CN114383568B - 一种基于比较理论确定铁路沉降的方法及系统 - Google Patents

一种基于比较理论确定铁路沉降的方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明属于基础领域，提供了一种基于比较理论确定铁路沉降的方法及系统。该方法包括，在基坑两侧边线垂直于铁路的交点处的铁轨部位，布设至少四个沉降监测点；测量并计算基坑开挖降水期间每个沉降监测点的沉降量；沿铁路自基坑开挖边线向两侧各第一设定距离范围外每间隔第二设定距离对称布设一对参考沉降监测点；测量并计算基坑开挖降水期间每个参考沉降监测点的沉降量，并计算每侧所有参考沉降监测点的平均沉降量；根据每侧所有参考沉降监测点的平均沉降量，得到路基由于自身原因产生的沉降量；基于每个沉降监测点的沉降量，结合路基由于自身原因产生的沉降量，得到铁路由于基坑开挖降水在每个沉降监测点产生的沉降量。

Description

一种基于比较理论确定铁路沉降的方法及系统
技术领域
本发明属于基础领域，尤其涉及一种基于比较理论确定铁路沉降的方法及系统。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
随着经济的发展，城市人口的增多，城市生活空间越来越拥挤。为了拓展生活空间，当今各个城市深基坑工程越来越多。深基坑工程在拓展了城市生活空间的同时也带来了一些问题。例如随着深度的增加，基坑在开挖过程中对周边环境产生的影响越来越大，这些影响主要包括周边建筑物变形，周边道路变形，周边管线变形以及周边既有铁路变形等。但是无论是《建筑基坑工程监测技术标准》GB50497-2019还是《建筑变形测量规范》JGJ8-2016，关于基坑开挖对周边环境的影响叙述比较笼统，只给出了变形的绝对值，以此绝对值作为控制基坑开挖降水对周边环境产生影响的控制指标，而对于产生变形的量是由于周边环境自身变形引起还是由于基坑开挖降水引起，即周边环境变形的本质原因，并无科学论证。
发明内容
为了解决上述背景技术中存在的技术问题，本发明提供一种基于比较理论确定铁路沉降的方法及系统，其通过数据论证基坑开挖过程中对周边环境（既有铁路）实际产生的沉降值，并能够计算垂直于铁路延伸方向的沉降坡度。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的第一个方面提供一种基于比较理论确定铁路沉降的方法。
一种基于比较理论确定铁路沉降的方法，包括：
在基坑两侧边线垂直于铁路的交点处的铁轨部位，布设至少四个沉降监测点；
测量并计算基坑开挖降水期间每个沉降监测点的沉降量；
沿铁路自基坑开挖边线向两侧各第一设定距离范围外每间隔第二设定距离对称布设一对参考沉降监测点；
测量并计算基坑开挖降水期间每个参考沉降监测点的沉降量，并计算每侧所有参考沉降监测点的平均沉降量；
根据每侧所有参考沉降监测点的平均沉降量，得到路基由于自身原因产生的沉降量；
基于每个沉降监测点的沉降量，结合路基由于自身原因产生的沉降量，得到铁路由于基坑开挖降水在每个沉降监测点产生的沉降量。
进一步地，至少两个所述沉降监测点在靠近基坑的一侧，至少两个所述沉降监测点在远离基坑的一侧。
进一步地，每侧至少两个所述参考沉降监测点在靠近基坑的一侧，至少两个所述参考沉降监测点在远离基坑的一侧。
进一步地，所述第一设定距离=基坑开挖深度×3。
进一步地，所述路基由于自身原因产生的沉降量=（一侧所有参考沉降监测点的平均沉降量+另一侧所有参考沉降监测点的平均沉降量）/2。
进一步地，所述铁路由于基坑开挖降水在每个沉降监测点产生的沉降量=每个沉降监测点的沉降量-路基由于自身原因产生的沉降量。
进一步地，基于铁路由于基坑开挖降水在每个沉降监测点产生的沉降量，结合铁路路基宽度，得到垂直于基坑边线坡面的沉降坡度。
进一步地，所述垂直于基坑边线坡面的沉降坡度为：
Figure 222007DEST_PATH_IMAGE001
其中，
Figure 104513DEST_PATH_IMAGE002
为沉降坡度，
Figure 519314DEST_PATH_IMAGE003
为铁路由于基坑开挖降水在靠近基坑一侧沉降监测点所产生的沉降量，
Figure 461862DEST_PATH_IMAGE004
为铁路由于基坑开挖降水在远离基坑一侧沉降监测点所产生的沉降量，DL为铁路路基宽度。
