常 文

（甘肅鐵科建設(shè)工程咨詢有限公司，甘肅 蘭州73000）

1 適用環(huán)境條件

使用自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)備時(shí)，周圍環(huán)境中應(yīng)無(wú)強(qiáng)磁場(chǎng)及高頻電磁場(chǎng)的干擾，環(huán)境溫度應(yīng)在-10～60℃之間，相對(duì)濕度應(yīng)在10%～90%之間，大氣壓力應(yīng)在86kPa～106kPa 之間。

2 結(jié)構(gòu)特征與工作原理

2.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)備由基準(zhǔn)點(diǎn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)物位計(jì)、測(cè)點(diǎn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)物位計(jì)、定位裝載箱、傳輸總線（含數(shù)據(jù)線、液管、氣管）、工控設(shè)備箱組成。

2.2 基本原理

連通器原理。通過(guò)對(duì)同一密封液路系統(tǒng)液體內(nèi)不同位置距離液面的高程的變化的自動(dòng)測(cè)量和計(jì)算，獲得本期垂直變形值和累計(jì)垂直變形值。

2.3 系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)單元的工作原理

由工控設(shè)備箱內(nèi)的數(shù)據(jù)采集設(shè)備按照設(shè)定的頻次對(duì)物位計(jì)發(fā)布工作指令，物位計(jì)按照指令實(shí)時(shí)對(duì)被測(cè)結(jié)構(gòu)的高程進(jìn)行測(cè)量，數(shù)據(jù)采集設(shè)備實(shí)時(shí)自動(dòng)采集測(cè)量值，通過(guò)工控設(shè)備箱內(nèi)的無(wú)線傳輸設(shè)備將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)無(wú)線傳輸至網(wǎng)絡(luò)中心的數(shù)據(jù)平臺(tái)，數(shù)據(jù)平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和發(fā)布，監(jiān)測(cè)人員可登錄網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)實(shí)時(shí)瀏覽變形數(shù)據(jù)和時(shí)程曲線圖。

2.4 輔助裝備的功能結(jié)構(gòu)和工作原理

1）基準(zhǔn)沉降板：鋼板材質(zhì)；保證基準(zhǔn)點(diǎn)物位計(jì)穩(wěn)固、減少外界對(duì)物位計(jì)的影響。

2）測(cè)點(diǎn)沉降板：鋼板材質(zhì)；保證測(cè)點(diǎn)沉降板隨路基土體隨降。

3）中繼板：通過(guò)φ50 鋼管剛性連接，保證路基地基和表層中繼基準(zhǔn)同時(shí)變形。

3 自動(dòng)化觀測(cè)技術(shù)控制要點(diǎn)

3.1 自動(dòng)化沉降監(jiān)測(cè)斷面說(shuō)明

3.1.1 自動(dòng)化-ZCⅠ型沉降監(jiān)測(cè)斷面說(shuō)明

ZCⅠ型自動(dòng)化沉降監(jiān)測(cè)斷面用于路堤地段的沉降監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)物位計(jì)分別布設(shè)在地面或地基處理墊層頂面及基床底層頂面。

ZCⅠ型自動(dòng)化沉降監(jiān)測(cè)斷面在地面或地基處理墊層頂面上布置1 個(gè)監(jiān)測(cè)物位計(jì)，位置布設(shè)于雙線路基中心；基床底層頂面布設(shè)3 個(gè)監(jiān)測(cè)物位計(jì)，位置分別布設(shè)于雙線路基中心、線路兩側(cè)路肩處，有中繼基準(zhǔn)點(diǎn)的一側(cè)，中繼基準(zhǔn)點(diǎn)距離路肩邊緣1m，測(cè)點(diǎn)布置在路肩邊緣2.5m 的位置；另一側(cè)測(cè)點(diǎn)位于路肩邊緣1m 的位置?；鶞?zhǔn)點(diǎn)設(shè)置在坡腳，為確?；鶞?zhǔn)點(diǎn)的穩(wěn)定，基準(zhǔn)點(diǎn)位置向下鉆孔至穩(wěn)定的持力層，達(dá)到要求深度后，孔內(nèi)放置基準(zhǔn)桿，基準(zhǔn)桿底端錨固長(zhǎng)度應(yīng)為2～3m，孔壁與基準(zhǔn)桿之間應(yīng)使用護(hù)套管進(jìn)行隔離，護(hù)套管外壁與孔壁之間應(yīng)使用細(xì)砂進(jìn)行填充。最后將基準(zhǔn)點(diǎn)固定在基準(zhǔn)桿上。

