济南轨道交通集团第一运营有限公司 山东济南 250306
摘要：随着社会的高速发展，地铁不仅为人们提供了更加便捷的出行方式，也成为城市发展的重要标志。结构监测关系到地铁土建工程的施工质量与后续工作，做好轨道动态检测，则有助于完善其结构检测，需要引起重视。本文以轨道专业设备组合形成的轨道结构为一个研究整体，以土建结构组合形成另一个研究整体，通过分析了解两个研究对象之间的内在联系，在对轨道结构进行动态检测的同时间接监测土建结构的设备状态。提出了将原本应用于轨道几何状态检测的设备工具及检测数据作为一种辅助方式，并且拓展到土建结构的监测管理的方法，弥补运营线路中土建结构设备监测周期长、病害隐蔽难发现等不足，为城市轨道安全运营提供坚实保障。
关键词：轨道动态检测；地铁土建结构；土建结构监测
1轨道动态检测数据影响因素
本文以某地铁线路为例，线路为整体道床结构形式时，轨道结构主要包含钢轨、扣件、轨枕在内的统一研究整体（下文称为对象一），断面内除轨道结构外的土建结构综合为另一个研究整体（下文称为对象二）；线路为碎石道床结构形式时，轨道结构主要为包含钢轨、扣件、轨枕、碎石道床在内的统一研究整体（下文称为对象三），断面内除轨道结构外的土建结构综合为另一个研究整体（下文称为对象四）。
1.1轨道结构对轨道动态检测数据影响
结合GJ-6检测系统原理可知，对象一、三在轨道高低和水平（超高）项目检测中能够影响检测结果的因素主要有：1）钢轨病害缺陷，例如高强度的钢轨波磨、无缝线路焊接接头处的高低接头病害等；2）扣件病害缺陷，例如轨下垫板/板下垫板缺失造成的空吊病害等；3）线路中轨枕空吊病害；4）线路整体碎石过渡段软硬结合部位的竖向结构刚度差异。对象一、三在轨道轨距项目检测中能够影响检测结果的因素主要有：1）钢轨磨耗。钢轨垂直磨耗与作用边的侧向磨耗都能影响轨距检测结果；2）扣件横向不稳定性。扣件中钢轨轨底与扣件挡肩或轨距块离缝，扣件锚固螺栓与轨枕的联结失效都会导致扣件横向稳定性不良；3）道碴不密实或轨枕病害导致的线路横向稳定性不良。尽管轨道结构存在的病害缺陷可以通过轨道动态检测数据结果表现出来，但是轨道结构中的各种病害缺陷都有一定的影响范围，在影响范围以外显示出来的检测数据结果缘由是值得思考的问题。
1.2土建结构对轨道动态检测数据影响
1.2.1土建结构形式与状态直接或间接影响着其它专业设备状态
在对线路进行轨道动态检测中常发现轨道结构良好的线路区段仍然出现异常检测数据，很多土建结构病害在高精度的GJ-6轨检系统检测过程中都能有数据体现，同时在专业人员的配合下也能在现场设备检查结果中予以核实确认。研究成果已经表明，高速铁路中桥梁结构变形映射至轨面几何形态中呈现出定量化的变化关系。运行线路中钢轨变形最值与桥梁结构变形幅值呈线性关系，桥梁结构变形幅值越大钢轨变形最值相应增大[1]。梁体结构变形表现形式多种，梁体的纵横向位移变形、扭转变形、支座变形、墩台变形、梁体的上拱或下挠变形等。这些结构变形因素中的一种或几种变形在满足适当条件下都能映射至轨面几何形态中表现出来。地铁运营线路虽与高速运营铁路存在差异，但结构形式与轨面之间的关系仍具有借鉴意义。
1.2.2土建结构沉降会影响轨面不平顺
当土建结构发生不均匀沉降时无砟轨道结构在自重荷载和列车动荷载的共同作用下发生跟随性沉降变形。各层沉降幅值依次增大，沉降值越大轨面不平顺越明显，在特定沉降波长条件下，沉降值超过25mm时轨道结构与土建结构发生脱空，轨面不平顺明显显现出来。在线路动态轨道检测结果中轨面不平顺的值与土建结构沉降值成正比关系，并且在某特定范围内有放大或收缩一定影响值[2]。结构沉降能导致轨道线路几何状态不平顺，最终通过轨检系统在检测结果中显现。
