超大型沉管顶推姿态监控技术

邹正周，季拥军，缪永丰

超大型沉管顶推姿态监控技术

邹正周，季拥军，缪永丰

（中交四航局第二工程有限公司，广东广州510300）

以港珠澳大桥沉管预制工程为例，通过对水平姿态、行程及轴线等项目的监测，叙述超大型沉管顶推过程中的姿态监控技术，为后续相关工程提供经验。

沉管；顶推；姿态监控

1 工程概述

港珠澳大桥岛隧工程沉管隧道总长5 664 m，由33个管节组成，单个标准管节长180 m，重量约7.6万t，由8个长22.5m的节段组成，管节采用两孔一管廊的截面形式。

在管节的下方设置4条滑移轨道，分别位于侧墙和中隔墙下方，滑移轨道上设置支撑千斤顶、顶推千斤顶及侧导向装置，分别在顶推过程中支撑沉管重量、提供顶推动力及对管节轴线进行纠偏[1-3]，如图1所示。

图1 管节横断面示意图（单位:cm）Fig.1 Schematic diagraMof crosssection of an immersed tunnelsection(cm)

超大型沉管预制采用工厂法节段匹配预制流程如下:

在浇筑台座完成1号节段混凝土施工，待混凝土达到顶推强度后，将管节向前顶推22.5m（即单个节段长度），匹配浇筑2号节段。

2号节段达到顶推强度后，连同1号节段再向前顶推22.5m，匹配浇筑第3节段。

以此类推完成8号节段的浇筑，并最终将8个节段组成的管节向前顶推约130 m至浅坞区，进行后续施工。

在顶推作业中，为了保证管节顶推施工的平稳及安全，特别是匹配浇筑时的施工精度，在顶推前后及顶推过程中应分别对管节的水平姿态、顶推行程偏差及轴线偏差进行监测[4]，并根据监测数据及时调整顶推工艺参数。管节顶推限差要求详见表1。

表1 管节顶推限差要求表Table1 Tolerance for pushing tunnelsection

2 顶推准备

2.1 滑移轨道安装

滑移轨道安装在管节预制前的土建施工中必须完成，采用沉管预制施工控制网的成果进行安装定位控制，并且完工后的轨道轴线及高程偏差应在±3mm[5]。

2.2 施工控制网布设

由于管节姿态监控主要是监测管节在顶推前后的相对变化，因此控制点的布设相对简单，可以直接在沉管预制施工控制网的基础上进行加密布设即可，但轴线及行程监测加密点的点位应选在管节中轴线上，以便减小测量误差。

2.3 监测点的布设

2.3.1 水平姿态监测点

水平姿态监测点布设在2个行车道底板两端，在节段底板混凝土浇筑完成后初凝前，直接埋设铜头即可，如图2所示。

图2 水平姿态监测点布设示意图（单位:cm）Fig.2 Schematic diagraMof horizontalattitudemonitoring points(cm)

该监测点主要用来测量管节在浇筑完成后、体系置换前后及顶推驻停后等时间点管节水平姿态的变化。

2.3.2 行程及轴线监测点

行程及轴线监测点主要用来监测管节在顶推过程中行程及轴线的变化，根据场地布置整体情况，监测点布设分别如下。

1）首端（浅坞区）:首端轴线监测点可直接利用端钢壳精调时管节底部中轴线上的测点，行程监测点通过在左右两个侧墙安装定制的吸盘棱镜，如图3所示。

2）尾端（厂房区）:尾端轴线和行程监测点可通过拆模以后在左右侧墙混凝土表面粘贴反光片来进行。

3 顶推监测

3.1 水平姿态监测

管节水平姿态监测共分4次进行，依次为:节段浇筑完成后的初值、支撑千斤顶施加90%支撑力、支撑千斤顶施加100%支撑力及顶推驻停就位后。每次测量直接采用水准仪，按照碎部测量的方法来进行，测量如图2所示的水平姿态监测点。

