涉铁自动化监测标准化操作分析探讨

1 引言

涉铁工程监测相较常规监测有诸多显著的不同，与常规监测相比而言有如下一低五高特点：安全冗余度低、安全风险高、监测频率高、阈值要求高、监测精度高、安全管理要求高。其中，安全冗余度低体现在一旦发生报警，即影响行车安全。需在整个监测过程中规范监测作业标准化流程，保障数据精准度。具有可操作性、数据精准，主要从项目前期筹备、监测过程管控、异常数据处理、数据分析总结汇报等方面做到精细化管理执行，以此来保障铁路安全。

2 监测前期筹划

前期筹划旨在通过调查、收集项目相关资料信息，预先评估施工对铁路设备设施的潜在影响，根据项目特点、风险等级及施工阶段划分，制定有针对性的监测方案，防范铁路结构发生较大变化而影响行车安全，确保铁路运营安全及施工本事安全。

2.1 踏勘施工现场，编制合理方案

项目中标后，开始收集项目相关资料，根据具体工程特点，组织专业人员踏勘现场，了解铁路设备设施状态明确监测对象，查清周边环境、现场条件，选定测站及基准点布设位置，确保测点通视、并全覆盖施工区域。依据设计指导意见、铁路规范、监测方案模板编制方案。经公司内审、监理审查、铁路部门专家会审，重点审查人员设备、测站测点布置、报警值等确定最优方案。如某项目盾构下穿铁路框架箱涵，现场受声屏障影响、框架箱涵遮挡，此工点共设置5 个全站仪测站，其中一台测站安装在两框架箱涵之间不足1m 的地方，同时铁路线上安装12 台静力水准仪监测点，此情况需经多个铁路设备管理单位现场配合调查和多种方案对比研讨，确定合理方案，为项目有效实施奠定基础。

2.2 组建项目团队，配置可靠设备

针对各项目技术难点及安全风险程度，以监测方案做指导，按照方案执行，组建项目团队，配备责任心强、经验丰富、专业扎实和安全意识强的项目负责人 选用团队协 业操作规范熟练和内业数据分析准确及时的项目成员，根据项目情况可备用 定作业人员，全方位 需求。仪器配置数量满足方案要求，根据项目规模储备适用的备用仪器设备 、元器件。仪器测量精度符合 相关测量规范规程要求，高速铁路采用0.5″级、普速铁路采用不低于1.0″级全站仪，选用坚固耐用、反应灵敏的棱镜，进场前落实设备检查、校准、测试，确保设备性能良好，从源头保障数据采集准确可靠。

2.3 规范作业流程，把控监测质量

根据涉铁监测特点，前期围绕方案编制、项目部建设、团队组建、设备配置、物资配置、协议签订及计划申报七个关键环节，见下流程图：

实施阶段围绕测点布设验收、初值采集、维护巡视、数据分析、数据反馈共享、应急处置及测点拆除七个关键环节，编制关键环节操作指南，形成《标准化管理手册》并动态更新。同时，公司应建立定期培训计划内容，主要培训铁路相关知识及测量相关内容、监测部门应阶段性有针对性的集中培训和项目部日常专题培训，对部分培训项目可用有奖知识竞赛、PPT 汇报解答、月度及年度考核方式进行，确保监测人员心中有标准、操作有依据。公司安质部门应在项目进场时、测点布设完成后、工程进展的各关键节点、以及月度和季度检查标准流程落实情况进行检查指导，需提出发现的问题并督促整改到位，对所有存在的问题应形成“涉铁监测问题清单库”，根据问题库情况对参建项目逐一排查，对存在的问题有则改之无则加勉，防范类似问题重复发生，确保各作业流程标准化。

3 严格落实过程管控

监测手段实施效果如何，最重要的是在项目实施阶段如何按照监测方案实施。为确保监测方案有效执行，需在关键环节、重要阶段运用科学的技术方法严格落实标准化操作，作业过程中加大管控力度，建立快速的数据信息反馈机制。

3.1 构建可靠网形，筑牢数据基础

依据方案、规范要求及相关管理文件要求开展监测网布设（现场安装见下流程图）：

①测站制作：测站应避开扰动区并采用人工开挖扩大基础、确保测站稳定、每个测站应能覆盖所设定的监测区域；② 基准点布设：基准点应布设在远离施工区域，不易被外界遮挡、不受外界振动影响且基础稳定，基准点棱镜应采用标准棱镜且均匀全覆盖监测点，数量不少于3 个，现场有条件时应尽可能多的布设；

③监测点布设：监测点布设位置应严格按照监测方案执行，测点布设需开挖时，应探挖避开管线、基础埋设牢固，测点安装在结构表面时位置应合理，安装在被测物体结构变化最大的位置，如桥墩顶部、接触网立柱适当高度处，测点应通视良好、标识清楚；

④ 试验桩布设：试验监测桩应设置在施工影响区域以外，且距离测站位置应相对较近不宜被破坏或影响的位置，基础位置地质稳定。

监测网布设完成且稳定后开始初始值采集，初始值应采用连续几天不同时间段有效观测数据，各有效观测数据应采用多种方式分析，如常用的算术平均值、平均偏差、方差、极差分析来确定测量值的离散程度，分析后初始值取其平均值。

