管幕一頂涵法施工的交通導(dǎo)行及路面監(jiān)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(dǎo)行及路面監(jiān)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(diào)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(xiàn)澆鋼筋混凝土箱涵設(shè)計(jì)，采用管幕～頂涵法進(jìn)行施工，施工其通過對路面變形的時(shí)時(shí)監(jiān)測及數(shù)據(jù)分析處理，解決了各種偏差問題，在有限時(shí)間內(nèi)發(fā)揮了管幕～頂涵保護(hù)工的作用，是頂進(jìn)施工作業(yè)中重要的一環(huán)。文章以南水北調(diào)TJ4—5標(biāo)管幕～頂涵法穿越津保高速公路為例，對工法實(shí)施期間高速公路路面交通導(dǎo)行及沉降觀測的方法進(jìn)行了闡述，需對高速公路實(shí)施導(dǎo)行，并對路面沉降變化進(jìn)行監(jiān)測分析，以確保高速公路運(yùn)行安全對類似工程的施工監(jiān)測有一定的指導(dǎo)和參考意義。

關(guān)鍵詞：南水北調(diào)；津保高速公路；穿越；管幕～頂涵法；施工

1工程概況

南水北調(diào)中線一期工程天津干線廊坊市段TJ4—5標(biāo)段，起止樁號(hào)XW130+732～XW130+882，全長9.148 km，其中：穿越保津高速公路段里程樁號(hào)為XW130+732-XW130+882，穿越段全長150 m，其中箱涵頂進(jìn)暗挖段長70 m，明挖段長80 m。

南水北調(diào)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(cè))，與高速公路交角122°。該處以現(xiàn)澆鋼筋混凝土箱涵設(shè)計(jì)，箱涵結(jié)構(gòu)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(jìn)行施工，施工期間需對高速公路實(shí)施導(dǎo)行，并對路面沉降變化進(jìn)行監(jiān)測分析，以確保高速公路運(yùn)行安全。

2交通導(dǎo)行方案

按照高速公路運(yùn)營有關(guān)規(guī)定，根據(jù)《公路養(yǎng)護(hù)安全作業(yè)規(guī)程》在施工點(diǎn)K777+105 km處設(shè)置隔離墩，并在《公路養(yǎng)護(hù)安全作業(yè)規(guī)程》規(guī)定位置設(shè)置限速和導(dǎo)行等警示標(biāo)牌，依次循環(huán)，直至完成頂進(jìn)段施工[1]。

2.1基本原則

本施工工法，正常情況下頂進(jìn)施工與路面交通互不干擾，在頂進(jìn)施工期間不影響高速公路車輛通行，考慮到頂涵作業(yè)區(qū)位于高速公路收費(fèi)站附近的實(shí)際情況以及重型車輛在施工區(qū)范圍內(nèi)有發(fā)生交通堵塞的可能性加之頂進(jìn)作業(yè)期內(nèi)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(fā)生交通堵塞或重型車輛通過時(shí)采取臨時(shí)封閉正在頂進(jìn)施工范圍內(nèi)對應(yīng)的車道，車輛導(dǎo)流至相鄰車道限速行駛的措施減輕路基負(fù)荷，同時(shí)由專人在現(xiàn)場負(fù)責(zé)疏導(dǎo)指揮，盡量避免車輛交通堵塞[2]。路面臨時(shí)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(shí)封閉時(shí)間。

3)臨時(shí)封閉時(shí)間如擁堵押車較多時(shí)，停止頂進(jìn)取消封閉，疏通交通。

4)頂進(jìn)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(jìn)行臨時(shí)封閉時(shí)，按照頂進(jìn)涵施工進(jìn)度分階段臨時(shí)封閉，具體封閉措施按照以下幾個(gè)階段的具體情況區(qū)別進(jìn)行。

當(dāng)箱涵頂進(jìn)到達(dá)高速公路上行低速車道時(shí)，封閉上行低速車道，為了防止車流在改變車道時(shí)發(fā)生沖突，在封閉車道兩端設(shè)置改變車道的過渡區(qū)，以使車流的變化緩和平滑。

當(dāng)箱涵頂進(jìn)到達(dá)高速公路上行高速車道時(shí)，開放上行低速車道，并封閉上行高速車道，繼續(xù)頂進(jìn)作業(yè)。

當(dāng)箱涵頂進(jìn)到達(dá)高速公路下行高速車道時(shí)，開放上行高速車道，并封閉下行高速車道，繼續(xù)頂進(jìn)作業(yè)。

當(dāng)箱涵頂進(jìn)到達(dá)高速公路下行低速車道時(shí)，開放下行高速車道，并封閉下行低速車道，直至頂進(jìn)作業(yè)完成，開放下行低速車道。

