超大型沉管頂推姿態(tài)監(jiān)控技術(shù)

鄒正周，季擁軍，繆永豐

超大型沉管頂推姿態(tài)監(jiān)控技術(shù)

鄒正周，季擁軍，繆永豐

（中交四航局第二工程有限公司，廣東廣州510300）

以港珠澳大橋沉管預(yù)制工程為例，通過對水平姿態(tài)、行程及軸線等項(xiàng)目的監(jiān)測，敘述超大型沉管頂推過程中的姿態(tài)監(jiān)控技術(shù)，為后續(xù)相關(guān)工程提供經(jīng)驗(yàn)。

沉管；頂推；姿態(tài)監(jiān)控

1 工程概述

港珠澳大橋島隧工程沉管隧道總長5 664 m，由33個(gè)管節(jié)組成，單個(gè)標(biāo)準(zhǔn)管節(jié)長180 m，重量約7.6萬t，由8個(gè)長22.5m的節(jié)段組成，管節(jié)采用兩孔一管廊的截面形式。

在管節(jié)的下方設(shè)置4條滑移軌道，分別位于側(cè)墻和中隔墻下方，滑移軌道上設(shè)置支撐千斤頂、頂推千斤頂及側(cè)導(dǎo)向裝置，分別在頂推過程中支撐沉管重量、提供頂推動(dòng)力及對管節(jié)軸線進(jìn)行糾偏[1-3]，如圖1所示。

圖1 管節(jié)橫斷面示意圖（單位:cm）Fig.1 Schematic diagraMof crosssection of an immersed tunnelsection(cm)

超大型沉管預(yù)制采用工廠法節(jié)段匹配預(yù)制流程如下:

在澆筑臺(tái)座完成1號(hào)節(jié)段混凝土施工，待混凝土達(dá)到頂推強(qiáng)度后，將管節(jié)向前頂推22.5m（即單個(gè)節(jié)段長度），匹配澆筑2號(hào)節(jié)段。

2號(hào)節(jié)段達(dá)到頂推強(qiáng)度后，連同1號(hào)節(jié)段再向前頂推22.5m，匹配澆筑第3節(jié)段。

以此類推完成8號(hào)節(jié)段的澆筑，并最終將8個(gè)節(jié)段組成的管節(jié)向前頂推約130 m至淺塢區(qū)，進(jìn)行后續(xù)施工。

在頂推作業(yè)中，為了保證管節(jié)頂推施工的平穩(wěn)及安全，特別是匹配澆筑時(shí)的施工精度，在頂推前后及頂推過程中應(yīng)分別對管節(jié)的水平姿態(tài)、頂推行程偏差及軸線偏差進(jìn)行監(jiān)測[4]，并根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)及時(shí)調(diào)整頂推工藝參數(shù)。管節(jié)頂推限差要求詳見表1。

表1 管節(jié)頂推限差要求表Table1 Tolerance for pushing tunnelsection

2 頂推準(zhǔn)備

2.1 滑移軌道安裝

滑移軌道安裝在管節(jié)預(yù)制前的土建施工中必須完成，采用沉管預(yù)制施工控制網(wǎng)的成果進(jìn)行安裝定位控制，并且完工后的軌道軸線及高程偏差應(yīng)在±3mm[5]。

2.2 施工控制網(wǎng)布設(shè)

由于管節(jié)姿態(tài)監(jiān)控主要是監(jiān)測管節(jié)在頂推前后的相對變化，因此控制點(diǎn)的布設(shè)相對簡單，可以直接在沉管預(yù)制施工控制網(wǎng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行加密布設(shè)即可，但軸線及行程監(jiān)測加密點(diǎn)的點(diǎn)位應(yīng)選在管節(jié)中軸線上，以便減小測量誤差。

2.3 監(jiān)測點(diǎn)的布設(shè)

2.3.1 水平姿態(tài)監(jiān)測點(diǎn)

水平姿態(tài)監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)在2個(gè)行車道底板兩端，在節(jié)段底板混凝土澆筑完成后初凝前，直接埋設(shè)銅頭即可，如圖2所示。

圖2 水平姿態(tài)監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)示意圖（單位:cm）Fig.2 Schematic diagraMof horizontalattitudemonitoring points(cm)

該監(jiān)測點(diǎn)主要用來測量管節(jié)在澆筑完成后、體系置換前后及頂推駐停后等時(shí)間點(diǎn)管節(jié)水平姿態(tài)的變化。

2.3.2 行程及軸線監(jiān)測點(diǎn)

行程及軸線監(jiān)測點(diǎn)主要用來監(jiān)測管節(jié)在頂推過程中行程及軸線的變化，根據(jù)場地布置整體情況，監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)分別如下。

