鐵路路基監(jiān)測(cè)方案

溫州某鐵路路基

監(jiān)測(cè)方案投標(biāo)單位：上海華測(cè)導(dǎo)航技術(shù)有限公司目錄第一章監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)的原則、依據(jù)和技術(shù)指標(biāo) 錯(cuò)誤!未定義書簽。概況和監(jiān)測(cè)目的 錯(cuò)誤!未定義書簽。監(jiān)測(cè)依據(jù) 錯(cuò)誤!未定義書簽。系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo) 錯(cuò)誤!未定義書簽。第二章 立體監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤!未定義書簽。2.1監(jiān)測(cè)系統(tǒng)內(nèi)容 錯(cuò)誤!未定義書簽。第三章現(xiàn)場(chǎng)子系統(tǒng) 錯(cuò)誤!未定義書簽。3.1現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)各子系統(tǒng) 錯(cuò)誤!未定義書簽。3.1.1GPS自動(dòng)化監(jiān)測(cè) 錯(cuò)誤!未定義書簽。3.2.1固定測(cè)斜深部位移監(jiān)測(cè) 錯(cuò)誤!未定義書簽。3.3.1靜力水準(zhǔn)沉降監(jiān)測(cè) 錯(cuò)誤!未定義書簽。3.4,1梁式測(cè)斜儀沉降監(jiān)測(cè) 錯(cuò)誤!未定義書簽。第四章 現(xiàn)場(chǎng)施工 錯(cuò)誤!未定義書簽。第一章監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)的原則、依據(jù)和技術(shù)指標(biāo)概況和監(jiān)測(cè)目的本監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是一個(gè)集結(jié)構(gòu)分析計(jì)算、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳感器技術(shù)等高新技術(shù)于一體的綜合系統(tǒng)工程，監(jiān)測(cè)范圍主要是溫州南站部分線路，長(zhǎng)約1.5KM，該區(qū)域兩側(cè)需要修建新的鐵路軌道線路。本監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)目標(biāo)則是在新鐵路路基的施工過(guò)程中，對(duì)原鐵路鐵軌和周邊區(qū)域進(jìn)行沉降位移觀測(cè)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工過(guò)程主要是打樁對(duì)原鐵路路基產(chǎn)生的影響。一旦發(fā)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)值達(dá)到或者超過(guò)預(yù)警值，采取相應(yīng)的措施進(jìn)行處理，停止施工或者采取加固措施，保障溫州南站這部分鐵路路段的正常營(yíng)運(yùn)，維護(hù)國(guó)家和人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。監(jiān)測(cè)依據(jù).《客運(yùn)專線鐵路無(wú)砟軌道鋪設(shè)條件評(píng)估技術(shù)指南》(鐵建設(shè)[2006]158號(hào))；.《高速鐵路工程測(cè)量規(guī)范》(TB10601-2009)；.《國(guó)家一、二等水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范》(GB12897—2006)；.《建筑沉降變形測(cè)量規(guī)程》(JGJ/T8-2007)；.《鐵路客運(yùn)專線竣工驗(yàn)收暫行辦法》(鐵建設(shè)[2007]183號(hào))；.《客運(yùn)專線無(wú)砟軌道鐵路施工技術(shù)指南》(TZ216-2007)；.《工程測(cè)量規(guī)范》(GB0026—93)；.《全球定位系統(tǒng)(GPS)鐵路測(cè)量規(guī)程》(TB10054—97)；.《客運(yùn)專線無(wú)砟軌道鐵路設(shè)計(jì)指南》(鐵建設(shè)函[2005]754號(hào))；11.鐵道部有關(guān)規(guī)定。1.3系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)1）各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的響應(yīng)時(shí)間最快可為幾分鐘一次，系統(tǒng)可根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)置；2）各監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)精度達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平：表面位移監(jiān)測(cè)水平3-5mm,內(nèi)部位移監(jiān)測(cè)精度1.5〃（量程不同，精度不同）等。3）系統(tǒng)完全是自動(dòng)運(yùn)行，系統(tǒng)管理員可對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制、參數(shù)設(shè)置等操作；4）用戶可根據(jù)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置的地質(zhì)情況分別設(shè)置預(yù)警值，如果某監(jiān)測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)結(jié)果超過(guò)預(yù)警值，系統(tǒng)則通過(guò)短消息、聲光或者E-mail的方式自動(dòng)報(bào)警給相關(guān)人員；5）數(shù)據(jù)分析軟件可自動(dòng)分析各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的實(shí)時(shí)與歷史變化情況，從而對(duì)鐵路及路基目前的情況進(jìn)行評(píng)估，為現(xiàn)場(chǎng)施工人員提供比較準(zhǔn)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行分廿參考。第二章立體監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)本次監(jiān)測(cè)鐵路線路長(zhǎng)為1.5Km,主要監(jiān)測(cè)內(nèi)容為鐵路兩側(cè)的路肩的位移和沉降、鐵路周邊內(nèi)部位移和鐵路軌道的沉降。2.1監(jiān)測(cè)系統(tǒng)內(nèi)容監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由：野外傳感器采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)和監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)三大部分組成。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，我們主要采用GPS、靜力水準(zhǔn)、測(cè)斜儀和梁式測(cè)斜儀這四種設(shè)備對(duì)鐵路進(jìn)行監(jiān)測(cè)，GPS部分可以根據(jù)情況由全站儀進(jìn)行替換，布設(shè)的GPS點(diǎn)由砧板替代。具體布設(shè)圖如下：評(píng)力水準(zhǔn)

