李隆坤 郭旭平 田春陽(yáng) 王鵬輝

（河南東網(wǎng)信息技術(shù)有限公司，河南 鄭州 450000）

1 引言

2012年11月，國(guó)務(wù)院正式批復(fù)《中原經(jīng)濟(jì)區(qū)規(guī)劃（2012—2020年）》，其中高鐵方面，要建設(shè)鄭州至徐州、商丘至合肥至杭州、鄭州至萬(wàn)州等鐵路，規(guī)劃研究鄭州至濟(jì)南、鄭州至太原、鄭州至合肥等快速鐵路通道，加快構(gòu)建高效連接的“米”字形鐵路網(wǎng)絡(luò)。

如今已過去五年，作為“米”字形高鐵網(wǎng)的組成部分，鄭徐高鐵已于2016年9月全線開通運(yùn)營(yíng)；鄭萬(wàn)高鐵河南段正線全長(zhǎng)350.825公里，新建鄭州南、長(zhǎng)葛北、禹州、郟縣、平頂山西、拐河北、方城、南陽(yáng)南、鄧州東9座車站，已于2016年4月全線開工；鄭阜高鐵河南段正線全長(zhǎng)201.522公里，新建許昌北、鄢陵南、扶溝南、西華、周口東、淮陽(yáng)、沈丘北7座車站，于2016年7月全線開工；鄭濟(jì)高鐵河南段正線全長(zhǎng)197.279公里，新建平原新區(qū)、衛(wèi)輝南、滑縣浚縣、內(nèi)黃、濮陽(yáng)東5個(gè)車站，于2017年6月開工建設(shè)；商合杭高鐵河南省境內(nèi)正線47.99公里，設(shè)商丘、商丘新區(qū)兩站，于2017年7月全線開工建設(shè)；鄭太(太焦段)高鐵河南省境內(nèi)33.4公里，新建博愛車站1座，改建焦作車站1座，于2016年10月開工建設(shè)。

根據(jù)工期要求，鄭萬(wàn)、鄭阜和商合杭高鐵將于2019年建成，鄭太(太焦段)高鐵和鄭濟(jì)高鐵將分別于2020年、2021年建成，規(guī)劃中的“米”字形高鐵網(wǎng)絡(luò)正從規(guī)劃藍(lán)圖一步步走進(jìn)現(xiàn)實(shí)，建成通車指日可待。

為了進(jìn)一步鞏固和提升鄭州的綜合交通樞紐地位，鄭州又開啟“四環(huán)快速化”時(shí)代。城市快速路建設(shè)過程中，新建道路下穿高速鐵路的建設(shè)工程，都會(huì)對(duì)高鐵橋墩的穩(wěn)定性造成一定影響，因此，高鐵變形監(jiān)測(cè)尤為重要。本文以鄭州市107輔道下穿鄭徐高鐵項(xiàng)目為例，采集施工期間的數(shù)據(jù)，分析各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)變化原因，以期為以后類似的開挖回填工程提供借鑒。

2 107輔道下穿鄭徐高鐵工程案例分析

2.1 工程概況

鄭州市107輔道快速化工程下穿鄭徐高鐵及疏解線工程項(xiàng)目位于鄭州市東北部，下穿點(diǎn)位于鄭徐高鐵跨連霍高速公路特大橋第51～56號(hào)墩、南東疏解線特大橋50～55號(hào)墩、東南疏解線特大橋50～55號(hào)墩之間，下穿點(diǎn)處鄭徐高鐵鐵路里程為DK6+994.188，道路里程為K5+152.055，鐵路與道路夾角為37.1度；下穿點(diǎn)處南東疏解線鐵路里程為SEDK2+263.611，道路里程為K5+030.791，鐵路與道路夾角為40.77度；下穿點(diǎn)處東南疏解線鐵路里程為ESDK2+274.247，道路里程為K5+109.924，鐵路與道路夾角為48.55度。新建107輔道快速路采用高架形式，橋面寬度32.5m，根據(jù)全線統(tǒng)一設(shè)置，采用單幅橋形式。

