无砟轨道客运专线沉降变形观测评估系统建设管理

2010-01-25汤晓光

铁道标准设计 2010年1期

汤晓光

(武广铁路客运专线有限责任公司,武汉 430060)

1 概述

为实现时速350 km的无砟轨道客运专线运行的高平顺性、舒适性和高安全性,对工后沉降要求非常高。工后沉降要求扣除轨道扣件可调性应不大于15 mm,各种结构物过渡段的不均匀沉降差不大于5 mm,路桥、路隧过渡段折角不大于1‰,且必须将沉降变形观测数据进行分析评估满足要求时方可铺设无砟轨道,铺设后继续观测2～3年。变形观测与评估是一项系统工程,涉及到设计措施,施工过程中的实施观测,无砟轨道铺设条件的评估,运营期间的监测,因而,沉降变形观测系统在客运专线建设中具有十分重要的意义。

武广铁路客运专线是我国先期开工建设、时速350 km、里程最长、投资规模最大的无砟轨道客运专线,跨越湖北、湖南、广州三省,全长1 068.6 km,路基327 km,约占31%,路基占有较大比重。沿线地质复杂,存在软土、松软土及第四季松散层土及地基岩溶,过渡段较多,且对无砟轨道工后沉降变形控制在国内尚无成熟经验可借鉴,因此,沉降变形观测控制和管理难度大。武广公司要求全线建立沉降变形观测系统,要求各参建单位提高认识、统一思想，成立相应的领导管理机构,明确职责,将沉降观测作为技术管理中一项关键工作来抓。

2 沉降变形观测工作的前期开展

2.1 构建沉降变形观测管理体系

自2006年8月份,依据《客运专线铁路无砟轨道铺设评估技术指南》,结合武汉工程试验段前期总结的有关经验,并结合国外一些成熟经验,公司先后编制下发了《武广铁路客运专线沉降变形观测系统实施细则》、《武广铁路客运专线沉降变形观测分析评估实施方案》、《武广铁路客运专线沉降变形平行观测实施方案》、《武广铁路客运专线沉降观测数据录入与管理细则》、《关于加强武广铁路客运专线沉降变形观测工作的通知》及《关于进一步加强武广铁路客运专线沉降变形观测分析评估工作的通知》等一系列管理指导文件。从技术层面上对路基、桥梁、隧道及各种过渡段不同结构部位观测元器件的布点埋设、不同时期的观测要求及分析评估程序作出了详细的规定；并明确了武广铁路客运专线建设单位、设计单位、施工单位、监理单位、咨询单位、评估单位的职责,形成并构建了观测、分析、评估较为完整的技术和管理体系；各单位结合自身情况,也确定了相应的工作组织,制定了观测工作制度和实施细则,有力地推动了全线沉降观测工作协调有序开展。

2.2 加强技术培训和指导

针对各参建单位人员对高速客运专线无砟轨道沉降变形理念认识不足,缺乏相应的沉降观测经验,因此,在工作启动前,必须对各单位的有关人员进行必要的技术培训或交底,公司组织设计院和中外咨询单位将设计监测系统、《沉降变形观测系统实施细则》及《客运专线无砟轨道铁路工程测量技术暂时规定》、《客运专线铁路无砟轨道铺设评估技术指南》进行技术交底和宣贯培训,并请外方咨询人员介绍德国高铁沉降变形观测实施经验。使施工单位、监理单位人员能够真正理解有关概念和内容,并遵循《武广铁路客运专线沉降变形观测系统实施细则》中的有关方法、程序实施监测和监控。

在前期实施过程中,根据施工单位、监理单位反映和提出的问题,结合公司现场检查情况,对一些关键技术进行进一步培训,并随后下发《关于加强武广铁路客运专线沉降观测与评估工作的通知》,以确保沉降变形观测的准确性、可靠性和连续性。公司又委托沉降变形评估单位编制了《武广铁路客运专线沉降观测数据录入与管理细则》,规范了观测数据的电子文档及纸质文档的录入与填写、文档的上传等工作,与分析软件与数据库内容有机结合,以确保评估工作良好运行。