般监测项目为中长期监测，因此应定期校核网型，确保其可靠。在路基栅栏网外、桥墩及测站处可增设人工复核点。对危险性极大区域可采用两套以上的独立全自动监测系统，以此构建的可靠网型为后续数据采集打下牢固基础。

3.2 运用合理的监测控制软件及平差软件

全站仪自动化监测应接入温湿度补偿模块，根据温度、气压、湿度传感器测定值进行自动修正，在条件允许的情况下每测回监测过程中，应增加基准 余观测来排除非施工的自身原因导致的数据波动。观测数据根据涉 论相结合的平差理论，通过对各自动采集数据进行经平差解计 据波动超出假定量和缺测点），经复测后触发预警，并对各自 能在监控软件上自动生成。涉铁监测项目所使用的监测系统应 升监测工作效率和数据精度。

3.3 建立快速的反馈机制，共享监测成果

根据监测方案、既定的应急预案及监测成果上报制度，与各参建单位建立反馈渠道；可采用微信群发送单次速报、电子版日报及每日数据变形情况；通过日碰头会、周例会、月例会等方式，共享日报、周报、月报、阶段报告和总结报告。正常情况下以文字报告的形式反馈监测结果，紧急情况下立即以短信、电话等方式向各参建单位反馈监测结果。监测项目负责人应确保24 小时电话畅通，现场负责人24 小时驻守现场，及时反馈监测数据成果，指导施工作业正常开展。日常监测主要有以下作业内容：

4 精准数据分析

监测数据分析的目的在于提炼不同阶段监测数据的有效信息反馈、变化规律及变形发展趋势，根据数据变化量了解施工过程中周边土体的变化规律，调整或优化施工相关参数，指导现场施工。并可优化以后类似项目的施工组织设计及监测方案，以达到控制铁路相关设备设施的变形，确保铁路运行安全。

4.1 辨别异常数据，联动应急响应

固定测站监测过程中引起的误差主要有系统误差以及外界环境影响误差，环境影响因素主要包括大气遮光、温差、气压、湿度等，虽然各个监测软件在测量过程中都进行了修正措施，但不能完全避免。另外测量的变形量包括误差与铁路自身变形以及施工引起的铁路变形，如何准确的评判由施工引起的变形值需进行精准数据分析。

同时，外部环境、列车运行、现场施工等因素都可能造成监测数据异常。数据出现异常时现场监测人员应第一时间查看施工现场有无异常，同步检查复核监测数据的准确性、监测点和控制点有无破坏、设备是否调平、数据采集设备是否异常，结合施工工况和以往监测经验，准确辨别异常数据，为后续施工提供合理的处理建议。如某项目在框架箱涵顶进下穿铁路施工期间，现场监测人员发现便梁支墩监测数据异常，联合各参建单位排查现场，发现便梁支墩处土体出现局部坍塌，施工单位采取加固措施后，数据明显趋于稳定。

4.2 抓住变化趋势，动态调整施工

内页作业人员通过统计单次变化速率，绘制单次变化时程位移曲线图，分析是否存在接近单日报警值的趋势；通过统计日变化速率，绘制日变化时程位移曲线图，分析累计变化量是否存在接近累计报警值的趋势；通过施工关键区域相邻测点、同断面测点数据对比，印证对应测点是否存在数据变化趋势。结合现场工况，存在变化不利趋势时，及时提醒，多方联动查明原因采取措施，避免险情发生。如某项目大盾构下穿铁路，监测人员能够第一时间捕捉到数据变化速率过快，立刻提醒各参建单位，采取了线路养护、调整盾构掘进速度、增加同步注浆和二次注浆量等措施，确保了线路运营安全。

4.3 借鉴类似项目，预测变化规律

各类邻营施工对铁路设备设施的影响具有规律性。根据各项目施工工况和地质情况分析数据变化规律，充分借鉴以往类似项目数据变化规律，总结项目特点，可建立数值计算模型，在相应项目作业过程中根据以往项目特点开展本项目数据变化趋势分析，提示监测人员了解施工各阶段数据可能出现的变化趋势，警示监测人员在项目关键节点、风险大的环节引起注意，确保铁路运营安全和施工正常开展，同时为类似项目的变化趋势预测分析提供有益支撑。

5 结论

涉铁监测安全大于泰山，因此在涉铁监测各个阶段必须以技术为先导、以制度为保障、以落实为关键，这样才能给涉铁施工提供及时精准的监测数据 为涉铁作业安全保驾护航。但自动化监测手段近年来无显著提高，目前主要依靠的方法仍然是全站仪、静力水准仪、摄影测量等，因涉铁监测具有其显著的特点，各种监测手段具有不同的局限性，如何选用更适合于涉铁施工监测的方法来测量其变形需要更进一步研究。

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作者简介：汉武军（1985-），男，汉族，甘肃兰州人，本科学历，副经理，研究方向：自动化监测的方法及效果。