高铁线下施工对高铁沉降变化影响,本文是高铁相关硕士学位毕业论文范文跟高铁线和沉降和施工类硕士学位毕业论文范文.
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摘 要：以郑州市高铁线下施工的两个变形监测项目为研究背景,着重分析工程施工过程中,各个阶段引起桥墩沉降变化的变化值及原因,为类似工程施工穿越高铁时提供参考依据.
关键词：高速铁路；防护措施；沉降观测
高速铁路具有速度快、运量大、节约能源、保护土地等明显优势.中国作为一个幅员辽阔、人口众多、资源相对有限的发展中大国,发展高速铁路对我国具有战略性意义.20 世纪90 年代以来,我国开始了高速铁路的设计和建造.经过坚持不懈的努力,我国高铁的建造技术取得了一系列重大成果,形成了具有中国特色的高铁技术体系,进入世界先进行列.
高速铁路有高标准的技术要求.作为线路最基础部分,桥梁墩台的稳定性对线路整体的平稳起到关键作用,而高铁线下施工会影响桥梁墩台的稳定性.施工中实时的高铁沉降变形监测能反映各个施工阶段和施工规模对高铁的影响,因此,为确保高铁的运营安全,必须解决高铁线下工程沉降变形控制的关键技术,做好实时的沉降变形监测.根据监测数据,可分析各个施工阶段、施工规模对桥梁墩台产生的影响,分析桥梁变形的原因,预测下一阶段施工可能产生的变形情况,然后改进施工工艺,提高工程质量.最终,通过分析监测数据成果,判断线下各个施工阶段对高铁沉降变化的影响,为以后类似工程施工提供相关经验[1].
1 高铁线下工程施工的技术要求
高铁线下工程施工时,高铁桥梁墩台的垂直位移监测按沉降变形等级三等的要求（国家二等水准测量）施测,所有监测技术标准应满足规范要求,水准测量主要技术标准如表1 所示,表1 中,L 是测段长或环线长（km）.
根据相关技术规范要求,线下施工时,高铁的沉降观测应根据施工时间适时开展.
2 高铁线下工程施工的技术实施
2.1 基础控制网布设
在监测过程中,必须使用检定合格、满足测量技术要求的仪器设备,并定期对所使用的仪器和设备进行检验校正.
在施工前期布设桥墩沉降观测点和工作基点,并通过复测高铁建设时期的基础控制点,建立首期基础数据.沉降观测点直接埋设在要测定的沉降变形体上,要求设置牢固、便于观测、结构合理且不破坏沉降变形体的外观.
沉降变形控制网采用的监测网基准点和工作基点会因为自然和人为破坏等原因,发生点位变化,在整个沉降变形观测过程中要定期对其进行检测.当工作基点沉降量超过限差时,应对工作基点的沉降量进行修正.
在整个观测过程中应考虑各因素对测量精度的影响,尽量避免人为因素造成的量误差,减少外界条件对测量精度的影响.
2.2 数据处理
数据采集采用仪器自动记录模式,每个测段观测完成后,必须及时进行平差处理,对每次处理后的结果生成时间- 沉降曲线图进行分析,发现曲线有突然升高或降低现象的,应分析原因并提出解决方法.每千米水准测量偶然中误差Δ 和每千米水准测量全中误差MW 应满足下列公式：
公式中,Δ 是测段往返高差不符值（mm）,L 是测段长或环线长（km）,n 是测段数,W 是附合或环线闭合差（mm）,N 是水准路线环数.
3 高铁线下工程施工的实例分析
本次研究背景为郑州市长江路下穿郑西贯通线道路工程施工沉降观测和锦州至郑州成品油管道下穿郑徐客运专线郑汴特大桥DK038+354.955 处护管涵工程沉降观测,通过对两个施工规模和工艺差别较大的工程监测到的高铁桥梁沉降值进行横向对比,判断施工强度对高铁桥梁的影响.
3.1 长江路下穿郑西贯通线工程
长江路下穿郑西贯通线工程中,施工规模较大,开挖深度最大为5.7m,开挖土方量大,桥墩中间土方基本清空.
紧邻施工区域的桥墩时间- 沉降曲线如图1 所示,在施工影响范围内但离施工区域较远的桥墩时间- 沉降曲线如图2 所示.图中两条曲线为布设在同一桥墩两侧的沉降观测点累计沉降量变化.
施工时在桥墩周围设置高铁桥墩防护桩,防护桩施工完成后,4 月3 日开始在桥墩附近取土施工,取土过程中一次性取土量大,离桥梁墩台近,取土后桥墩附近的荷载变小,桥墩有明显上升,而在施工影响范围内但远离取土区的桥墩并没有明显的沉降变化.5 月30 日,开始进行道路桥梁梁体的架设,桥梁的梁体质量很大,相当于对桥墩进行了加压,增大了桥墩周围的荷载.从图中可以看出,在架梁施工过程中,由于桥墩周围荷载明显增大,桥墩出现了明显的下沉趋势,而远离施工区域的桥梁墩台则无明显变化.
3.2 成品油管道下穿郑徐客运专线工程
锦州至郑州成品油管道下穿郑徐客运专线郑汴特大桥护管涵工程为管涵施工,两个桥墩中间开挖宽度为5m,距离桥墩较远,开挖深度为2m,施工规模较小.紧邻施工区域的桥墩时间- 沉降曲线如图3 所示,在施工影响范围内但离施工区域较远的桥墩时间- 沉降曲线如图4 所示.
7 月1 日至7 月11 日为工程开挖阶段,7 月19 日至7 月27 日为回填阶段,在施工开挖和回填期间,紧邻施工区域、在施工影响范围内但离施工区域较远的桥梁墩台的沉降量均未出现较为明显的变化.
4 高铁线下工程施工的沉降分析
通过对两个工程施工时沉降观测成果的对比分析发现,高铁线下施工时,桥墩附近有较大荷载变化的容易引起桥梁墩台的沉降变化,桥墩周围荷载变小时,周边桥梁墩台会上升；桥墩周围荷载变大时,周边的桥梁墩台会下沉.在施工影响范围内但附近没有明显荷载变化的,并不会出现较大的沉降变化.
通过对沉降值的对比发现,当相邻的两个桥墩,一个因为较大荷载变化出现明显的沉降变化,而另一个没有沉降变化时,两个桥梁墩台之间容易发生差异沉降,影响桥梁稳定,对梁体造成极大损害.因此,在高铁线下施工时要进行实时观测,通过实时观测数据分析单个桥墩的沉降变化值和相邻两个桥墩之间的差异沉降值,以便指导工程施工.
工程施工结束后要对高铁运营进行监测.监测发现,前期施工时,荷载变小造成桥梁墩台的上升,后期虽然加大了桥墩附近的荷载,但通过对观测数据的分析,桥墩并没有恢复到施工前期的状态.因此,在高铁线下施工对高铁进行监测时,要根据项目特点和已运营线路的沉降值设置桥梁墩台的沉降预警值,当发现桥墩的累计沉降值和差异沉降值超过预警值时,要及时停工,分析引起沉降变化的原因,并及时采取补救措施[2-3].
5 结束语
高铁线下施工的沉降变形观测与评估是高速铁路建设运营的重要环节,直接关系到高铁的使用寿命和运营安全.科学、有效地制定沉降变形观测方案,合理地分析地基区域沉降和预测施工后沉降是重中之重.根据实例,对高铁线下施工时进行实时的沉降变形监测,判断各施工阶段、施工规模对高铁的影响,可以为类似工程提供参考依据.
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