管幕一顶涵法施工的交通导行及路面监测解析

杜　辉

(天津市水利工程有限公司，天津 300000)



管幕一顶涵法施工的交通导行及路面监测解析

杜辉

(天津市水利工程有限公司，天津 300000)

摘要：南水北调中俄天津干线工程穿越津保高速公路，与高速公路示角122°，该处以现浇钢筋混凝土箱涵设计，采用管幕～顶涵法进行施工，施工其通过对路面变形的时时监测及数据分析处理，解决了各种偏差问题，在有限时间内发挥了管幕～顶涵保护工的作用，是顶进施工作业中重要的一环。文章以南水北调TJ4—5标管幕～顶涵法穿越津保高速公路为例，对工法实施期间高速公路路面交通导行及沉降观测的方法进行了阐述，需对高速公路实施导行，并对路面沉降变化进行监测分析，以确保高速公路运行安全对类似工程的施工监测有一定的指导和参考意义。

关键词：南水北调；津保高速公路；穿越；管幕～顶涵法；施工

1工程概况

南水北调中线一期工程天津干线廊坊市段TJ4—5标段，起止桩号XW130+732～XW130+882，全长9.148 km，其中：穿越保津高速公路段里程桩号为XW130+732-XW130+882，穿越段全长150 m，其中箱涵顶进暗挖段长70 m，明挖段长80 m。

南水北调中线天津干线工程穿越保津高速公路K777+105km处(保津高速公路与天津交界处，河北一侧)，与高速公路交角122°。该处以现浇钢筋混凝土箱涵设计，箱涵结构尺寸为3孔4.4 m×4.4 m，全宽15.6 m，高5.9 m，采用管幕—顶涵法进行施工，施工期间需对高速公路实施导行，并对路面沉降变化进行监测分析，以确保高速公路运行安全。

2交通导行方案

按照高速公路运营有关规定，根据《公路养护安全作业规程》在施工点K777+105 km处设置隔离墩，并在《公路养护安全作业规程》规定位置设置限速和导行等警示标牌，依次循环，直至完成顶进段施工[1]。

2.1基本原则

本施工工法，正常情况下顶进施工与路面交通互不干扰，在顶进施工期间不影响高速公路车辆通行，考虑到顶涵作业区位于高速公路收费站附近的实际情况以及重型车辆在施工区范围内有发生交通堵塞的可能性加之顶进作业期内涵盖清明假期的车流高峰，为保证施工期交通安全、减少过往车辆冲击荷载对路面沉降的影响，一旦发生交通堵塞或重型车辆通过时采取临时封闭正在顶进施工范围内对应的车道，车辆导流至相邻车道限速行驶的措施减轻路基负荷，同时由专人在现场负责疏导指挥，尽量避免车辆交通堵塞[2]。路面临时封闭遵循以下原则：

1)能不封闭就尽量不封闭。

2)尽量缩短临时封闭时间。

3)临时封闭时间如拥堵押车较多时，停止顶进取消封闭，疏通交通。

4)顶进施工尽量避开车流高峰期。

2.2具体封闭措施

特殊情况需要对路面进行临时封闭时，按照顶进涵施工进度分阶段临时封闭，具体封闭措施按照以下几个阶段的具体情况区别进行。

当箱涵顶进到达高速公路上行低速车道时，封闭上行低速车道，为了防止车流在改变车道时发生冲突，在封闭车道两端设置改变车道的过渡区，以使车流的变化缓和平滑。

当箱涵顶进到达高速公路上行高速车道时，开放上行低速车道，并封闭上行高速车道，继续顶进作业。

当箱涵顶进到达高速公路下行高速车道时，开放上行高速车道，并封闭下行高速车道，继续顶进作业。

当箱涵顶进到达高速公路下行低速车道时，开放下行高速车道，并封闭下行低速车道，直至顶进作业完成，开放下行低速车道。

为了保证箱涵顶进施工安全，在箱涵顶进施工全过程中，在箱涵与高速公路交叉点上下游警告区范围内设置交通标志，即施工标志、限速标志、窄路标志、灯泡矩阵标志和接触限制速度标志等养护安全设施以警告、提醒和引导车辆安全通过施工作业控制区域。