3.1.2 自動(dòng)化-ZCⅡ型沉降監(jiān)測(cè)斷面說(shuō)明

ZCⅡ型自動(dòng)化沉降監(jiān)測(cè)斷面用于路橋過(guò)渡段1～5m 路堤處的沉降監(jiān)測(cè),監(jiān)測(cè)物位計(jì)分別布設(shè)在地面或地基處理墊層頂面及基床底層頂面。ZCⅡ型自動(dòng)化監(jiān)測(cè)斷面在地面或地基處理墊層頂面上布設(shè)3 個(gè)監(jiān)測(cè)物位計(jì)，布設(shè)于雙線路基中心以及對(duì)應(yīng)路堤邊坡中心的位置；基床底層頂面監(jiān)測(cè)物位計(jì)的布設(shè)方式及基準(zhǔn)點(diǎn)的做法與ZCⅠ型斷面要求相同。

3.3.3 自動(dòng)化-ZCⅢ型沉降監(jiān)測(cè)斷面說(shuō)明

ZCⅢ型自動(dòng)化沉降監(jiān)測(cè)斷面用于路塹地段的沉降監(jiān)測(cè)，測(cè)量物位計(jì)布設(shè)在基床底層頂面位置。

ZCⅢ型自動(dòng)化沉降監(jiān)測(cè)斷面在基床底層頂面布設(shè)3 個(gè)監(jiān)測(cè)物位計(jì)，布設(shè)在雙線路基中心以及兩側(cè)路肩邊緣內(nèi)側(cè)1m 的位置；基準(zhǔn)點(diǎn)的做法與ZCⅠ型斷面要求相同。

3.3.4 自動(dòng)化-ZCⅣ型沉降監(jiān)測(cè)斷面說(shuō)明

ZCⅢ型自動(dòng)化沉降監(jiān)測(cè)斷面用于路塹地段的沉降監(jiān)測(cè)，測(cè)量物位計(jì)布設(shè)在基床底層頂面位置。

ZCⅢ型自動(dòng)化沉降監(jiān)測(cè)斷面在基床底層頂面布設(shè)3個(gè)監(jiān)測(cè)物位計(jì)，布設(shè)在雙線路基中心以及兩側(cè)路肩邊緣內(nèi)側(cè)1m 的位置；基準(zhǔn)點(diǎn)的做法與ZCⅠ型斷面要求相同。

3.3.5 自動(dòng)化-ZCⅣ型沉降監(jiān)測(cè)斷面說(shuō)明

ZCⅣ型自動(dòng)化沉降監(jiān)測(cè)斷面用于浸水路堤的沉降監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)路基以及地基沉降。

ZCⅣ型自動(dòng)化監(jiān)測(cè)斷面在地面或地基處理墊層頂面上放置沉降板，通過(guò)連接桿將監(jiān)測(cè)物位計(jì)與沉降板進(jìn)行連接，連接桿與路基填料之間使用護(hù)套管進(jìn)行隔離，監(jiān)測(cè)物位計(jì)布設(shè)在水面以上、雙線路基中心的位置:基床底層頂面監(jiān)測(cè)物位計(jì)布設(shè)方式與ZCⅠ型斷面要求相同。半浸水路堤基準(zhǔn)點(diǎn)布設(shè)在未浸水的一側(cè)，兩側(cè)均浸水的路堤基準(zhǔn)點(diǎn)布在路堤邊坡平臺(tái)上;基準(zhǔn)點(diǎn)做法與ZCⅠ型斷面要求相同。