2.2 數(shù)據(jù)采集與分析

2016年4月至2017年9月，在項(xiàng)目施工期間進(jìn)行沉降監(jiān)測(cè)，數(shù)據(jù)變化均在可控范圍之內(nèi)。2017年9月1日至9月7日，鄭州市石武高鐵景觀綠化工程項(xiàng)目在鄭徐高鐵51、52、56號(hào)橋墩，東南疏解線50、51號(hào)橋墩附近進(jìn)行大范圍堆土，施工范圍位于107輔道東西兩側(cè)。其中，東側(cè)土堆位于鄭徐高鐵南側(cè)，距離東南疏解線50號(hào)門式墩約20米，土堆最大高度約8米；西側(cè)土堆位于鄭徐高鐵西南側(cè)，距離鄭徐高鐵56號(hào)墩約15米，土堆最大高度約3米。2017年9月6日對(duì)東南疏解線、鄭徐高鐵進(jìn)行正常周測(cè)時(shí)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)生突變，經(jīng)過一周時(shí)間的連續(xù)加密監(jiān)測(cè)，堆土前后變化較大的橋墩數(shù)據(jù)如下：東南疏解線50號(hào)門式墩（如圖1所示）沉降量為2.18mm，51號(hào)墩沉降量為0.95mm；鄭徐高鐵51號(hào)墩沉降量為1.95mm，52號(hào)墩沉降量為1.64mm，56號(hào)墩沉降量為0.92mm。

圖1 東南疏解線50號(hào)墩

根據(jù)監(jiān)測(cè)，東南疏解線50號(hào)門式墩，2017年9月1日堆土前南側(cè)DN0501沉降量為1.28mm，DN0502沉降量為1.18mm，北側(cè)DN0503沉降量為1.12mm，DN0504沉降量為1.04mm；9月14日堆土后南側(cè)DN0501沉降量為4.6mm，DN0502沉降量為4.2mm，北側(cè)DN0503沉降量為2.39mm，DN0504沉降量為2.13mm。數(shù)據(jù)顯示，50號(hào)墩有不均勻沉降趨勢(shì)。堆土停止后，沉降數(shù)據(jù)趨于平穩(wěn)。由圖2可知，距離土堆較近的DN0501、DN0502監(jiān)測(cè)點(diǎn)沉降量明顯大于稍遠(yuǎn)的DN0503、DN0504監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

圖2 東南疏解線50號(hào)墩累積沉降量（荷載變化前后）

南東疏解線52號(hào)墩位于新建107輔道正下方，從項(xiàng)目施工之初到項(xiàng)目完工，52號(hào)墩經(jīng)歷建設(shè)材料堆放、土方開挖、橋墩鋼筋綁扎、混凝土澆筑、橋梁澆筑、瀝青鋪設(shè)等眾多施工工序，荷載變化起伏較大，圖3可明顯表現(xiàn)出各施工階段對(duì)應(yīng)的橋墩沉降變化量。

南東疏解線55號(hào)墩位于新建107輔道東側(cè)，處于施工受影響區(qū)域最外側(cè)。從圖4可以看出，從2016年5月首期監(jiān)測(cè)至2018年1月末期監(jiān)測(cè)，55號(hào)墩監(jiān)測(cè)點(diǎn)平均沉降量為1.42mm，沉降量曲線總體趨勢(shì)較為平緩，受施工因素影響較小。

3 高鐵沉降監(jiān)測(cè)中的問題及解決辦法

（1）高鐵變形監(jiān)測(cè)是一項(xiàng)高精度測(cè)量作業(yè)，測(cè)量工期貫穿工程始末，并且與施工流程緊密相關(guān)，具有精度高、時(shí)效性強(qiáng)的特點(diǎn)。為確保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)真實(shí)有效，反復(fù)測(cè)量是一種原始但很有效的方法，尤其在數(shù)據(jù)變化較大的荷載變化期間，通過反復(fù)監(jiān)測(cè)可以消除測(cè)量過程中的系統(tǒng)誤差和人員操作不當(dāng)引起的誤差。

