创新推广项目 | 顶推式框架桥穿越地铁机场线自动化监测技术

完成单位：

北京城建勘测设计研究院有限责任公司

主要完成人：

陈林 刘永勤 王志京 曹宝宁 石磊 杨明 任干 范静雅 王彪 刘丹 李文聪 吴丽丽 韩飞 佟亚静 王剑

1. 关键技术内容及技术路线

框架桥穿越地铁机场线线施工段长55米，采用顶进法施做机场线上方框架桥，同时在框架桥内增加配重，通过机场线区间隧道上方土压的平衡，从根本上减少机场线区间隧道的上浮变形。本项目以自动化及人工辅助监测为作业方法，研究了自动化实时数据获取与自动化处理相关关键技术，项目通过利用已有成果与自主研发，解决了以下关键技术问题：

1 框架桥顶推期间监测数据实时采集实时反馈；

为保证机场线轨道的绝对上浮量不宜超过2mm，采用顶进法施做机场线上方框架桥，同时在框架桥内增加配重，通过机场线区间隧道上方土压的平衡，从根本上减少机场线区间隧道的上浮变形。

施工布序：施做隔离桩－预制1号和2号框架桥增加配重－施做顶推靠背及滑板－顶推框架桥就位后开挖3号桥基坑，3号桥结构施做完成后凿除隔离桩

2 增加点对点反馈平台使施工方可自主使用自动化监测系统。

传统的自动化数据报送方式总会有一定的滞后性，信息反馈到施工方时，不可避免的缺失了一定的时效性，更由于本工程是框架桥顶推增加配重的方式保证地铁变形不超过2mm，在基坑开挖及框架桥顶进过程中对数据的准确及时性有很高的的要求，因此在以前的自动化服务系统上增加了一套点对点的无线数据采集模块，安排专人现场配合施工方自由控制自动化采集系统，自主根据需求设置采样频率及周期，自由接收监测数据，根据监测数据及时调整施工方式方法。

2. 在环保、节能、创新方面的指标

自动化监测系统主要指标设计

自动化监测设备：电容式静力水准仪48台

自动化监测精度：单点精度0.1mm，分辨精度0.01mm

自动化监测采集频率：穿越施工期间30分钟/次，框架桥顶推期间实时监测

自动化系统信息反馈：通过传输模块实时传输到互联网，有超标数据自动发送手机短信。

采用自动化手段监测结构变形极大的节省了人力物力，能实时获取监测数据，数据超标情况下，不用人为干预，直接将预警情况信息发送各方，节约了时间成本，可以及时启动应急预案，避免财产安全的损失。

3. 主要技术特点和创新点

（1）在框架桥顶推施工期间，框架桥施工土体卸载将引起机场线隧道结构的上浮。

（2）机场线列车采用直线电机技术。直线电机可直接将电能转换成直线运动机械能，而不需要任何中间转换机构的传动装置。钢轨支承、导向，依靠电磁力非轮轨粘着力驱动。

（3）采用顶进法施做机场线上方框架桥，同时在框架桥内增加配重，通过机场线区间隧道上方土压的平衡，从根本上减少机场线区间隧道的上浮变形。总顶力约123754KN，每米最大顶力为3468KN，顶程约55m。

（4）在框架桥顶进期间，利用远程自动化监测系统对隧道结构进行实时监测，进而反映出感应板的状态变化，监测的最小分辨率可达0.01mm，再利用人工监测确定感应板的几何尺寸，将监测信息及时、准确地反馈给该工程参建各方，促使施工方根据实时反馈的监测数据信息采取相应的有效处理措施，使区间结构的变形始终保持在合理的范围内，确保地铁机场线的正常安全运营，保证广大市民的正常出行。

1. 技术成果评价

“框架桥顶推穿越机场线”项目在实施过程中，一方面，我院提交的详实、可靠的第三方监测成果数据，避免了一些因设计保守而产生的不必要浪费，在一定程度上节约了工期。达到立项目标。

我院第三方监测工作做到了全面、细致、准确且及时，保证了框架桥顶推穿越机场线工程在建设过程中未出现重大安全技术事故，成功规避了风险，避免了工期损失和经济损失，受到了业主单位的充分肯定与好评。

本项目在2015年度北京市优秀测绘地理信息工程评选中获得一等奖。

2. 使用效果评价

从监测实施过程及监测结果来看，本套专项监测方案和沉降监测成果分析思路科学合理、切实可行，不仅成功满足了不限速安全运营沉降变形监测要求，保证了地铁机场线的运营安全，也开创了地铁机场线感应板变形监测的先例，达到了国内同类工程的领先水平，为今后同类工程的监测工作积累了宝贵经验。

1. 直接经济效益

（1）为框架桥顶推穿越地铁机场线工程建设的带来经济效益

一方面，通过提交的详实、可靠的第三方监测成果数据，避免了一些因设计保守而产生的不必要浪费，在一定程度上节约了投资成本。另一方面，我院第三方监测工作全面细致且准确及时，保证了框架桥顶推工程在建设过程中未出现重大安全技术事故，成功规避了风险，避免了人员伤亡、经济损失和工期损失。

（2）为企业带来的经济效益

基于本项目第三方监测工作的成功应用，为我院今后继续在全国承接在建地铁项目第三方监测工作打下良好的基础，该项工作已成为我院近几年一个显著经济增长点，为我院带来极大的经济效益。

2. 社会效益

目前，北京同时开工建设的影响既有地铁结构的工程众多，基于第三方监测工作率先系统化的在本工程中成功应用完成，总结出了非接触自动化监测的要点和经验，势必对北京市甚至全国其他城市在建设临近地铁线路工程的安全风险技术管控工作有着重大的借鉴意义。

同时，本项目实施过程中应用的非接触精密监测等先进监测技术手段，还开创性的成功实现了监测信息实时报送，这些新技术方法的应用和新技术路线的创立对促进行业技术进步，推动行业不断向前发展有着重要意义。