进一步地，沉降监测点A3与沉降监测点A1的连线所在的坡面垂直于基坑边线。
本发明的第二个方面提供一种基于比较理论确定铁路沉降的系统。
一种基于比较理论确定铁路沉降的系统，包括：
沉降监测点设置模块，其被配置为：在基坑两侧边线垂直于铁路的交点处的铁轨部位，布设至少四个沉降监测点；
第一计算模块，其被配置为：测量并计算基坑开挖降水期间每个沉降监测点的沉降量；
参考沉降监测点设置模块，其被配置为：沿铁路自基坑开挖边线向两侧各第一设定距离范围外每间隔第二设定距离对称布设一对参考沉降监测点；
第二计算模块，其被配置为：测量并计算基坑开挖降水期间每个参考沉降监测点的沉降量，并计算每侧所有参考沉降监测点的平均沉降量；
第三计算模块，其被配置为：根据每侧所有参考沉降监测点的平均沉降量，得到路基由于自身原因产生的沉降量；
第四计算模块，其被配置为：基于每个沉降监测点的沉降量，结合路基由于自身原因产生的沉降量，得到铁路由于基坑开挖降水在每个沉降监测点产生的沉降量。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明能够根据计算出的铁路由于基坑开挖降水在每个沉降监测点产生的沉降量，准确描述由于基坑开挖降水给周边铁路带来的沉降影响，然后通过将铁路由于基坑开挖降水在每个沉降监测点产生的沉降量与规范值相比较，即可做出基坑在开挖过程中周边环境是否安全的评价，提高了基坑安全的预警效果。
本发明通过计算出的沉降坡度能从数值上反映基坑开挖对不同距离的点位产生的沉降大小，从而使沉降影响结果具体化，数值化。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明示出的基于比较理论确定铁路沉降的方法的流程图；
图2是本发明示出的沉降点布设及基坑位置简图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
需要注意的是，附图中的流程图和框图示出了根据本公开的各种实施例的方法和系统的可能实现的体系架构、功能和操作。应当注意，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，所述模块、程序段、或代码的一部分可以包括一个或多个用于实现各个实施例中所规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为备选的实现中，方框中所标注的功能也可以按照不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，或者它们有时也可以按照相反的顺序执行，这取决于所涉及的功能。同样应当注意的是，流程图和/或框图中的每个方框、以及流程图和/或框图中的方框的组合，可以使用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以使用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
实施例一
如图1所示，本实施例提供了一种基于比较理论确定铁路沉降的方法，该方法包括以下步骤：
在基坑两侧边线垂直于铁路的交点处的铁轨部位，布设至少四个沉降监测点；
测量并计算基坑开挖降水期间每个沉降监测点的沉降量；
沿铁路自基坑开挖边线向两侧各第一设定距离范围外每间隔第二设定距离对称布设一对参考沉降监测点；
测量并计算基坑开挖降水期间每个参考沉降监测点的沉降量，并计算每侧所有参考沉降监测点的平均沉降量；
根据每侧所有参考沉降监测点的平均沉降量，得到路基由于自身原因产生的沉降量；
基于每个沉降监测点的沉降量，结合路基由于自身原因产生的沉降量，得到铁路由于基坑开挖降水在每个沉降监测点产生的沉降量。
具体地，本实施例的方案可以采用以下方案实现：
如图2所示：
1.某基坑开挖深度24米，基坑长45米，宽28米，本实施例以此为例对技术方案进行介绍。基坑左侧直线距离4.5米内有一条既有铁路。铁路路基为三七灰土，高3.5米，宽度DL=6米。
2.铁路路基由于土体自重及土体的固结排水作用会产生沉降，基坑开挖期间由于降水及应力释放亦会对既有铁路的沉降产生影响。现在按照《建筑基坑工程监测技术标准》GB50497-2019的设计思路，在基坑两侧边线垂直于铁路的交点处的铁轨部位，布设沉降监测点A1、A2、A3、A4。其中A3、A4在靠近基坑一侧，A1、A2在远离基坑一侧。布设完成后按照《国家一、二等水准测量规范》GB/T 12897-2006中关于二等水准的技术要求可以求得基坑开挖期间这4个监测点的沉降量。分别记录为
