谭向荣
【摘 要】本文以衡阳市蒸阳北路下穿衡大高速公路工程为背景，以“施工、监测、预警”为主线，实现对既有高速公路施工全过程的精密监测，保障既有线路的安全运营，并通过关键理论技术分析、工程计算和结合现场实时监测数据，对大跨度箱涵顶进施工关键技术做了全方位研究
【关键词】施工监测；箱涵顶进；监测预警；变形监测
衡阳市蒸阳北路下穿衡大高速箱涵顶进工程中，蒸阳北路中心线与衡大高速公路中心线的交角为86.38°，交于蒸阳北路的交叉里程为K5+377.595。必须在确保衡大高速正常运营的条件下施工。所以，怎样实时、精确地预报和监控顶进期间岩土体所产生的的形变是此项工程中一个非常重要的技术难题。还有在箱涵框架施工顶进期间出现的“抬头”，“扎头”和偏离轴线的现象大部分与工地场地的地形情况、施工的开挖质量相关，也跟箱涵的顶力顶推的位置以及顶进角度密切相关。一旦箱涵产生方向偏离和高程偏差时，马上要实施技术方案进行纠正，这样导致工程复杂度增大很多，也会引起箱涵内部结构位移变动，严重还会导致箱涵开裂。所以怎样做到对箱涵框架顶进期间方向和高程的全程监测亦是此个项目另一个要紧的技术难点。用来解决这两个难点问题，项目中选取了高技术含量的监测方案，并在衡大高速此段对面山顶上对路基、路面实施了高频率的沉降位移观测。
1 监测方案原则
（1）系統性原则
（2）可靠性原则
（3）与结构设计相结合原则
（4）关键部位优先、兼顾全面的原则
（5）与施工相结合原则
（6）经济合理原则
2 监测内容
依据现实状况及该项目的特征，在顶进期间的箱身姿态监测，箱身顶进时所涉及的衡大高速公路路面，具体监测内容如下：
（1）箱涵整体水平位移沉降监测。
（2）衡大高速公路路面沉降及变形监测。
3 监测原理
本次箱涵及路面侧边沉降自动化监测采用静力水准仪自动化监测系统。监测仪测量原理：液体监测仪测量是一种精密的水准测量方法，它根据连通器的理论，借助两根软管将两个或多个容器连接到一起。一般状况下连通器中的液体密度均匀或分散但对称，两容器中的液面位于同一水平面上，通过测量可以得出h1、h2，那么A、B两点间的高差h=h2-h1。
本次路面监测点位移采用拓普康MS05A自动化变形监测全站仪机器人进行监测，再通过监测软件进行数据的处理。
本次箱涵结构顶程监测采用拉线式传感器进行自动化监测，如图4.3。
机械位移量可通过拉线位移传感器变更成可衡量的、成线性比例的电信号。当被测客体发生位移时，带动和它互相链接的传感器绳子，绳子带动传感器转到部件与编码器同时转动，从而测量出被测客体位移变化。
4 衡大高速公路路面变形监测
4.1 测点布置
路面全站仪监测点布置：箱涵全范围影响区域布置全站仪监测点，影响范围外布置全站仪测量控制网；路面两侧、隔离带及两幅路面中央各布置1列
4.2 仪器选用及观测原理与方法
本次路面变形监测采用拓普康MS05A自动化变形监测全站仪机器人进行监测，在有棱镜状态和无棱镜状态外，另可做到相符反射片距离测量作用，除普通类型的反射片之外，转动目标和两点目标等各种的反射片都能够使用。使用全站仪自动观测功能，可减少外业工作量，无人为瞄准误差，确保精度。没必要再次搜寻目标、调焦瞄准，只要棱镜处于镜头视线范围内均可照准，始终保持照准状态。
4.3 监测数据分析
在不受施工影响范围外布置全站仪测量控制网，建立相对的坐标系统，在控制点上架设自动化监测全站仪，对监测点进行观测，数据导出后形成监测数据报表。以一天为例，观测数据如图4.8。把原始数据进行汇总分析形成成果表，如图4.9，这样直观看出每天每次观测的位移变化量，如果累计变化量在警戒值范围内，表示是安全可靠的，超出则报警，暂停施工，采取相应的措施。
5 监测精度、频率和警戒值
5.1 监测精度
在衡阳市蒸阳北路下穿衡大高速公路箱涵顶进过程中，监测精度为：
（1）高程测量误差≤1.0mm；
（2）水平位移测量误差≤1mm。
5.2 监测警戒值
在道路变形观测期间，监控工程的报警标准的限定是核心问题。在工程监控过程中，为了判断变形或受力状态有没有超过容许的标准，每个测量项目都提前规定对应的报警值，用来判定施工过程是否安全可靠。监控工程的警戒值重要性就不言而喻，正常应通过支撑结构设计计算时的设置容许值和现场环境的情况来规定对应监测工程的警戒值。警戒值数值的大小极其重要，如果公路路基发生的位移、形变量以及周边既有结构形变数值均小于报警值数值，就判定公路路基和周边环境是安全的，施工工作可继续进行，如果出现大于报警值，应立即调整施工，采用对应的稳固处理防护方案来保证工程的施工安全。
衡阳市蒸阳北路下穿衡大高速公路箱涵顶进工程监测警戒值：
（1）箱身顶进施工期间，路面最大沉降量≤15mm，沉降速率≤2mm/24小时。
（2）路面任意点的沉降>10mm或有明显裂纹时要报警，路面任意点的沉降>25mm时，必须通知施工单位、监理单位、业主单位，停止施工并及时采取有效措施。
（3）箱涵扎头或抬头>10mm时要报警，箱涵扎头或抬头>15mm时，必须通知施工单位、监理单位、业主单位，停止施工并及时采取有效措施。
（4）箱身沉降>15mm时要报警。
5.3 监测结果分析
根据最终检测结果，其中路面沉降最大值为25号点，累计上升37mm。路面位移最大值为38号点，累计为X：12mm，Y：28mm，箱涵沉降最大值为右-4点，累计下沉-41.4mm，其中箱涵部分，右幅下沉：右2下沉10.7mm、右3下沉21.6mm、右4下沉21.4mm、右5下沉17.3mm、右6下沉23.6mm，导致箱涵出现向右倾斜状况。
导致出现上述情况的原因：
（1）施工工艺导致：该施工方式为桥式盾构法，其施工主旨为，利用子盾构先行强行切入土体并以此作为支撑，再进行隧道挖掘，而子盾构钢板厚度达40mm，在切入土体的同时破坏土体稳定性，从而导致路面出现隆起以及箱涵轻微下沉。
（2）施工过程不规范导致：根据该施工工艺，其隧道开挖时，每次工作面的开挖长度必须保持在300mm-500mm以内，但是现在施工方，多次超规范开挖，导致路面隆起及箱涵下沉。
（3）现场环境导致：施工区域本身土质不稳定，大部分属于风化岩且施工时间段正好为当地雨季，山体渗水严重，破坏土体稳定。
[责任编辑：张涛]
