馬新文

(中鐵二十局集團第六工程有限公司 陜西西安 710032)

1 引言

大跨度斜交箱涵在下穿既有線頂進過程中，由于啟動趨勢、自重偏心、基礎(chǔ)土質(zhì)、頂進工藝等因素的相互影響，常出現(xiàn)中線偏位和高程抬頭扎頭等問題，造成箱體就位偏離設(shè)計中線、高程不符合設(shè)計要求的后果，嚴(yán)重者導(dǎo)致箱體變形、開裂甚至既有線行車安全等重大事故[1－8]。因此，大斷面斜交箱橋頂進過程中如何高效快捷地進行箱體中線及標(biāo)高的測量控制顯得尤為重要。為防止過大的中線及高程偏差，必須做好頂進過程中不間斷現(xiàn)場測量以及時指導(dǎo)頂進施工糾偏[9]。

2 工程概況

西安市經(jīng)九路－隴海鐵路特大地下立交工程位于新城區(qū)八府莊，南起長纓路，向北連續(xù)下穿華清路、隴海鐵路、規(guī)劃一路，與含元路平交，全長1.13 km。該工程是打通經(jīng)九路的控制性工程，貫通后將大大緩解環(huán)城東路－太華路、東二環(huán)交通壓力，對城河污染治理、促進區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展有重要意義。建設(shè)期間橋上通行的既有鐵路有隴海上、下行線等共6條鐵路。本橋與隴海線斜交26.55°，箱型橋1＃節(jié)凈高 5.6 m，2＃ ～7＃節(jié)凈高 8 m，8＃節(jié)凈高7.8 m，9＃節(jié)凈高7.6 m。本立交采用由東向西的(4.5＋15＋15.5＋5＋4.5)m 箱型橋，其中1＃、5＃節(jié)在既有線下采用頂進施工，其余節(jié)段采用原位支護開挖路基現(xiàn)澆施工。1＃節(jié)頂程23.77 m，5＃節(jié)頂程47.41 m。1＃節(jié)預(yù)制基坑位于隴海下行線南側(cè)，長39 m、寬62 m、深 12.5 m，降水深度 2.8 m；5＃節(jié)預(yù)制基坑位于隴海上行線北側(cè)，長67 m、寬62 m、深14.2 m，降水深度2.5 m。1＃節(jié)由南向北頂進，自重3 860 t，計算頂力6 840 kN；5＃節(jié)由北向南頂進，自重6 780 t，計算頂力 11242 kN。 1＃、5＃節(jié)斜向?qū)挾葹?6.453 m，高度分別為7.95 m、11.35 m，長度分別為8.843 m、11.179 m。1?！?＃節(jié)平面布置如圖1所示。

圖1 經(jīng)九路下穿隴海線立交橋平面布置

3 建立施工控制網(wǎng)

3.1 平面控制網(wǎng)的建立

施工前對設(shè)計單位移交的控制點成果進行復(fù)測，待設(shè)計坐標(biāo)確認無誤后埋設(shè)加密控制點。加密控制網(wǎng)網(wǎng)型如圖2所示。

圖2 施工平面控制網(wǎng)

使用4臺R8-4天寶GPS儀器建立施工獨立控制網(wǎng)。施工控制點坐標(biāo)如表1所示。

表1 施工控制點坐標(biāo)

3.2 高程控制網(wǎng)的建立

使用Dini 03電子水準(zhǔn)儀采用二等水準(zhǔn)測量方法進行鐵路南北兩側(cè)高程控制網(wǎng)貫通測量，并按二等水準(zhǔn)精度要求加密水準(zhǔn)點。采用科傻平差軟件平差處理后報監(jiān)理簽認后用于現(xiàn)場施工測量控制。