Figure 709916DEST_PATH_IMAGE005
、
Figure 130533DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 665420DEST_PATH_IMAGE007
、
Figure 778869DEST_PATH_IMAGE008
。
3.基坑开挖对周围环境的影响，依据土力学与流体力学以及部分规范的理论，现在通常认为是3倍基坑开挖深度范围。本基坑开挖深度为24米，故24×3=72米范围以外，既可认为基坑开挖对铁路变形无影响。沿铁路自基坑开挖边线向两侧各72米范围外每间隔20米对称布设一对沉降监测点。本基坑左侧布设L1、L2、L3、L4;右侧布设R1、R2、R3、R4。
4.按照《国家一、二等水准测量规范》GB/T 12897-2006中关于二等水准的技术要求测量出L1、L2、L3、L4以及R1、R2、R3、R4在基坑开挖降水期间的沉降量。分别记为
Figure 704100DEST_PATH_IMAGE009
以及
Figure 741457DEST_PATH_IMAGE010
。根据公式
Figure 802954DEST_PATH_IMAGE011
分别求得L1到L4的平均沉降量
Figure 87305DEST_PATH_IMAGE012
以及R1到R4的平均沉降量
Figure 562148DEST_PATH_IMAGE013
。
5.根据
Figure 590147DEST_PATH_IMAGE014
，求得由于路基自身原因产生的沉降
Figure 584779DEST_PATH_IMAGE015
。
6.根据步骤2测得的
Figure 774452DEST_PATH_IMAGE016
、
Figure 674275DEST_PATH_IMAGE017
、
Figure 302702DEST_PATH_IMAGE007
、
Figure 604371DEST_PATH_IMAGE008
，分别减去步骤5求得的
Figure 777994DEST_PATH_IMAGE018
，即为铁路由于基坑开挖降水产生的沉降量：
Figure 165113DEST_PATH_IMAGE019
，
Figure 534915DEST_PATH_IMAGE020
。
Figure 487827DEST_PATH_IMAGE021
Figure 284882DEST_PATH_IMAGE022
Figure 703837DEST_PATH_IMAGE023
Figure 877330DEST_PATH_IMAGE024
7.由于距离基坑远近的不同，基坑对铁路产生的沉降也不相同。所以定义
Figure 763377DEST_PATH_IMAGE025
为沉降坡度。
Figure 731333DEST_PATH_IMAGE026
DL为铁路路基宽度，本实施例为6米。通过
Figure 889782DEST_PATH_IMAGE027
即可求得垂直于基坑边线A1-A3剖面及A2-A4剖面的差异沉降角度。从而能量化基坑开挖降水对不同剖面的影响。
实施例二
本实施例提供了一种基于比较理论确定铁路沉降的系统。
一种基于比较理论确定铁路沉降的系统，包括：
沉降监测点设置模块，其被配置为：在基坑两侧边线垂直于铁路的交点处的铁轨部位，布设至少四个沉降监测点；
第一计算模块，其被配置为：测量并计算基坑开挖降水期间每个沉降监测点的沉降量；
参考沉降监测点设置模块，其被配置为：沿铁路自基坑开挖边线向两侧各第一设定距离范围外每间隔第二设定距离对称布设一对参考沉降监测点；
第二计算模块，其被配置为：测量并计算基坑开挖降水期间每个参考沉降监测点的沉降量，并计算每侧所有参考沉降监测点的平均沉降量；
第三计算模块，其被配置为：根据每侧所有参考沉降监测点的平均沉降量，得到路基由于自身原因产生的沉降量；
第四计算模块，其被配置为：基于每个沉降监测点的沉降量，结合路基由于自身原因产生的沉降量，得到铁路由于基坑开挖降水在每个沉降监测点产生的沉降量。
