杜　輝

(天津市水利工程有限公司，天津 300000)

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管幕一頂涵法施工的交通導(dǎo)行及路面監(jiān)測解析

杜輝

(天津市水利工程有限公司，天津 300000)

摘要：南水北調(diào)中俄天津干線工程穿越津保高速公路，與高速公路示角122°，該處以現(xiàn)澆鋼筋混凝土箱涵設(shè)計，采用管幕～頂涵法進行施工，施工其通過對路面變形的時時監(jiān)測及數(shù)據(jù)分析處理，解決了各種偏差問題，在有限時間內(nèi)發(fā)揮了管幕～頂涵保護工的作用，是頂進施工作業(yè)中重要的一環(huán)。文章以南水北調(diào)TJ4—5標(biāo)管幕～頂涵法穿越津保高速公路為例，對工法實施期間高速公路路面交通導(dǎo)行及沉降觀測的方法進行了闡述，需對高速公路實施導(dǎo)行，并對路面沉降變化進行監(jiān)測分析，以確保高速公路運行安全對類似工程的施工監(jiān)測有一定的指導(dǎo)和參考意義。

關(guān)鍵詞：南水北調(diào)；津保高速公路；穿越；管幕～頂涵法；施工

1工程概況

南水北調(diào)中線一期工程天津干線廊坊市段TJ4—5標(biāo)段，起止樁號XW130+732～XW130+882，全長9.148 km，其中：穿越保津高速公路段里程樁號為XW130+732-XW130+882，穿越段全長150 m，其中箱涵頂進暗挖段長70 m，明挖段長80 m。

南水北調(diào)中線天津干線工程穿越保津高速公路K777+105km處(保津高速公路與天津交界處，河北一側(cè))，與高速公路交角122°。該處以現(xiàn)澆鋼筋混凝土箱涵設(shè)計，箱涵結(jié)構(gòu)尺寸為3孔4.4 m×4.4 m，全寬15.6 m，高5.9 m，采用管幕—頂涵法進行施工，施工期間需對高速公路實施導(dǎo)行，并對路面沉降變化進行監(jiān)測分析，以確保高速公路運行安全。

2交通導(dǎo)行方案

按照高速公路運營有關(guān)規(guī)定，根據(jù)《公路養(yǎng)護安全作業(yè)規(guī)程》在施工點K777+105 km處設(shè)置隔離墩，并在《公路養(yǎng)護安全作業(yè)規(guī)程》規(guī)定位置設(shè)置限速和導(dǎo)行等警示標(biāo)牌，依次循環(huán)，直至完成頂進段施工[1]。

2.1基本原則

本施工工法，正常情況下頂進施工與路面交通互不干擾，在頂進施工期間不影響高速公路車輛通行，考慮到頂涵作業(yè)區(qū)位于高速公路收費站附近的實際情況以及重型車輛在施工區(qū)范圍內(nèi)有發(fā)生交通堵塞的可能性加之頂進作業(yè)期內(nèi)涵蓋清明假期的車流高峰，為保證施工期交通安全、減少過往車輛沖擊荷載對路面沉降的影響，一旦發(fā)生交通堵塞或重型車輛通過時采取臨時封閉正在頂進施工范圍內(nèi)對應(yīng)的車道，車輛導(dǎo)流至相鄰車道限速行駛的措施減輕路基負(fù)荷，同時由專人在現(xiàn)場負(fù)責(zé)疏導(dǎo)指揮，盡量避免車輛交通堵塞[2]。路面臨時封閉遵循以下原則：

1)能不封閉就盡量不封閉。

2)盡量縮短臨時封閉時間。

3)臨時封閉時間如擁堵押車較多時，停止頂進取消封閉，疏通交通。

4)頂進施工盡量避開車流高峰期。

2.2具體封閉措施

特殊情況需要對路面進行臨時封閉時，按照頂進涵施工進度分階段臨時封閉，具體封閉措施按照以下幾個階段的具體情況區(qū)別進行。

當(dāng)箱涵頂進到達高速公路上行低速車道時，封閉上行低速車道，為了防止車流在改變車道時發(fā)生沖突，在封閉車道兩端設(shè)置改變車道的過渡區(qū)，以使車流的變化緩和平滑。

當(dāng)箱涵頂進到達高速公路上行高速車道時，開放上行低速車道，并封閉上行高速車道，繼續(xù)頂進作業(yè)。

當(dāng)箱涵頂進到達高速公路下行高速車道時，開放上行高速車道，并封閉下行高速車道，繼續(xù)頂進作業(yè)。

當(dāng)箱涵頂進到達高速公路下行低速車道時，開放下行高速車道，并封閉下行低速車道，直至頂進作業(yè)完成，開放下行低速車道。

為了保證箱涵頂進施工安全，在箱涵頂進施工全過程中，在箱涵與高速公路交叉點上下游警告區(qū)范圍內(nèi)設(shè)置交通標(biāo)志，即施工標(biāo)志、限速標(biāo)志、窄路標(biāo)志、燈泡矩陣標(biāo)志和接觸限制速度標(biāo)志等養(yǎng)護安全設(shè)施以警告、提醒和引導(dǎo)車輛安全通過施工作業(yè)控制區(qū)域。