3.3 圍護樁、基坑開挖測量控制

該工程涉及6股道既有線施工，施工前需進行360根24 m人工挖孔樁和77眼40 m降水井施工，需對挖孔樁、降水井及基坑開挖位置坐標(biāo)高程數(shù)據(jù)進行認真計算復(fù)核，確保坐標(biāo)高程數(shù)據(jù)無誤后再行放樣。如圖3所示，該箱橋設(shè)計中線為直線，1＃、5＃節(jié)預(yù)制前，對其預(yù)制位置坐標(biāo)高程進行計算，確保其中線與設(shè)計中線在同一直線上，底板預(yù)制高程＝設(shè)計高程＋壓縮沉降預(yù)留量，壓縮沉降預(yù)留量為根據(jù)土質(zhì)情況考慮的一個經(jīng)驗值。本工程土質(zhì)為塑性黃土質(zhì)，壓縮沉降預(yù)留量按15 cm預(yù)留。施工時嚴(yán)格按照坐標(biāo)及高程位置進行放樣。頂進時按照同一高程頂進，最后一鎬頂進時調(diào)整高程至設(shè)計高程。

圖3 獨立控制網(wǎng)平面(單位:m)

4 頂進前測量準(zhǔn)備

1＃、5＃節(jié)預(yù)制完成頂進過程箱橋中線及高程測量控制非常重要，需要不間斷地測量箱橋中線坐標(biāo)及箱橋兩側(cè)頂程，測量控制如果不準(zhǔn)確將會使箱橋中線偏位或高程抬頭、扎頭，一旦頂進就位將無法進行調(diào)整，因此必須確保頂進時一次性頂進到設(shè)計位置。頂進前必須設(shè)計出最簡便可行的測量控制方案，頂進過程中根據(jù)該方案不斷進行測量并糾偏。

頂進前對加密控制網(wǎng)重新進行復(fù)測，加密控制網(wǎng)成果合格后對1＃、5＃節(jié)分別建立獨立控制網(wǎng)。獨立控制網(wǎng)網(wǎng)型如圖3所示。

圖3中虛線為設(shè)計線路中線，為直線。1＃節(jié)在鐵路南側(cè)預(yù)制完成，向北頂進23.77 m至設(shè)計位置，5＃節(jié)在鐵路北側(cè)預(yù)制完成，向南頂進47.41 m至設(shè)計位置。

現(xiàn)以5＃節(jié)為例說明頂進施工過程中測量觀測控制網(wǎng)布設(shè)情況。如圖4所示，在5＃箱橋頂面點1、2、4、5、7、8 共 6 處位置架設(shè)棱鏡，在點 3、6、9 處架設(shè)三臺全站儀。其中點1、2、3設(shè)置在一條直線上，位于箱橋左側(cè)外墻邊線向內(nèi)1.5 m處；點4、5、6設(shè)置在一條直線上，位于線路中線左側(cè)1 m處，即左右橋孔中隔墻墻身向左0.5 m處；點7、8、9設(shè)置在一條直線上，位于箱橋右側(cè)外墻邊線向內(nèi)1.5 m處。三條直線均平行于設(shè)計線路中線。點1、2、7、8分別為從箱橋頂面左右兩側(cè)邊線橫向向內(nèi)偏1.5 m、里程方向向內(nèi)偏0.56 m處；點4、5為線路中線向線路左側(cè)偏移1 m、縱向為里程方向向內(nèi)側(cè)偏移0.56 m處。在控制點4、5的豎直向下投影位置的箱橋墻身上垂直于墻身豎立兩把60 cm直尺，以便觀測讀數(shù)使用。

圖4 頂進時測量觀測點布設(shè)立面(單位:m)

頂進前將點1、2、4、5、7、8 在預(yù)制箱橋頂放樣出準(zhǔn)確位置并設(shè)置觀測標(biāo)做好標(biāo)記，以便架設(shè)棱鏡進行觀測。將點3、6、9提前在現(xiàn)場找到不受施工干擾、可以連續(xù)觀測棱鏡的位置埋設(shè)穩(wěn)固標(biāo)志。

