[发明专利]一种交叉穿越既有线的既有线变形监测系统及方法

说明书

本发明涉及一种交叉穿越既有线的既有线变形监测系统及方法，交叉穿越既有线即为新建线路上跨或下穿既有线路，既有线路依据第一阈值和第二阈值划分为若干不同影响区域，新建线路依据第三阈值划分为若干施工区域，监测模块在不同影响区域设置有差异化的监测布置方案，数据处理模块基于变形数据的空间分布规律和时间变化规律向施工指导模块输出计算结果以优化调节新建线路的施工设计和施工过程。既有线路和新建线路基于相对位置关系和影响强度划分为若干区段，将施工中的动态变化因素纳入参考并针对性地设置既有线路的变形监测方案，提高变形监测的准确度和合理性，对于交叉穿越既有线的施工设计和安全管理具有重要意义。

技术领域

本发明涉及轨道交叉施工领域，尤其涉及轨道交叉施工中的数据监测与安全保障，具体为一种交叉穿越既有线的既有线变形监测系统及方法。

背景技术

城市化进程带动轨道交通迅速发展，大城市轨道交通进入组网规划建设阶段，而轨道交叉施工是其中的重点和难点，例如新建地铁穿越既有地铁隧道和车站的近接施工过程。新建线路与既有线路的空间关系分为并行和交叉两种，交叉又可分为上交叉和下交叉，上交叉即为新建线路从既有线路上方穿越，下交叉即为新建线路从既有线路下方穿越。

新建地铁线路在交叉穿越既有地铁线路时，新建地铁线路会引起地层的位移和变形，同时，新建地铁线路和既有地铁线路之间也会存在复杂的相互作用。新建线路的近接施工过程对既有线路的影响因素包括：隧道间隔、相对位置、新建线路规模、新建线路施工方法、地形地质条件和既有线路结构等。当新建线路隧道在既有线路隧道上方穿越时，既有线路隧道会向上拉伸变形，损伤既有线路隧道的拱作用，增大既有线路隧道的衬砌载荷；当新建线路隧道在既有线路隧道下方穿越时，既有线路隧道会发生沉降，有可能发生超过允许范围的轨道变形。在既有线路已投入运营的情况下，新建线路不仅要保证新建线路的结构施工顺利完成，而且也要保证既有线路的安全和正常运营。

因此，在新建线路的近接施工过程中，对既有线路进行变形监测与变形控制可针对既有线路的安全状态进行持续监控，也可以依据既有线路的监测结果动态调整新建线路的施工策略，对于轨道交叉近接施工具有重要意义。

现有技术中，例如公开号为CN105089698A的专利文件公开了一种地铁隧道下穿既有铁路的沉降控制方法，运用动力有限元理论建立线路结构-路基-土层三维计算模型，模拟分析不同隧道埋深、不同开挖方式下地铁隧道施工引起的隧道结构、土层和轨道基础之间的变形关系；并结合既有地铁隧道的下穿施工资料，总结归纳地铁隧道下穿施工时隧道开挖对既有线路基础的变形影响因素、变形影响规律以及对轨道不平顺的影响规律；基于既有铁路变形控制指标体系中对轨道静态几何尺寸、动态质量容许偏差管理的相关要求，提出地铁隧道下穿既有铁路的沉降控制指标；施工过程中实时监测的路基沉降量超过所述沉降控制指标，则发出报警。

该专利的技术方案通过结合计算模型、施工条件和既有变形控制指标的方式给出沉降量和沉降速率的控制指标，并对比实测数据以获得施工参考。但该技术方案仅给出不同速度下的沉降评判指标，并未将地铁隧道下穿施工过程的动态影响纳入参考，难以将测得的沉降数据与施工过程的动态影响因素结合起来，有针对性地指导地铁隧道下穿的近接施工过程。

公开号CN103775098B的专利文件公开了一种基于列车震动的立体交叉隧道施工的分区监测方法及装置，该方法包括：接收第一数据，包括：围岩级别、交叉角度、交叉净距、通车速度；根据第一数据得出第一隧道上待监测位置处的动力影响准则值；将计算得出的所述待监测位置处的动力影响准则值与预先存储的分区基准值进行比较，确定所述待监测位置的分区等级。本发明通过接收第一数据，计算得出后建的第一隧道任意检测位置处的动力影响准则值，将动力影响准则值与预先存储的分区基准值进行比较，从而确定第一隧道任意位置的分区等级，方便在施工前，对先建隧道通车状态下列车荷载对后建隧道的结构动力影响进行量化，指导施工过程中隧道支护结构设计及减震措施选择。