地铁盖挖车站军用梁监测施工工法

编制单位：中建一局（集团）有限公司基础设施事业部

主要执笔人：刘江民 王树锋  邓美龙  申雄权 田坤

1前  言

目前，越来越多的地铁车站修建于城市繁华地区和交通繁忙地段，为确保施工期间交通不中断，许多采用盖挖法进行施工，即利用式军用梁以车站围护桩为支撑形成稳固的临时路面铺盖系统，土方开挖及结构施工均在临时路面铺盖系统下进行。军用梁的安全监测能够实时监控军用梁的受压受拉及变形情况，一旦监测发现危险情况可及时疏散人群，最大限度地减少对路面交通车辆及人员的伤害，保证施工进度。

2 工法特点

2.0.1 式军用梁作为盖挖法临时铺盖系统的支撑横梁。

2.0.2监测仪器采用振弦式应变计和振弦式测频仪进行数据采集。

2.0.3本工法监测数据能及时反映军用梁各部件受拉和受压情况。

3 适用范围

适用于以式军用梁作为支撑横梁的地铁盖挖法施工的支撑体系监测。

4 工艺原理

首先，根据军用梁的结构受力特征，在事先选好的监测部位安装振弦式应变计，然后安装军用梁，利用振弦式测频仪采集表面应变计的受力变化数据，综合分析军用梁杆件的受力情况，根据数据分析报告采取相应的措施或者应急预案。

5 施工工艺流程及操作要点

5.1施工工艺流程

监测断面选择→监测点选择→军用梁表面应变计的安装→量测电缆布设连接→监测数据采集→数据比对分析形成报告→采取相应措施及应急预案。

5.2施工操作要点

5.2.1监测断面选择

1 结构断面变化处必须有监测断面。

2相同结构断面较长的情况下，每隔25m选择一个断面进行军用梁应力监测。

5.2.2监测点选择

根据军用梁结构受力特征，视单榀军用梁为桁架结构。每榀梁布置8个监测点，分别布设在上弦杆、下弦杆、端弦竖杆、加强三角中竖杆及斜腹杆上共8处，量测军用梁杆件的受力情况。具体位置见图5.2-1军用梁应变计布点示意图。

图5.2-1军用梁应变计布点示意图

5.2.3军用梁表面应变计的安装

1 军用梁表面应变计安装时套上标准芯棒，两端外侧面必须与安装架外侧面齐平，然后用扳手拧紧两只M10螺钉； 

2 将装好标准芯棒的安装架用高强专用胶粘贴在钢架表面。粘贴时首先要将军用梁表面除锈清理。应变计必须与支撑轴线平行，最好是重合。

3 松开两只M10螺钉，从一端取出标准芯棒，再把标准芯棒装入另一副安装架内继续进行下一只的安装。

4 待安装架与钢支撑粘贴牢固后，即可进行应变计的正式安装。安装时应把应变计从一端慢慢推入安装架内，到位后再把两只M10螺钉拧紧即可。

5 拧紧M10螺钉时必须注意：

1）接上振弦式测频仪，在拧紧前测一次频率值（f1）；

2）拧紧M10螺钉时必须观测应变计的频率值（f2），此时应将频率控制在f2= f1±100Hz之内，两只螺钉应相应地慢慢拧入，直至拧紧为止，严禁拧紧一只后再拧紧另一只。

6 记下安装时的零点频率值及当时温度值。安装好的应变计如图5.2-2~5.2-6所示

5.2.4量测电缆布设连接

表面应变计安装好后，将量、测电缆分别编号，然后顺军用梁引至冠梁底，再拉至军用梁巡视通道集中保护起来。

图5.2-2端弦竖杆布设                             图5.2-3下弦杆布设

图5.2-4上弦杆布设                              图5.2-5 斜腹杆布设

图5.2-6加强三角中竖杆布设

5.2.5监测数据采集 

1在军用梁巡视通道内用振弦式测频仪进行监测。

2 监测频率：原则上1次/天，在监测过程中可根据路面的实际行车情况，选取最不利情况进行监测。如果出现异常情况，监测频率加密到1次/2~4小时。

3 读数

采用振弦式测频仪，读取相应的频率值，并记下测读时的温度。

5.2.6数据比对分析形成报告

1 计算公式：

应变：拉P=K(fi²-fo²)    压P=K(fo²-fi²)