对象三、四作为与轨道专业设备的直接联系的土建设备，是轨道专业设备安装的基础，当对象三、四出现病害缺陷时引发轨道整体结构稳定性差异导致线路检测结果数据异常。这种异常时常以超出轨道结构影响范围以外的检测数据值表现出来。
2轨道动态检测数据中土建结构引起的异常识别与应用
2.1桥梁竖向挠曲变形
某地铁线路7K+200～8K+400区段位于30m箱型混凝土简支梁上，上下行共线，在线路周期性动态检测中均出现周期性高低不平顺状况。轨道高低不平顺呈现显著周期性特征，周期性波峰最小值2.27mm，最大值4.51mm，波长约为30m。经现场确认轨道结构内的钢轨、扣件、轨枕等设备良好，周期性波长长度与桥梁跨度一致，对检测结果数据进行上下行叠加对比，左右股叠加对比均能耦合满足。桥梁竖向挠曲变形在一定幅值后体现在钢轨几何形态变形中，最终在轨道的动态几何检测中以周期性的高低不平顺形式显现并在检测波形图中呈现。
2.2局部结构沉降
2016年4月某地铁线路在轨道动态检测时发现线路下行8K+700左右高低突发异常，高低峰值13.28mm，谷值13.71mm，9.15m范围内高低变化值26.50mm，轨道专业人员现场检查此处轨距、轨向、水平参数均在正常范围内。后续土建专业人员在详细检查后确认该区域存在结构沉降病害[3]。此案例进一步表明轨道动态检测在辅助监控土建结构状态，发现土建结构病害中具备一定作用。
2.3轨道动态检测在土建结构管控中的应用
地铁桥隧结构具有形式多、数量大、分布广的特点，部分结构病害隐蔽性强、发展快、后果影响严重。能有效借助高精度的动态轨道检查设备加强对土建结构的监测，既能提高监测效率还能及时发现和处理部分土建结构病害，利用持续的轨检数据跟踪分析能有效掌握和分析土建结构病害的发生、发展过程并做好过程管控[4]。将轨道动态检测技术运用在土建结构监测中，一方面能加强专业人员之间的联系沟通，通过轨检数据分析研究和现场比对检查不断提升专业人员的技能水平；另一方面，充分利用轨道动态检测设备辅助对土建结构的变形情况进行测量；最后通过对轨检数据的识别和分析，能对土建结构中的隐蔽性较强的病害进行发现和监控。结合本文的多个现实案例，可以考虑利用轨道动态检测设备对桥梁结构变化、整体道床脱空、局部结构沉降等进行辅助监控，提高设备利用率，加强土建结构变形管控。
结语：
1）轨道动态检测中数据结果并非完全由轨道结构影响。2）轨道动态检测中对地铁运营线路中的整体道床脱空、结构沉降等土建结构病害及高架线路中桥梁竖向挠度特征都能在轨检数据中直观表现。3）运营线路中土建结构管控过程中存在巡检周期长、病害隐蔽难发现等困难，借助其他辅助监测手段能加强土建结构设备的状态管控。4）轨道结构与土建结构之间的紧密联系，通过轨道动态检测数据分析可以判断轨道几何状态与土建结构状态，将地铁轨道动态检测运用拓展至土建结构的变形监测，为土建结构的养护维修、病害治理和安全管控提供数据支撑，为城市轨道安全运营提供坚实保障。
参考文献：
[1]鄢新海.浅谈轨道动态检测资料在线路维修中的应用[J].居舍，2018（25）：207.
[2]刘继平.基于VBA的轨道动态检测数据统计分析应用程序开发[J].铁路计算机应用，2018，27（08）：53-56.
[3]戴振书.浅谈轨道动态检测资料在线路维修中的应用[J].山东工业技术，2018（05）：186.
[4]陶凯，梁志明，徐贵红，田新宇.城市轨道交通轨道几何状态动态检测分析研究[J].现代城市轨道交通，2015（05）：48-51.