下穿高速公路盾构法施工中的路面沉降观测

谢前波　张帆

摘 要：文章主要参考以往施工过的具体的高速公路工程项目为例，建议下穿高速公路地道桥应采用“钢盾构”顶进的施工方法，同时也详细地分析了怎样才能做好施工过程中高速公路路基和路面的变形监测工作。日后的施工中如果进行顶进施工作业时，采用的策略为“小步、快跑”，每次进尺量约为30-40cm，每隔2小时顶进一次，尽可能的减少公路路基和路面所受到的干扰，施工时，应保证高速公路的正常运行，同时有效的控制其路面沉降。

关键词：下穿高速公路；盾构法施工；沉降观测

1 盾构法施工简介

所谓的盾构法就是指在保留了传统的顶涵施工工艺方法的前提下，进一步的改进并完善了钢架桥顶进路基的支护结构，采用了平刃的切土方式，为保证公路具有良好的坡比而采用了钢构支撑架，策略为“小步、快跑”，每次进尺量约为30-40cm，每隔2小时顶进一次，施工的适应性和安全性得到了很大提升。盾构法通常都是由五部分组成的，分别控制机构、掘进机构、辅助机构、活动盾构座和钢构支撑架，在应用了此种施工方法后，将钢构支撑架装在第一节箱框前，这样在砼箱框顶进的过程中就能对路基起到较好的防护作用，同时由于地质情况存在较大的区别，采用此方法后还能使钢构支撑架具有合理的长度，从而保证路基的坡比。掘进机构应安装在盾构座内部，同时其应呈门字形的组合，其外轮廓的尺寸应与钢架桥外轮廓的尺寸保持一致，对于周边的各类荷载，钢构支撑架和刚架应共同对其起到支撑作用。在施工的过程中，在路基的内部掘进机构和盾构座都是相对独立的，在作业的过程中掘进机构会相继的错开推进，从而将原地道刚架桥的掘进断面分成若干个小断面，箱框推进作业完成后，再将刚架桥底板前面的坡比土体清除干净就可以了。

2 量测断面与测点布置

2.1 路基和路面的变形监测点

应在不影响地道桥施工的范围内分别设置四个水准基点，同时在高速公路的纵向方向的每一个单幅路面上，分别布置四排测点，它们分别为中央分隔带边缘处、行车道外侧分道线处、紧急停车带靠波形护栏测边缘处以及超车道外侧分道线处，观测点在两幅路面应是对称布置的，因此，每排应有5个观测点，共有8排。在地道桥箱体的中轴线位置处，观测点也应是对称布置的，两个观测点之间的距离为5m。另外，为了能够更加及时、准确的监测到路基的沉降变形情况，还应在紧急停车带的外侧钻取孔洞，其深度为80cm，直径约为10cm，其位置在箱体中轴线的正上方，在其内部的土路基的顶部也应设置观测点。

2.2 路基边坡的变形观测点

一般情况下，为了能够较好的观测路基边坡的沉降情况，应在排水边沟的位置处布置一排观测点，相邻观测点之间的距离为5m，并且在地道箱涵箱的中轴线位置处，它们应是对称布置的，而在出口的位置处，由于施工单位通常都会在制定梁上伸出一部分螺纹钢筋，因此，就可以将这部分螺纹钢筋作为观测点来监控边坡的沉降情况。

2.3 既有通道桥位置和沉降的监测

由于既有通道桥的桥台与施工工作面是相邻的，那么在通道桥桥面的伸缩缝两侧就应设置观测点，其沿两幅路面应是对称设置的，每幅路面4个观测点，共计8个沉降观测点。另外，在桥台的翼墙上还应设置1个位移观测点。

2.4 观测点的类型

通常情况下，采用两种类型的观测点，一种是在路面中直接钉入钢筋或者是螺钉，钢筋或是螺钉的上端应与路面平齐，从而有效的监测既有通道桥和路面的沉降情况；另一种则为钻内径为100mm的孔，之后在路堤填土中钉入钢筋，然后用水泥固定，而为了有效地保护孔，在其顶部还应设置钢板盖，当置尺读数时才可揭开钢板盖了，此类观测点可以准确地监测路基的脱空和沉降情况。

