TS-DInSAR大区域多尺度沉降监测与精度评定

合成孔径雷达时序差分干涉(TS-DInSAR)已被广泛应用于高铁沿线大区域、多尺度的地面沉降监测方面,但缺乏相应的精度指标。因此,可利用升降轨平台时序解算结果和大量精密水准数据,对大区域内不同尺度的沉降监测结果进行精度评定和分析。研究区域覆盖北京、天津和雄安新区等(面积约3.4×104km2)京津冀核心区域,选取2015年11月～2018年3月51景降轨Sentinel-1A/B和2016年5月～2018年2月44景升轨Sentinel-1A作为数据源,利用TS-DIn SAR分别获取的升降轨平台沉降速率进行交叉验证;另一方面,结合PS点至解算参考点的距离、多尺度沉降速率等精度影响因素,利用大量高铁沿线精密水准数据对同时段PS点的沉降量进行详细的精度评定。研究表明,研究区域内存在不同尺度的沉降,有较多沉降漏斗;升降轨平台监测结果基本一致,标准差为6.47 mm/a;利用大量高铁沿线水准数据对同时段升轨平台沉降量进行验证,中误差为4.17 mm,PS点沉降监测误差与至参考点的距离呈线性关系,在20～80 km的距离内,中误差由2.9 mm递增到4.17 mm;同时,沉降监测误差与PS点沉降速率之间呈现随机分布关系,证明在沉降速率90 mm/a以内的不同尺度沉降监测精度基本相同。研究结果显示:TS-DInSAR能够为平原区域内的基础设施沿线区域沉降监测提供精度可靠的时序数据集,获取的TS-DInSAR沉降监测精度参考指标可应用于高铁等重大基础设施的勘测和运营。     

运营高铁车站黄土路基沉降特征及原因分析

针对黄土地区某高铁车站路基沉降病害问题,选取典型区域,采用PS-InSRA技术对变形区域进行监测,获取2017年2月至2019年6月的Sentinel-1A卫星影像数据并与现场勘测结果相结合,分析形变特征和趋势,以指导后续病害治理。结果表明:研究区域路基沉降主要发生在2017年5月至9月和2018年4月至8月两个时间段,春夏季沉降速率较大,秋冬季相对平稳;地基土含水率在13%~26%之间,在地下2 m和4 m为含水率增加速率临界深度,0~2 m范围内的含水率增加较快,2~4 m范围内的含水率增加速率减缓,4~10 m范围内含水率基本稳定;路基部位地基处理影响范围有限,路基侧沟外侧地基土干密度偏小,渗透系数偏大,路基沉降的主要原因为车站场坪地表汇水渗入地基引起路基黄土层湿化变形。     

地震波CT技术在高铁岩溶勘察中的应用

在岩溶发育区域进行高铁地质勘察工作时,为了解决传统的钻探勘察方法周期长、成本投入高等问题,基于跨孔地震波CT成果和钻探成果进行综合分析,得出了可靠的勘察资料。研究表明,(1)将地震波CT技术应用于沪昆高速铁路桥梁工程的桩基勘察中,岩溶结果符合率达到75%以上;(2)采用该方法可以快速揭示岩溶发育区域的地层情况,弥补了钻探勘察周期过长的不足;(3)综合分析地震波CT和钻探勘察成果,认为该墩台处存在较大的古岩溶槽;(4)受被探测岩土体空间赋存条件的限制,后期需要结合钻探成果进行二次或多次复解,以提高解译成果的可靠性。     

高铁桥墩沉降趋势预测

对双曲线法和卡尔曼滤波法进行理论分析,并进行了比较:相对而言,双曲线法的拟合效果相对较差,而采用卡尔曼滤波法这种有效的手段监测高铁桥墩沉降变形并分析变形规律,进而评价其安全状况是非常有必要的。结合某高铁客运专线,介绍了该高铁桥墩沉降监测方法和数据处理分析方法,通过该高铁桥墩沉降变化规律的研究,验证了卡尔曼滤波法的有效性和实用性。     

京津冀地区高速铁路沿线区域地表沉降监测及时序演化态势分析

为探测京津冀地区高速铁路沿线区域的不均匀沉降,利用基于合成孔径雷达干涉的干涉点目标时序分析技术,借助C波段SAR卫星序列在2015年11月至2018年3月间获取的51景降轨影像数据,提取研究区域的地表形变信息,结合地下水的动态变化及人类活动相关资料对沉降漏斗的演化态势进行归因性分析,并对该区域高速铁路沿线地表沉降监测及时序演化态势进行分析。结果表明:研究区域的年沉降速率为20~206mm·a^-1,漏斗中心最大累积沉降量达248mm,其中,区域内3条高铁沿线均存在明显的沉降,沉降速率均超过100mm·a^-1,最大值位于高铁路线的雄安县段,漏斗中心沉降速率达185mm·a^-1,累积沉降量为200mm;研究区域的整体沉降趋势稳定,沉降主要归因于人类活动,而高速铁路沿线的沉降与地下水开采密切相关。     

