姚保华
北京路鹏达建设发展有限责任公司,北京 102200
摘要：随着城市市政工程及轨道交通线网的不断建设，新建工程穿越既有轨道交通的情况也越来越多。施工对周边土体和桩基的影响进而会传导到桥梁的上部结构，影响桥梁和轨道交通的变形。如何减少施工对周边环境的扰动，监控既有轨道交通在运行过程中的安全，是施工中需要解决的重要问题之一。本文以北京市七里渠综合管线及道路工程下穿既有地铁昌平线朱辛庄站~巩华城站区间及8号线出入段线高架桥为例，介绍了工程下穿高架桥情况，并根据安全评估报告、设计图纸以及现场实际情况，制定了详细的监测方案。通过整个监测阶段，总结分析了自动化监测技术在高架桥结构变形中的应用。
关键词：测量机器人；自动化；变形监测；高架桥
1 引言
随着建设工程的“高”、“大”、“深”、“紧”等风险特点突出的高难度工程数量不断增加，其安全施工和运营要求也在不断加大。高精度、高效率、全自动化的变形监测设备在此背景下得到了越来越广泛的应用。通过监测工作的实施，掌握施工过程中对既有线桥梁、路基、轨道结构变化的影响，为施工和运营人员提供及时可靠的数据和信息，为及时判断既有线结构和运营安全提供依据，避免恶性事故的发生，确保既有线安全运营。
2 工程概况
本工程位于昌平区朱辛庄北路与回昌东路交叉处，沿朱辛庄北路敷设。新建基坑采用明挖法，断面宽度为11.5m，开挖深度为6.2m，采用钢板桩围护，北侧钢板桩深度约为4.9m，南侧钢板桩深度为7.3m，南侧采用φ150@600复合锚杆桩梅花形布置并进行注浆加固，深度同钢板桩。在穿越段基坑边距离既有地铁昌平线桥墩外边最小水平净距约1.6m，新建基坑底位于既有高架桥承台以下。两者剖面位置关系见图1。
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图1 新建基坑与高架桥相对位置关系剖面图
3 监测方法与过程
3.1 自动化监测系统
自动化监测系统由采集单元、数据传输单元和远程控制单元组成。测量机器人使用徕卡TM30全站仪，其测角精度为0.5″，测距精度为1mm+1×10-6×D（D:所测距离），搭配马达驱动和目标自动识别（ATR）技术，可以长距离自动精确照准目标，能满足最高精度的测量要求。现场将采集到的数据通过无线传输单元传输至远程控制中心服务器，监测人员根据现场施工和地铁运营情况设置控制参数。通过平差软件对数据进行分析处理，及时反映梁体结构竖向和横向位移量。
3.2 基准点及监测点测设
本工程对地铁昌平线朱辛庄站~巩华城站区间K23+407~K23+487及8号线出入段线高架桥CRK0+000~CRK0+080，四线80米范围内的桥梁、桥墩及轨道结构进行监测。根据施工场地条件，将测站设置在施工影响范围外的稳定位置。每个工作基站仪器周边布置3个基准点，基准网采用独立坐标系统。每个桥墩对应桥梁两侧位置布设1个监测点，共布设14个自动化测点。
3.3 测点埋设及技术要求
监测点埋置时，通过冲击钻孔将一个深度约10cm的孔钻穿桥梁结构和路基结构，然后将强制监测标志放入孔内，缝隙内填充锚固剂。埋设监测点标志时，注意保证监测点的通视性。
3.4 监测控制值与预警管理标准
对于地铁线路，为保证地铁的正常运营，允许偏差应符合《北京市地铁运营有限公司企业标准技术标准工务维修规则》，各监测项目的控制值见表1。
表1 高架桥结构变形控制指标（mm）
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3.5 数据采集及处理
本工程根据现场情况采用小角度测量方法，对测量结果进行差分处理。即：按导线测量的方法测量测站点（基准点）至其它基准点和变形点的斜距、水平角和垂直角，将测站点至具有代表性气象条件的基准点测量值与其基准值（基准网的测量值）相比，求得差值。由于变形观测采用相同的仪器和方法，且基准点均埋于稳定断面内，故认为基准点是稳定的，其差异是外界条件影响的结果。每个观测站可以在短时间内完成，同时是基准点和变形点同时观测。可以认为外界条件对基准点和变形点的影响是相关的，可以将基准点的差值加到变形点的观测值上进行微分处理，计算出变形点的三维位移。根据桥墩轴线方向与坐标北方向夹角，将变形点平面坐标投影至桥墩轴线和垂直轴线方向上的变形，计算得出桥墩横向变形量和纵向变形量，竖向变形为变形点的高程值与初始测值之差为竖向变形的变化量。
4 监测成果分析
根据2018年3月12日至2018年4月15日期间的自动化监测数据制定的以监测时间为横轴，累计沉降量为纵轴的位移曲线图，如图2。结合现场的实际情况可以看出，施工引起的结构位移变形量较小，随着基坑开挖深度的增加，梁体和承台竖向位移逐渐增加，最大值为2.19mm，均未超过控制值。深基坑开挖结束至回填桥梁监测数据无突变异常情况，变形量较小且趋于稳定。
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图2 梁体竖向位移累计变形值随时间变化曲线图
5 结语
通过测量机器人的自动化监测系统在本工程中的应用，我们实现了对高架桥全天候监测，不仅降低了人力成本、提高了测量效率，还减少了人为测量误差。该监测数据成果，为深基坑施工过程中对高架桥的影响提供了宝贵的数据，使设计单位和地铁运营单位及时掌握线路的安全状态。高桥梁的结构变形涉及到轨道交通的运行、维护和管理，因此在保障公共出行交通安全方面有着重要的意义。
参考文献：
[1]彭家真.关于变形监测技术在桥梁监测中应用的探讨[J].环球人文地理.2018(24):34.
[2]七里渠综合管线及道路工程下穿既有地铁昌平线朱辛庄站~巩华城站区间及8号线出入段线高架桥变形监测总结报告.2018.