此处需要说明的是，上述沉降监测点设置模块、第一计算模块、参考沉降监测点设置模块、第二计算模块、第三计算模块和第四计算模块与实施例一中的步骤所实现的示例和应用场景相同，但不限于上述实施例一所公开的内容。需要说明的是，上述模块作为系统的一部分可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种基于比较理论确定铁路沉降的方法，其特征在于，包括：
在基坑两侧边线垂直于铁路的交点处的铁轨部位，布设至少四个沉降监测点；其中，至少两个所述沉降监测点在靠近基坑的一侧，至少两个所述沉降监测点在远离基坑的一侧；
测量并计算基坑开挖降水期间每个沉降监测点的沉降量；
沿铁路自基坑开挖边线向两侧各第一设定距离范围外每间隔第二设定距离对称布设一对参考沉降监测点；其中，每侧至少两个所述参考沉降监测点在靠近基坑的一侧，至少两个所述参考沉降监测点在远离基坑的一侧；
测量并计算基坑开挖降水期间每个参考沉降监测点的沉降量，并计算每侧所有参考沉降监测点的平均沉降量；
根据每侧所有参考沉降监测点的平均沉降量，得到路基由于自身原因产生的沉降量；所述路基由于自身原因产生的沉降量=（一侧所有参考沉降监测点的平均沉降量+另一侧所有参考沉降监测点的平均沉降量）/2；
基于每个沉降监测点的沉降量，结合路基由于自身原因产生的沉降量，得到铁路由于基坑开挖降水在每个沉降监测点产生的沉降量；
所述铁路由于基坑开挖降水在每个沉降监测点产生的沉降量=每个沉降监测点的沉降量-路基由于自身原因产生的沉降量；
基于铁路由于基坑开挖降水在每个沉降监测点产生的沉降量，结合铁路路基宽度，得到垂直于基坑边线坡面的沉降坡度；
所述垂直于基坑边线坡面的沉降坡度为：
Figure 642493DEST_PATH_IMAGE001
其中，
Figure 760491DEST_PATH_IMAGE002
为沉降坡度，
Figure 701771DEST_PATH_IMAGE003
为铁路由于基坑开挖降水在靠近基坑一侧沉降监测点所产生的沉降量，
Figure 563416DEST_PATH_IMAGE004
为铁路由于基坑开挖降水在远离基坑一侧沉降监测点所产生的沉降量，DL为铁路路基宽度。
2.根据权利要求1所述的基于比较理论确定铁路沉降的方法，其特征在于，所述第一设定距离=基坑开挖深度×3。
3.一种基于比较理论确定铁路沉降的系统，其特征在于，包括：
沉降监测点设置模块，其被配置为：在基坑两侧边线垂直于铁路的交点处的铁轨部位，布设至少四个沉降监测点；其中，至少两个所述沉降监测点在靠近基坑的一侧，至少两个所述沉降监测点在远离基坑的一侧；
第一计算模块，其被配置为：测量并计算基坑开挖降水期间每个沉降监测点的沉降量；
参考沉降监测点设置模块，其被配置为：沿铁路自基坑开挖边线向两侧各第一设定距离范围外每间隔第二设定距离对称布设一对参考沉降监测点；其中，每侧至少两个所述参考沉降监测点在靠近基坑的一侧，至少两个所述参考沉降监测点在远离基坑的一侧；
第二计算模块，其被配置为：测量并计算基坑开挖降水期间每个参考沉降监测点的沉降量，并计算每侧所有参考沉降监测点的平均沉降量；
第三计算模块，其被配置为：根据每侧所有参考沉降监测点的平均沉降量，得到路基由于自身原因产生的沉降量；所述路基由于自身原因产生的沉降量=（一侧所有参考沉降监测点的平均沉降量+另一侧所有参考沉降监测点的平均沉降量）/2；
第四计算模块，其被配置为：基于每个沉降监测点的沉降量，结合路基由于自身原因产生的沉降量，得到铁路由于基坑开挖降水在每个沉降监测点产生的沉降量；
基于铁路由于基坑开挖降水在每个沉降监测点产生的沉降量，结合铁路路基宽度，得到垂直于基坑边线坡面的沉降坡度；
所述垂直于基坑边线坡面的沉降坡度为：
Figure 211435DEST_PATH_IMAGE001
其中，
Figure 765913DEST_PATH_IMAGE002
为沉降坡度，
Figure 397752DEST_PATH_IMAGE003
为铁路由于基坑开挖降水在靠近基坑一侧沉降监测点所产生的沉降量，
Figure 656564DEST_PATH_IMAGE004
为铁路由于基坑开挖降水在远离基坑一侧沉降监测点所产生的沉降量，DL为铁路路基宽度。
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