評(píng)力水準(zhǔn)梁式測(cè)斜儀靜力水準(zhǔn)護(hù)欄遷移后現(xiàn)有護(hù)欄梁式測(cè)斜儀靜力水準(zhǔn)護(hù)欄遷移后現(xiàn)有護(hù)欄圖2-1鐵路斷面監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)圖1）野外傳感器部分：（1）鐵路路肩表面位移監(jiān)測(cè)（水平和沉降）a）基于GPS實(shí)時(shí)高精度表面位移監(jiān)測(cè)，數(shù)量10個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，其中兩側(cè)各放置5個(gè)GPS監(jiān)測(cè)點(diǎn)，選擇穩(wěn)定區(qū)域安裝1個(gè)基站；（2）內(nèi)部監(jiān)測(cè)：a）固定測(cè)斜監(jiān)測(cè)，數(shù)量12套，在監(jiān)測(cè)鐵路的兩側(cè)間隔約300米一個(gè)測(cè)斜孔，每個(gè)孔深約5米，放置3個(gè)測(cè)斜儀，按照0.5米，2米，5米的深度放置；（3）鐵路軌道監(jiān)測(cè)：a）靜力水準(zhǔn)監(jiān)測(cè)，鐵路兩邊的路肩上的走線槽邊上布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，每隔約100米1個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，鐵路每側(cè)都需要架設(shè)1個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，基準(zhǔn)點(diǎn)的位置可以選在監(jiān)測(cè)區(qū)域的橋墩上，共計(jì)32個(gè)點(diǎn)。b）水平梁式測(cè)斜儀，在鐵軌的枕木上安裝，每隔50米一個(gè)，共計(jì)30個(gè)，可以測(cè)出鐵軌的沉降。2）數(shù)據(jù)傳輸部分：考慮到通訊實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況，本次監(jiān)測(cè)項(xiàng)目采用GPRS或者光纖的通訊方式。具體采用何種方式可以現(xiàn)場(chǎng)確定，距離超過(guò)3KM以上可以采用GPRS通訊方式，距離在3KM以下可以考慮光纖。通過(guò)各種傳輸方式將傳感器數(shù)據(jù)傳送到監(jiān)控中心，進(jìn)行統(tǒng)一解算和處理。3）數(shù)據(jù)處理與控制子系統(tǒng)：由布置在監(jiān)控中心的小型機(jī)系統(tǒng)、服務(wù)器系統(tǒng)及軟件系統(tǒng)組成；4）輔助支持系統(tǒng)：包括外場(chǎng)機(jī)柜、外場(chǎng)機(jī)箱、配電及UPS、防雷等子系統(tǒng)。第三章現(xiàn)場(chǎng)子系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)各子系統(tǒng)GPS自動(dòng)化監(jiān)測(cè)工作原理全球定位系統(tǒng)（globalpositioningsystem，縮寫為GPS），是美國(guó)國(guó)防部于1973年11月授權(quán)開(kāi)始研制的海陸空三軍共用的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。GPS由空間部分、地面監(jiān)控部分和用戶接收機(jī)3部分組成。經(jīng)過(guò)20多年的研究和試驗(yàn)，整個(gè)系統(tǒng)于1994年完全投入使用。在地球上任何位置、任何時(shí)刻GPS可為各類用戶連續(xù)地提供動(dòng)態(tài)的三維位置、三維速度和時(shí)間信息，實(shí)現(xiàn)全球、全天候的連續(xù)實(shí)時(shí)導(dǎo)航、定位和授時(shí)。目前、GPS已在大地測(cè)量、精密工程測(cè)量、地殼形變監(jiān)測(cè)、石油勘探等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。具體定位原理如下圖:圖3-2GPS差分示意圖我們采用的方案是：在監(jiān)測(cè)點(diǎn)上建立無(wú)人值守的GPS觀測(cè)站，同時(shí)將在穩(wěn)固區(qū)域建立基準(zhǔn)站，同時(shí)將這兩者觀測(cè)的衛(wèi)星信號(hào)傳輸?shù)浇馑阒行模ㄟ^(guò)軟件控制，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)解算和變形分析、預(yù)報(bào)。GPS監(jiān)測(cè)GPS監(jiān)測(cè)總體分為三大部分，即傳感器子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)、輔助支持系統(tǒng)三大部分組成，下圖為現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的拓?fù)鋱D：無(wú)戡網(wǎng)轎/洸軒輜勖支持率GFR“無(wú)線網(wǎng)橋/洸纖數(shù)據(jù)中心一:■■題■■■■■■■■?■■■■無(wú)戡網(wǎng)轎/洸軒輜勖支持率GFR“無(wú)線網(wǎng)橋/洸纖數(shù)據(jù)中心一:■■題■■■■■■■■?■■■■圖3-3GPS監(jiān)測(cè)系統(tǒng)拓?fù)鋱D圖3-4監(jiān)測(cè)區(qū)域GPS分布點(diǎn)圖A.GPS參考站GPS參考站的建設(shè)主要包括站址選擇、基建、儀器設(shè)備的選擇及設(shè)備安裝：1）參考站位置的選擇本次參考站要求建立在地基穩(wěn)定的地點(diǎn)，同時(shí)遠(yuǎn)離大功率的發(fā)射源（高壓塔等）。可以考慮在鐵路沿線附近選擇地基穩(wěn)固的地方建立參考站。2）參考站基建

