下穿高速公路斜交框架橋頂進法施工過程監控及數據分析

孫媛媛 方磊

摘 要：湘潭市昭山示范區昭云大道下穿京港澳高速公路工程K2+819.505頂進框架橋為2×17.0m分孔獨立式頂進框架橋，采用斜交斜做。框架橋施工技術難度大，安全隱患多，必須實施全程監控。通過對監控技術的調整和監控數據分析，為以后相關橋梁的施工提供了安全方面的參考。

關鍵詞：框架橋；頂進；監控；安全

1 工程概況

昭云大道下穿京港澳高速公路，交叉點處里程為公K2+819.505，交叉角為80.0°，設置2×17.0m分孔獨立式頂進框架橋，框架橋斜交斜做。

昭云大道為城市主干道，雙向六車道布置。下穿京港澳高速公路道路半幅橫斷面布置為：5.0m（非機動車道及人行道）+12.0m（機動車道），單幅框架路幅寬度為17.0m，道路分兩幅獨立式框架橋下穿京港澳高速公路。機動車道的設計車速為50km/h，設計荷載為城-A級，人群3.5kN/m2。

頂進框架橋為2×17.0m孔獨立式頂進框架，框架內機動車道凈高不小于5.2m，非機動車道凈高不小于3.5m，人行道凈高不小于2.5m，框架橋頂板至公路路肩處覆土厚度不小于1.8m。頂進框架橋上的公路荷載為公路-I級。

2×17.0m分孔獨立式頂進框架橋，單幅框架橋路幅寬17.0m，框架頂板厚1.2m，側壁厚1.2m，底板壁厚1.25m，機動車道凈高不小于5.2m。左右幅框架橋結構高分別為8.05m和6.25m。

2 主要施工方案

框架頂進時在高速公路路肩的反側設計臨時抗推墻，以防止高速公路路面因框架頂板移動所產生的摩阻力導致高速公路路面變形。高速公路路基和路面防護采用管棚打入和門式盾構相結合的方式。

框架出入口附近設置路基防護樁，樁徑1.5m，樁長12-15m，嵌巖深度不小于3m，防止框架頂進時帶動路基土體松動和出入口翼墻施工時路基垮塌。

在框架的頂部及外側面非巖石位置預先打入管棚，以防止頂進過程中路基局部坍塌影響上部高速公路行車安全，框架頂上的長管棚打入后，兩段預先支撐在兩側設置的門式支撐上。框架出入口處設置4根樁徑1.5m、樁長13m的管棚支撐樁及2根鋼管樁支架及管棚支撐梁，框架側面鋼花管支撐在雙層門式支架上。框架內側墻之間間距為80cm，在框架內側墻預留Φ10cm@250cm注漿孔，待框架頂進就位后注漿密實中間土體，框架頂上及外側墻土體利用Φ245mm@40cm鋼花管注漿密實。

3 施工監控

頂進框架橋由于施工過程非常復雜，一般要經過線路加固、傳力后背墻修筑、滑板修筑、框構橋預制、盾構開挖、框架橋頂進、線路恢復等施工環節，才能建造完成。由于頂進框架橋施工復雜、技術難度大、精度要求高，因此為了確保頂進框架橋施工安全、線性平順，對其整個施工過程進行施工監控，就顯得非常有必要。根據相關規范和昭云大道下穿京港澳高速公路頂進框架橋設計文件，本項目施工監控的目標與精度如下：

1）每節框架橋軸線偏差≤200mm；

2）每節框架橋高程偏差≤1%頂程并偏高≤150mm、偏低≤200mm；

3）相鄰兩節框架橋高差≤50mm；

4）高速公路路面沉降量≤20mm。

根據本項目的施工監控要求，對昭云大道下穿京港澳高速公路工程K2+819.505頂進框架橋的施工監控主要包括盾構系統軸向偏位及豎向位移監測、框架橋軸向偏位及豎向位移監測以及高速公路路面的水平推移及豎向位移監測。

對盾構施工和框架橋的整個頂進施工過程進行監控的目的，就是對結構和周圍環境的狀況做出適時判斷和預警，在此基礎上對施工過程進行調整，從而最終保證整個施工過程中結構安全和框架橋施工順利完成。

針對昭云大道下穿京港澳高速公路頂進框架橋的實際情況，根據相關規范和設計文件，對昭云大道下穿京港澳高速公路頂進框架橋進行監控的預警指標及相應的預警值如下表所示。

在施工監控的過程中，若監測結果顯示某一個監測項目已經達到監測預警值，監控單位通知施工單位立即停止頂進，由項目業主、監理單位、監控單位和施工單位共同協商，立即采取措施進行糾偏。

4 監控結論及數據分析

通過對湘潭市昭山示范區昭云大道下穿京港澳高速公路工程K2+819.505頂進框架橋開展施工監控，基于現場實測和理論分析，監控結論如下：

1）昭云大道下穿京港澳高速公路工程K2+819.505頂進框架橋頂進到位后，框架橋Ⅰ累計向左偏位最大值達320mm，不滿足規范和設計要求，后經專家研究決定將原設計方案變更，即框架橋Ⅱ整體向左移40cm，以保證框架橋Ⅰ和框架橋Ⅱ有足夠的安全間距；框架橋Ⅱ累計向左偏位最大值為144mm，符合規范和設計要求。

2）框架橋Ⅰ頂進到位后，累計豎向位移最大值為-64mm，符合規范及設計要求；框架橋Ⅱ頂進到位后，累計豎向位移最大值為27mm，符合規范及設計要求。

3）框架橋Ⅰ頂進過程中及頂進到位后，路面累計沉降最大值為-59mm，不符合規范及設計要求，后經專家研究決定對框架橋Ⅰ南北兩側土體及高速公路中央分隔帶處土體進行注漿并對高速公路路面沉降過大處進行罩面處理，對高速公路路面沉降進行24小時跟蹤監測，監測結果顯示：高速公路路面沉降已處于穩定狀態；框架橋Ⅱ頂進過程中及頂進到位后，路面累計沉降最大值為-19mm，符合規范及設計要求，后續監測結果顯示：框架橋頂進到位后，高速公路路面無繼續下沉，沉降處于穩定狀態。

4）全橋頂進過程中及頂進完成后，路面各測點水平推移量小，在規范及設計限值之內。