鐵路大橋施工對南水北調輸水暗涵影響分析

王自民

（南水北調東線山東干線有限責任公司，山東 濟南 250109）

1 工程基本情況

石家莊至濟南鐵路客運專線（簡稱“石濟客專”）濟南聯絡線分上聯特大橋和下聯特大橋，均上跨南水北調濟南市區輸水暗涵工程，其中上聯特大橋 17#～18#橋墩和下聯特大橋 21#～22#墩分別上跨南水北調暗涵。橋墩基礎形式均為鉆孔樁，每個墩5根，樁徑均為1.25m。設計結構為矩形承臺、單線流線型實體墩、上部預制架設T梁。

南水北調濟南市區輸水暗涵工程建成于2012年，自2013年起運行至今。暗涵為3孔鋼筋混凝土箱涵結構，單孔設計斷面為3.9m×4.15m，外輪廓寬13.7m，高5.25m，暗涵每15m設一道伸縮縫，橡膠止水，表層填充雙組份聚硫膠。

石濟客專特大橋17#和21#墩位于暗涵左側，承臺距暗涵最近處為1.95m，18#和22#墩位于暗涵右側，承臺距暗涵較遠。為降低承臺受力對暗涵產生的不利影響，要求建設單位將上述4個橋墩承臺底面降至暗涵底板基本平齊，將承臺受力傳遞到輸水暗涵結構以下，同時距暗涵左側較近的17#和21#墩基坑采用沉井支護，以保護暗涵安全。

2 特大橋施工對暗涵的影響

2.1 橋墩沉降對南水北調輸水暗涵的影響

南水北調輸水暗涵是線性輸水工程，如果發生不均勻沉降超過一定限度將會對暗涵的止水和安全運行產生不利影響。

濟西聯絡線特大橋對南水北調輸水暗涵沉降影響主要發生在施工期及運行初期。通過對暗涵兩側橋墩進行沉降計算分析，上聯特大橋17#橋墩總沉降量3.1mm，18#橋墩總沉降量2.8mm；下聯特大橋21#橋墩總沉降量2.4mm，22#橋墩總沉降量2.7mm。橋墩總沉降量在2.4～3.1mm間，總體沉降量較小。

參考《泵站設計規范》（GB50625-2010）、《水閘設計規范》（SL265-2016）有關不均勻沉降規定，濟西聯絡線特大橋橋墩沉降對南水北調輸水暗涵基本無影響，不會產生破壞作用。根據《水工建筑物止水帶技術規范》（DL/T5215-2005）橡膠止水帶拉斷伸長率指標，橋墩沉降也不會對南水北調輸水暗涵止水產生破壞。

2.2 工程施工對南水北調輸水暗涵影響

濟西聯絡線特大橋施工對南水北調輸水暗涵主要影響有以下方面：

1）施工開挖影響。橋墩承臺施工開挖會影響南水北調輸水暗涵兩側土壓力分布情況，對輸水暗涵受力情況產生不利影響。

2）施工降水影響。施工過程中的降排水問題，會對南水北調輸水暗涵基礎產生不利影響。

3）基坑回填影響。施工完畢后對基坑進行回填，會改變南水北調輸水暗涵兩側土壓力分布，對輸水暗涵受力情況產生不利影響。

通過以上分析，石濟客專特大橋施工對暗涵的影響最大，在施工工程中除采取周密的施工措施（如暗涵箱體保護、控制降水速度與深度、控制基坑回填方法與質量等）外，對暗涵的沉降位移觀測尤為重要，需要在南水北調輸水暗涵頂布設位移監測標點，在基坑開挖、降水、回填及上部架梁過程中，實時監測輸水暗涵水平和垂直位移情況。

3 暗涵沉降位移觀測及分析

3.1 基準點以及監測點的設置

1）水平位移監測基準點的設置。在暗涵北側橋墩、暗涵北側電線桿及暗涵南側橋墩上，采用反光貼片分別設置6個水平位移控制點，編號為S1～S6，組成平面控制網。

2）豎向位移監測基準點采用施工單位設置的基準點作為主點，該點位于下聯線以西濱河北路南側綠化帶內，另外分別在上聯特大橋附近及下聯特大橋附近選擇兩個基準點，編號為J0～J2，組成高程控制網。

3）位移監測點的設置。南水北調暗涵沿暗涵走向在涵頂兩側分別布設監測點（水平位移監測點和豎向位移監測點共用），監測范圍25m，監測點間隔5m，伸縮縫兩側各布設1個監測點，上聯特大橋和下聯特大橋兩段暗涵涵頂各布設12個監測點，統一編號為C1～C24。

3.2 監測方法

1）基準點監測方法。水平位移監測基準點采用索佳NET05全站儀進行觀測，豎向位移監測基準點采用天寶DiNi03數字水準儀進行聯測。

2）暗涵頂位移監測點監測方法。水平位移監測使用索佳NET05全站儀采用后方交會法進行自由設站定向，用極坐標法對監測點進行測量，以基準點的坐標為準，測量出每個監測點的坐標，再通過與上次坐標相比較得出本次各監測點的相對位移量。豎向位移監測采用天寶DiNi03數字水準儀配一對2m條碼合金尺，監測點與基準點形成閉合環線，按二級等級要求進行水準測量。

3.3 監測頻率

施工期間每天觀測1次，橋梁架設時加測1次，基坑回填后每月監測1次。

3.4 監測報警值

監測報警值設置如表1所示。

表1 監測報警值

3.5 各監測項目全過程的發展變化分析

監測工作自2015年12月14日至2016年10月18日，根據監測的數據，上聯線監測結果分析評述如下：

上聯線橋梁施工工序如下：暗涵右側樁基施工，右側基坑開挖，左側樁基施工、開挖，左側內支撐澆筑，右側橋墩澆筑，左側橋墩澆筑，橋梁架設，場區回填。

1）上聯線暗涵水平位移。暗涵右側施工期間，位移以向右偏移為主，左側樁基完成后及停工期間，變形曲線有所收斂，復工后受施工影響，水平位移左右方向有發散趨勢，場地回填的時候各點有較大位移變化，待穩定后變化較小。各點水平位移最大累計值在（-4.7mm，3.4mm）之間，未達到監測報警值。

2）上聯線暗涵豎向位移。施工期間，豎向位移右側以上升為主，左側以下沉為主，左側橋墩澆筑完成后，各點呈上升趨勢，場地回填的時候各點有較大位移變化，待穩定后變化較小。各點豎向位移最大累計值在（-3.2mm，1.0mm）之間，未達到監測報警值。

3）下聯線暗涵各點水平位移最大累計值在（-2.5mm，3.2mm）之間；各點豎向位移最大累計值在（-1.2mm，1.8mm）之間，均未達到監測報警值。

3.6 監測結論及意義

本工程監測期間，受施工及地質、降雨等方面的影響，暗涵豎向位移、水平位移均有所變化，但其累計變化量、變化速率均未超過監測方案設定的報警值，本項目的各項監測精度指標均滿足規范要求。可判定在石濟客專特大橋在施工期間，暗涵結構基本穩定可靠。

在施工過程中，通過對暗涵的沉降位移監測，為施工建設提供及時的反饋信息，確保暗涵穩定和安全；為暗涵進行及時、有效的保護提供依據。