高架桥施工期间轻轨线路安全监测方案与实践

董月甫

(天津滨海快速交通发展有限公司，天津 300457)

1 工程背景

1．1 京津城际延伸线跨唐津高速及津滨轻轨连续梁桥概况

京津城际延伸线天津至于家堡工程跨唐津高速及津滨轻轨连续梁桥跨度为(80．6 +128 +80．6)m，线路在CJDK38 +215．44 里程处与津滨轻轨左线相交，交叉角度为15°26＇0″。连续梁两主墩位于津滨轻轨线路两侧，基础采用29 根1．5 m 钻孔灌注桩，670#墩桩长为82 m，671#墩桩长79 m。两主墩墩号为670#、671#，其承台底层采用八角形，高4．0 m，第二层承台采用矩形，高3．0 m，承台底高程分别为-4．907 m、-4．075 m。670#、671#基坑开挖深度分别为5．05 m、5．0 m。

靠近轻轨线路一侧的主墩基坑防护采用钻孔灌注桩，桩径0．8 m、桩间距1．0 m，桩长14．0 m，桩顶以钢筋混凝土冠梁连接。止水帷幕采用单层直径0．60 m 水泥搅拌桩，桩间距0．4 m 咬合布置，桩长12 m。防护桩距线路中心最小距离为7．57 m，与接触网立柱中心最小距离为4．57 m。防护桩边缘与津滨轻轨地基加固桩边缘最小距离为0．75 m，止水帷幕与轻轨地基加固桩边缘最小距离为0．25 m，均不侵入轻轨地基加固范围。远离轻轨线路一侧采用400 mm×400 mm×13 mm×21 mm 型钢做防护结构，间距0．45 m，桩长14 m，外侧采用拉森钢板桩止水帷幕。

主墩以外的其它桥墩，因与津滨轻轨距离较远(距线路中心大于27 m)，基坑开挖深度较浅(5．0 m 左右)，设计拟采用止水钢板桩防护，基坑底部采用C15 封底混凝土。

1．2 被跨津滨轻轨线路概况

津滨轻轨于2003 年建成通车，京津城际延延伸线所跨轻轨段线路为路堤，路堤高度在2．0 ～3．0 m 之间，坡度为1∶ 1．5，无缝线路，有砟轨道。地基为软土，软土地基处理方式为水泥搅拌桩(水泥为425 号硅酸盐水泥，每延米掺入量为60 kg，水灰比一般为0．45 ～0．5)，三角形布置，直径0．5 m，桩长大部分为8．3 m，最长的为12．3 m，处理范围至路堤坡脚，水泥搅拌桩顶为0．3 m 后的灰土褥垫层，其中间铺一层土工格栅。

2 监测的必要性

在轻轨路堤两侧不对称地开挖基坑进行桥梁基础施工，对地基基础具有一定的扰动，由于基坑距离轻轨路基距离近，基坑开挖面积大，而且深度较深，开挖基坑施工有可能引起路基局部沉降，或不均匀沉降，进而引起轨道不平顺影响轻轨列车的行车舒适性和安全性。故有必要在京津城际延伸线跨唐津高速及津滨轻轨连续梁桥施工期间对津滨轻轨路基、轨道等进行监测，以确保轻轨列车安全行车。

通过对基坑实施监测，为预测路基沉降提供依据，以便及时采取措施;同时可以保证京津城际延伸线跨唐津高速及津滨轻轨连续梁桥的施工安全、质量与进度;通过对轻轨路基、轨道及轻轨列车实施监测，保证津滨轻轨列车运营的安全性与舒适性。

3 监测方案

3．1 基坑支护桩顶冠梁的水平位移与沉降

利用精密水准仪观测测点高程变化情况，利用全站仪观测测点的水平坐标变化情况。冠梁施工完成后每隔5 m 埋设一个测点，角顶布设1 个，共计约20 个;冠梁施工完成测试作为初始值，桥梁桩基础施工期间1 次/3 d，基坑施工期间2 次/ d，基坑封底后至承台混凝土施工前1 次/d，施工承台混凝土期间1 次/2 d。

