下穿高速公路盾構(gòu)法施工中的路面沉降觀測

謝前波　張帆

摘 要：文章主要參考以往施工過的具體的高速公路工程項(xiàng)目為例，建議下穿高速公路地道橋應(yīng)采用“鋼盾構(gòu)”頂進(jìn)的施工方法，同時(shí)也詳細(xì)地分析了怎樣才能做好施工過程中高速公路路基和路面的變形監(jiān)測工作。日后的施工中如果進(jìn)行頂進(jìn)施工作業(yè)時(shí)，采用的策略為“小步、快跑”，每次進(jìn)尺量約為30-40cm，每隔2小時(shí)頂進(jìn)一次，盡可能的減少公路路基和路面所受到的干擾，施工時(shí)，應(yīng)保證高速公路的正常運(yùn)行，同時(shí)有效的控制其路面沉降。

關(guān)鍵詞：下穿高速公路；盾構(gòu)法施工；沉降觀測

1 盾構(gòu)法施工簡介

所謂的盾構(gòu)法就是指在保留了傳統(tǒng)的頂涵施工工藝方法的前提下，進(jìn)一步的改進(jìn)并完善了鋼架橋頂進(jìn)路基的支護(hù)結(jié)構(gòu)，采用了平刃的切土方式，為保證公路具有良好的坡比而采用了鋼構(gòu)支撐架，策略為“小步、快跑”，每次進(jìn)尺量約為30-40cm，每隔2小時(shí)頂進(jìn)一次，施工的適應(yīng)性和安全性得到了很大提升。盾構(gòu)法通常都是由五部分組成的，分別控制機(jī)構(gòu)、掘進(jìn)機(jī)構(gòu)、輔助機(jī)構(gòu)、活動(dòng)盾構(gòu)座和鋼構(gòu)支撐架，在應(yīng)用了此種施工方法后，將鋼構(gòu)支撐架裝在第一節(jié)箱框前，這樣在砼箱框頂進(jìn)的過程中就能對路基起到較好的防護(hù)作用，同時(shí)由于地質(zhì)情況存在較大的區(qū)別，采用此方法后還能使鋼構(gòu)支撐架具有合理的長度，從而保證路基的坡比。掘進(jìn)機(jī)構(gòu)應(yīng)安裝在盾構(gòu)座內(nèi)部，同時(shí)其應(yīng)呈門字形的組合，其外輪廓的尺寸應(yīng)與鋼架橋外輪廓的尺寸保持一致，對于周邊的各類荷載，鋼構(gòu)支撐架和剛架應(yīng)共同對其起到支撐作用。在施工的過程中，在路基的內(nèi)部掘進(jìn)機(jī)構(gòu)和盾構(gòu)座都是相對獨(dú)立的，在作業(yè)的過程中掘進(jìn)機(jī)構(gòu)會(huì)相繼的錯(cuò)開推進(jìn)，從而將原地道剛架橋的掘進(jìn)斷面分成若干個(gè)小斷面，箱框推進(jìn)作業(yè)完成后，再將剛架橋底板前面的坡比土體清除干凈就可以了。

2 量測斷面與測點(diǎn)布置

2.1 路基和路面的變形監(jiān)測點(diǎn)

應(yīng)在不影響地道橋施工的范圍內(nèi)分別設(shè)置四個(gè)水準(zhǔn)基點(diǎn)，同時(shí)在高速公路的縱向方向的每一個(gè)單幅路面上，分別布置四排測點(diǎn)，它們分別為中央分隔帶邊緣處、行車道外側(cè)分道線處、緊急停車帶靠波形護(hù)欄測邊緣處以及超車道外側(cè)分道線處，觀測點(diǎn)在兩幅路面應(yīng)是對稱布置的，因此，每排應(yīng)有5個(gè)觀測點(diǎn)，共有8排。在地道橋箱體的中軸線位置處，觀測點(diǎn)也應(yīng)是對稱布置的，兩個(gè)觀測點(diǎn)之間的距離為5m。另外，為了能夠更加及時(shí)、準(zhǔn)確的監(jiān)測到路基的沉降變形情況，還應(yīng)在緊急停車帶的外側(cè)鉆取孔洞，其深度為80cm，直徑約為10cm，其位置在箱體中軸線的正上方，在其內(nèi)部的土路基的頂部也應(yīng)設(shè)置觀測點(diǎn)。