3 量测方法和仪器的选择

进行观测工作时，应尽可能的选择高精度的测量设备，水准尺可以选择铟瓦合金水准尺，观测方法建议选择光学测微法，水准仪的分划值为0.05mm，自动补偿精度为正负0.5mm，此方法在基准点的联测以及国家的一等和二等水准测量工作中都是较为适用的。

首先，应充分的参考业主单位和设计单位提供的意见，先对所有的观测点进行一次全面的测量，之后才可以进行顶推的施工作业，通过联测水准点的绝对高程先计算出每一个观测点的初始高程，之后每次进尺量为30-40cm，稳定一段时间后再计算出每一个观测点的高程，将计算出的高程与上一次得出的结构相比较，就可以得出本次的沉降量以及總的沉降量了。在进行测量工作的过程中，还应定期的进行4个基准点的联测工作，这样便能够及时的得到基准点高程的变化情况。一般情况下，当沉降量上升时，符号为负，当沉降上下沉时，符号为正，当遇到特殊情况时，可以适当的提高检测频率并减小进尺量，发现突发问题时应及时上报，从而及时的制定出改善对策，从而保证路面的使用性能和通车安全。

4 对观测到的沉降规律的研究及分析

在以后高速公路工程项目进行顶推施工作业的过程中，必须先将箱体顶到预定的位置，在此时间范围内应是日夜不间断施工的，每一天的顶进距离约为3m，每次顶进施工作业的间隔时间为2小时，每天共进行10次顶进施工作业，在整个的施工过程中，测量人员对各个变形点的沉降情况进行了详细的跟踪和观测，并且应准确的记录下来作业时的天气情况、时间以及进尺量，根据各个观测点的变形数据，测量人员还应及时的绘制出时间和变形曲线的关系图，将其上报给了建立单位、施工单位和建设单位。在完成了地道箱涵的顶进施工作业后，应观测路面的最大下沉量，并且最大下沉量的具体位置在何处。在观测沉降的过程中，还应准确地观测另外三排观测点的沉降量，从而保证路面不会产生过大的总体沉降。而在观测路基的沉降情况时，应保证其也不会产生过大的沉降量，同时施工作业全部结束后，路面应不再出现沉降的现象，并且具有良好的整体稳定性。

为保证项目的顺利施工，施工的过程中还应对既有通道桥的沉降情况进行观测，应详细地观测既有通道桥南桥台侧墙在南北方向所产生的位移，同时还应分别观测在翼墙位置设置的观测点以及在既有通道桥的桥面上所产生的最大沉降量，地道桥南桥台的东端通常是要选择上拱结构，如果没有产生过大的沉降量，就说明工程项目的施工对于已经存在的地道桥没有产生太大的影响，既有通道桥也是可以安全的运行的。在对地道桥进行施工时，高速公路的路面是不可避免的要出现沉降的，那么该路段的纵断面线形和平面线形也可能发生变化，高速公路通车的安全性就可能会受到影响，因此，还应对其进行适当的改进和修改。

通过以上的论述，对盾构法施工简介、量测断面与测点布置、量测方法和仪器的选择以及对观测到的沉降规律的研究及分析四个方面的内容进行了详细的分析和探讨。在进行顶进的施工作业时，沉降的观测工作对于施工的安全性是有着直接的影响的，所以，应高度地重视沉降观测工作，尽可能的保证观测的精度，真实、完整并且准确的记录各项观测数据，对沉降进行科学而合理的分析，从而为施工提供可靠的依据。同时还应保证观测人员和观测仪器的固定，准确的计算出每一个观测点的高程，发现问题时应及时的制定出有针对性地改善对策，从而真正的做好路基、路面的沉降观测工作。

参考文献

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[2]张庆贺.盾构法施工对土体影响理论与试验研究[J].岩石力学与工程学报，2009.

[3]王志.浅埋铁路隧道下穿高速公路施工沉降分析[J].地下空间与工程学报，2009.