盾構(gòu)下穿高鐵無砟軌道路基信息化自動監(jiān)測的技術(shù)應(yīng)用

1、 盾構(gòu)下穿高鐵無砟軌道路基信息化自動監(jiān)測的技術(shù)應(yīng)用 摘要：結(jié)合廣州地鐵9號線3標(biāo)盾構(gòu)下穿高鐵路基和鐵路路基自動化監(jiān)測實例，論述了自動化監(jiān)測與bim建模在mjs加固和盾構(gòu)下穿過程中地面沉降監(jiān)測中的應(yīng)用。通過該套系統(tǒng)，實現(xiàn)了對地表沉降變化的高精度、高密度監(jiān)測。結(jié)果表明，信息化自動監(jiān)測技術(shù)可以滿足盾構(gòu)下穿高鐵路基過程獲取的高密度，高精度的特征的監(jiān)測需要，且可以形象的反應(yīng)地表沉降情況，為提高施工精度提供有效助力。關(guān)鍵詞：自動監(jiān)測, bim建模, 盾構(gòu)施工, 無砟軌道路基;中圖分類號,u231+.3 文獻標(biāo)志碼【j】1.信息化自動監(jiān)測技術(shù)簡介隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展與傳統(tǒng)領(lǐng)域的有機結(jié)合，越來越多的自動化技

2、術(shù)被運用到工程建設(shè)領(lǐng)域，提高了資源利用效率，并為施工管理及時、準(zhǔn)確地提供決策依據(jù)，減小的風(fēng)險的產(chǎn)生和發(fā)展。從綜合角度來講，從各個方面大大的節(jié)省了施工的成本趙宇(2014)。全自動全站儀（測量機器人）是集自動采集數(shù)據(jù)、自動照準(zhǔn)、自動記錄于一體的智能型全站儀，結(jié)合配套程序可以節(jié)省人物力成本完成巨量的測量工作，在基坑穩(wěn)定、邊坡穩(wěn)定、軌道交通、高層建筑物施工等多個領(lǐng)域都得到了大量的應(yīng)用秦永麟和劉蘇(2017)、徐春明等(2014)、趙宇(2014)特別是在機場、高鐵軌道等測量人員不能長時間工作的環(huán)境下，全自動全站儀的作用尤為凸顯李明(2014)、趙宇(2014)。2. 工程應(yīng)用廣州地鐵九號線3標(biāo)工程，

3、盾構(gòu)斜向下穿武廣高鐵4條股道、京廣鐵路6條股道及站臺；場址東側(cè)為國鐵廣州北站站房及站前廣場，西側(cè)為規(guī)劃國鐵廣州北站西廣場，車站下方基巖巖溶發(fā)育，武廣高鐵巖溶發(fā)育區(qū)全部采取壓力灌漿，加固深度為巖面以下6m，京廣鐵路巖溶發(fā)育區(qū)未做處理。武廣高鐵軌道下方復(fù)合地基建設(shè)采用500單管旋噴樁加固處理，樁間距2.0m，梅花型布置，樁長約12.3m。樁頂鋪設(shè)500mm厚砂礫石墊層，內(nèi)鋪一層110型經(jīng)編雙向土工格柵。圖2-1 武廣高鐵客專路基處理下穿鐵路段盾構(gòu)間距約11.413.0m；其中武廣雨蓬柱基礎(chǔ)距離隧道凈距約1.22.5m。接觸網(wǎng)采用700鉆孔樁單鋼柱，距隧道凈距約6.811.1m。圖2-2盾構(gòu)下穿武廣

4、高鐵、京廣鐵路線路圖刀盤掌子面地層主要為砂層與黏土層，隧底為微風(fēng)化灰?guī)r，發(fā)育溶洞，隧頂距無砟軌頂面道約79m，屬于淺埋下穿高鐵。圖2-3盾構(gòu)過廣州北站地質(zhì)縱斷面車站運營期間，不允許測量人員在軌道或車站內(nèi)進行測量作業(yè)，綜合考慮本工況項目最終采用鐵路路基mjs水平加固工法加固軌道路基后，盾構(gòu)掘進通過車站。沉降要求0-5mm（武廣無砟鐵路，設(shè)計時速350 km/h）、0-20mm（京廣無砟鐵路，設(shè)計時速170 km/h）。監(jiān)測主控項目(見下表)。表2-1監(jiān)測項目一覽表序號監(jiān)測項目監(jiān)測方式備注1軌道結(jié)構(gòu)沉降自動監(jiān)測無砟2接觸網(wǎng)柱沉降及傾斜自動監(jiān)測3站臺沉降自動監(jiān)測4雨棚柱沉降自動監(jiān)測5地基分層沉降自動