圖3-4參考站觀測(cè)墩示意圖圖3-4參考站觀測(cè)墩示意圖B.監(jiān)測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)建設(shè)和基站差不多，需要在選擇的位置建造永久性的觀測(cè)墩，同時(shí)安裝GPS設(shè)備。圖紙參考如下，觀測(cè)墩的高度可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)確定，1-1.5米高。gzlnlol密dzc注:gzlnlol密dzc注:1700圖3-5觀測(cè)墩設(shè)計(jì)圖

圖3-6圖3-6監(jiān)測(cè)站設(shè)備安裝示意圖3.2.1固定測(cè)斜深部位移監(jiān)測(cè)固定測(cè)斜的基準(zhǔn)點(diǎn)有孔底和孔口兩種取法，孔底法是孔深打到穩(wěn)定的基巖上，此時(shí)基準(zhǔn)為孔內(nèi)的最后一個(gè)傳感器；本次采用以孔口為基準(zhǔn)的方法。在鐵路路肩內(nèi)布設(shè)固定測(cè)斜儀來(lái)實(shí)現(xiàn)連續(xù)自動(dòng)觀測(cè)。以下為該子系統(tǒng)設(shè)計(jì)示意圖和拓?fù)鋱D：布威輔劭宏拈系太陽(yáng)能供心豕一通被-￥+*，++li-+i.跋據(jù)中心」國(guó)始溺鼻孔 周江旬L悻黑器子至蜿數(shù)據(jù)聚集器無(wú)益網(wǎng)橋/光纖GPK5/無(wú)線四標(biāo)/洸纖監(jiān)控終墻應(yīng)用眼算器因定測(cè)制孔布威輔劭宏拈系太陽(yáng)能供心豕一通被-￥+*，++li-+i.跋據(jù)中心」國(guó)始溺鼻孔 周江旬L悻黑器子至蜿數(shù)據(jù)聚集器無(wú)益網(wǎng)橋/光纖GPK5/無(wú)線四標(biāo)/洸纖監(jiān)控終墻應(yīng)用眼算器因定測(cè)制孔圖3-9子系統(tǒng)設(shè)計(jì)拓?fù)鋱D監(jiān)測(cè)路段路基監(jiān)測(cè)路段路基圖3-10測(cè)斜孔分布和側(cè)面圖1）固定傾斜儀的選擇和安裝本項(xiàng)目采用的固定式測(cè)斜儀是采用了世界上頂尖級(jí)伺服加速度計(jì)制造而成，具有測(cè)量范圍寬、高分辨率等優(yōu)異性能。有堅(jiān)固的不銹鋼外殼，并有良好的密封性能，適用于測(cè)斜管內(nèi)安裝，監(jiān)測(cè)各類建筑物結(jié)構(gòu)的傾斜角度和位移量。配套設(shè)備JTM-G7600B型高精度ABS測(cè)斜管。固定式測(cè)斜儀外形高精度ABS測(cè)斜管外形固定式測(cè)斜儀外形高精度ABS測(cè)斜管外形圖3-12固定測(cè)斜和測(cè)斜管實(shí)物圖2)固定式測(cè)斜儀主要技術(shù)參數(shù):測(cè)量范圍土15°(0.26g)±30°(0.5g)±60°U-Og)±90。(1.0g)分辨率1.5"29"5.0〃5.0"精度o.oro.or0.03°0.03。頻率響應(yīng)(Hz)28282828抗沖擊20000(g)工作溫度-40℃-85nC極限工作溫度-55℃-125℃⑴安裝圖3-13固定測(cè)斜儀的安裝固定式測(cè)斜儀測(cè)斜管內(nèi)安裝方法如圖三所示，每只測(cè)斜傳感器與安裝附件連接好。