譚向榮

【摘 要】本文以衡陽市蒸陽北路下穿衡大高速公路工程為背景，以“施工、監(jiān)測、預警”為主線，實現(xiàn)對既有高速公路施工全過程的精密監(jiān)測，保障既有線路的安全運營，并通過關(guān)鍵理論技術(shù)分析、工程計算和結(jié)合現(xiàn)場實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，對大跨度箱涵頂進施工關(guān)鍵技術(shù)做了全方位研究

【關(guān)鍵詞】施工監(jiān)測；箱涵頂進；監(jiān)測預警；變形監(jiān)測

衡陽市蒸陽北路下穿衡大高速箱涵頂進工程中，蒸陽北路中心線與衡大高速公路中心線的交角為86.38°，交于蒸陽北路的交叉里程為K5+377.595。必須在確保衡大高速正常運營的條件下施工。所以，怎樣實時、精確地預報和監(jiān)控頂進期間巖土體所產(chǎn)生的的形變是此項工程中一個非常重要的技術(shù)難題。還有在箱涵框架施工頂進期間出現(xiàn)的“抬頭”，“扎頭”和偏離軸線的現(xiàn)象大部分與工地場地的地形情況、施工的開挖質(zhì)量相關(guān)，也跟箱涵的頂力頂推的位置以及頂進角度密切相關(guān)。一旦箱涵產(chǎn)生方向偏離和高程偏差時，馬上要實施技術(shù)方案進行糾正，這樣導致工程復雜度增大很多，也會引起箱涵內(nèi)部結(jié)構(gòu)位移變動，嚴重還會導致箱涵開裂。所以怎樣做到對箱涵框架頂進期間方向和高程的全程監(jiān)測亦是此個項目另一個要緊的技術(shù)難點。用來解決這兩個難點問題，項目中選取了高技術(shù)含量的監(jiān)測方案，并在衡大高速此段對面山頂上對路基、路面實施了高頻率的沉降位移觀測。

1 監(jiān)測方案原則

（1）系統(tǒng)性原則

（2）可靠性原則

（3）與結(jié)構(gòu)設(shè)計相結(jié)合原則

（4）關(guān)鍵部位優(yōu)先、兼顧全面的原則

（5）與施工相結(jié)合原則

（6）經(jīng)濟合理原則

2 監(jiān)測內(nèi)容

依據(jù)現(xiàn)實狀況及該項目的特征，在頂進期間的箱身姿態(tài)監(jiān)測，箱身頂進時所涉及的衡大高速公路路面，具體監(jiān)測內(nèi)容如下：

（1）箱涵整體水平位移沉降監(jiān)測。

（2）衡大高速公路路面沉降及變形監(jiān)測。

3 監(jiān)測原理

本次箱涵及路面?zhèn)冗叧两底詣踊O(jiān)測采用靜力水準儀自動化監(jiān)測系統(tǒng)。監(jiān)測儀測量原理：液體監(jiān)測儀測量是一種精密的水準測量方法，它根據(jù)連通器的理論，借助兩根軟管將兩個或多個容器連接到一起。一般狀況下連通器中的液體密度均勻或分散但對稱，兩容器中的液面位于同一水平面上，通過測量可以得出h1、h2，那么A、B兩點間的高差h=h2-h1。

本次路面監(jiān)測點位移采用拓普康MS05A自動化變形監(jiān)測全站儀機器人進行監(jiān)測，再通過監(jiān)測軟件進行數(shù)據(jù)的處理。

本次箱涵結(jié)構(gòu)頂程監(jiān)測采用拉線式傳感器進行自動化監(jiān)測，如圖4.3。

機械位移量可通過拉線位移傳感器變更成可衡量的、成線性比例的電信號。當被測客體發(fā)生位移時，帶動和它互相鏈接的傳感器繩子，繩子帶動傳感器轉(zhuǎn)到部件與編碼器同時轉(zhuǎn)動，從而測量出被測客體位移變化。

4 衡大高速公路路面變形監(jiān)測

4.1 測點布置

路面全站儀監(jiān)測點布置：箱涵全范圍影響區(qū)域布置全站儀監(jiān)測點，影響范圍外布置全站儀測量控制網(wǎng)；路面兩側(cè)、隔離帶及兩幅路面中央各布置1列