5、監(jiān)測6地下水位自動監(jiān)測7武廣高鐵不停站列車時速自動監(jiān)測8軌道幾何尺寸（高低、水平、軌距等）人工與自動監(jiān)測相結(jié)合監(jiān)測對象為下穿隧道施工影響范圍內(nèi)的既有鐵路，測點橫向及縱向布設(shè)范圍不小于4h（h為隧道中心至地表距離）且不小于70m。測點按由近及遠、由密及疏的原則布設(shè)，在重點監(jiān)測區(qū)域（i區(qū)）測點一般按照5m布置，在普通測區(qū)內(nèi)測點一般按照10m布置。圖2-4 鐵路戰(zhàn)場范圍內(nèi)監(jiān)測點布置圖在整個加固施工和盾構(gòu)下穿施工過程中，武廣高鐵、京廣鐵路均保持正常運營。0-5mm的沉降要求如果采用人工監(jiān)測的話，需要測量人員全天候24小時作業(yè)監(jiān)測，很明顯，這將耗費大量的人力物力，且外部協(xié)調(diào)壓力巨大。為應(yīng)對這個難題，項目

6、部采用索佳net1ax全自動三維全站儀，該全站儀集成自動照準(zhǔn)，高精度無棱鏡測距技術(shù)，最小顯示角度為0.5，最小顯示距離為0.1mm，無棱鏡距離測程為400m，完全滿足施工需要，實現(xiàn)了實時監(jiān)控，實時報警。圖2-5武廣鐵路站臺單日高密度監(jiān)測沉降圖同時項目部成立監(jiān)測數(shù)據(jù)分析處理小組，對所收集的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行錄入、分析；并利用bim建模，同時搭建了一個數(shù)據(jù)庫，將模型能表現(xiàn)的數(shù)據(jù)和三維圖片與數(shù)據(jù)庫索引庫對接，可形成監(jiān)測點變形動畫，進而實現(xiàn)智能化分析監(jiān)測數(shù)據(jù)和指導(dǎo)現(xiàn)場施工。圖2-6 盾構(gòu)下穿鐵路bim模型 圖2-7 bim模型建立工作思路圖2-8 數(shù)據(jù)庫搜索結(jié)果界面圖2-9 bim模型與數(shù)據(jù)庫索引庫對接的監(jiān)

7、測點變形動畫示意3. 討論與展望通過廣州地鐵9號線3標(biāo)盾構(gòu)下穿武廣高鐵、京廣鐵路的施工，總結(jié)出了一套自動化監(jiān)測結(jié)合bim建模技術(shù)的實時反應(yīng)場重要部位沉降情況的施工方法，可以直觀的通過圖像的方式觀察監(jiān)測情況。在高精度、高監(jiān)測密度要求的前提下，自動化監(jiān)測相比于傳統(tǒng)人工監(jiān)測有著巨大的優(yōu)勢。與此同時依靠自動化監(jiān)測技術(shù)與bim建模技術(shù)的結(jié)合提供的有力舉證下，在鐵路路基加固施工和盾構(gòu)下穿高鐵、鐵路施工過程中，總結(jié)出了一套盾構(gòu)下穿高鐵路基的施工工法譚文等(2018)、趙宇(2014)，自動化監(jiān)測技術(shù)與bim建模技術(shù)的結(jié)合為施工過程中及時調(diào)整盾構(gòu)掘進參數(shù)和mjs施工參數(shù)起到了重要作用，實現(xiàn)了單樁施工和盾構(gòu)掘進

8、實時監(jiān)控的目的。目前中國城市建設(shè)是往更深、更高發(fā)展的，在未來的地鐵建設(shè)過程中，將會出現(xiàn)越來越多的下穿重要建構(gòu)筑物工況，如下穿高鐵、城際軌道交通、下穿高聳建構(gòu)筑物等，這往往對施工精度的要求遠超現(xiàn)有規(guī)范，與此同時對監(jiān)測密度和精度的要求也將越來越高。自動化監(jiān)測與bim建模技術(shù)的結(jié)合可以完美的適應(yīng)這種高精度、高密度測量工作，為實時反應(yīng)施工對周邊建構(gòu)筑物的影響，提高施工精度控制提供有效助力。作者信息：段正綱 男 助力工程師 地質(zhì)學(xué)碩士 主要從事市政工程盾構(gòu)施工工作參考文獻1 李明. 自動化監(jiān)測技術(shù)在天津地鐵3號線金獅橋站天津站站盾構(gòu)穿越高速鐵路工程中的應(yīng)用j. 隧道建設(shè), 2014(04): 368-373.2 秦永麟,劉蘇. 基于全自動全站儀的基坑無線遠程自動化監(jiān)測系統(tǒng)j., 2017: 2.3 譚文, 等. 首例盾構(gòu)在灰?guī)r地區(qū)近距離下穿高鐵路基段技