傳感器的導(dǎo)向定位機(jī)構(gòu)嚴(yán)格處于同一平面內(nèi)。兩導(dǎo)輪之間的間距即為測(cè)斜儀的〃標(biāo)距〃。多只傳感器串聯(lián)使用時(shí)，需按圖三所示將單只傳感器分別用同時(shí)連接配件連接固定可靠，順舉放入測(cè)斜管中。靜力水準(zhǔn)沉降監(jiān)測(cè)靜力水準(zhǔn)系統(tǒng)是測(cè)量?jī)牲c(diǎn)間或多點(diǎn)間相對(duì)高程變化的精密儀器。本次監(jiān)測(cè)的靜力水準(zhǔn)監(jiān)測(cè)主要分布在鐵軌兩側(cè)的走線槽位置，每一側(cè)固定一臺(tái)基準(zhǔn)點(diǎn)，作為標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)，可以選在鐵路沿線的一處橋墩處，比較穩(wěn)固且不受施工的影響。圖3-14安裝方式示意圖靜力水準(zhǔn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)水站口力基(靜準(zhǔn)靜力水準(zhǔn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)水站口力基(靜準(zhǔn)監(jiān)測(cè)路段路基圖3-15靜力水準(zhǔn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)分布圖工作原理靜力水準(zhǔn)系統(tǒng)又稱連通管水準(zhǔn)儀，系統(tǒng)至少由兩個(gè)觀測(cè)點(diǎn)組成，每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)安裝一套靜力水準(zhǔn)儀。靜力水準(zhǔn)儀的貯液容器相互用通液管完全連通，貯液容器內(nèi)注入液體，當(dāng)液體液面完全靜止后系統(tǒng)中所有連通容器內(nèi)的液面應(yīng)同在一個(gè)大地水準(zhǔn)面上VO,此時(shí)每一容器的液位由傳感器測(cè)出，即初始液位值分別為：H10、H20、H30、H40、 HiO,如圖示。假設(shè)被測(cè)物體測(cè)點(diǎn)1作為基準(zhǔn)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)2的地基下沉，測(cè)點(diǎn)3的地基上升，測(cè)點(diǎn)4的地基不變等等，當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)液面達(dá)到平衡靜止后形成新的水準(zhǔn)面▽i0,則各測(cè)點(diǎn)連通容器內(nèi)的新液位值分別為：H1、H2、H3、H4 Hi,如圖示。系統(tǒng)各測(cè)點(diǎn)的液位由靜力水準(zhǔn)儀傳感器測(cè)得，各測(cè)點(diǎn)液位變化量分別計(jì)算為:Ah1=H1-H10>△h2=H2-H20、△h3=H3-H30、△h4=H4-H40 Ahi=Hi-Hi0o其中計(jì)算結(jié)果：Ahi為正值表示該測(cè)點(diǎn)貯液容器內(nèi)的液面升高，Ahi為負(fù)值表示該測(cè)點(diǎn)貯液容器內(nèi)的液面降低，如圖示。

