下穿高速公路斜交框架橋頂進(jìn)法施工過(guò)程監(jiān)控及數(shù)據(jù)分析

孫媛媛 方磊

摘 要：湘潭市昭山示范區(qū)昭云大道下穿京港澳高速公路工程K2+819.505頂進(jìn)框架橋?yàn)?×17.0m分孔獨(dú)立式頂進(jìn)框架橋，采用斜交斜做。框架橋施工技術(shù)難度大，安全隱患多，必須實(shí)施全程監(jiān)控。通過(guò)對(duì)監(jiān)控技術(shù)的調(diào)整和監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)分析，為以后相關(guān)橋梁的施工提供了安全方面的參考。

關(guān)鍵詞：框架橋；頂進(jìn)；監(jiān)控；安全

1 工程概況

昭云大道下穿京港澳高速公路，交叉點(diǎn)處里程為公K2+819.505，交叉角為80.0°，設(shè)置2×17.0m分孔獨(dú)立式頂進(jìn)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(jī)動(dòng)車道及人行道）+12.0m（機(jī)動(dòng)車道），單幅框架路幅寬度為17.0m，道路分兩幅獨(dú)立式框架橋下穿京港澳高速公路。機(jī)動(dòng)車道的設(shè)計(jì)車速為50km/h，設(shè)計(jì)荷載為城-A級(jí)，人群3.5kN/m2。

頂進(jìn)框架橋?yàn)?×17.0m孔獨(dú)立式頂進(jìn)框架，框架內(nèi)機(jī)動(dòng)車道凈高不小于5.2m，非機(jī)動(dòng)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(jìn)框架橋上的公路荷載為公路-I級(jí)。

2×17.0m分孔獨(dú)立式頂進(jìn)框架橋，單幅框架橋路幅寬17.0m，框架頂板厚1.2m，側(cè)壁厚1.2m，底板壁厚1.25m，機(jī)動(dòng)車道凈高不小于5.2m。左右幅框架橋結(jié)構(gòu)高分別為8.05m和6.25m。

2 主要施工方案

框架頂進(jìn)時(shí)在高速公路路肩的反側(cè)設(shè)計(jì)臨時(shí)抗推墻，以防止高速公路路面因框架頂板移動(dòng)所產(chǎn)生的摩阻力導(dǎo)致高速公路路面變形。高速公路路基和路面防護(hù)采用管棚打入和門式盾構(gòu)相結(jié)合的方式。

框架出入口附近設(shè)置路基防護(hù)樁，樁徑1.5m，樁長(zhǎng)12-15m，嵌巖深度不小于3m，防止框架頂進(jìn)時(shí)帶動(dòng)路基土體松動(dòng)和出入口翼墻施工時(shí)路基垮塌。

在框架的頂部及外側(cè)面非巖石位置預(yù)先打入管棚，以防止頂進(jìn)過(guò)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(zhǎng)管棚打入后，兩段預(yù)先支撐在兩側(cè)設(shè)置的門式支撐上。框架出入口處設(shè)置4根樁徑1.5m、樁長(zhǎng)13m的管棚支撐樁及2根鋼管樁支架及管棚支撐梁，框架側(cè)面鋼花管支撐在雙層門式支架上。框架內(nèi)側(cè)墻之間間距為80cm，在框架內(nèi)側(cè)墻預(yù)留Φ10cm@250cm注漿孔，待框架頂進(jìn)就位后注漿密實(shí)中間土體，框架頂上及外側(cè)墻土體利用Φ245mm@40cm鋼花管注漿密實(shí)。

3 施工監(jiān)控

頂進(jìn)框架橋由于施工過(guò)程非常復(fù)雜，一般要經(jīng)過(guò)線路加固、傳力后背墻修筑、滑板修筑、框構(gòu)橋預(yù)制、盾構(gòu)開(kāi)挖、框架橋頂進(jìn)、線路恢復(fù)等施工環(huán)節(jié)，才能建造完成。由于頂進(jìn)框架橋施工復(fù)雜、技術(shù)難度大、精度要求高，因此為了確保頂進(jìn)框架橋施工安全、線性平順，對(duì)其整個(gè)施工過(guò)程進(jìn)行施工監(jiān)控，就顯得非常有必要。根據(jù)相關(guān)規(guī)范和昭云大道下穿京港澳高速公路頂進(jìn)框架橋設(shè)計(jì)文件，本項(xiàng)目施工監(jiān)控的目標(biāo)與精度如下：

