知高差之差是否满足规范的要求。否则变更线路起（始）或闭（结束）点与备用基准点，并建立下一个备用基准点。

检查分析与不稳定基准点有关的各期变形监测成果，在剔除不稳定基准点的影响后，重新对数据进行处理，建立新旧基准的关系，保证变形成果的可延续性。

成果资料必须经过自检和互检的两级检查，如有超限或不合格成果必须进行返工重测。在外业检查各项技术指标满足规范要求后，计算线路闭合差；按式（2）计算计算线路及各测段所测高差与基准高差的不符值。

式中：△i为高差不符值（mm），h基为相邻CPⅢ点基准高差（mm）。hi为相邻CPⅢ点观测高差（mm）。

观测数据满足限差要求后，则以线上监测基准网两端不少于两对稳定的CPⅢ点作为约束点，计算各CPⅢ点和各沉降监测点的高程值。

4提高监测效率要点

高铁运营期沉降监测只能在“天窗”时间内进行，对测量工作有很大的时间限制，为提高工作效率，编制工作效率影响因素确认表如下：

5总结

重点地段沉降监测成果数据，为工务道路养护提供了有力的依据，保障了高铁的顺利运营，做好运营期高铁重点地段沉降监测，意义重大。随着测量技术逐渐往高精尖多方向发展，质量管理素质和测量技术水平的提高，为高铁运营期重点地段沉降监测提供了更多的方法和更广阔的前景。

参考文献

[1]中华人民共和国国家标准.GB/T12897-2006.国家一、二等水准测量规范[S].北京:中国标准出版社,2006.；

[2]中华人民共和国行业标准.TB10601-2009.高速铁路工程测量规范[S].北京:中国铁道出版社,2010.；

[3]中国铁路总公司.关于印发运营高速铁路基础变形监测管理办法的通知[EB/OL]：铁总运[2015]113号.[2015-05-1]；

[4]王胜.高速铁路平面变形监测方法研究及应用[J].上海铁道科技,2014(2):133-135.。