高铁时代甘肃省中心城市可达性演变特征分析

高铁时代,铁路网的完善与高速铁路建设对沿线中心城市可达性变化产生重要影响。选取2008年、2015年及2025年作为时间断面,以甘肃省14个地级市及全国交通数据为基础,应用可达性技术分析方法对高铁通车前后沿线中心城市的交通可达性演变进行研究。研究结果表明:2025年高铁时代,中心城市之间的交通可达性水平显著提高;沿线中心城市对周围地区辐射影响增强;宝兰客运专线建成使得天水至西安段交通可达性增幅超两倍;兰渝高铁的建成缩短甘肃省至中部及南方大部分省份时间,实现地理时空有效收敛。"一带一路"背景下,研究可达性演变有利于廓清各地市空间发展导向,明晰省内各地区和省际地区间的联系,为区域空间发展战略的制定提供参考。     

黄土地区高速铁路高边坡路基帮宽沉降分析

为研究黄土地区高边坡路基帮宽施工对既有高铁路基附加沉降的影响规律,采用了实时化、可视化、远程化、自动化的静力水准监测方案,对并行段落既有高铁路基进行了2年的持续监测,并运用数据采集、数据滤波、数据平滑等处理方法,得到了高铁路基沉降监测点纵断面、横断面的累计沉降监测结果以及不同施工内容与沉降曲线的对应关系。研究表明,高边坡路基帮宽施工对既有高铁沉降变形影响较大(影响最大值为73. 2 mm),既有路基的沉降变形程度受填土量和涵洞等因素的控制。     

软土地区某临近高铁基坑支护设计及监测分析

研究目的:高铁旁基坑开挖日益增多,在软土地区极易导致高铁沉降,严重影响安全运营。目前软土地区高铁旁基坑支护设计及监测技术尚不成熟,设计经验及监测数据极度缺乏。本文依托软土地区某紧邻高铁的基坑实例,对其设计及监测进行研究。研究结论:(1)提出高铁侧支护应按变形控制、对支护加强的方案实施,可减小路基沉降;(2)软土地区基坑开挖后高铁沉降时间长,呈蠕变特性,每层土开挖后沉降速率先大后小,最终沉降值很大;(3)同一位置路肩、接触网立柱、铁轨沉降基本一致,基坑中部沉降速率及沉降量较大,两侧及远离基坑处沉降较小;(4)坡脚沉降比路肩、接触网立柱、铁轨沉降小;(5)周边基坑同时开挖及降水,导致两基坑交界处高铁沉降较大;(6)本基坑开挖与降水影响高铁距离约5倍基坑深度;(7)本基坑设计和监测经验可供高铁旁基坑设计、施工借鉴。     

时空视角下中国高铁网络脆弱性分析

高铁网络已成为中国现代综合交通网络的重要组成部分,并对社会经济产生深远影响,保障其安全运行意义重大,分析和认识其脆弱性是确保其安全的重要步骤。结合复杂网络理论,运用Space-P模型,基于列车时刻表数据,从列车和高铁站点之间的时空关系出发,将中国高铁网络抽象为多重加权的时空网络,并从时间维度和空间维度分析其网络特征。从服务特征的视角,用高铁网络中高铁站点之间的可达时间和客流量作为其脆弱性的评价指标,从时间维度和空间维度解析我国高铁网络脆弱性的时空分布及其差异。研究结果表明：高铁网络在白天表现的脆弱性高于夜晚,在中东部表现的脆弱性高于西部。列车和高铁站在不同时间点中断时,高铁网络表现出不同的脆弱性。同一中断时间点下不同高铁站中断时,其表现的脆弱性也不同。特别是位于郑州、上海、南京和武汉的高铁站,无论白天何时中断都会使高铁网络表现出较高的脆弱性。表明从时-空双维度分析高铁网络的脆弱性具有必要性,也表明高铁网络脆弱性在时空维度上具备差异性。这为合理布局高铁网络运维资源,提高其韧性,提供了新思路。     