2.2.1頂進施工進入津保方向右側(cè)路肩需要封閉時

1)此階段施工時間約2～3 d。

2)車輛通行影響不大。按照交管部門要求結(jié)合工程安全需要分別設(shè)置：①上游警告區(qū)1600 m；②上游過渡區(qū)50 m；③緩沖區(qū)50 m；④工作區(qū)18.5 m；⑤下游過渡區(qū)30 m；⑥終止區(qū)30 m。

2.2.2頂進施工進入津保方向右車道需要封閉時

1)此階段施工時間約2 d。

2)車輛分流進入左車道和右路肩(應(yīng)急車道)通行；臨時封閉警示標(biāo)牌設(shè)置如下：①上游警告區(qū)1600 m；②車道封閉上游過渡區(qū)90 m；③緩沖區(qū)50 m；④工作區(qū)18.5 m；⑤下游過渡區(qū)30 m；⑥終止區(qū)30 m。

2.2.3頂進施工進入津保方向左車道需要封閉時

1)此階段施工時間約3d。

2)車輛進入右車道和右路肩(應(yīng)急車道)通行；臨時封閉警示標(biāo)牌設(shè)置如下：①上游警告區(qū)1600 m；②車道封閉上游過渡區(qū)90 m；③緩沖區(qū)50 m；④工作區(qū)18.5 m；⑤下游過渡區(qū)30 m；⑥終止區(qū)30 m。

2.2.4頂進施工進入保津方向左車道需要封閉時

1)此階段施工時間約2～3 d。

2)車輛進入右車道和右路肩(應(yīng)急車道)通行；臨時封閉警示標(biāo)牌設(shè)置如下：①上游警告區(qū)600 m(近高速收費站)；②車道封閉上游過渡區(qū)90 m；③緩沖區(qū)50 m；④工作區(qū)18.5 m；⑤下游過渡區(qū)30 m；⑥終止區(qū)30 m。

2.2.5頂進施工進入保津方向右車道需要封閉時

1)此階段施工時間約2～3 d。

2)車輛進入左車道通行；臨時封閉警示標(biāo)牌設(shè)置如下：①上游警告區(qū)600 m(近高速收費站)；②Ls為車道封閉上游過渡區(qū)90 m；③H為緩沖區(qū)50 m；④工作區(qū)18.5 m；⑤下游過渡區(qū)30 m；⑥終止區(qū)30 m。

2.2.6頂進施工進入保津方向右側(cè)路肩需要封閉時

1)此階段施工時間約2～3 d。

2)車輛通行影響不大。

3)臨時封閉警示標(biāo)牌設(shè)置如下：①上游警告區(qū)600 m；②車道封閉上游過渡區(qū)50 m；③緩沖區(qū)50 m；④工作區(qū)18.5 m；⑤下游過渡區(qū)30 m；⑥終止區(qū)30 m。

2.3路面監(jiān)測變形

2.3.1目的及意義

本工程監(jiān)測的重點是高速公路路面沉降值及施工期間沉降變化規(guī)律。進行施工監(jiān)測的主要目的和意義如下：

1)為工程施工提供及時的反饋信息。

2)及時掌握高速路面變形情況，對可能出現(xiàn)的險情和事故提出警報；確保交通運行安全。

3)通過施工監(jiān)測收集大量的位移、受力數(shù)據(jù)，并及時將數(shù)據(jù)加以分析、處理，對施工質(zhì)量和結(jié)構(gòu)安全做出綜合判斷，以指導(dǎo)后續(xù)施工，真正實現(xiàn)信息化施工。

4)通過施工監(jiān)測，可掌握結(jié)構(gòu)實際狀態(tài)的變形和受力狀況，以利于修正設(shè)計，實現(xiàn)動態(tài)設(shè)計，并為以后同類工程的設(shè)計和施工積累經(jīng)驗。

2.3.2監(jiān)測流程

高速路面監(jiān)測流程圖如圖1。

2.3.3高速路面沉降監(jiān)測方法

2.4監(jiān)測期要求

要確保高速路正常使用交通不中斷，對監(jiān)測有以下要求：

1)日常監(jiān)測人員不能在高速路面監(jiān)測作業(yè)。

2)高速路面上不能做明顯的標(biāo)志，影響駕駛?cè)艘暰€和判斷,確保駕駛員安全駕駛。

3)確保監(jiān)測精度。

圖1高速路面監(jiān)測流程圖

2.5采取的監(jiān)測措施

1)監(jiān)測人員除布點的幾個小時采取安全措施后進入高速路面以外，其他時間不進入高速路。采用高精度全站儀觀測系統(tǒng)，對高速路面進行不間斷的掃描，數(shù)據(jù)通過監(jiān)測基站發(fā)回數(shù)據(jù)處理中心實時處理，實時反饋。