1）每節(jié)框架橋軸線偏差≤200mm；

2）每節(jié)框架橋高程偏差≤1%頂程并偏高≤150mm、偏低≤200mm；

3）相鄰兩節(jié)框架橋高差≤50mm；

4）高速公路路面沉降量≤20mm。

根據(jù)本項(xiàng)目的施工監(jiān)控要求，對(duì)昭云大道下穿京港澳高速公路工程K2+819.505頂進(jìn)框架橋的施工監(jiān)控主要包括盾構(gòu)系統(tǒng)軸向偏位及豎向位移監(jiān)測(cè)、框架橋軸向偏位及豎向位移監(jiān)測(cè)以及高速公路路面的水平推移及豎向位移監(jiān)測(cè)。

對(duì)盾構(gòu)施工和框架橋的整個(gè)頂進(jìn)施工過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控的目的，就是對(duì)結(jié)構(gòu)和周圍環(huán)境的狀況做出適時(shí)判斷和預(yù)警，在此基礎(chǔ)上對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行調(diào)整，從而最終保證整個(gè)施工過(guò)程中結(jié)構(gòu)安全和框架橋施工順利完成。

針對(duì)昭云大道下穿京港澳高速公路頂進(jìn)框架橋的實(shí)際情況，根據(jù)相關(guān)規(guī)范和設(shè)計(jì)文件，對(duì)昭云大道下穿京港澳高速公路頂進(jìn)框架橋進(jìn)行監(jiān)控的預(yù)警指標(biāo)及相應(yīng)的預(yù)警值如下表所示。

在施工監(jiān)控的過(guò)程中，若監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示某一個(gè)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目已經(jīng)達(dá)到監(jiān)測(cè)預(yù)警值，監(jiān)控單位通知施工單位立即停止頂進(jìn)，由項(xiàng)目業(yè)主、監(jiān)理單位、監(jiān)控單位和施工單位共同協(xié)商，立即采取措施進(jìn)行糾偏。

4 監(jiān)控結(jié)論及數(shù)據(jù)分析

通過(guò)對(duì)湘潭市昭山示范區(qū)昭云大道下穿京港澳高速公路工程K2+819.505頂進(jìn)框架橋開(kāi)展施工監(jiān)控，基于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)和理論分析，監(jiān)控結(jié)論如下：

1）昭云大道下穿京港澳高速公路工程K2+819.505頂進(jìn)框架橋頂進(jìn)到位后，框架橋Ⅰ累計(jì)向左偏位最大值達(dá)320mm，不滿足規(guī)范和設(shè)計(jì)要求，后經(jīng)專家研究決定將原設(shè)計(jì)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(jì)向左偏位最大值為144mm，符合規(guī)范和設(shè)計(jì)要求。

2）框架橋Ⅰ頂進(jìn)到位后，累計(jì)豎向位移最大值為-64mm，符合規(guī)范及設(shè)計(jì)要求；框架橋Ⅱ頂進(jìn)到位后，累計(jì)豎向位移最大值為27mm，符合規(guī)范及設(shè)計(jì)要求。

3）框架橋Ⅰ頂進(jìn)過(guò)程中及頂進(jìn)到位后，路面累計(jì)沉降最大值為-59mm，不符合規(guī)范及設(shè)計(jì)要求，后經(jīng)專家研究決定對(duì)框架橋Ⅰ南北兩側(cè)土體及高速公路中央分隔帶處土體進(jìn)行注漿并對(duì)高速公路路面沉降過(guò)大處進(jìn)行罩面處理，對(duì)高速公路路面沉降進(jìn)行24小時(shí)跟蹤監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示：高速公路路面沉降已處于穩(wěn)定狀態(tài)；框架橋Ⅱ頂進(jìn)過(guò)程中及頂進(jìn)到位后，路面累計(jì)沉降最大值為-19mm，符合規(guī)范及設(shè)計(jì)要求，后續(xù)監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示：框架橋頂進(jìn)到位后，高速公路路面無(wú)繼續(xù)下沉，沉降處于穩(wěn)定狀態(tài)。

4）全橋頂進(jìn)過(guò)程中及頂進(jìn)完成后，路面各測(cè)點(diǎn)水平推移量小，在規(guī)范及設(shè)計(jì)限值之內(nèi)。