高速铁路中低压缩性土路基工后沉降控制与技术管理体系

中低压缩性土是高铁路基的主要承载地层，对其性能的认知水平和处理技术直接决定了高铁路基沉降控制效果和建造成本。对中低压缩性土近十多年研究成果进行系统总结的基础上，首先，介绍高铁中低压缩性土路基工后沉降控制技术管理体系及其各重要组成部分；然后，分别详细论述了中低压缩性土变形特性与分类标准、毫米级工后沉降计算方法以及地基处理等核心技术；最后，通过工程实例从土性分类、工后沉降计算、地基处理措施以及监测反馈、评估等各环节，展示高铁中低压缩性土路基工后沉降控制技术管理体系在工程实践中的应用。结果表明，高铁中低压缩性土路基工后沉降控制与技术管理体系可以实现中低压缩性土判别分类、高精度沉降计算、经济适宜的地基处理、变形监控反馈的有效衔接，从管理角度实现建设、勘察、设计、施工、监测、评估各个单位的协同工作，达到动态闭环控制，确保高铁中低压缩性土路基满足“毫米级”工后沉降要求。     

新建铁路对既有高铁附加沉降影响的分析方法研究

基于雄忻铁路保定东站临近既有京石高铁设计项目,综合采用数值仿真分析、理论分析、有限元分层总和法对既有京石高铁路基附加沉降变形开展系统研究。根据既有保定东站站台区既有京石高铁路基附加沉降对比分析结果,确定新建铁路对既有高铁附加沉降影响的基本规律和关键影响因素,提出大断面并站站场路基附加沉降评估的基本流程和关键参数确定方法,形成邻近既有高铁附加沉降评估的成套技术。分析结果表明:数值仿真技术由于当前采用的边界条件和本构模型限制,既有高铁路基仿真结果出现了局部隆起,同现场沉降监测结果并不相符;基于Boussinesq和实体Mindlin理论的分析方法可有效解决既有高铁沉降分析结果的局部隆起问题,但附加沉降影响范围相对较大;有限元分层总和法有效综合了数值仿真分析和理论分析方法的特点,更适宜于复杂工况下的既有高铁路基附加沉降量和沉降范围的评估。     

多时相InSAR技术在高速铁路沉降监测的应用

多时相InSAR能够对大范围的目标区域进行毫米级精度的地表变形监测,是目前对区域性沉降进行监测的重要手段,利用多时相InSAR技术对高速铁路及沿线区域进行沉降监测受到越来越多的关注。以郑万高速铁路某跨河特大桥为研究对象,利用多时相InSAR技术对其受高速列车长期运营载荷和周围人为活动的影响下的沉降情况进行监测分析。监测结果显示,该跨河特大桥区域在2020年10月至2022年2月发生了区域性沉降,大桥沿线沉降呈现漏斗状,漏斗底部最大沉降速率达到28.8 mm/a;同时,对比分析多时相InSAR技术监测结果和精密水准监测结果,两者在该区域沉降速率和沉降变形趋势上均呈现一致性。     

动荷载与冻融相互作用对高铁路基沉降的影响

研究目的:近年来,我国高铁发展迅速,高铁路基沉降问题引起工程界高度重视。季节冻土区路基沉降问题研究尚属起步阶段,相关的研究还有待深入。本文从季节冻土地区高铁路基特点出发,针对高铁动荷载与冻融循环过程的相互作用,研究路基沉降的类型、机理及发展变化规律,给出路基沉降量的计算模式及方法,并给出算例加以验证。研究结论:(1)动荷载与冻融循环相互作用,在不同循环阶段产生沉降的性质与机理也不相同;(2)季节冻土地区路基沉降分为压缩沉降、压密沉降和热融沉降,从沉降量大小分析,冻土升温融化阶段产生的沉降量最大;(3)沉降量主要受土中的成分如气体、未冻水及矿物颗粒的影响,在动荷载作用下孔隙率变化是影响沉降的重要因素;(4)本研究成果可为季节冻土地区路基设计、维修等提供参考,也可为高铁路基沉降控制设计及施工提供依据。     

鲁南高铁沿线地面沉降现状及原因分析

为了研究鲁南高铁沿线的地面沉降问题,在综合分析沿线区域地质、水文地质特征的基础上,通过整理长序列的水文监测资料及地面形变监测资料,采用常规D-InSAR和时序InSAR分析相结合的解译方法,得到了鲁南高铁沿线地面沉降的分布特征,并根据InSAR解译的地表形变离散点划分沉降段落,综合考虑不同段落的地层特征、地下水开采程度、工程建设规模等方面的因素,对引起地面沉降的原因进行研究。研究表明:济宁城区、菏泽城区地面沉降量较大,主要原因为地下水的超量开采,采空区塌陷、岩溶塌陷、深基坑降水也会造成不同程度的地表变形,产生不均匀沉降。高铁选线应避开沉降严重段落和不均匀沉降易发区,完善沿线地面的监测网络,做好地面沉降的监测及预测,制定可行的控沉措施,确保高铁的运营安全。     

