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      港珠澳大橋拱北隧道施工期變形監(jiān)測(cè)探究

      2019-01-17 07:23:51周龍
      中國(guó)設(shè)備工程 2019年6期
      關(guān)鍵詞:拱北軸力圍護(hù)結(jié)構(gòu)

      周龍

      (廣東置信勘測(cè)規(guī)劃信息工程有限公司,廣東 中山 528400)

      拱北隧道項(xiàng)目在施工的過程中需要對(duì)施工期的項(xiàng)目變形進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè),從而保障拱北隧道項(xiàng)目的建設(shè)質(zhì)量與安全。就港珠澳大橋拱北隧道施工時(shí)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)總體變化情況進(jìn)行分析和判斷,探究變形監(jiān)測(cè)工作對(duì)于隧道施工期間的重大意義。

      1 港珠澳大橋拱北隧道工程概述

      1.1 項(xiàng)目規(guī)劃方案

      隧道工作井位于明挖與暗挖施工分界處,用于暗挖段的頂管、開挖和洞身施工之用,為本項(xiàng)目先行實(shí)施的工作。東側(cè)工作井、西側(cè)工作井互為接收、始發(fā)。東側(cè)工作井基坑深度為31.46m,西側(cè)工作井基坑深度29.25m;圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用1.2m 厚地下連續(xù)墻,最深達(dá)52.4m,東側(cè)工作井外圍尺寸為27.9×15.1m,西側(cè)工作井外圍尺寸28.3×15.1m;地連墻外側(cè)采用水泥高壓旋噴樁加固。井內(nèi)邊開挖,邊作各層水平支撐,開挖至井底施工底板,逐段施工井身復(fù)合墻身,逐段拆除水平支撐,至完成井身。暗挖段設(shè)計(jì)范圍為YK2+390~YK+645,ZK2+397.148 ~ZK2+649.201, 采 用36 根 直 徑φ1620mm 管幕均勻布置在隧道開挖輪廓周圍,形成超前支護(hù)帷幕。奇數(shù)管幕在頂管完成之后采用微膨脹自密實(shí)混凝土進(jìn)行填充,偶數(shù)管幕用于鋪設(shè)冷凍管道,隧道開挖前使用冷凍技術(shù)形成“管幕+凍土”復(fù)合止水結(jié)構(gòu),分五層臺(tái)階開挖。

      1.2 變形監(jiān)測(cè)的儀器種類

      監(jiān)測(cè)儀器:水準(zhǔn)儀2 臺(tái),測(cè)量機(jī)器人3 臺(tái)、全站儀1 臺(tái)、測(cè)斜儀2 臺(tái)、頻率計(jì)4 臺(tái)、各類傳感器若干等。

      1.3 儀器安裝

      當(dāng)月東工作井:布設(shè)第八道鋼支撐軸力2 組。西工作井:布設(shè)第七道鋼筋砼支撐埋設(shè)鋼筋應(yīng)變計(jì)2 組;第八道鋼支撐軸力2 組。暗挖段:補(bǔ)設(shè)周圍地表豎向位移測(cè)點(diǎn)41 點(diǎn),地下管線49 組。

      2 拱北隧道施工期變形監(jiān)測(cè)的研究

      2.1 東工作井的變形監(jiān)測(cè)研究

      當(dāng)月在東工作井施工監(jiān)測(cè)的過程中獲得了關(guān)于結(jié)構(gòu)狀態(tài)、墻頂位移、坑外水位等數(shù)據(jù)信息,具體的施工內(nèi)容及變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)如下。

      (1)結(jié)構(gòu)狀態(tài)。當(dāng)月東工作井的結(jié)構(gòu)狀態(tài):已開始頂管施工。周邊動(dòng)荷載主要有龍門吊車、腳手架。

      (2)墻頂位移。當(dāng)月觀測(cè)到的墻頂豎向位移累計(jì)值在-8.7 ~-3.4mm 之間,平均-5.1mm。當(dāng)月沉降基本呈隆起狀態(tài),總體趨勢(shì)平穩(wěn)。

      (3)圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向位移。當(dāng)月觀測(cè)到靠暗挖段測(cè)斜 CX95累計(jì)位移最大值為-7.15mm,未超過警戒值,處于安全狀態(tài)。