4.2 儀器選用及觀測原理與方法

本次路面變形監(jiān)測采用拓普康MS05A自動化變形監(jiān)測全站儀機器人進行監(jiān)測，在有棱鏡狀態(tài)和無棱鏡狀態(tài)外，另可做到相符反射片距離測量作用，除普通類型的反射片之外，轉(zhuǎn)動目標和兩點目標等各種的反射片都能夠使用。使用全站儀自動觀測功能，可減少外業(yè)工作量，無人為瞄準誤差，確保精度。沒必要再次搜尋目標、調(diào)焦瞄準，只要棱鏡處于鏡頭視線范圍內(nèi)均可照準，始終保持照準狀態(tài)。

4.3 監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

在不受施工影響范圍外布置全站儀測量控制網(wǎng)，建立相對的坐標系統(tǒng)，在控制點上架設(shè)自動化監(jiān)測全站儀，對監(jiān)測點進行觀測，數(shù)據(jù)導出后形成監(jiān)測數(shù)據(jù)報表。以一天為例，觀測數(shù)據(jù)如圖4.8。把原始數(shù)據(jù)進行匯總分析形成成果表，如圖4.9，這樣直觀看出每天每次觀測的位移變化量，如果累計變化量在警戒值范圍內(nèi)，表示是安全可靠的，超出則報警，暫停施工，采取相應(yīng)的措施。

5 監(jiān)測精度、頻率和警戒值

5.1 監(jiān)測精度

在衡陽市蒸陽北路下穿衡大高速公路箱涵頂進過程中，監(jiān)測精度為：

（1）高程測量誤差≤1.0mm；

（2）水平位移測量誤差≤1mm。

5.2 監(jiān)測警戒值

在道路變形觀測期間，監(jiān)控工程的報警標準的限定是核心問題。在工程監(jiān)控過程中，為了判斷變形或受力狀態(tài)有沒有超過容許的標準，每個測量項目都提前規(guī)定對應(yīng)的報警值，用來判定施工過程是否安全可靠。監(jiān)控工程的警戒值重要性就不言而喻，正常應(yīng)通過支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計計算時的設(shè)置容許值和現(xiàn)場環(huán)境的情況來規(guī)定對應(yīng)監(jiān)測工程的警戒值。警戒值數(shù)值的大小極其重要，如果公路路基發(fā)生的位移、形變量以及周邊既有結(jié)構(gòu)形變數(shù)值均小于報警值數(shù)值，就判定公路路基和周邊環(huán)境是安全的，施工工作可繼續(xù)進行，如果出現(xiàn)大于報警值，應(yīng)立即調(diào)整施工，采用對應(yīng)的穩(wěn)固處理防護方案來保證工程的施工安全。

衡陽市蒸陽北路下穿衡大高速公路箱涵頂進工程監(jiān)測警戒值：

（1）箱身頂進施工期間，路面最大沉降量≤15mm，沉降速率≤2mm/24小時。

（2）路面任意點的沉降>10mm或有明顯裂紋時要報警，路面任意點的沉降>25mm時，必須通知施工單位、監(jiān)理單位、業(yè)主單位，停止施工并及時采取有效措施。

（3）箱涵扎頭或抬頭>10mm時要報警，箱涵扎頭或抬頭>15mm時，必須通知施工單位、監(jiān)理單位、業(yè)主單位，停止施工并及時采取有效措施。

（4）箱身沉降>15mm時要報警。

5.3 監(jiān)測結(jié)果分析

根據(jù)最終檢測結(jié)果，其中路面沉降最大值為25號點，累計上升37mm。路面位移最大值為38號點，累計為X：12mm，Y：28mm，箱涵沉降最大值為右-4點，累計下沉-41.4mm，其中箱涵部分，右幅下沉：右2下沉10.7mm、右3下沉21.6mm、右4下沉21.4mm、右5下沉17.3mm、右6下沉23.6mm，導致箱涵出現(xiàn)向右傾斜狀況。

導致出現(xiàn)上述情況的原因：

（1）施工工藝導致：該施工方式為橋式盾構(gòu)法，其施工主旨為，利用子盾構(gòu)先行強行切入土體并以此作為支撐，再進行隧道挖掘，而子盾構(gòu)鋼板厚度達40mm，在切入土體的同時破壞土體穩(wěn)定性，從而導致路面出現(xiàn)隆起以及箱涵輕微下沉。

（2）施工過程不規(guī)范導致：根據(jù)該施工工藝，其隧道開挖時，每次工作面的開挖長度必須保持在300mm-500mm以內(nèi)，但是現(xiàn)在施工方，多次超規(guī)范開挖，導致路面隆起及箱涵下沉。

（3）現(xiàn)場環(huán)境導致：施工區(qū)域本身土質(zhì)不穩(wěn)定，大部分屬于風化巖且施工時間段正好為當?shù)赜昙?，山體滲水嚴重，破壞土體穩(wěn)定。

[責任編輯：張濤]