郑州至济南高速铁路新乡至莘县段线路走向方案研究

郑州至济南高铁铁路位于河南省东北部和山东省西部,连接河南、山东两省省会城市,设计速度为350 km/h。其中,郑济高铁在滑县、浚县区域内为东西向,大运河为南北向,若郑济于滑县、浚县间设站,势必造成线路与大运河(永济渠)滑县浚县段交叉。结合《中国大运河遗产管理规划》要求、考古勘探专题结论,充分地论证铁路穿越大运河的可实施性。对北线方案、中线方案、南线方案3个方案开展经济技术综合比选,研究表明,中线方案吸引客流能力最强,较南线方案多吸引客流110.8万人,方便沿线旅客出行,同时符合地方规划及地方意见,故予以推荐。     

沪杭高铁运营期桥梁地基处理效果评价北大核心

沪杭高铁跨越滨海平原、湖沼平原和杭嘉湖平原,各地貌单元内均衡分布特大桥8座。为探讨沪杭高铁运营以来上部结构的沉降变化规律,评价各特大桥地基的处理效果,评判各地貌单元地基土的压缩特性,按照现行规范技术要求,建立了全线线下沉降监测基准网。本文对各特大桥沉降监测数据进行了分析,结果表明,沪杭高铁运营期间大部分桥梁沉降已趋于稳定,且沉降量远小于规范限值。     

沪杭高铁运营期桥梁地基处理效果评价

沪杭高铁跨越滨海平原、湖沼平原和杭嘉湖平原,各地貌单元内均衡分布特大桥8座。为探讨沪杭高铁运营以来上部结构的沉降变化规律,评价各特大桥地基的处理效果,评判各地貌单元地基土的压缩特性,按照现行规范技术要求,建立了全线线下沉降监测基准网。本文对各特大桥沉降监测数据进行了分析,结果表明,沪杭高铁运营期间大部分桥梁沉降已趋于稳定,且沉降量远小于规范限值。     

时空序列模型在铁路构筑物沉降预测中的应用

为充分利用铁路构筑物沉降数据表现出来的空间趋势性与相关性,提高预测结果的整体稳健性和准确性,提出一种新的思路:先对构筑物沉降数据序列进行分析,若其表现出较强的空间相关性,则可采用时空序列模型对构筑物沉降数据序列进行建模预测。以江苏省境内某铁路一处3孔箱形桥为例进行验证,该箱形桥上布设有6个沉降监测点,通过分析,监测点沉降数据序列的相关性系数高达0.99,说明该箱形桥的沉降表现出很强的空间趋势性和相关性,故采用时空序列模型对该箱形桥的6个沉降监测点进行建模和沉降预测,并将预测结果与实际监测值进行对比。对比结果表明,时空序列模型预测结果的4种误差指标均小于一般时间序列模型,证明该方法的预测结果更具稳健性和准确性。     

采用UHPC桥面的铁路耐候钢钢箱梁设计研究

郑济高铁在济南附近同时跨越京沪高铁、津浦铁路及水白线,为三层立交结构.由于现场条件复杂,需对此工点的结构形式、构造及施工方案进行研究,以避免新建铁路施工对下方既有高铁和铁路造成较大影响.结合工点情况,进行桥式方案、桥面结构形式比选及施工方案比选,并对国内外耐候钢研究应用成果进行归纳总结.确定此工点采用免涂装耐候钢钢箱梁...     

郑州至济南高速铁路总体设计及技术创新

郑州至济南高速铁路是我国“八纵八横”高铁网中主通道的区域连接线,为河南省“米”字形高速铁路网的重要组成部分。根据该线的功能定位及项目特点,结合城市规划、环保以及工程经济等方面,分析确定合理的郑州枢纽引入、线路走向以及黄河桥位方案。在创新技术方面,4个创新技术国内首次运用,郑州万滩黄河公铁大桥大跨度无砟轨道钢梁、跨度40 m预应力混凝土简支箱梁整孔预制架设,郑州枢纽既有运营高铁插铺道岔以及新乡东站既有高铁站并站路基等工程中开展了多项科研工作,实现了技术创新突破,为我国高速铁路的发展积累了宝贵的技术经验。从总体设计角度出发,重点介绍郑济高铁的设计特点和创新点。