在此，選定測(cè)點(diǎn)1為基準(zhǔn)點(diǎn)，則其它各測(cè)點(diǎn)相對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)的垂直位移（沉降量）為：△也二△"-△h2、4H3=△"-△h3、4H4=△"-△h4、 AHi=Ah1-△hi。其中計(jì)算結(jié)果：4Hi為正值表示該測(cè)點(diǎn)地基抬高，4Hi為負(fù)值表示該測(cè)點(diǎn)地基沉降，如圖示。如果知道兩測(cè)點(diǎn)間的水平距離L,則兩測(cè)點(diǎn)間相對(duì)傾斜的變化也可算得，如圖示3。--■Ir.d-n::1，二，4T ■■部分為測(cè)點(diǎn)垂宜位移〔沉降）量二.■■■..L■門J---■Ir.d-n::1，二，4T ■■部分為測(cè)點(diǎn)垂宜位移〔沉降）量二.■■■..L■門J-2丁言工--

=|圖3-16原理圖2JTM-U8000A型磁致式靜力水準(zhǔn)儀是應(yīng)用“磁致伸縮”技術(shù)研制而成。具有精度高、分辨率高、重復(fù)性好、穩(wěn)定性好、非接觸式測(cè)量、壽命長(zhǎng)、安裝方便、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。用于測(cè)量土石壩、廊道、梁柱等構(gòu)建物多測(cè)點(diǎn)之間不均勻微量沉降的可靠?jī)x器。主要技術(shù)指標(biāo):測(cè)點(diǎn)數(shù)量： 2?30點(diǎn)（根據(jù)用戶需要）測(cè)量范圍： 100mm、200mm （根據(jù)用戶需要）TOC\o"1-5"\h\z分辨力： 0.01% FS不重復(fù)度： 0.01% FS非線性誤差： 0.01% FS供電電壓： 12VDC輸出形式： 土5VDC、RS485工作環(huán)境溫度:25+70℃

工作環(huán)境溫度:25+70℃3.4.1梁式測(cè)斜儀沉降監(jiān)測(cè)圖3-15梁式測(cè)斜儀分布圖梁式傾斜儀的最大特點(diǎn)是能在建筑物或面板壩原有固定角度的基礎(chǔ)上進(jìn)行精密測(cè)量；換言之，就是把建筑物或面板壩原有固定角度調(diào)整為本梁式傾斜儀的零點(diǎn)后再進(jìn)行傾斜的測(cè)量。本次監(jiān)測(cè)采用梁式測(cè)斜儀主要是固定在枕木的上面，能夠非常精確地測(cè)量鐵軌一端的沉降情況，同時(shí)也不影響鐵路的運(yùn)行。根據(jù)鐵路的長(zhǎng)度，設(shè)置50米一個(gè)，監(jiān)測(cè)密度足夠了。主要技術(shù)參數(shù)測(cè)量范圍X±15°（0.26g）X±30°（0.5g）X±60°（1.0g）X±90°（1.0g）

分辨率0.003°0.006°0.012°0.018°精度0.01°0.02°0.03°0.04°頻率響應(yīng)（Hz）28282828抗沖擊20000（g）工作溫度-40℃?85℃極限工作溫度-55℃?125℃注：X為建筑物或面板壩原有固定角度，由用戶確定。此值為本儀器的零位。埋設(shè)與安裝梁式傾斜儀的使用場(chǎng)合很多，儀器的工作及施工條件不完全相同，所以埋設(shè)安裝的方法也不完全一樣，一般安裝示意圖如下。如安裝在枕木上，可以選擇用樹脂膠粘貼在枕木表面或者枕木邊上。梁式傾斜僅安裝示意圖第四章現(xiàn)場(chǎng)施工因?yàn)楸O(jiān)測(cè)的鐵路路段還在運(yùn)行階段，不能夠影響到鐵路的正常運(yùn)營(yíng)，所以施工時(shí)間只能夠選擇在夜間11點(diǎn)到凌晨3點(diǎn)之間。GPS參考站可以在鐵路護(hù)欄外的合適區(qū)域建造，只要不超過(guò)5KM的范圍內(nèi)的堅(jiān)固區(qū)域都可以進(jìn)行選擇，白天即可施工，不影響鐵路運(yùn)行;鐵路路肩上的GPS監(jiān)測(cè)點(diǎn)需要