北京城市铁路的变形监测

摘 要 介绍北京城市铁路圆明园段运行监测技术,着重介绍了 电子 式静力水准仪和位移传感器的 应用 。

关键词 铁路 变形测量 监测 静力水准 位移传感器

2002 年9 月刚刚通车的北京西线城铁,作为首都西北部的 交通 动脉,不允许中断或出现安全事故。为此,受北京地铁集团有限责任公司委托,在隧道开挖期间,对该段铁路进行连续监测。为确保人身和机车运行安全,只允许在线路停电期间(每日22 时至次日凌晨3 时),进入轨道进行测量。

我们采用静力水准和数码位移传感器技术,结合常规工程测量 方法 对该段线路进行连续监测,取得了良好的效果。

1 测试方法与测点布置

对于运行中的城市铁路,轨道的垂直位移和水平位移至关重要,考虑到铁轨、轨枕和扣轨的整体作用,分别在轨道的顶部、侧面、轨枕和路肩设置了观测点;由于铁轨表面不能安装传感器,采用精密水准仪测量其表面的垂直位移;采用安装在轨枕侧面的位移传感器,连续测量轨道整体的垂直位移;采用全站仪测量轨道的水平位移;采用静力水准仪连续测量路肩的垂直位移。此外,采用精密水准仪测量隧道拱顶垂直位移,以指导隧道的开挖。

(2) 轨道的沉降观测:

1) 轨顶沉降测量:采用重复精密水准测量方法,每天在线路停运期间进行高程测量。垂直位移监测网的观测点选在轨道顶面, 位置与路肩测点相同,在隧道中心与铁道相交位置的两侧距隧道中心线6 m 处,各增加1 点。每条轨道7 点,4 条轨道共28 个观测点,组成4 条支水准路线,基准点选在变形区外。

2) 轨枕沉降监测:为对轨道沉降进行连续观测,采用数码位移传感器系统, 对轨枕的变形进行测量。沿隧道方向中线和每条轨道相交处布置观测点,每个观测点安装1 台传感器。

(3) 隧道拱顶的沉降测量:采用重复精密水准测量方法,测量隧道拱顶沉降。测点间距4 m , 整个隧道内共设7 个测点,随隧道的开挖布设。

(4) 钢轨爬移的测量:采用重复角度观测方法, 分别测量4 根轨道的纵向水平位移(爬移) 。观测点专用钢尺分别布置在每条轨道侧面B 、C 两点,组成平面监测网,观测台设在距钢轨两侧各20 m 处。

2 测试仪器与系统

2. 1 静力水准测试系统2. 2 位移传感器测试系统

2. 4 SET -2C 全站仪

电子 测角主要技术指标:水准器轴与竖轴的垂直度:0. 1 格;照准误差:9. 0″;角度最小显示:0. 5″, 横轴与竖轴的垂直度:10. 0″;一测回水平方向标准差:1. 0″。

3 测试结果与 分析

图1 路肩沉降曲线图 -28. 7 mm ; 可以看出,它的变化趋势与静力水准测量是一致的,区别在于它设置了4 条导线,因此有4 簇曲线。

(4) 轨道爬移:轨道爬移时程曲线图表明,4 条轨道8 个点的位移量集中在-1. 0～2. 0 mm 范围内,上行东侧轨道位移量最大为1. 8 mm ; 下行东侧最大位移量为-1. 0 mm 。它们呈振荡趋势,在隧道贯通后的短期振荡最大,然后回落, 规律 不明显。

(5) 轨枕沉降:轨枕沉降时程曲线图表明,位移范围: -0. 38～ + 0. 59 mm 。从铁轨及其基础的结构看,铁轨、轨枕、碎石和路肩的沉降趋势应该一致, 路肩及路基变形量最大;铁轨和轨枕的整体结构使变形量减小;由于事先加装了横跨变形区的重型扣轨,因此实际变形更小;此外,位移传感器的基点的形式和质量也将 影响 测量值。由于篇幅所限,部分数据曲线图未给出。

参考 文献

〔1〕 李青岳等. 工程测量学. 北京:测绘出版社,1995.