高铁沉降观测与评估难点问题及展望

铁路工程是由性质迥异的构筑物(路基、桥涵、隧道等)和轨道构成的,它们相互作用、互相补充、共同构成刚度均匀的线路结构。在铺设轨道前对线下构筑物(路基、桥涵、隧道)进行沉降变形观测,对采集到的海量数据做系统的综合分析与评估,一方面验证和调整设计参数与措施,另一方面通过分析、推算得出的最终沉降量和工后沉降,合理确定轨道工程施工时间。通过严格控制沿线路方向纵向构筑物的差异沉降,确保轨道平顺性,以满足铁路运营安全的需要。

《铁路工程沉降变形观测与评估技术规程》明确规定了沉降变形观测与评估各方职责、工作流程、观测与预测评估技术方法、技术指标等,在铁路工程建设中发挥了很好的指导和实践作用。通过工程实践,笔者认为还存在一些技术难点和问题,需要加以改进和提升:

1. 点位稳定性和完好性难以完全保证

有的基准点本身稳定性较差,有的测点在施工中破坏或扰动较为严重,观测结果可靠性变差,影响预测评估。

改进建议一是加强选点埋标质量,做好施工过程管控,做好点位保护。二是改进监测技术手段,如应用自动化监测技术,确保评估基础数据充足。

2. 不均匀地面沉降与结构沉降难以区分

由于取水、采油等原因,尤其平原地区和城区附近,铁路沿线经常存在一定的不均匀区域地面沉降,由地面沉降引起的基准点和结构物不均匀沉降,与结构本身的沉降同时发生,难以通过测量区分出来,有的还造成结构物相对于基准点“抬升”的假象。

改进建议:一是建造适当密度的基岩点,确保稳定可靠的基准。二是对基准点加强保护,适当加密基准点复测频次。三是对基准点采用GNSS技术方法进行动态维持。

3. 结构和环境的复杂性导致沉降变形的独特性

不同的结构物本身力学性质不同,其所处的地质、水文、气候、周边施工等环境复杂多变,造成各工点沉降变形的独特性,沉降变形特征不能用一个简单的标准去对待和衡量。

改进建议:一是加强结构物及外部条件影响沉降变形机理研究。二是通过精细化设计减小沉降变形的发生。

4. 个别工点主体完工后沉降观测时长不足,采用预评模式存在一定不确定性

预评估通过后,由于各种工况的不确定性,并不能完全保证后续沉降和预评预测与前期一致。

改进建议:一是动态梳理重难复杂工点并不断优化施组,力保沉降观测时长不压缩。二是适当加强施工末期主体完工工点的设计措施,确保沉降变形小量化。三是加强沉降观测和第三方检测数据质量管控,确保及时发现施工隐患。

5. 个别工点施工建设期间通过沉降变形评估后,运营初期又发生沉降现象

常为存在不良地质的路基段、车站高填路基、车站综合体有其他工程同期施工影响等。

改进建议:一是重视第三方检测,确保施工期间及时发现施工缺陷。二是加强施工过程质量管控,确保各工序按图施工质量。三是重视保护区内施工管控,确保邻近施工影响最小化。四是增设自动化监测设备,为整治后评价提供数据保障。五是建立高速铁路运营期沉降变形监测与评估常态机制。 

针对以上难点,结合工程实践谈五点展望:

1. 加强沉降机理研究,进行精细化设计,根据不同结构物及地质条件进一步优化布点及固定观测周期,如不同地质条件和基础类型有所区别,隧道与监控量测相结合。

2. 根据观测过程中的变形量,建立观测周期的动态调整优化方法、机制。

3. 自动化、自感知、智能化监测方法的大量推广应用。

4. 根据高铁建设大量实践,利用人工智技术建立评估模型。5. 进一步提升信息化平台功能,实现管理、分析、展示、评估一体化、自动化、信息化和智能化。

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