2.2 路基邊坡的變形觀測點(diǎn)

一般情況下，為了能夠較好的觀測路基邊坡的沉降情況，應(yīng)在排水邊溝的位置處布置一排觀測點(diǎn)，相鄰觀測點(diǎn)之間的距離為5m，并且在地道箱涵箱的中軸線位置處，它們應(yīng)是對稱布置的，而在出口的位置處，由于施工單位通常都會(huì)在制定梁上伸出一部分螺紋鋼筋，因此，就可以將這部分螺紋鋼筋作為觀測點(diǎn)來監(jiān)控邊坡的沉降情況。

2.3 既有通道橋位置和沉降的監(jiān)測

由于既有通道橋的橋臺(tái)與施工工作面是相鄰的，那么在通道橋橋面的伸縮縫兩側(cè)就應(yīng)設(shè)置觀測點(diǎn)，其沿兩幅路面應(yīng)是對稱設(shè)置的，每幅路面4個(gè)觀測點(diǎn)，共計(jì)8個(gè)沉降觀測點(diǎn)。另外，在橋臺(tái)的翼墻上還應(yīng)設(shè)置1個(gè)位移觀測點(diǎn)。

2.4 觀測點(diǎn)的類型

通常情況下，采用兩種類型的觀測點(diǎn)，一種是在路面中直接釘入鋼筋或者是螺釘，鋼筋或是螺釘?shù)纳隙藨?yīng)與路面平齊，從而有效的監(jiān)測既有通道橋和路面的沉降情況；另一種則為鉆內(nèi)徑為100mm的孔，之后在路堤填土中釘入鋼筋，然后用水泥固定，而為了有效地保護(hù)孔，在其頂部還應(yīng)設(shè)置鋼板蓋，當(dāng)置尺讀數(shù)時(shí)才可揭開鋼板蓋了，此類觀測點(diǎn)可以準(zhǔn)確地監(jiān)測路基的脫空和沉降情況。

3 量測方法和儀器的選擇

進(jìn)行觀測工作時(shí)，應(yīng)盡可能的選擇高精度的測量設(shè)備，水準(zhǔn)尺可以選擇銦瓦合金水準(zhǔn)尺，觀測方法建議選擇光學(xué)測微法，水準(zhǔn)儀的分劃值為0.05mm，自動(dòng)補(bǔ)償精度為正負(fù)0.5mm，此方法在基準(zhǔn)點(diǎn)的聯(lián)測以及國家的一等和二等水準(zhǔn)測量工作中都是較為適用的。

首先，應(yīng)充分的參考業(yè)主單位和設(shè)計(jì)單位提供的意見，先對所有的觀測點(diǎn)進(jìn)行一次全面的測量，之后才可以進(jìn)行頂推的施工作業(yè)，通過聯(lián)測水準(zhǔn)點(diǎn)的絕對高程先計(jì)算出每一個(gè)觀測點(diǎn)的初始高程，之后每次進(jìn)尺量為30-40cm，穩(wěn)定一段時(shí)間后再計(jì)算出每一個(gè)觀測點(diǎn)的高程，將計(jì)算出的高程與上一次得出的結(jié)構(gòu)相比較，就可以得出本次的沉降量以及總的沉降量了。在進(jìn)行測量工作的過程中，還應(yīng)定期的進(jìn)行4個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的聯(lián)測工作，這樣便能夠及時(shí)的得到基準(zhǔn)點(diǎn)高程的變化情況。一般情況下，當(dāng)沉降量上升時(shí)，符號(hào)為負(fù)，當(dāng)沉降上下沉?xí)r，符號(hào)為正，當(dāng)遇到特殊情況時(shí)，可以適當(dāng)?shù)奶岣邫z測頻率并減小進(jìn)尺量，發(fā)現(xiàn)突發(fā)問題時(shí)應(yīng)及時(shí)上報(bào)，從而及時(shí)的制定出改善對策，從而保證路面的使用性能和通車安全。