圖3 南東疏解線52號(hào)墩（臨近施工區(qū)）累積沉降量（施工全過程）

圖4 南東疏解線55號(hào)墩（遠(yuǎn)離施工區(qū)）累積沉降量（施工全過程）

（2）根據(jù)前期的沉降變形觀測(cè)與評(píng)估經(jīng)驗(yàn)，觀測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性非常重要。各相關(guān)單位需嚴(yán)格工程管理，在沉降變形觀測(cè)方面投入足夠的人力物力，確保數(shù)據(jù)真實(shí)可靠[1]。根據(jù)《公路與市政工程下穿高速鐵路技術(shù)規(guī)程》規(guī)定，下穿工程施工應(yīng)建立暢通的監(jiān)測(cè)信息報(bào)送機(jī)制。數(shù)據(jù)突變時(shí)，要在第一時(shí)間通知設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理等相關(guān)單位，并組織各單位開會(huì)制定詳細(xì)的應(yīng)對(duì)措施[2]。

（3）氣溫變化對(duì)電子水準(zhǔn)儀的讀數(shù)有明顯影響，陰天是最好的觀測(cè)條件，測(cè)量時(shí)段盡可能在早晨和正午之前。正午后和傍晚前，陽(yáng)光較強(qiáng)時(shí)務(wù)必使用遮光罩削弱強(qiáng)光對(duì)讀數(shù)的影響。

（4）施工現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)常有大型機(jī)械施工，例如打樁機(jī)、破碎機(jī)、挖掘機(jī)等設(shè)備，作業(yè)時(shí)常伴有劇烈震動(dòng)，這些震動(dòng)對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量的影響是致命的。對(duì)于這種情況，要與施工方協(xié)商讓其暫停施工，待完成測(cè)量作業(yè)后再恢復(fù)工作。無(wú)法協(xié)調(diào)時(shí)需分段作業(yè)，即作業(yè)暫停于附近固定點(diǎn)上，待震動(dòng)停止后再進(jìn)行補(bǔ)測(cè)，切不可在震動(dòng)區(qū)域進(jìn)行測(cè)量，那樣費(fèi)時(shí)費(fèi)力又事倍功半。

（5）工作基點(diǎn)的定期校準(zhǔn)。一個(gè)測(cè)量項(xiàng)目的作業(yè)流程是從整體到局部，先控制后碎部，實(shí)際工作中又要從碎部點(diǎn)反映控制點(diǎn)，從每天的監(jiān)測(cè)成果中分析工作基點(diǎn)及控制點(diǎn)的穩(wěn)定性，一旦工作基點(diǎn)或控制點(diǎn)高程值發(fā)生變化，需及時(shí)對(duì)控制網(wǎng)進(jìn)行復(fù)測(cè)并更新工作基點(diǎn)或控制點(diǎn)高程值。

（6）特殊區(qū)域測(cè)量。在控制網(wǎng)測(cè)量中，有時(shí)候需要穿過河流或橋梁，在河流較寬或橋跨較大時(shí)很難保證測(cè)量精度，主要影響因素為氣候條件和車輛通行?？绾訙y(cè)量時(shí)，盡量避開強(qiáng)光時(shí)段，測(cè)量視線盡可能為順光，視線盡量與水面保持一定高差，這樣可以削弱大氣折光對(duì)讀數(shù)的影響；過橋測(cè)量時(shí)，應(yīng)避開車輛較多時(shí)段，在橋梁兩端布設(shè)固定點(diǎn)，先測(cè)橋梁之外測(cè)段。在早晨或晚上車輛較少時(shí)段補(bǔ)測(cè)橋梁測(cè)段。

4 結(jié)語(yǔ)

通過對(duì)鄭州市107輔道下穿鄭徐高鐵工程施工前后的持續(xù)監(jiān)測(cè)，研究分析監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)得出以下結(jié)論：高鐵橋墩臨近施工與橋梁墩臺(tái)的豎向位移存在正相關(guān)關(guān)系，即開挖深度越大，橋梁墩臺(tái)的豎向位移變化越大；越靠近施工區(qū)域的橋墩，豎向位移變化越大。對(duì)此，施工單位在高鐵下方實(shí)施大范圍土方開挖作業(yè)時(shí)，可采用分層分段開挖方式，避免橋墩豎向位移變化過大，確保高速鐵路安全運(yùn)行。