3.3.6 自動(dòng)化-ZCⅤ型沉降監(jiān)測(cè)斷面說(shuō)明

ZCⅤ型自動(dòng)化沉降監(jiān)測(cè)斷面用于站場(chǎng)路基的沉降監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)物位計(jì)布沒在地面或地基處理墊層頂面及基床底面頂面。

ZCⅤ型自動(dòng)化沉降監(jiān)測(cè)斷面在地面或地基處理墊層項(xiàng)面及基床底層項(xiàng)面布設(shè)監(jiān)測(cè)物位計(jì)，數(shù)量根據(jù)軌道股數(shù)進(jìn)行適當(dāng)布設(shè):基準(zhǔn)點(diǎn)的做法與ZCⅠ型斷面要求相同。

3.2 自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)備和軟件的主要技術(shù)要點(diǎn)

1）自動(dòng)化自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)備由自動(dòng)化監(jiān)測(cè)物位計(jì)，基準(zhǔn)點(diǎn)安裝件、沉降板、定位裝載箱、連接總線、工控設(shè)備箱、柔性安裝管組成，需滿足線路施工階段和運(yùn)營(yíng)期間的長(zhǎng)期觀測(cè)要求。

2）自動(dòng)化監(jiān)測(cè)物計(jì)要求精度需達(dá)到0.5mm，量程需達(dá)到500mm，靈敏度需達(dá)到0.01mm，且必須具有國(guó)家計(jì)量器具制造許可證明。

3）基準(zhǔn)點(diǎn)安裝件為長(zhǎng)400mm，寬400mm,厚5mm 的鐵板，附帶安裝組件，向上螺接觀測(cè)桿，觀測(cè)桿為直徑16mm 的鋼筋。

4）定位裝載箱需含有儲(chǔ)液罐和氣控設(shè)備和液控設(shè)備。

5）工控設(shè)備箱應(yīng)含有工業(yè)蓄電池、工控采集模組、雙向數(shù)據(jù)傳輸模組、安裝組件和天線。

6）系統(tǒng)安裝時(shí)可以布設(shè)φ75mm 柔性安裝管，將監(jiān)測(cè)物位計(jì)和傳輸總線安裝在柔性安裝管內(nèi)。

3.3 自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)備調(diào)試

測(cè)線平鋪好，接入工控設(shè)備箱內(nèi)的采集控制器相應(yīng)接口，接好天線，接通蓄電池電源口，測(cè)量人員登錄網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)平臺(tái)查看數(shù)據(jù)是否正常。

3.4 元件保護(hù)及維護(hù)要點(diǎn)

1）元件埋設(shè)前需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行編號(hào)，有導(dǎo)線的元件應(yīng)將導(dǎo)線引出至路基坡腳觀測(cè)箱內(nèi)，并做好觀測(cè)箱的保護(hù)。

2）所有監(jiān)測(cè)元件埋設(shè)時(shí)或監(jiān)測(cè)過(guò)程中損壞應(yīng)及時(shí)補(bǔ)埋。

3）元器件、基準(zhǔn)點(diǎn)、工控箱等設(shè)備埋設(shè)后，制作相應(yīng)的標(biāo)識(shí)和保護(hù)裝置，確保不受損壞。自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備天線需要設(shè)置警示管進(jìn)行保護(hù)，同時(shí)要以警示管為中心設(shè)置水泥保護(hù)井，且警示管不得覆蓋任何物品:傳輸總線中的液體需兩年更換一次;太陽(yáng)能板要定期清潔，保持表面無(wú)污物覆蓋；自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)備埋設(shè)后，應(yīng)定期巡視地表設(shè)備，包括太陽(yáng)能供電設(shè)備和地表傳輸線路；太陽(yáng)能供電系統(tǒng)中的工業(yè)蓄電池應(yīng)定期維護(hù)，保養(yǎng)。