3．2 基坑水平支撑的轴力

在水平钢支撑上布设振弦式传感器，定期采集读数，根据读数分析轴力变化情况;传感器布在与轻轨线路正交的水平支撑上，每个基坑选择3 根最不利的水平支撑进行测试;水平支撑安置并施加荷载后进行测试作为初始状态，基坑开挖期间2 次/d，封底后1 次/d，直到拆除。

3．3 路堤坡脚处地基土的分层水平位移

利用测斜仪沿测斜管每个1 m 读取地层的水平位移;测斜仪和铝合金高精度测斜管(型号:M317548)，精度0．1 mm;在桥梁主墩一侧路堤坡脚与防护桩之间布设5 个测点，共计10 个测点;防护桩与冠梁施工期间1 次/3 d，桥梁桩基础施工期间1 次/2 d，开挖基坑期间2 次/d，基坑封底后至承台混凝土施工前1 次/d，施工承台混凝土期间1 次/2 d，桥墩施工期间1 次/月，桥梁结构施工期间1 次/季，降雨期间加密观测;上部桥梁施工结束后通车之前，1 次/季。

3．4 路基的沉降和水平变形

利用精密水准仪观测测点高程变化情况，利用全站仪观测测点的水平坐标变化情况。基坑范围内每隔3 m 一组，基坑两端外延部分每隔10 m 一组，共计80 组;每个断面为一组，每组3 个测点，共计240 个测点。测点为钢制测钉，顶部光滑且具有凸球面，测钉打入土体中0．8 ～1．0 m，测钉与土体间用混凝土填充，保证测钉不松动;施工之前观测一次，作为初始状态;防护桩与冠梁施工期间1 次/3 d，桥梁桩基础施工期间1 次/2 d，开挖基坑期间2 次/d，基坑封底后至承台混凝土施工前1 次/d，施工承台混凝土期间1次/2 d，桥墩施工期间1 次/月，桥梁结构施工期间1 次/季，降雨期间加密观测;上部桥梁施工结束后通车之前，1 次/季;通车后一年内，前半年1 次/季，后半年1 次。路基沉降变形观测桩布置如图1 所示。

3．5 轻轨线路的几何形位

使用轨道监测仪对轻轨线路的轨距、水平、高低、方向等轨道的几何尺寸进行测量;施工之前测试一次，作为初始状态;桥梁桩基础施工完毕检查1 次，基坑施工结束检查1 次，承台施工完毕检查1 次，桥墩施工完毕检查1 次;桥梁合拢后，进行1 次测试，以评价施工对轻轨线路的影响。通车后一年内，前半年1 次/季，后半年1 次，以评价上部城际列车动荷载对轻轨线路的影响。另外，施工期间如果路基沉降变形、路堤稳定性等监测指标达到控制值时，为了保证行车安全，对施工影响范围线路进行一次测试。

图1 路基沉降变形观测桩布置示意图

3．6 列车振动加速度与振幅

使用sy-2 便携添乘仪测试轻轨列车通过该段线路时的竖向和横向振动加速度与振幅，以评价轨道的动态不平顺情况;施工期间如果有路基沉降、水平位移或轨道几何形位达到警戒值时，或采取有效措施整改后轻轨列车恢复运营时进行一次测试，以确保行车安全;桥梁合龙施工结束后测试一次，以评价施工对轻轨线路的影响。

3．7 应急监测

当地下水位、基坑监测指标迫近或达到警戒值时，提高监测频率，一是为了确保行车安全，二是为了检查所采取工程措施效果。路堤坡脚处地基土的分层水平位移每隔2 h 测1 次;路基的沉降与水平位移每隔4 h 测1 次;轨道的几何形位每天测1 次。

4 监测控制标准

为了既能够保证安全与施工质量，而又不频繁报警影响施工，将控制标准分为两类:警戒值和控制值。警戒值是指允许达到，但达到后必须采取相应的措施进行控制，避免参数进一步增大;控制值是指不允许达到的极限值。当监测指标接近或达到控制标准时，应立即停止施工，迅速组织人员进行分析处理，采取相应的工程措施，并提高监测频率，待加固稳定且轻轨线路满足安全行车条件后方可继续施工。控制标准如下:

