铁路路基监测专项方案.docx

铁路路基监测专项方案.docx

《铁路路基监测专项方案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《铁路路基监测专项方案.docx（17页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

铁路路基监测专项方案

温州某铁路路基

监测方案

投标单位：

上海华测导航技术有限公司

第一章监测设计原则、根据和技术指标

1.1概况和监测目

本监测系统是一种集构造分析计算、计算机技术、通信技术、网络技术、传感器技术等高新技术于一体综合系统工程，监测范畴重要是温州南站某些线路，长约1.5KM，该区域两侧需要修建新铁路轨道线路。

本监测系统监测目的则是在新铁路路基施工过程中，对原铁路铁轨和周边区域进行沉降位移观测，可以及时发现施工过程重要是打桩对原铁路路基产生影响。

一旦发现监测数值达到或者超过预警值，采用相应办法进行解决，停止施工或者采用加固办法，保障温州南站这某些铁路路段正常营运，维护国家和人民生命财产安全。

1.2监测根据

1.《客运专线铁路无砟轨道铺设条件评估技术指南》（铁建设[]158号）；

2.《高速铁路工程测量规范》（TB10601-）；

3．《国家一、二等水准测量规范》（GB12897—）；

4．《建筑沉降变形测量规程》（JGJ/T8-）；

5．《铁路客运专线竣工验收暂行办法》（铁建设[]183号）；

6．《客运专线无砟轨道铁路施工技术指南》（TZ216-）；

7．《工程测量规范》（GB0026－93）；

8．《全球定位系统（GPS）铁路测量规程》（TB10054－97）；

9．《客运专线无砟轨道铁路设计指南》（铁建设函[]754号）；

11．铁道部关于规定。

1.3系统技术指标

1）各监测点响应时间最快可为几分钟一次，系统可依照需要进行设立；

2）各监测子系统监测精度达到国内先进水平：

表面位移监测水平3-5mm，内部位移监测精度1.5″（量程不同，精度不同）等。

3）系统完全是自动运营，系统管理员可对系统进行远程控制、参数设立等操作；

4）顾客可依照各监测点位置地质状况分别设立预警值，如果某监测点监测成果超过预警值，系统则通过短消息、声光或者E-mail方式自动报警给有关人员；

5）数据分析软件可自动分析各监测点实时与历史变化状况，从而对铁路及路基当前状况进行评估，为现场施工人员提供比较准备数据进行参照。

第二章立体监测设计

本次监测铁路线路长为1.5Km，重要监测内容为铁路两侧路肩位移和沉降、铁路周边内部位移和铁路轨道沉降。

2.1监测系统内容

监测系统重要由：

野外传感器采集系统、数据通讯系统和监控预警系统三大某些构成。

依照现场状况，咱们重要采用GPS、静力水准、测斜仪和梁式测斜仪这四种设备对铁路进行监测，GPS某些可以依照状况由全站仪进行替代，布设GPS点由砧板代替。

详细布设图如下：

图2-1铁路断面监测点布设图

1）野外传感器某些：

（1）铁路路肩表面位移监测（水平和沉降）

a）基于GPS实时高精度表面位移监测，数量10个监测点，其中两侧各放置5个GPS监测点，选取稳定区域安装1个基站；

（2）内部监测：

a）固定测斜监测，数量12套，在监测铁路两侧间隔约300米一种测斜孔，每个孔深约5米，放置3个测斜仪，按照0.5米，2米，5米深度放置；

（3）铁路轨道监测：

a）静力水准监测，铁路两边路肩上走线槽边上布设监测点，每隔约100米1个监测点，铁路每侧都需要架设1个基准点，基准点位置可以选在监测区域桥墩上，共计32个点。

b）水平梁式测斜仪，在铁轨枕木上安装，每隔50米一种，共计30个，可以测出铁轨沉降。

2）数据传播某些：

考虑到通讯实时性和稳定性，并结合现场状况，本次监测项目采用GPRS或者光纤通讯方式。

详细采用何种方式可以现场拟定，距离超过3KM以上可以采用GPRS通讯方式，距离在3KM如下可以考虑光纤。