2.2.1顶进施工进入津保方向右侧路肩需要封闭时

1)此阶段施工时间约2～3 d。

2)车辆通行影响不大。按照交管部门要求结合工程安全需要分别设置：①上游警告区1600 m；②上游过渡区50 m；③缓冲区50 m；④工作区18.5 m；⑤下游过渡区30 m；⑥终止区30 m。

2.2.2顶进施工进入津保方向右车道需要封闭时

1)此阶段施工时间约2 d。

2)车辆分流进入左车道和右路肩(应急车道)通行；临时封闭警示标牌设置如下：①上游警告区1600 m；②车道封闭上游过渡区90 m；③缓冲区50 m；④工作区18.5 m；⑤下游过渡区30 m；⑥终止区30 m。

2.2.3顶进施工进入津保方向左车道需要封闭时

1)此阶段施工时间约3d。

2)车辆进入右车道和右路肩(应急车道)通行；临时封闭警示标牌设置如下：①上游警告区1600 m；②车道封闭上游过渡区90 m；③缓冲区50 m；④工作区18.5 m；⑤下游过渡区30 m；⑥终止区30 m。

2.2.4顶进施工进入保津方向左车道需要封闭时

1)此阶段施工时间约2～3 d。

2)车辆进入右车道和右路肩(应急车道)通行；临时封闭警示标牌设置如下：①上游警告区600 m(近高速收费站)；②车道封闭上游过渡区90 m；③缓冲区50 m；④工作区18.5 m；⑤下游过渡区30 m；⑥终止区30 m。

2.2.5顶进施工进入保津方向右车道需要封闭时

1)此阶段施工时间约2～3 d。

2)车辆进入左车道通行；临时封闭警示标牌设置如下：①上游警告区600 m(近高速收费站)；②Ls为车道封闭上游过渡区90 m；③H为缓冲区50 m；④工作区18.5 m；⑤下游过渡区30 m；⑥终止区30 m。

2.2.6顶进施工进入保津方向右侧路肩需要封闭时

1)此阶段施工时间约2～3 d。

2)车辆通行影响不大。

3)临时封闭警示标牌设置如下：①上游警告区600 m；②车道封闭上游过渡区50 m；③缓冲区50 m；④工作区18.5 m；⑤下游过渡区30 m；⑥终止区30 m。

2.3路面监测变形

2.3.1目的及意义

本工程监测的重点是高速公路路面沉降值及施工期间沉降变化规律。进行施工监测的主要目的和意义如下：

1)为工程施工提供及时的反馈信息。

2)及时掌握高速路面变形情况，对可能出现的险情和事故提出警报；确保交通运行安全。

3)通过施工监测收集大量的位移、受力数据，并及时将数据加以分析、处理，对施工质量和结构安全做出综合判断，以指导后续施工，真正实现信息化施工。

4)通过施工监测，可掌握结构实际状态的变形和受力状况，以利于修正设计，实现动态设计，并为以后同类工程的设计和施工积累经验。

2.3.2监测流程

高速路面监测流程图如图1。

2.3.3高速路面沉降监测方法

2.4监测期要求

要确保高速路正常使用交通不中断，对监测有以下要求：

1)日常监测人员不能在高速路面监测作业。

2)高速路面上不能做明显的标志，影响驾驶人视线和判断,确保驾驶员安全驾驶。

3)确保监测精度。

图1高速路面监测流程图

2.5采取的监测措施

1)监测人员除布点的几个小时采取安全措施后进入高速路面以外，其他时间不进入高速路。采用高精度全站仪观测系统，对高速路面进行不间断的扫描，数据通过监测基站发回数据处理中心实时处理，实时反馈。

