管幕一頂涵法施工的交通導行及路面監測解析

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行及路面監測解析

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°，該處以現澆鋼筋混凝土箱涵設計，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測及數據分析處理，解決了各種偏差問題，在有限時間內發揮了管幕～頂涵保護工的作用，是頂進施工作業中重要的一環。文章以南水北調TJ4—5標管幕～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行及沉降觀測的方法進行了闡述，需對高速公路實施導行，并對路面沉降變化進行監測分析，以確保高速公路運行安全對類似工程的施工監測有一定的指導和參考意義。

關鍵詞：南水北調；津保高速公路；穿越；管幕～頂涵法；施工

1工程概況

南水北調中線一期工程天津干線廊坊市段TJ4—5標段，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)，與高速公路交角122°。該處以現澆鋼筋混凝土箱涵設計，箱涵結構尺寸為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行，并對路面沉降變化進行監測分析，以確保高速公路運行安全。

2交通導行方案

按照高速公路運營有關規定，根據《公路養護安全作業規程》在施工點K777+105 km處設置隔離墩，并在《公路養護安全作業規程》規定位置設置限速和導行等警示標牌，依次循環，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，考慮到頂涵作業區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范圍內有發生交通堵塞的可能性加之頂進作業期內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對應的車道，車輛導流至相鄰車道限速行駛的措施減輕路基負荷，同時由專人在現場負責疏導指揮，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別進行。

當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生沖突，在封閉車道兩端設置改變車道的過渡區，以使車流的變化緩和平滑。

當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，繼續頂進作業。

當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，繼續頂進作業。

當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范圍內設置交通標志，即施工標志、限速標志、窄路標志、燈泡矩陣標志和接觸限制速度標志等養護安全設施以警告、提醒和引導車輛安全通過施工作業控制區域。

2.2.1頂進施工進入津保方向右側路肩需要封閉時

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合工程安全需要分別設置：①上游警告區1600 m；②上游過渡區50 m；③緩沖區50 m；④工作區18.5 m；⑤下游過渡區30 m；⑥終止區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(應急車道)通行；臨時封閉警示標牌設置如下：①上游警告區1600 m；②車道封閉上游過渡區90 m；③緩沖區50 m；④工作區18.5 m；⑤下游過渡區30 m；⑥終止區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(應急車道)通行；臨時封閉警示標牌設置如下：①上游警告區1600 m；②車道封閉上游過渡區90 m；③緩沖區50 m；④工作區18.5 m；⑤下游過渡區30 m；⑥終止區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(應急車道)通行；臨時封閉警示標牌設置如下：①上游警告區600 m(近高速收費站)；②車道封閉上游過渡區90 m；③緩沖區50 m；④工作區18.5 m；⑤下游過渡區30 m；⑥終止區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；臨時封閉警示標牌設置如下：①上游警告區600 m(近高速收費站)；②Ls為車道封閉上游過渡區90 m；③H為緩沖區50 m；④工作區18.5 m；⑤下游過渡區30 m；⑥終止區30 m。

2.2.6頂進施工進入保津方向右側路肩需要封閉時

1)此階段施工時間約2～3 d。

2)車輛通行影響不大。

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

2.3路面監測變形

2.3.1目的及意義

本工程監測的重點是高速公路路面沉降值及施工期間沉降變化規律。進行施工監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，對可能出現的險情和事故提出警報；確保交通運行安全。

3)通過施工監測收集大量的位移、受力數據，并及時將數據加以分析、處理，對施工質量和結構安全做出綜合判斷，以指導后續施工，真正實現信息化施工。

4)通過施工監測，可掌握結構實際狀態的變形和受力狀況，以利于修正設計，實現動態設計，并為以后同類工程的設計和施工積累經驗。

2.3.2監測流程

高速路面監測流程圖如圖1。

2.3.3高速路面沉降監測方法

2.4監測期要求

要確保高速路正常使用交通不中斷，對監測有以下要求：

1)日常監測人員不能在高速路面監測作業。

2)高速路面上不能做明顯的標志，影響駕駛人視線和判斷,確保駕駛員安全駕駛。

3)確保監測精度。

圖1高速路面監測流程圖

2.5采取的監測措施

1)監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，對高速路面進行不間斷的掃描，數據通過監測基站發回數據處理中心實時處理，實時反饋。

2)高速路面上不做明顯的標志，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控系統的設備，保證夜間正常監測。

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

通過以上措施，數據實時采集，實時監測，實時反饋，同時與其他監測數據進行分析比對，具體問題具體分析，采取不同的措施應對。

2.6高速路面測點布置

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

圖2監測平面布置圖

為確保反光片與高速路面黏結緊密，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高速路面監測儀器選用

采用精度為1s的徠卡TCRP1201+監測儀系統，且通過計算可以使采用反射片的關鍵部位誤差控制在0.3～0.7 mm以內(距離150 m內)。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，使之對小邊緣目標的無棱鏡距離測量更加準確可靠。

2.8監測基站設置及測點數據處理

基站豎桿采用ф500 mm×8 mm鋼管，高度6 m。頂部觀測平臺設觀測儀及觀測平臺，并設置防護。結構底部采用素混凝土底座，底座內埋設錨桿螺栓，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。

采集完畢后數據傳輸到數據處理中心，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超前預報與信息化控制

本方案的監測系統采用高精度全站儀基站的形式對高速路面進行24h實時監測，實現了信息化施工。高速路面變形數據傳遞到數據處理中心后，由專門數據處理程序進行處理，處理后的數據實時地在電腦上顯示出來并以短信的方式發送到有關部門負責人手機中，實現監測信息時時共享。當分析發現數據出現異常則經上級部門批準后立即啟動應急預案，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、調整潤滑漿液注入量、限制車流量、路面交通臨時封閉等應急措施。

圖4實時監測示意圖

除實時監測外，超前預報也非常重要。所有的監測項目的監測數據通過回歸曲線進行分析，預測出下一步施工可能有的變形趨勢，為提前采取應急措施提供依據。

3結語

南水北調津保高速公路穿越工程，通過對路面變形的時時監測及數據分析處理，為各種糾偏和調控措施贏得了寶貴的時間，也在有限的時間內充分發揮了管幕-頂涵保護功法的積極作用，是頂進作業過程中不可缺少的重要一環，需要高度重視，加之路面臨時封閉等應急措施，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，未發現后期不良情況，得到了社會各方的高度認可。

參考文獻：

[1]屈永強.管幕頂進技術在京滬高速公路穿越工程中的應用[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].現代交通技術，2013(01)：34-38.

中圖分類號：TV554.5

文獻標識碼：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