4）監(jiān)測(cè)人員應(yīng)制定穩(wěn)妥的保護(hù)措施并認(rèn)真執(zhí)行，確保元器件不因人為因素和自然因素而受到破壞。

3.5 資料整理要點(diǎn)

1）所有測(cè)試數(shù)據(jù)應(yīng)真實(shí)、可靠，并有可追溯性；記錄必須清晰且不得修改。

2）自動(dòng)采集測(cè)試數(shù)據(jù)應(yīng)及時(shí)在計(jì)算機(jī)內(nèi)備份，確保不遺失。沉降觀測(cè)資料及時(shí)輸入沉降觀測(cè)管理信息系統(tǒng)，以保證各相關(guān)單位在觀測(cè)過(guò)程中實(shí)時(shí)監(jiān)控。

3）按照資料提交要求及時(shí)對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、分析、匯總、繪制有關(guān)分析曲線及完成有關(guān)報(bào)告。

4 注意事項(xiàng)

4.1 自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)注意事項(xiàng)

1）在維護(hù)基準(zhǔn)點(diǎn)區(qū)域時(shí)移動(dòng)測(cè)量設(shè)備，導(dǎo)致測(cè)量數(shù)據(jù)波動(dòng)或產(chǎn)生非真實(shí)位移誤差。

2）物位計(jì)、傳輸總線、設(shè)備箱、定位裝載箱擅自打開或拆解，導(dǎo)致設(shè)備不能正常工作、失效或損壞。

3）自動(dòng)化自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件在設(shè)定查詢時(shí)間時(shí)未按照實(shí)際需要時(shí)間設(shè)定，導(dǎo)致累計(jì)變形值計(jì)算有誤差。

4）物位計(jì)上蓋如果被打開，物位計(jì)的本身的上蓋密封立即破壞無(wú)法恢復(fù)，同時(shí)將造成全線系統(tǒng)密封破壞，無(wú)法恢復(fù)。導(dǎo)致系統(tǒng)全線數(shù)據(jù)失效。

5）系統(tǒng)設(shè)備中的測(cè)量設(shè)備設(shè)計(jì)為全路密封，如產(chǎn)生局部破損應(yīng)更換全線測(cè)點(diǎn)設(shè)備和管路。

4.2 沉降觀測(cè)注意事項(xiàng)

1）在沉降觀測(cè)實(shí)施過(guò)程中，觀測(cè)時(shí)間的間隔還要根據(jù)地基的沉降值和沉降速率進(jìn)行調(diào)整。必要時(shí)制定專項(xiàng)觀測(cè)方案進(jìn)行監(jiān)測(cè)：

①當(dāng)兩次連續(xù)觀測(cè)的沉降差大于4mm 時(shí)；

②當(dāng)出現(xiàn)沉降突變；

③地下水變化、暴雨、鄰近施工等外部環(huán)境變化時(shí)；

2）觀測(cè)應(yīng)持續(xù)到工程驗(yàn)收交由運(yùn)營(yíng)管理部門繼續(xù)觀測(cè)。當(dāng)中心地基處沉降觀測(cè)點(diǎn)沉降量＞10mm/d、豎向位移＞10mm/d 時(shí)，應(yīng)及時(shí)通知監(jiān)管部門，并要求停止填筑施工，待沉降穩(wěn)定后再恢復(fù)填土，必要時(shí)采用卸載措施。路基施工各節(jié)點(diǎn)時(shí)間應(yīng)具有沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)。

5 總結(jié)

為滿足我國(guó)高速鐵路建設(shè)的發(fā)展需要，加強(qiáng)路基沉降觀測(cè)的控制，確保高速鐵路建設(shè)質(zhì)量，本文通過(guò)自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)控制要點(diǎn)的分析，為高速鐵路路基工程沉降觀測(cè)提供參考。