通过各种传播方式将传感器数据传送到监控中心，进行统一解算和解决。

3）数据解决与控制子系统：

由布置在监控中心小型机系统、服务器系统及软件系统构成；

4）辅助支持系统：

涉及外场机柜、外场机箱、配电及UPS、防雷等子系统。

第三章现场子系统

3.1现场监测各子系统

3.1.1GPS自动化监测

3.1.1.1工作原理

全球定位系统（globalpositioningsystem，缩写为GPS），是美国国防部于1973年11月授权开始研制海陆空三军共用新一代卫星导航系统。

GPS由空间某些、地面监控某些和顾客接受机3某些构成。

通过20近年研究和实验，整个系统于1994年完全投入使用。

在地球上任何位置、任何时刻GPS可为各类顾客持续地提供动态三维位置、三维速度和时间信息，实现全球、全天候持续实时导航、定位和授时。

当前、GPS已在大地测量、精密工程测量、地壳形变监测、石油勘探等领域得到广泛应用。

详细定位原理如下图：

图3-2GPS差分示意图

咱们采用方案是：

在监测点上建立无人值守GPS观测站，同步将在稳固区域建立基准站，同步将这两者观测卫星信号传播到解算中心，通过软件控制，实现实时监测解算和变形分析、预报。

3.1.1.2GPS监测

GPS监测总体分为三大某些，即传感器子系统、数据传播子系统、辅助支持系统三大某些构成，下图为现场监测系统拓扑图：

图3-3GPS监测系统拓扑图

图3-4监测区域GPS分布点图

A.GPS参照站

GPS参照站建设重要涉及站址选取、基建、仪器设备选取及设备安装：

1）参照站位置选取

本次参照站规定建立在地基稳定地点，同步远离大功率发射源（高压塔等）。

可以考虑在铁路沿线附近选取地基稳固地方建立参照站。

2）参照站基建

图3-4参照站观测墩示意图

B.监测点

监测点建设和基站差不多，需要在选取位置建造永久性观测墩，同步安装GPS设备。

图纸参照如下，观测墩高度可以依照现场拟定，1-1.5米高。

图3-5观测墩设计图

图3-6监测站设备安装示意图

3.2.1固定测斜深部位移监测

固定测斜基准点有孔底和孔口两种取法，孔底法是孔深打到稳定基岩上，此时基准为孔内最后一种传感器；本次采用以孔口为基准办法。

在铁路路肩内布设固定测斜仪来实现持续自动观测。

如下为该子系统设计示意图和拓扑图：

图3-9子系统设计拓扑图

图3-10测斜孔分布和侧面图

1）固定倾斜仪选取和安装

本项目采用固定式测斜仪是采用了世界上顶尖级伺服加速度计制造而成，具备测量范畴宽、高辨别率等优秀性能。

有结实不锈钢外壳，并有良好密封性能，合用于测斜管内安装，监测各类建筑物构造倾斜角度和位移量。

配套设备JTM-G7600B型高精度ABS测斜管。

固定式测斜仪外形高精度ABS测斜管外形

图3-12固定测斜和测斜管实物图

2）固定式测斜仪重要技术参数：

（1）安装

图3-13固定测斜仪安装

固定式测斜仪测斜管内安装办法如图三所示，每只测斜传感器与安装附件连接好。

传感器导向定位机构严格处在同一平面内。

两导轮之间间距即为测斜仪“标距”。

多只传感器串联使用时，需按图三所示将单只传感器分别用同步连接配件连接固定可靠，顺举放入测斜管中。

3.3.1静力水准沉降监测

静力水准系统是测量两点间或多点间相对高程变化精密仪器。

本次监测静力水准监测重要分布在铁轨两侧走线槽位置，每一侧固定一台基准点，作为原则点，可以选在铁路沿线一处桥墩处，比较稳固且不受施工影响。

图3-14安装方式示意图

图3-15静力水准监测点分布图

3.3.1.1工作原理

静力水准系统又称连通管水准仪，系统至少由两个观测点构成，每个观测点安装一套静力水准仪。

静力水准仪贮液容器互相用通液管完全连通，贮液容器内注入液体，当液体液面完全静止后系统中所有连通容器内液面应同在一种大地水准面上▽O，此时每一容器液位由传感器测出，即初始液位值分别为：