      (4)坑外土體側(cè)向位移。當(dāng)月觀測(cè)到的坑外土體側(cè)向位移累計(jì)最大值已達(dá)-8.51mm,未出現(xiàn)超出警戒值的情況。

      (5)圍護(hù)周邊孔隙水壓力。當(dāng)月觀測(cè)到的圍護(hù)周邊孔隙水壓力累計(jì)最大值已達(dá)52.3kPa,平均-2.2kPa,變化量較小。

      (6)坑外水位。當(dāng)月觀測(cè)到的坑外水位的變化值在-330.8 ~342.1mm 之間,平均28.1mm,WS93 累計(jì)值已達(dá)-330.8mm,呈上升狀態(tài);WS94 累計(jì)值已達(dá)342.1mm,呈下降狀態(tài);WS95 累計(jì)值已達(dá)73mm,呈下降狀態(tài)。

      (7)圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向土壓力。當(dāng)月觀測(cè)到的圍護(hù)結(jié)構(gòu)土壓力累計(jì)值在-339.0 ~88.0kPa 之間,平均-19.1kPa,變化量不大。

      (8)圍護(hù)墻支撐軸力。第一道支撐,軸力增加1475.7kN,實(shí)測(cè)值為-18334.1kN;第二道支撐,沒有出現(xiàn)明顯變化,DZ24 支撐軸力當(dāng)月增加64kN,已超設(shè)計(jì)值,但已趨于穩(wěn)定;第三道支撐兩根軸力,分別減小了409.9kN和增加了330.7kN,兩根軸力分別為設(shè)計(jì)值的 90.3% 和106.7%,已超橙色預(yù)警值;第四道支撐兩根軸力,分別減小了19.8kN 和增加了131.8kN,變化量較?。坏谖宓乐蝺筛S力,分別減小了385.8kN 和947.9kN,分別為設(shè)計(jì)值的107.8%和 91%,已達(dá)紅色預(yù)警值;第六道支撐兩根軸力,分別增加了1123.3 kN 和1421.4 kN,分別為設(shè)計(jì)值的178.6%和169.6%,已超紅色預(yù)警值;第七道支撐四根軸力,穩(wěn)定增加,分別為設(shè)計(jì)值的119%、122.9%、130.9%和137%;第八道支撐,沒有出現(xiàn)明顯變化。支撐軸力總體情況:基坑已開挖至底部,第一道至第五道支撐的軸力基本處于穩(wěn)定狀態(tài),第七道支撐軸力穩(wěn)定增加,第六道支撐軸力則略有下降,第八道支撐軸力變化不大。

      (9)圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力。當(dāng)月觀測(cè)到的圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力,累計(jì)變化量在-339.0 ~88.0με 之間,平均-19.1με,變化量較小。

      2.2 西工作井的變形監(jiān)測(cè)研究

      (1)結(jié)構(gòu)狀態(tài)。當(dāng)月西工作井的結(jié)構(gòu)狀態(tài):開始頂管施工。周邊動(dòng)荷載主要有:龍門吊車、腳手架、模板。

      (2)墻頂位移。當(dāng)月觀測(cè)到的墻頂豎向位移在-34.9 ~-23.3mm 之間,平均-26.5mm。當(dāng)月豎向位移變化平穩(wěn)。

      (3)圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向位移。當(dāng)月觀測(cè)到的圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向位移累計(jì)最大值已達(dá)-54.34mm,但位移速率較小。

      (4)坑外土體側(cè)向位移。當(dāng)月觀測(cè)到的坑外土體側(cè)向位移累計(jì)最大值已達(dá)13.45mm,未出現(xiàn)超出警戒值的情況。

      (5)圍護(hù)周邊孔隙水壓力。當(dāng)月觀測(cè)到的圍護(hù)周邊孔隙水壓力累計(jì)值在-84.8 ~-14.0kPa 之間,平均-37.8kPa,均變化較小。

      (6)坑外水位。當(dāng)月觀測(cè)到的坑外水位的變化值在-679 ~310mm 之 間, 平 均-46.3mm,WS96 累 計(jì) 值 已 達(dá)-679mm,呈上升狀態(tài);WS97 累計(jì)值已達(dá) 230mm,呈下降狀態(tài);WS98 累計(jì)值已達(dá)310mm,呈下降狀態(tài)。