1）首端（淺塢區(qū)）:首端軸線監(jiān)測點(diǎn)可直接利用端鋼殼精調(diào)時(shí)管節(jié)底部中軸線上的測點(diǎn)，行程監(jiān)測點(diǎn)通過在左右兩個(gè)側(cè)墻安裝定制的吸盤棱鏡，如圖3所示。

2）尾端（廠房區(qū)）:尾端軸線和行程監(jiān)測點(diǎn)可通過拆模以后在左右側(cè)墻混凝土表面粘貼反光片來進(jìn)行。

3 頂推監(jiān)測

3.1 水平姿態(tài)監(jiān)測

管節(jié)水平姿態(tài)監(jiān)測共分4次進(jìn)行，依次為:節(jié)段澆筑完成后的初值、支撐千斤頂施加90%支撐力、支撐千斤頂施加100%支撐力及頂推駐停就位后。每次測量直接采用水準(zhǔn)儀，按照碎部測量的方法來進(jìn)行，測量如圖2所示的水平姿態(tài)監(jiān)測點(diǎn)。

3.2 頂推行程及軸線測量

管節(jié)頂推時(shí)，全站儀分別架設(shè)在首尾兩端的頂推監(jiān)測控制點(diǎn)上，進(jìn)行管節(jié)行程及軸線變化的監(jiān)測。

圖3 軸線及行程監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)示意圖Fig.3 Schematic diagraMof axisand strokemonitoring poin ts

根據(jù)場地布置整體情況，首端全站儀架設(shè)在管節(jié)中軸線的監(jiān)測點(diǎn)上，分別測量2個(gè)行程監(jiān)測點(diǎn)及軸線監(jiān)測點(diǎn)；尾端全站儀架設(shè)在2個(gè)固定監(jiān)測點(diǎn)上分別測量左右側(cè)墻表面的監(jiān)測點(diǎn)，同時(shí)作為行程監(jiān)測點(diǎn)和軸線監(jiān)測點(diǎn)。

行程及軸線監(jiān)測的頻率如下:

1）拆完底模后、頂推開始前測量管節(jié)兩端的監(jiān)測點(diǎn)，分別作為軸線及行程監(jiān)測的初始值。

2）節(jié)段頂推過程（頂推距離22.5m）中約每5個(gè)行程進(jìn)行1次監(jiān)測（每個(gè)行程約75 cm）。

3）節(jié)段頂推就位駐停前2～3個(gè)行程，根據(jù)管節(jié)軸線及行程實(shí)際偏移量的大小采取1個(gè)或2個(gè)行程進(jìn)行1次監(jiān)測。

4）長距離頂推（約132m）中每10～15個(gè)行程進(jìn)行1次監(jiān)測。

3.3 監(jiān)測注意事項(xiàng)

1）在節(jié)段頂推監(jiān)測過程中，應(yīng)保持測量儀器、人員、測點(diǎn)固定不變。

2）在節(jié)段頂推期間，特別是有端鋼殼匹配澆筑的前一節(jié)段頂推，應(yīng)嚴(yán)格控制頂推的行程偏差。

3）若不受施工現(xiàn)場整體布置的影響，管節(jié)兩端的軸線及行程監(jiān)測應(yīng)統(tǒng)一按照首端的布置設(shè)置方式，以減小測量誤差。

4 結(jié)語

本工程已順利完成24個(gè)管節(jié)的頂推監(jiān)測施工，保障了管節(jié)的平穩(wěn)頂推并滿足管節(jié)預(yù)制的各項(xiàng)精度要求，可為類似工程提供參考。但目前只在管節(jié)首尾兩端設(shè)置了側(cè)導(dǎo)向裝置，導(dǎo)致管節(jié)中部軸線糾偏能力相對較弱，今后可以考慮在管節(jié)中部適當(dāng)增加側(cè)導(dǎo)向裝置，提高軸線的整體糾偏能力。

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[4]中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司.港珠澳大橋主體工程島隧工程施工圖設(shè)計(jì):管節(jié)接頭、節(jié)段接頭施工圖[R].2012.

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VSLHongkong Ltd.Hongkong-Zhuhai-Macao link immersed tube tunnel:Sliding track settingout[K].2013.

Technology for monitoring of pushing posture of super large immersed tunnel sections

ZOU Zheng-zhou,JIYong-jun,MIAOYong-feng
（No.2 EngineeringCo.,Ltd.of CCCCFourth Harbor Engineering Co.,Ltd.,Guangzhou,Guangdong 510300,China）

Taking the immersed tube prefabricated in the Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge project asan examp le,the attitude control technology for super large pipe pushing process is described on the basis of the monitoring and measurement of horizontal posture,traveland alignmentof a tunnel section,providing experience for the follow-up works.

immersed tunnel section;pushing;posturemonitoring

U655.4；U455.47

A

2095-7874（2016）07-0063-03

10.7640/zggw js201607018

2016-05-28

鄒正周（1977—），男，湖北天門人，高級(jí)工程師，測量工程專業(yè)。E-mail:294701592@qq.com