2)高速路面上不做明顯的標(biāo)志，在高速路面上間隔貼不影響交通視線的反射片。

3)選用具有激光夜視自動監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)備，保證夜間正常監(jiān)測。

4)距離觀測站越遠(yuǎn)的測點誤差越大，反之則越小。采用反射片的關(guān)鍵部位最大誤差要控制在2 mm以內(nèi)。

通過以上措施，數(shù)據(jù)實時采集，實時監(jiān)測，實時反饋，同時與其他監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析比對，具體問題具體分析，采取不同的措施應(yīng)對。

2.6高速路面測點布置

在高速路面沿行車方向設(shè)8條測線，垂直軸線方向18條測線，共設(shè)置測點144個。平面布置圖見圖2。

圖2監(jiān)測平面布置圖

為確保反光片與高速路面黏結(jié)緊密，不被車輛破壞,用打磨機在高速路面上打磨，測點比高速路面低2 mm，清理干凈，用環(huán)氧樹脂膠打底，將10c m×10c m反光片貼在高速路面上。見圖3。

2.7高速路面監(jiān)測儀器選用

采用精度為1s的徠卡TCRP1201+監(jiān)測儀系統(tǒng)，且通過計算可以使采用反射片的關(guān)鍵部位誤差控制在0.3～0.7 mm以內(nèi)(距離150 m內(nèi))。采用單個激光二極管既可用于有棱鏡距離測量，也用于無棱鏡距離測量，獨特的光機技術(shù)和新型的激光二極管，使激光光斑在小尺寸、圓形形狀、光束傳播、可見性等方面具有更好的幾何特性。這些特性有利于進一步改進距離測量的性能，使之對小邊緣目標(biāo)的無棱鏡距離測量更加準(zhǔn)確可靠。

2.8監(jiān)測基站設(shè)置及測點數(shù)據(jù)處理

基站豎桿采用ф500 mm×8 mm鋼管，高度6 m。頂部觀測平臺設(shè)觀測儀及觀測平臺，并設(shè)置防護。結(jié)構(gòu)底部采用素混凝土底座，底座內(nèi)埋設(shè)錨桿螺栓，螺栓與鋼板連接，鋼板上焊接鋼管。底座采用1500 mm×1500 mm×500 mm的混凝土底座。

全站儀自動采集程序軟件能夠根據(jù)本項目特點編制，自動掃描測點并確保精度要求。

采集完畢后數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理中心，通過計算機程序處理，在計算機上展示出來。

圖3反射片效果

2.9超前預(yù)報與信息化控制

本方案的監(jiān)測系統(tǒng)采用高精度全站儀基站的形式對高速路面進行24h實時監(jiān)測，實現(xiàn)了信息化施工。高速路面變形數(shù)據(jù)傳遞到數(shù)據(jù)處理中心后，由專門數(shù)據(jù)處理程序進行處理，處理后的數(shù)據(jù)實時地在電腦上顯示出來并以短信的方式發(fā)送到有關(guān)部門負(fù)責(zé)人手機中，實現(xiàn)監(jiān)測信息時時共享。當(dāng)分析發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常則經(jīng)上級部門批準(zhǔn)后立即啟動應(yīng)急預(yù)案，如對路面下方采取微壓力注漿頂升路面(專利號：ZL2013 2 0298273.X)、減緩頂進速度、調(diào)整潤滑漿液注入量、限制車流量、路面交通臨時封閉等應(yīng)急措施。

圖4實時監(jiān)測示意圖

除實時監(jiān)測外，超前預(yù)報也非常重要。所有的監(jiān)測項目的監(jiān)測數(shù)據(jù)通過回歸曲線進行分析，預(yù)測出下一步施工可能有的變形趨勢，為提前采取應(yīng)急措施提供依據(jù)。

3結(jié)語

南水北調(diào)津保高速公路穿越工程，通過對路面變形的時時監(jiān)測及數(shù)據(jù)分析處理，為各種糾偏和調(diào)控措施贏得了寶貴的時間，也在有限的時間內(nèi)充分發(fā)揮了管幕-頂涵保護功法的積極作用，是頂進作業(yè)過程中不可缺少的重要一環(huán)，需要高度重視，加之路面臨時封閉等應(yīng)急措施，使得該頂進工藝得到了順利實施，至今，頂進段高速公路已運行3 a，未發(fā)現(xiàn)后期不良情況，得到了社會各方的高度認(rèn)可。

參考文獻：

[1]屈永強.管幕頂進技術(shù)在京滬高速公路穿越工程中的應(yīng)用[J].海河水利，2012(10)：52-54.

[2]宋奕修.頂管穿越高速公路工程影響分析[J].現(xiàn)代交通技術(shù)，2013(01)：34-38.

中圖分類號：TV554.5

文獻標(biāo)識碼：B

[作者簡介]杜輝(1981-)，男，黑龍江綏陵人，高級工程師。

[收稿日期]2016-01-18

文章編號：1007-7596(2016)03-0100-04