在3號點架設(shè)全站儀，后視JM1，檢查點1、2、3是否在一條直線上。確認無誤后，測出點1至點3的距離和點2至點3的距離，作為頂進前的距離初值。

在6號點架設(shè)全站儀，后視JM1，檢查點4、5、6是否在一條直線上，確認無誤后，使用全站儀后視點4或點5后，水平度盤制動，豎向轉(zhuǎn)動全站儀物鏡瞄準(zhǔn)點4、5投影下方箱橋墻身上垂直安置的60 cm鋼直尺，檢查望遠鏡內(nèi)豎絲在鋼直尺上讀數(shù)是否為50 cm，確認均為50 cm時視為直尺位置安置正確。

在9號點架設(shè)全站儀，后視 JM1，檢查點7、8、9是否在一條直線上，確認無誤后，測出點7至點9的距離及點8至點9的距離，作為頂進前的距離初值。

5 頂進測量控制

5.1 線路中線測量控制

正式頂進開始時，三名測量人員在點3、6、9處同時架設(shè)三臺全站儀，分別后視JM1完成設(shè)站；檢查各自直線上的點是否在一條直線上，確認無誤后開始頂進。頂進開始后，左右兩臺(點3、9位置)全站儀不間斷測量箱橋頂部點2(點1替補)、點8(點7替補)的距離。實測距離減去距離初值的差值即為箱橋向前頂進移動的距離。若左右兩側(cè)頂進移動的距離相同，則認為兩側(cè)為同步頂進，不需調(diào)整；若兩側(cè)頂進距離不等，則認為兩側(cè)頂進不同步，左右兩側(cè)觀測者使用對講機將實測的距離增量及時報告給現(xiàn)場總指揮，總指揮根據(jù)兩側(cè)頂進的距離偏差值指揮兩側(cè)液壓千斤頂操作人員，及時調(diào)整千斤頂?shù)捻斄碚{(diào)整頂進距離使左右兩側(cè)頂進距離保持相同。

頂進過程中，點6位置的全站儀后視JM1完成設(shè)站后，檢查點4、5棱鏡是否在一條直線上，確認無誤后，制動儀器水平度盤，觀測點4、5下方兩把尺子讀數(shù)，如果望遠鏡內(nèi)十字絲豎絲對齊的兩尺讀數(shù)始終為0.5 m，則箱橋中線始終按照設(shè)計中線位置向前頂進；如果兩尺讀數(shù)有偏差，則頂進中線發(fā)生偏差，立即報告總指揮，總指揮根據(jù)偏差數(shù)值大小指揮左右兩側(cè)千斤頂頂進壓力調(diào)整數(shù)值，及時通知液壓千斤頂操作人員做出相應(yīng)壓力調(diào)整。

本工程采用的液壓千斤頂最大伸長量為1.2 m，為了保證安全，液壓千斤頂每次頂進0.8 m則停止頂進。千斤頂縮回原位安裝0.8 m頂鐵開始第二次頂進，如此循環(huán)頂進。為了保證頂進施工安全，頂程2 m做為一個循環(huán)，每次頂進2 m時則停止頂進，準(zhǔn)備下一個循環(huán)的土方開挖處理地基等工作。

下一個頂進循環(huán)開始時，在點3、6、9位置設(shè)站，后視JM1完成設(shè)站，撥角至與線路中線平行的方位角，左右兩側(cè)儀器繼續(xù)測距。中線位置儀器繼續(xù)觀測點4、5下方鋼尺讀數(shù)，使其始終保持在50 cm位置，左右兩側(cè)儀器測出的距離增量保持相同即為左右兩側(cè)頂進保持同步。如此循環(huán)往復(fù)，直至箱橋頂進至設(shè)計位置。