(1)基坑支护桩顶冠梁的水平位移与沉降。水平位移警戒值和控制值分别为10 mm 和15 mm;沉降警戒值和控制值分别为10 mm 和15 mm。

(2)基坑水平支撑的轴力。警戒值和控制值分别为设计轴力的20%和30%。

(3)路堤坡脚处地基土的分层水平位移。警戒值和控制值分别为3 mm 和5 mm。

(4)路基沉降和水平位移。路基沉降警戒值:最大值达到8 mm 或者3 处相邻测点不均匀沉降最大值达到5 mm;控制值:最大值达到10 mm 或者3 处相邻测点不均匀沉降最大值达到8 mm。

路基水平位移警戒值:横向水平位移达到5 mm(即路堤边坡稳定性出现失稳征兆);控制值:横向水平位移达到10 mm。

(5)轨道几何形位。线路轨距变化应和缓平顺，1 m 长度范围内轨距变化不得超过1 mm;直线方向目视顺直，用10 m 弦量不超过4 mm;曲线方向目视圆顺，用20 m 弦量，实测正矢与计算正矢之差不超过3 mm;线路两股钢轨顶面水平相差不得大于4 mm，并不能出现三角坑;线路单股钢轨顶面目视平顺，前后用10 m 弦量不超过4 mm。

5 监测结果与分析

靠近两个桥墩的轻轨线路路基边坡坡脚处的水平位移和沉降变形在施工过程中均未超过警戒值。左侧水平位移和沉降变形最大累积值分别为3．84 mm 和6．58 mm，右侧水平位移和沉降变形最大累积值分别为4．93 mm 和6．74 mm。右侧路基边坡坡脚处的水平位移大于右侧，这主要是由于右侧基坑的防护桩距离路基坡脚有1．60 m 的距离，较多的变形是防护桩和路基水泥桩之间的土体所引起的，而左侧基坑的防护桩紧贴路基的水泥桩，导致水平位移较小。

防护桩在基坑开挖期间对保证轻轨线路路基不发生较大的沉降和水平位移起到了重要的作用。虽然基坑开挖期间，轻轨线路路基的沉降和水平位移发展较快，但是由于防护桩的支挡作用和水平支撑的支撑作用，使得轻轨线路路基的沉降变形和水平位移很快趋于稳定，没有影响轻轨的正常运营。

在基坑开挖施工期间，由于水位的下降和土体的卸荷，地基土的分层水平位移沿深度方向整体向基坑方向倾斜，但其大小均远小于警戒值。在承台施工和墩身施工过程中，分层水平位移开始向轻轨方向倾斜，其值变化不大，均小于1．70 mm。

轻轨线路路肩监测点的沉降变形以近基坑的变形较大，而远离基坑一侧路肩检查点的沉降变形最大值没有超过1．00 mm。

在基坑开挖及承台施工期间，基坑横向支撑轴力和基坑范围内水位变化均未超过警戒值，保证了基坑施工安全。

在路基沉降、水平位移变化量较大时，以及基坑开挖、承台施工及桥墩施工、主跨合龙等主要工序结束时，对轻轨线路轨道几何形位进行了检查。检查结果表明，从防护桩施工至主墩墩身施工完成，轻轨线路轨道几何形位未超过警戒值要求。

主跨合龙施工完成后，轻轨线路路基边坡坡脚处的水平位移和沉降变形等各项监测指标几乎没有变化，后期的监测重点为水平位移和沉降变形，监测周期可以适当加长。

由于施工导致路基产生的水平位移和沉降变形对轻轨线路轨道几何形位有一定的影响，建议在轨道应力放散过程中予以调整，以确保轻轨行车的安全性与舒适性。

总之，京津城际延伸线跨轻轨线路连续梁桥主跨施工完成之后的各项指标监测结果表明，轻轨线路轨道状态以及轻轨列车运行均正常。