為了保證箱涵頂進(jìn)施工安全，在箱涵頂進(jìn)施工全過程中，在箱涵與高速公路交叉點(diǎn)上下游警告區(qū)范圍內(nèi)設(shè)置交通標(biāo)志，即施工標(biāo)志、限速標(biāo)志、窄路標(biāo)志、燈泡矩陣標(biāo)志和接觸限制速度標(biāo)志等養(yǎng)護(hù)安全設(shè)施以警告、提醒和引導(dǎo)車輛安全通過施工作業(yè)控制區(qū)域。

2.2.1頂進(jìn)施工進(jìn)入津保方向右側(cè)路肩需要封閉時(shí)

1)此階段施工時(shí)間約2～3 d。

2)車輛通行影響不大。按照交管部門要求結(jié)合工程安全需要分別設(shè)置：①上游警告區(qū)1600 m；②上游過渡區(qū)50 m；③緩沖區(qū)50 m；④工作區(qū)18.5 m；⑤下游過渡區(qū)30 m；⑥終止區(qū)30 m。

2.2.2頂進(jìn)施工進(jìn)入津保方向右車道需要封閉時(shí)

1)此階段施工時(shí)間約2 d。

2)車輛分流進(jìn)入左車道和右路肩(應(yīng)急車道)通行；臨時(shí)封閉警示標(biāo)牌設(shè)置如下：①上游警告區(qū)1600 m；②車道封閉上游過渡區(qū)90 m；③緩沖區(qū)50 m；④工作區(qū)18.5 m；⑤下游過渡區(qū)30 m；⑥終止區(qū)30 m。

2.2.3頂進(jìn)施工進(jìn)入津保方向左車道需要封閉時(shí)

1)此階段施工時(shí)間約3d。

2)車輛進(jìn)入右車道和右路肩(應(yīng)急車道)通行；臨時(shí)封閉警示標(biāo)牌設(shè)置如下：①上游警告區(qū)1600 m；②車道封閉上游過渡區(qū)90 m；③緩沖區(qū)50 m；④工作區(qū)18.5 m；⑤下游過渡區(qū)30 m；⑥終止區(qū)30 m。

2.2.4頂進(jìn)施工進(jìn)入保津方向左車道需要封閉時(shí)

1)此階段施工時(shí)間約2～3 d。

2)車輛進(jìn)入右車道和右路肩(應(yīng)急車道)通行；臨時(shí)封閉警示標(biāo)牌設(shè)置如下：①上游警告區(qū)600 m(近高速收費(fèi)站)；②車道封閉上游過渡區(qū)90 m；③緩沖區(qū)50 m；④工作區(qū)18.5 m；⑤下游過渡區(qū)30 m；⑥終止區(qū)30 m。

2.2.5頂進(jìn)施工進(jìn)入保津方向右車道需要封閉時(shí)

1)此階段施工時(shí)間約2～3 d。

2)車輛進(jìn)入左車道通行；臨時(shí)封閉警示標(biāo)牌設(shè)置如下：①上游警告區(qū)600 m(近高速收費(fèi)站)；②Ls為車道封閉上游過渡區(qū)90 m；③H為緩沖區(qū)50 m；④工作區(qū)18.5 m；⑤下游過渡區(qū)30 m；⑥終止區(qū)30 m。

2.2.6頂進(jìn)施工進(jìn)入保津方向右側(cè)路肩需要封閉時(shí)

1)此階段施工時(shí)間約2～3 d。

2)車輛通行影響不大。

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

2.3路面監(jiān)測變形

2.3.1目的及意義

本工程監(jiān)測的重點(diǎn)是高速公路路面沉降值及施工期間沉降變化規(guī)律。進(jìn)行施工監(jiān)測的主要目的和意義如下：

1)為工程施工提供及時(shí)的反饋信息。

2)及時(shí)掌握高速路面變形情況，對可能出現(xiàn)的險(xiǎn)情和事故提出警報(bào)；確保交通運(yùn)行安全。

3)通過施工監(jiān)測收集大量的位移、受力數(shù)據(jù)，并及時(shí)將數(shù)據(jù)加以分析、處理，對施工質(zhì)量和結(jié)構(gòu)安全做出綜合判斷，以指導(dǎo)后續(xù)施工，真正實(shí)現(xiàn)信息化施工。

4)通過施工監(jiān)測，可掌握結(jié)構(gòu)實(shí)際狀態(tài)的變形和受力狀況，以利于修正設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)，并為以后同類工程的設(shè)計(jì)和施工積累經(jīng)驗(yàn)。

2.3.2監(jiān)測流程

高速路面監(jiān)測流程圖如圖1。

2.3.3高速路面沉降監(jiān)測方法

2.4監(jiān)測期要求

要確保高速路正常使用交通不中斷，對監(jiān)測有以下要求：

1)日常監(jiān)測人員不能在高速路面監(jiān)測作業(yè)。

2)高速路面上不能做明顯的標(biāo)志，影響駕駛?cè)艘暰€和判斷,確保駕駛員安全駕駛。

3)確保監(jiān)測精度。

圖1高速路面監(jiān)測流程圖

2.5采取的監(jiān)測措施

1)監(jiān)測人員除布點(diǎn)的幾個(gè)小時(shí)采取安全措施后進(jìn)入高速路面以外，其他時(shí)間不進(jìn)入高速路。采用高精度全站儀觀測系統(tǒng)，對高速路面進(jìn)行不間斷的掃描，數(shù)據(jù)通過監(jiān)測基站發(fā)回?cái)?shù)據(jù)處理中心實(shí)時(shí)處理，實(shí)時(shí)反饋。