5.2 抬頭、扎頭標(biāo)高控制

當(dāng)頂進2 m一個循環(huán)完成時，用水準(zhǔn)儀測量箱橋底板頂面左中右位置的標(biāo)高，檢查標(biāo)高是否滿足計算的位置標(biāo)高，若有偏差，及時分析原因。本工程在有鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)滑動層處，頂進過程中高程未出現(xiàn)偏差。當(dāng)頂至出預(yù)制坑進入原狀土基段沒有滑動層時嚴(yán)格控制高程，防止抬頭或扎頭，若抬頭，需將船頭坡前方土層下挖，使頂進過程結(jié)構(gòu)下沉，達到糾正抬頭的目的；若扎頭，需將船頭坡前方土層地面標(biāo)高適當(dāng)抬高欠挖，使下一循環(huán)頂進時標(biāo)高抬高以糾正扎頭現(xiàn)象[10]。每個循環(huán)結(jié)束時測量標(biāo)高以糾正下一循環(huán)的標(biāo)高，以此逐個循環(huán)繼續(xù)調(diào)整糾偏，直到頂進到設(shè)計位置。

5.3 頂進偏差處理

根據(jù)規(guī)范規(guī)定，框架橋涵的頂進允許偏差為:

(1)中線控制:一端頂進時±200 mm，兩端頂進時±100 mm。

(2)高程控制:頂程的1%，但不得超過＋150 mm、－200 mm。若偏差波動較大且控制不及時將造成永久缺陷[11]。

5.3.1 頂進前控制

針對該箱橋的大噸位、高精度、斜交對頂施工等頂進難度，在頂進前采用以下措施:

(1)補正與設(shè)置船頭坡。在立交底板設(shè)三角補正塊，將立交斷面補正與后背平行；在頂進方向底板前端下部設(shè)置船頭坡防止扎頭。

(2)頂力系統(tǒng)布置。根據(jù)計算參數(shù)，1＃節(jié)布設(shè)400 t千斤頂22臺，備用2臺作為頂力系統(tǒng)；5＃節(jié)布設(shè)400 t千斤頂32臺，備用2臺作為頂力系統(tǒng)。頂進過程中動態(tài)監(jiān)測，調(diào)整頂力參數(shù)，確保施工精度。

5.3.2 頂進過程控制

頂進過程中的中線偏差糾正措施主要有:(1)增減一側(cè)千斤頂?shù)捻斄?，通過開或關(guān)一側(cè)千斤頂閥門及增加或減少千斤頂頂力數(shù)；(2)輪流開動兩邊高壓油泵調(diào)整；(3)用后背頂鐵或頂柱調(diào)整；(4)前端左右兩側(cè)刃腳前，在一側(cè)超挖，另一側(cè)少挖土或不挖來調(diào)整方向；(5)在箱身前端加橫向支撐調(diào)整[12]。

頂進完成后，1＃節(jié)中線整體向西側(cè)偏移55 mm，前端中線向西偏移60 mm，后端中線向西偏移50 mm；5＃節(jié)前、后端中線偏差均為向西偏移80 mm，偏移量均不超過限差100 mm，達到規(guī)范要求的限差規(guī)定。1＃、5＃節(jié)箱橋底板頂面標(biāo)高與設(shè)計標(biāo)高差值分別為＋48 mm、＋66 mm，均小于頂程的1%，且不超過＋150 mm、－200 mm的限差要求。其頂進過程中中線偏差及高程偏差如圖5所示。

圖5 1#及5#節(jié)頂進中線與高程偏差

6 結(jié)論

經(jīng)九路跨隴海鐵路大跨度斜交頂進箱橋經(jīng)采用本文所述的測量控制方法頂進到位后，中線及高程偏差均滿足規(guī)范要求。本工程頂進過程中所使用得全站儀均為2″級拓普康全站儀，在使用前將3臺全站儀溫度及氣壓常數(shù)設(shè)置相同，測距精度進行比對，確保測距精度結(jié)果相同。使用該測量控制方法在實際頂進過程中操作簡單、控制高效，可為同類工程提供借鑒。