2.3 观测人员的落实

要求各施工单位、监理单位按照武广铁路客运专线沉降变形观测相关要求,结合各自标段实际观测工作量确定足够专业观测人员,特别是测量监测人员,且必须持证上岗,对于平行观测人员需满足较高的技术素质要求,同时制定相关人员的培训和管理制度,保证专业测量人员的相对稳定,掌握观测技术标准与要求。

2.4 观测设施及仪器设备的落实

根据沉降变形观测内容要求,要求各施工单位配备相应的监测仪器设备,包括元器件、电子测试系统和测量仪器,并满足沉降变形观测精度要求。如对单点沉降计、剖面沉降管观测系统监测精度要求高的特殊元器件、监测仪器,按照建设程序进行了招标采购；对于成熟的、可靠的测量设备,采用高精度的电子水准仪,并按规定进行标定合格；在观测启动前,施工单位请监理单位进行检查验收,以确保观测测量工作具备合格的工作基础。

3 建立制度,加强对沉降变形监测信息化管理

为确保最终沉降和工后沉降受控,合理确定无砟轨道的铺设时间,沉降变形观测应按照重点路基,兼顾桥隧,立体监控,信息化监测,数据真实、成果可控的原则组织实施,实施过程中重点做到“数据精确、准确、可靠、及时、连续”,重点加强规范元器件的埋设和保护及数据采集。

3.1 沉降变形监测管理制度化

为确保数据精度和准确度,确保数据汇总的及时性,要求各施工单位、监理单位根据各自情况制定沉降变形实施方案或细则及一些制度,如：监测元器件埋设确认制度，沉降变形观测技术交底制度，监测元器件保护制度，监测基准点、工作基点复测制度，变形监测数据核对制度，沉降变形监测质量问题报告、调查和处理制度，沉降变形监测数据及时管理、分析和上传制度，沉降变形监测奖惩制度(纳入质量信誉评价中),从而形成一个完整的沉降变形观测制度和管理体系。

3.2 加强过程控制,实现观测数据的连续性、准确性、可靠性

(1)施工单位在实施过程中切实按照《指南》、《细则》要求,规范观测元器件、观测点埋设、保护措施和奖惩制度,加强其保护,以防止出现缺失观测点,造成数据的不连续性,这是极其重要的部分。

(2)在观测过程中,规范测量技术操作与记录,及时整理测量数据,保证原始测量记录与观测汇总表中数据的一致性,并及时报监理单位核对确认,从测量数据的源头把关是保证数据准确的基础。

(3)必须认真建立“零”观测的理念,即路基以开始填筑即进行观测,路基填筑到路面高程就尽快埋设路基观测点,及时观测；桥梁架设完毕及时进行观测,以保证观测数据的连续性,利于寻求沉降变形变化规律。

(4)在观测过程中,应特别注意一些重要、特殊信息点的记录,如对架梁、运梁车通过，附属设施、无砟轨道等施工荷载的记录,天气、地下水影响情况的记录,以帮助对结构变形特性的分析。

(5)在实施过程中对观测数据出现的异常现象、异常点及时分析原因并做好记录,必要时采取措施。如某桥基础观测数据出现隆起现象,某段路基工点观测数据一段时间普遍出现隆起,应查找原因,是否是基准点、工作基点出现问题,应进行复核测量。

(6)监理单位在施工单位沉降观测实施过程中切实加强监督、检查,对观测数据及时核对,并严格进行平行观测,在实施过程中真正起到监控作用,保证观测数据的可靠性。

3.3 建立完善可靠的沉降观测网

建立可靠的沉降变形观测网非常重要,应引起高度重视。高程一般采用变形控制网与施工高程控制网系统联测,统一归化为二等水准基点网上；并按要求建立水准基准点和布设工作基点。垂直位移监测网按三等变形进行控制,沉降变形观测点的测量精度及观测方法按国家一等水准测量和采用一、二等水准测量仪器(即高精密水准仪)标准进行观测。工作基点应定期与水准基点进行复核,当观测数据连续出现异常应及时复测核对。

3.4 数据采集专业化、管理信息化

要求施工单位建立专门沉降变形观测管理小组,各施工工区建立专业沉降变形监测队,按测量组和元器件数据采集组进行专门的沉降观测；并实行“三固定”即“固定人、固定仪器、固定测量路线与方法”,以提高观测数据的准确性。