2)高速路面上不做明顯的標(biāo)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(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)備，保證夜間正常監(jiān)測。

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

通過以上措施，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集，實(shí)時(shí)監(jiān)測，實(shí)時(shí)反饋，同時(shí)與其他監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比對，具體問題具體分析，采取不同的措施應(yīng)對。

2.6高速路面測點(diǎn)布置

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

圖2監(jiān)測平面布置圖

為確保反光片與高速路面黏結(jié)緊密，不被車輛破壞,用打磨機(jī)在高速路面上打磨，測點(diǎn)比高速路面低2 mm，清理干凈，用環(huán)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(jiān)測儀器選用

采用精度為1s的徠卡TCRP1201+監(jiān)測儀系統(tǒng)，且通過計(jì)算可以使采用反射片的關(guān)鍵部位誤差控制在0.3～0.7 mm以內(nèi)(距離150 m內(nèi))。采用單個(gè)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(dú)特的光機(jī)技術(shù)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(jìn)一步改進(jìn)距離測量的性能，使之對小邊緣目標(biāo)的無棱鏡距離測量更加準(zhǔn)確可靠。

2.8監(jiān)測基站設(shè)置及測點(diǎn)數(shù)據(jù)處理

基站豎桿采用ф500 mm×8 mm鋼管，高度6 m。頂部觀測平臺(tái)設(shè)觀測儀及觀測平臺(tái)，并設(shè)置防護(hù)。結(jié)構(gòu)底部采用素混凝土底座，底座內(nèi)埋設(shè)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(dòng)采集程序軟件能夠根據(jù)本項(xiàng)目特點(diǎn)編制，自動(dòng)掃描測點(diǎn)并確保精度要求。

采集完畢后數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理中心，通過計(jì)算機(jī)程序處理，在計(jì)算機(jī)上展示出來。

圖3反射片效果

2.9超前預(yù)報(bào)與信息化控制

本方案的監(jiān)測系統(tǒng)采用高精度全站儀基站的形式對高速路面進(jìn)行24h實(shí)時(shí)監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)了信息化施工。高速路面變形數(shù)據(jù)傳遞到數(shù)據(jù)處理中心后，由專門數(shù)據(jù)處理程序進(jìn)行處理，處理后的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)地在電腦上顯示出來并以短信的方式發(fā)送到有關(guān)部門負(fù)責(zé)人手機(jī)中，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測信息時(shí)時(shí)共享。當(dāng)分析發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常則經(jīng)上級(jí)部門批準(zhǔn)后立即啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，如對路面下方采取微壓力注漿頂升路面(專利號(hào)：ZL2013 2 0298273.X)、減緩頂進(jìn)速度、調(diào)整潤滑漿液注入量、限制車流量、路面交通臨時(shí)封閉等應(yīng)急措施。

圖4實(shí)時(shí)監(jiān)測示意圖

除實(shí)時(shí)監(jiān)測外，超前預(yù)報(bào)也非常重要。所有的監(jiān)測項(xiàng)目的監(jiān)測數(shù)據(jù)通過回歸曲線進(jìn)行分析，預(yù)測出下一步施工可能有的變形趨勢，為提前采取應(yīng)急措施提供依據(jù)。

3結(jié)語

南水北調(diào)津保高速公路穿越工程，通過對路面變形的時(shí)時(shí)監(jiān)測及數(shù)據(jù)分析處理，為各種糾偏和調(diào)控措施贏得了寶貴的時(shí)間，也在有限的時(shí)間內(nèi)充分發(fā)揮了管幕-頂涵保護(hù)功法的積極作用，是頂進(jìn)作業(yè)過程中不可缺少的重要一環(huán)，需要高度重視，加之路面臨時(shí)封閉等應(yīng)急措施，使得該頂進(jìn)工藝得到了順利實(shí)施，至今，頂進(jìn)段高速公路已運(yùn)行3 a，未發(fā)現(xiàn)后期不良情況，得到了社會(huì)各方的高度認(rèn)可。

參考文獻(xiàn)：

[1]屈永強(qiáng).管幕頂進(jìn)技術(shù)在京滬高速公路穿越工程中的應(yīng)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(xiàn)代交通技術(shù)，2013(01)：34-38.

中圖分類號(hào)：TV554.5

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

[作者簡介]杜輝(1981-)，男，黑龍江綏陵人，高級(jí)工程師。

[收稿日期]2016-01-18

文章編號(hào)：1007-7596(2016)03-0100-04