      (7)圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向土壓力。當(dāng)月觀測(cè)到的圍護(hù)結(jié)構(gòu)土壓力累計(jì)值在-25.1 ~-1.6kPa 之間,平均-12.8kPa,變化量較小。

      (8)圍護(hù)墻支撐軸力。西工作井已全部拆卸完畢。

      (9)圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力。當(dāng)月觀測(cè)到的圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力累計(jì)值在-232..7με 和132.1με 之間,平均-17.6Με,變化量較小。

      2.3 暗挖的變形監(jiān)測(cè)分析

      (1)結(jié)構(gòu)狀態(tài)。當(dāng)月暗挖段的結(jié)構(gòu)狀態(tài):8#管頂管施工。

      (2)周邊地表豎向位移。暗挖區(qū)地表豎向位移變化基本平穩(wěn)。

      (3)建筑物豎向位移。建筑物豎向位移累計(jì)最大隆起60.1mm,累計(jì)最大沉降68.3mm,當(dāng)月建筑物豎向位移變化平穩(wěn),其中,本次頂管對(duì)拱北口岸風(fēng)雨廊沒有造成較大的影響,均發(fā)生較小變化,且無異常情況發(fā)生。

      (4)建筑物水平位移。當(dāng)月觀測(cè)到的建筑物水平位移在 6.8 ~34.4mm 之間,平均19.5mm。

      (5)孔隙水壓力。當(dāng)月觀測(cè)到的孔隙水壓力累計(jì)值在-58.1 ~3.3kPa 之間,平均-5.5kPa,均變化較小。

      (6)坑外水位。當(dāng)月觀測(cè)到的坑外水位累計(jì)變化量在-718 ~348mm 之間,平均-83.8mm,變化速率較小。

      (7)坑外土體深層側(cè)向位移。當(dāng)月觀測(cè)到的坑外土體深層側(cè)向位移累計(jì)位移最大值為16.48mm,向開挖方向位移,施工擾動(dòng)較小。

      (8)裂縫監(jiān)測(cè)。當(dāng)月監(jiān)測(cè)基本無異常,其中拱北口岸廣場(chǎng)東圍墻 L-W09 累計(jì)變化值已增加至 6.24mm,拱北口岸廣場(chǎng)西圍墻 L-W05 累計(jì)變化值已增加至 3.96mm。

      3 拱北隧道施工變形的監(jiān)測(cè)結(jié)論

      (1)當(dāng)月東、西工作井開始頂管施工。

      (2)東工作井圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向位移靠暗挖偏向開挖方向的累計(jì)最大位移已達(dá)-7.15mm。其余監(jiān)測(cè)項(xiàng)目無明顯變化。綜合判斷:東工作井處于穩(wěn)定狀態(tài)。

      (3)西工作井圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向位移偏向開挖方向的累計(jì)最大位移已達(dá)-54.34m;其余監(jiān)測(cè)項(xiàng)目沒有明顯的變化。綜合判斷:西工作井處于穩(wěn)定狀態(tài)。

      (4)暗挖區(qū)坑外水位 WS02 的累計(jì)變化量已超設(shè)計(jì)值,但速率較小,繼續(xù)關(guān)注;地下管線測(cè)點(diǎn)已有70%已超設(shè)計(jì)值10mm,其中 J1043、Y1010、Y1039、Y1112 及 Y1115 的最大累計(jì)沉降分別已達(dá) 51.7mm、55.1mm、44.2mm、34.2mm 及43.3mm,但近期變化平穩(wěn),繼續(xù)關(guān)注。其余監(jiān)測(cè)項(xiàng)目無明顯的變化。

      (5)8#管已成功在西工作井接收,期間監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)無異常情況發(fā)生。

      4 結(jié)語(yǔ)

      綜上所述,港珠澳大橋拱北隧道東西工作井和暗挖施工的過程中項(xiàng)目變形量整體平穩(wěn)且波動(dòng)較小,說明東西工作井和暗挖施工處于穩(wěn)定的狀態(tài)下。在變形監(jiān)測(cè)下,港珠澳大橋拱北隧道的施工得到了很好的保證,充分的說明了施工變形監(jiān)測(cè)的重要性和必要性。

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