全线使用统一软件处理数据库和纸质表格,观测数据一般应当天录入计算机并进行核对,一般不超过3 d；并将数据按武广公司《数据录入和管理细则》要求录入信息系统,并经监理核对签认后及时上传公司分析评估信息库。

在实施过程中对观测数据出现异常现象及时分析并查找原因记录在案,采取相应的补救措施,防止观测数据失真,保证观测数据的可靠性。

4 沉降变形平行观测工作的建立与实施

根据《铁路建设协调小组第二十八次会议纪要》(铁建设函[2007]599号)和“关于发布《客运专线铁路无砟轨道铺设条件评估技术指南》修订的通知”(铁建设函[2007]150号)的要求,为充分发挥监理对沉降观测的监控作用,保证沉降观测的可靠性、连续性和系统性,武广公司组织编制了《武广铁路客运专线沉降变形平行观测实施方案》。

平行观测工作由监理单位负责,各监理分站配备相应的专业测量人员,采用与施工单位观测人员相同的测量方式同步进行,全过程对变形进行平行观测；并有对施工单位的变形观测网、观测方法、观测仪器性能进行检查的职责。

配合各专业测量的变形观测人员应具有较高素质,具有多年测量工作的经验,熟悉平面、高程的测量技术,掌握高等级水平仪、全站仪等施测及核准方法,具有测量数据处理、测量报告复核能力,具有中级及以上职称,这样才能真正具备平行观测的复核作用。

各监理单位制定各自的平行观测实施方案与管理办法,并按公司规定上报平行观测月报、上传平行观测数据,形成沉降观测监理管理体系。

5 建立沉降观测分析与评估系统

沉降评估工作是沉降变形观测系统中最后的一道关卡,主要对结构施工期间及主体工程完成后一定摆放期的沉降变形观测数据,进行系统的综合分析和评估,推算出最终的沉降和工后沉降,合理确定无砟轨道开始铺设时间,确保无砟轨道铺设质量。

武广铁路客运专线沉降变形观测评估工作,武汉工程试验段由德国海德坎普负责评估,其他部分公司委托专业评估单位和武广铁路客运专线咨询项目部联合进行独立评估,并负责沉降变形评估工作的日常管理、培训、检查和归档工作。同时,公司成立了武广铁路客运专线铺设无砟轨道条件沉降评估领导小组,由公司总工程师任组长,成员由公司相关部门、建设指挥部、设计、施工、监理、咨询、评估单位技术负责人及总监组成,各施工单位也相应成立了评估领导小组,构建了评估管理体系。

武广公司组织编制了《武广铁路客运专线沉降变形观测分析评估实施方案》,明确了各方职责,制定了严格的评估工作制度(申请、审核、批复流程)、评估程序、分析评估内容要求,形成了一个完整的评估体系。

5.1 建立分析评估系统

(1)根据武广铁路客运专线的特点,评估单位编制和建立了统一的数据库系统和沉降变形观测分析评估软件,并制定了《评估实施细则》。

(2)分析评估单位应装配适用于不同地质条件、不同结构形式、不同地基处理措施的多种沉降预测分析软件；无论采取何种回归曲线法预测均应满足《评估技术指南》中提出的3个条件,具有较好的可靠性、稳定性及准确性。

(3)建立沉降变形分析评估制度。施工单位和监理单位应按照统一要求的数据库格式整理编辑,形成可供数据库软件编辑处理的文件,并按要求及时上报。分析评估单位将上报的评估资料及时查阅核对,对评估中还需提供的信息和发现的问题及时通知各方,做好各方协调沟通,使评估工作有序进行。

5.2 评估程序及评估基本原则

(1)评估流程

施工单位提交区段沉降变形评估申请及观测资料→监理单位对施工单位原始观测资料进行核对与签认,并和沉降平行观测数据一并上报→各建设指挥部负责统一审核、签发区段评估申请表及评估材料→评估单位进行沉降评估并及时处理评估过程中的有关问题→评估单位向各指挥部及各施工单位提交《评估结果通知单》及评估报告→对于重要、特殊地段的评估,公司沉降评估领导小组组织召开评审会,以会签纪要方式通过,并据此批准提出评审意见(沉降满足无砟轨道铺设条件,不满足则延长观测时间或采取措施等明确说明)。具体评估流程见图1。