下穿既有线箱涵顶进施工监测研究

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1、下穿既有线箱涵顶进施工监测研究［摘要］箱涵顶进施工技术目前己广泛应用于穿越铁路、机场、市政道路、高速公路以及长城古迹等建筑物的立交工程中。提出一套箱涵姿态全程自动数字监测系统方案。该系统可在箱涵顶进的过程中对箱身的轴线、进程、涵端土压力以及后背变形进行全程的、实时的跟踪监测并通过系统的软件处理及时采取相应的措施。防止箱涵“扎头”“抬头”，保证了箱涵顶进的施工质量。［关键词］公路、箱涵、顶进施工、变形监测、盾构法中图分类号：U445.4文献标识码：A文章编号:1009-914X(2016)17-0230-011监测的目的和意义箱涵顶进施工，通常是在道

2、路箱涵工程中利用一定的机械设备和传力配套装置组成的顶进动力系统，将预制好的箱涵结构主体顶推穿越既有建筑物或既有结构设施下覆土体的一种施工方法。下穿既有线工程必须在保证既有公路或者铁路线正常运营的前提下进行施工。箱涵在下穿顶进施工期间，路基下的土体必然会受到一定的扰动，进而导致周围的土体及原有的结构发生变形，当变形量超过土体和原有结构的极限强度时，就会造成不同程度的破坏。甚至，当原有地层的位移超过规定限度时，就会影响到既有线路的正常运行。在箱涵下穿顶进施工期间，必须要进行箱涵顶进方向偏差和高程、顶进系统和铁轨及其下方地基等的现场监控测量。通过现场监测

3、的数据分析，首先为下穿顶进施工过程及时反馈信息，调整施工方法。2监测系统的构成2.1路面变形监测路面变形引起的主要原因：顶进施工过程土体受到扰动、路基降水。而路面变形主要是在顶进过程中对土的扰动引起的。从施工角度看，顶进施工工艺复杂，流程较长，各个关键工序都会引起地表沉降。施工对地表沉降的影响是动态变化、逐步积累的，按照施工工序对引起地表沉降的细节进行分析，制定控制地面沉降的阶段性目标，实现对每个施工步引起地表沉降进行有效控制和安全管理。幵挖基坑引起的地面沉降，基坑开挖引起的地面沉降从原理上讲都是由于开挖时的卸荷回弹产生。可以归结为以下几个方面的原

4、因：⑴基坑开挖过程中，土体出现卸荷回弹，导致维护土体产生水平位移，打破周围土体的应力平衡状态，周围土体向基坑内移动，产生地面沉降。⑵基坑开挖时受到的施工扰动，既包括基坑开挖时产生的超挖欠挖，围护不及时，机械振动，也包括临近工程的施工扰动等。⑶基坑坑底底面处理不够，坑底硬化不足。箱涵顶进时，由于坑底不平整，或者坑底强度不均匀，出现“抬头”、“扎头”等。基坑开挖时出现卸荷回弹，产生基底不同程度隆起。而坑底作为箱涵预制的场所，且为顶进提供线路，坑底强度达不到标准，直接造成箱涵的下沉。坑底的强度不均匀，箱涵在顶进时则会产生水平剪切力，造成“抬头”或者“扎头

5、”。坑底如未铺设隔离层，则会直接导致，箱涵底部与基底粘结在一起。根据试验，箱涵的推进速率对路面变形有较大的影响。速率越大，地表变形波动越大，对不同工程，顶进速率的范围也不一样。所以进行全面跟踪监测，合理布置监测点。在顶进前后时刻对路面沉降进行监测，以确定顶进的速率。2.2轴线偏位监测在箱涵轴线位置设置两个位移传感器，两个位移传感器用于监测箱涵在推进过程中箱涵实际轴线与设计轴线之间的水平偏移量。通过FD数据采集板将水平偏移量收集到计算机，再通过软件进行处理。两个位移传感器应设置在滑板前段位置，两个位移传感器间距lm。另外设置一个箱涵轴向进尺位移传感器

6、，用于监测箱涵在推进过程中箱涵沿轴向前进的位移量。将水平偏移量与轴向位移量通过专用软件进行综合分析处理，可得出箱涵前段的水平偏移量，可采用箱体后部两侧顶力校正法进行即时纠偏，为避免掌子面坍方引起施工安全事故，顶进施工期间不宜用挖土校正法来控制箱体的轴线偏位。2.3箱体高程监测在箱涵前端两个角点位置设置两个高程传感器，两个位移传感器用于监测箱涵在推进过程中箱涵前端两个角点的实际高程与设计高程之间偏差。通过FD数据采集板将水平偏移量收集到计算机，再结合将水平偏移量与轴向位移量通过软件进行处理，可以用图像直观的反映每一时刻箱涵整体在空间的姿态，同步与设计

7、的箱涵空间位置细心比较以便采取措施即时校正姿态。2.4箱端土压力监测在箱涵前端上部刃角处设置三个土压力检测器，用于监测箱涵在推进过程中箱涵前端的土体压力，防止土压力过大将路面顶起，通过FD数据采集板将水平偏移量收集到计算机，同步与土体的被动土压力值进行比较，以便即时控制顶进速度及顶进长度。2.5箱涵与后背墙的应力与变形控制在箱涵顶进施工过程中，箱涵与周围土体的摩擦力过大可能造成千斤顶的顶力过大而引起箱涵结构或者后背墙的破坏，导致工程的失败d为了确保框构涵以及后背墙在施工过程中满足强度和变形要求，避免其应力和挠度超限而引起结构的开裂，确保施工安全，在

8、应力集中和弯矩峰值容易出现的部位布设钢筋计和应变计，在框构涵顶进时对箱涵结构和后背墙进行了应力和变形监测，根据监测数据判断