式中   P—应变值，正值表示受压，负值表示受拉

K—标定系数（每个应变计一个固定的标定系数）

fo—参考读数（每个应变计一个固定的参考读数）

fi—振弦式测频仪读数

轴力：F=P×E

式中   P-应变值，正值表示受压，负值表示受拉

E-弹性模量（军用梁钢材弹性模量为210GPa）

2  式军用梁杆件应力允许值（如表5.2-1所示）

表5.2-1军用梁杆件应力允许值

根据《式、加强型式军用梁铁路军用梁手册》对军用梁轴力监测数据实行Ⅲ级管理制度，其相应的控制标准如表5.2-2所示。       

表5.2-2军用梁应力监测安全判别标准

每次采集的数据经分析后与军用梁监测的安全控制基准相比较形成监测报告，根据监测报告采取相应的措施及应急预案：

1）如果数据分析结果为安全级别（Ⅲ级），则只需要正常检查维护即可；

2）如果数据分析结果为注意级别（Ⅱ级），则需要加密监测频率，并派人巡视，发现问题立即上报启动应急预案；

3）如果数据分析结果为危险级别（Ⅰ级），则第一时间上报立即启动应急预案，封闭道路，疏散车流和人群，同时紧急疏散基坑内作业人员，技术部门提出军用梁加固方案，经专家评审通过后实施加固，加固完毕经专家验收通过后方可进行下一步施工。

6 材料与设备                          

军用梁监测用材料和设备如表6.0-1所示

表6.0-1军用梁监测材料与设备表

7 质量控制

7.0.1所有进场的材料必须要有合格证并经过相关部门检验；

7.0.2加强对已安装应变计和振弦式频率接受仪的保护和检修，避免由于应变计的损坏导致的数据采集误差；

7.0.3制定监测实施性计划，使监测按计划有步骤地进行；

7.0.4在监测过程中，测量设备必须经鉴定合格后方可使用，内业处理必须遵守步步有检核最终形成报告。

7.0.5建立监测复核制度，确保监控数据的真实可靠性。

8 安全措施

8.0.1做好个人防护，进入施工现场人员必须戴好安全帽，当班人员必须穿工作服，戴工作手套。

8.0.2各种设备、设施通过安全检验及性能检验合格后方可使用。

8.0.3监测数据采集人员进入军用梁下作业必须保证良好通风，特殊部位要佩戴安全带。

8.0.4现场照明设施齐全，配置合理，经常检修，保证正常的生产、生活。

9 环保措施

9.0.1施工现场设立专门的废弃物临时贮存场地，废弃物应分类存放，确保及时清理出施工现场。废弃物的运输确保不散洒。

9.0.2应变计、量测电缆及振弦式测频仪废弃以后应分类送废旧物资收购站分类处理。

10 效益分析

10.0.1原来军用梁安装完毕后，需要12人左右三班倒进行巡视及维护，而采用振弦式应变计监测军用梁单独一至二人即能完成，减少了大量的巡视和维护人员。

10.0.2原来军用梁系统安装完毕后，巡视人员肉眼观察根本无法察觉军用梁内部的微小变形，利用振弦式应变计监测后，能时时解读军用梁的受力状态，及时采取措施排除安全隐患，降低了军用梁安全事故的发生几率。

10.0.3通过监测数据的采集和分析，能准确的了解地面交通流量变化对军用梁的影响，为交通部门紧急情况下的车辆导流提供最直接的判断依据。

10.0.4通过此工法收集了军用梁变形的相关数据，为以后类似工程的施工提供了可靠的决策依据和技术指标。             

11 应用实例

本工法通过我公司承建的沈阳地铁一号线第九标段南京街站盖挖法施工中的应用，确保了在繁华的中华路交通不中断情况下进行各项工程施工安全有序进行。

军用梁监测工法利用振弦式应变计配合振弦式测频仪对军用梁进行时时监测一个人即能完成，简单实用。通过对军用梁监测数据的综合分析，针对不同的安全级别，采取了相应的措施和安全应急预案，确保了施工安全。分析数据上报监理、业主及设计后，为验证结构设计和施工方案的修订提供了详备的反馈信息，取得了良好的经济效益和社会效益。