3.2 顶推行程及轴线测量

管节顶推时，全站仪分别架设在首尾两端的顶推监测控制点上，进行管节行程及轴线变化的监测。

图3 轴线及行程监测点布设示意图Fig.3 Schematic diagraMof axisand strokemonitoring poin ts

根据场地布置整体情况，首端全站仪架设在管节中轴线的监测点上，分别测量2个行程监测点及轴线监测点；尾端全站仪架设在2个固定监测点上分别测量左右侧墙表面的监测点，同时作为行程监测点和轴线监测点。

行程及轴线监测的频率如下:

1）拆完底模后、顶推开始前测量管节两端的监测点，分别作为轴线及行程监测的初始值。

2）节段顶推过程（顶推距离22.5m）中约每5个行程进行1次监测（每个行程约75 cm）。

3）节段顶推就位驻停前2～3个行程，根据管节轴线及行程实际偏移量的大小采取1个或2个行程进行1次监测。

4）长距离顶推（约132m）中每10～15个行程进行1次监测。

3.3 监测注意事项

1）在节段顶推监测过程中，应保持测量仪器、人员、测点固定不变。

2）在节段顶推期间，特别是有端钢壳匹配浇筑的前一节段顶推，应严格控制顶推的行程偏差。

3）若不受施工现场整体布置的影响，管节两端的轴线及行程监测应统一按照首端的布置设置方式，以减小测量误差。

4 结语

本工程已顺利完成24个管节的顶推监测施工，保障了管节的平稳顶推并满足管节预制的各项精度要求，可为类似工程提供参考。但目前只在管节首尾两端设置了侧导向装置，导致管节中部轴线纠偏能力相对较弱，今后可以考虑在管节中部适当增加侧导向装置，提高轴线的整体纠偏能力。

[1]陈伟彬，刘远林，李海峰.超大型沉管顶推技术[J].中国港湾建设，2015，35（7）:100-104.

CHENWei-bin,LIU Yuan-lin，LIHai-feng.Pushing technology ofsuper large immersed tube[J].China Harbour Engineering,2015, 35(7):100-104.

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DAIShu-xue,YOUChuan.Comparison and optimization for pushingsysteMofsectionalprefabricated immersed tube[J].China HarbourEngineering,2015,35(7):4-7.

[3]杨红，王李，刘然.港珠澳大桥岛隧工程沉管预制顶推技术[J].中国港湾建设，2015，35（7）:85-88.

YANGHong,WANGLi,LIURan.Pushing technology for prefabricated immersed tube of Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge island and tunnel project[J].China Harbour Engineering,2015,35(7): 85-88.

[4]中交公路规划设计院有限公司.港珠澳大桥主体工程岛隧工程施工图设计:管节接头、节段接头施工图[R].2012.

CCCC Highway Consultants Co.,Ltd.Construction drawing of island and tunnel projectof Hongkong-Zhuhai-Macao Bridgemain project:construction drawing of socket jointand segment joint[R]. 2012.

[5]香港威胜利有限公司.港珠澳大桥岛隧工程预制管节支撑与同步顶推系统:顶推轨道设置[K].2013.

VSLHongkong Ltd.Hongkong-Zhuhai-Macao link immersed tube tunnel:Sliding track settingout[K].2013.

Technology for monitoring of pushing posture of super large immersed tunnel sections

ZOU Zheng-zhou,JIYong-jun,MIAOYong-feng
（No.2 EngineeringCo.,Ltd.of CCCCFourth Harbor Engineering Co.,Ltd.,Guangzhou,Guangdong 510300,China）

Taking the immersed tube prefabricated in the Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge project asan examp le,the attitude control technology for super large pipe pushing process is described on the basis of the monitoring and measurement of horizontal posture,traveland alignmentof a tunnel section,providing experience for the follow-up works.

immersed tunnel section;pushing;posturemonitoring

U655.4；U455.47

A

2095-7874（2016）07-0063-03

10.7640/zggw js201607018

2016-05-28

邹正周（1977—），男，湖北天门人，高级工程师，测量工程专业。E-mail:294701592@qq.com