2)高速路面上不做明显的标志，在高速路面上间隔贴不影响交通视线的反射片。

3)选用具有激光夜视自动监控系统的设备，保证夜间正常监测。

4)距离观测站越远的测点误差越大，反之则越小。采用反射片的关键部位最大误差要控制在2 mm以内。

通过以上措施，数据实时采集，实时监测，实时反馈，同时与其他监测数据进行分析比对，具体问题具体分析，采取不同的措施应对。

2.6高速路面测点布置

在高速路面沿行车方向设8条测线，垂直轴线方向18条测线，共设置测点144个。平面布置图见图2。

图2监测平面布置图

为确保反光片与高速路面黏结紧密，不被车辆破坏,用打磨机在高速路面上打磨，测点比高速路面低2 mm，清理干净，用环氧树脂胶打底，将10c m×10c m反光片贴在高速路面上。见图3。

2.7高速路面监测仪器选用

采用精度为1s的徕卡TCRP1201+监测仪系统，且通过计算可以使采用反射片的关键部位误差控制在0.3～0.7 mm以内(距离150 m内)。采用单个激光二极管既可用于有棱镜距离测量，也用于无棱镜距离测量，独特的光机技术和新型的激光二极管，使激光光斑在小尺寸、圆形形状、光束传播、可见性等方面具有更好的几何特性。这些特性有利于进一步改进距离测量的性能，使之对小边缘目标的无棱镜距离测量更加准确可靠。

2.8监测基站设置及测点数据处理

基站竖杆采用ф500 mm×8 mm钢管，高度6 m。顶部观测平台设观测仪及观测平台，并设置防护。结构底部采用素混凝土底座，底座内埋设锚杆螺栓，螺栓与钢板连接，钢板上焊接钢管。底座采用1500 mm×1500 mm×500 mm的混凝土底座。

全站仪自动采集程序软件能够根据本项目特点编制，自动扫描测点并确保精度要求。

采集完毕后数据传输到数据处理中心，通过计算机程序处理，在计算机上展示出来。

图3反射片效果

2.9超前预报与信息化控制

本方案的监测系统采用高精度全站仪基站的形式对高速路面进行24h实时监测，实现了信息化施工。高速路面变形数据传递到数据处理中心后，由专门数据处理程序进行处理，处理后的数据实时地在电脑上显示出来并以短信的方式发送到有关部门负责人手机中，实现监测信息时时共享。当分析发现数据出现异常则经上级部门批准后立即启动应急预案，如对路面下方采取微压力注浆顶升路面(专利号：ZL2013 2 0298273.X)、减缓顶进速度、调整润滑浆液注入量、限制车流量、路面交通临时封闭等应急措施。

图4实时监测示意图

除实时监测外，超前预报也非常重要。所有的监测项目的监测数据通过回归曲线进行分析，预测出下一步施工可能有的变形趋势，为提前采取应急措施提供依据。

3结语

南水北调津保高速公路穿越工程，通过对路面变形的时时监测及数据分析处理，为各种纠偏和调控措施赢得了宝贵的时间，也在有限的时间内充分发挥了管幕-顶涵保护功法的积极作用，是顶进作业过程中不可缺少的重要一环，需要高度重视，加之路面临时封闭等应急措施，使得该顶进工艺得到了顺利实施，至今，顶进段高速公路已运行3 a，未发现后期不良情况，得到了社会各方的高度认可。

参考文献：

[1]屈永强.管幕顶进技术在京沪高速公路穿越工程中的应用[J].海河水利，2012(10)：52-54.

[2]宋奕修.顶管穿越高速公路工程影响分析[J].现代交通技术，2013(01)：34-38.

中图分类号：TV554.5

文献标识码：B

[作者简介]杜辉(1981-)，男，黑龙江绥陵人，高级工程师。

[收稿日期]2016-01-18

文章编号：1007-7596(2016)03-0100-04