4 對觀測到的沉降規(guī)律的研究及分析

在以后高速公路工程項(xiàng)目進(jìn)行頂推施工作業(yè)的過程中，必須先將箱體頂?shù)筋A(yù)定的位置，在此時(shí)間范圍內(nèi)應(yīng)是日夜不間斷施工的，每一天的頂進(jìn)距離約為3m，每次頂進(jìn)施工作業(yè)的間隔時(shí)間為2小時(shí)，每天共進(jìn)行10次頂進(jìn)施工作業(yè)，在整個(gè)的施工過程中，測量人員對各個(gè)變形點(diǎn)的沉降情況進(jìn)行了詳細(xì)的跟蹤和觀測，并且應(yīng)準(zhǔn)確的記錄下來作業(yè)時(shí)的天氣情況、時(shí)間以及進(jìn)尺量，根據(jù)各個(gè)觀測點(diǎn)的變形數(shù)據(jù)，測量人員還應(yīng)及時(shí)的繪制出時(shí)間和變形曲線的關(guān)系圖，將其上報(bào)給了建立單位、施工單位和建設(shè)單位。在完成了地道箱涵的頂進(jìn)施工作業(yè)后，應(yīng)觀測路面的最大下沉量，并且最大下沉量的具體位置在何處。在觀測沉降的過程中，還應(yīng)準(zhǔn)確地觀測另外三排觀測點(diǎn)的沉降量，從而保證路面不會(huì)產(chǎn)生過大的總體沉降。而在觀測路基的沉降情況時(shí)，應(yīng)保證其也不會(huì)產(chǎn)生過大的沉降量，同時(shí)施工作業(yè)全部結(jié)束后，路面應(yīng)不再出現(xiàn)沉降的現(xiàn)象，并且具有良好的整體穩(wěn)定性。

為保證項(xiàng)目的順利施工，施工的過程中還應(yīng)對既有通道橋的沉降情況進(jìn)行觀測，應(yīng)詳細(xì)地觀測既有通道橋南橋臺(tái)側(cè)墻在南北方向所產(chǎn)生的位移，同時(shí)還應(yīng)分別觀測在翼墻位置設(shè)置的觀測點(diǎn)以及在既有通道橋的橋面上所產(chǎn)生的最大沉降量，地道橋南橋臺(tái)的東端通常是要選擇上拱結(jié)構(gòu)，如果沒有產(chǎn)生過大的沉降量，就說明工程項(xiàng)目的施工對于已經(jīng)存在的地道橋沒有產(chǎn)生太大的影響，既有通道橋也是可以安全的運(yùn)行的。在對地道橋進(jìn)行施工時(shí)，高速公路的路面是不可避免的要出現(xiàn)沉降的，那么該路段的縱斷面線形和平面線形也可能發(fā)生變化，高速公路通車的安全性就可能會(huì)受到影響，因此，還應(yīng)對其進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)和修改。

通過以上的論述，對盾構(gòu)法施工簡介、量測斷面與測點(diǎn)布置、量測方法和儀器的選擇以及對觀測到的沉降規(guī)律的研究及分析四個(gè)方面的內(nèi)容進(jìn)行了詳細(xì)的分析和探討。在進(jìn)行頂進(jìn)的施工作業(yè)時(shí)，沉降的觀測工作對于施工的安全性是有著直接的影響的，所以，應(yīng)高度地重視沉降觀測工作，盡可能的保證觀測的精度，真實(shí)、完整并且準(zhǔn)確的記錄各項(xiàng)觀測數(shù)據(jù)，對沉降進(jìn)行科學(xué)而合理的分析，從而為施工提供可靠的依據(jù)。同時(shí)還應(yīng)保證觀測人員和觀測儀器的固定，準(zhǔn)確的計(jì)算出每一個(gè)觀測點(diǎn)的高程，發(fā)現(xiàn)問題時(shí)應(yīng)及時(shí)的制定出有針對性地改善對策，從而真正的做好路基、路面的沉降觀測工作。

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