H10、H20、H30、H40、·····Hi0，如图示。

假设被测物体测点1作为基准点，测点2地基下沉，测点3地基上升，测点4地基不变等等，当系统内液面达到平衡静止后形成新水准面▽i0，则各测点连通容器内新液位值分别为：

H1、H2、H3、H4······Hi，如图示。

系统各测点液位由静力水准仪传感器测得，各测点液位变化量分别计算为：

△h1=H1-H10、△h2=H2-H20、△h3=H3-H30、△h4=H4-H40······△hi=Hi-Hi0。

其中计算成果：

△hi为正值表达该测点贮液容器内液面升高，△hi为负值表达该测点贮液容器内液面减少，如图示。

在此，选定测点1为基准点，则其他各测点相对基准点垂直位移（沉降量）为：

△H2=△h1-△h2、△H3=△h1-△h3、△H4=△h1-△h4、······△Hi=△h1-△hi。

其中计算成果：

△Hi为正值表达该测点地基抬高，△Hi为负值表达该测点地基沉降，如图示。

如果懂得两测点间水平距离L，则两测点间相对倾斜变化也可算得，如图示3。

图3-15原理图

图3-16原理图2

JTM-U8000A型磁致式静力水准仪是应用“磁致伸缩”技术研制而成。

具备精度高、辨别率高、重复性好、稳定性好、非接触式测量、寿命长、安装以便、环境适应性强等特点。

用于测量土石坝、廊道、梁柱等构建物多测点之间不均匀微量沉降可靠仪器。

重要技术指标：

测点数量：

2～30点（依照顾客需要）

测量范畴：

100mm、200mm（依照顾客需要）

分辨力：

0.01％FS

不重复度：

0.01％FS

非线性误差：

0.01％FS

供电电压：

12VDC

输出形式：

±5VDC、RS485

工作环境温度：

－25～+70℃

3.4.1梁式测斜仪沉降监测

图3-15梁式测斜仪分布图

梁式倾斜仪最大特点是能在建筑物或面板坝原有固定角度基本上进行精密测量；换言之，就是把建筑物或面板坝原有固定角度调节为本梁式倾斜仪零点后再进行倾斜测量。

本次监测采用梁式测斜仪重要是固定在枕木上面，可以非常精准地测量铁轨一端沉降状况，同步也不影响铁路运营。

依照铁路长度，设立50米一种，监测密度足够了。

重要技术参数

测量范畴

X±15°

（0.26g）

X±30°

（0.5g）

X±60°

（1.0g）

X±90°

（1.0g）

辨别率

0.003°

0.006°

0.012°

0.018°

精度

0.01°

0.02°

0.03°

0.04°

频率响应（Hz）

28

28

28

28

抗冲击

0（g）

工作温度

-40℃~85℃

极限工作温度

-55℃~125℃

注：

X为建筑物或面板坝原有固定角度，由顾客拟定。

此值为本仪器零位。

埋设与安装

梁式倾斜仪使用场合诸多，仪器工作及施工条件不完全相似，因此埋设安装办法也不完全同样，普通安装示意图如下。

如安装在枕木上，可以选取用树脂胶粘贴在枕木表面或者枕木边上。

第四章现场施工

由于监测铁路路段还在运营阶段，不可以影响到铁路正常运营，因此施工时间只可以选取在夜间11点到凌晨3点之间。

1、GPS参照站可以在铁路护栏外适当区域建造，只要不超过5KM范畴内结实区域都可以进行选取，白天即可施工，不影响铁路运营；铁路路肩上GPS监测点需要差不多两百米距离选取一种点，白天可以在现场选点，晚上进行施工，详细方案还是建造永久性观测墩，参照第三章；

2、固定测斜仪选取在护栏移动后在路肩位置打孔，总共12个孔，设计深度5-6米即可，采用洛阳铲办法，人工进行开孔，先取掉路肩石块，在选定区域，用洛阳铲开孔。

普通一种人在晚上即可打好1-2个孔；

3、静力水准安装办法和GPS类似，需要在选定监测点进行支架预埋，也是在夜晚进行施工；

4、梁式测斜仪，重要是采用树脂固定在枕木上，由于监测时间1年不是很长，这种办法足够满足监测需要，这个不需要施工，只需要将测斜仪粘固好在枕木上即可，同步将线缆走入到走线槽内，预留好。