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自动化监测在地铁施工穿越桥梁桩基托换工程中的应用

摘要:

随着我国经济的快速发展和城市化进程的不断加快，城市基础设施的不断

完善，我国积极发展城市轨道交通建设，地铁建设项目数量和规模日益增大，新

建地铁不可避免地会影响到既有城市基础设施的安全和正常使用。北京地铁十号

线二期工程公主坟站～西钓鱼台站盾构区间下穿新兴桥北异形板17-3#墩柱和

17-10#墩柱，新兴桥是复兴路和西三环路的交通枢纽，位于北京交通主干道上，

直接影响北京市交通的正常畅通与否；新兴桥北异形板为不规则形状，对沉降及

差异沉降异常敏感。为了确保桥梁的正常使用和安全，本工程除了传统的人工监

测外，还引进了自动化监测系统，其高精度、高频率、自动化、信息化的监测模

式能够准确、及时、有效的反应桥梁变形情况，指导各个施工工序的正常进行。

区间左右线分别从新兴桥北异形板17-3#墩柱和17-10#墩柱下穿过，左、右线间

距70米，施工对桥梁17-3#墩柱和17-10#墩柱的影响是独立的，本文以区间右

线下穿新兴桥北异形板17-10#墩柱为例，对自动化监测的原理以及其在地铁施工

穿越桥梁桩基托换中的应用进行说明，以期为类似工程提供有益借鉴。

关键词：自动化监测、桥梁桩基托换、地铁建设

随着科学技术的发展，建设工程的复杂程度不断的提高，就需要我们提

供高精度、自动化、信息化的测量手段，以满足现代工程建设的需要，做到科技

化、信息化施工。现代测量技术的不断发展，促进设计与施工技术不断进步与发

展，加快现代化城市建设步伐。

一、工程概况

北京地铁十号线二期工程公主坟站～西钓鱼台站区间采用盾构法施工，由公

主坟站站始发，往北至西钓鱼台站；新兴桥北异形板分为东侧板和西侧板，以桥

梁中心线分界，南北向最大跨径布置均为19m+19.5m+13.5m=52m，板厚0.76m,

桥面铺装为8cm厚沥青砼，板顶设防水层。上部结构为预应力混凝土实体异型

板，下部结构17-10#墩柱采用1.2m×0.9m的矩形墩柱，墩柱下接6.5m×3.0m×2.5m

的两桩承台，承台下接人工挖孔扩底桩，桩基直径1.5m，桩长8.5m，桩底为扩

大端头，位于卵石层；盾构区间右线从17-10#墩柱东侧桥桩正下方穿过，设计隧

道顶距离桥桩底距离为2.711m。

图1-1公～西区间与新兴桥北异形板平面关系图

图1-2公～西区间右线与新兴桥北异形板17-10#墩柱剖面关系图

图1-317-10#墩柱新桩与旧桩剖面关系图

新兴桥北异形板为混凝土异形板，结构受力复杂，桥梁墩柱的沉降和不均匀

沉降容易引起原有异形板内应力的变化，造成异形板的变形与开裂，影响整个异

形板的结构安全。

为了保证公主坟站～西钓鱼台站盾构区间右线下穿新兴桥北异形板17-10墩

柱施工时桥梁的安全，在盾构施工前，先对17-10#墩柱进行桩基托换。桩基托换

共分为7个步序。第一步：托换墩位附近设钢支撑，支撑顶部设千斤顶顶紧桥面

备用；然后逐根施工托换桩，桩底进行压浆；施工过程中须对原有桩基进行保护，

同时监测上部桥梁变形，如托换墩沉降达到2mm，则启动备用千斤顶顶回。第

二步：施工钢承台，在钢承台顶面与原承台相接处焊接垫板，保证钢梁与原承台

底面密贴。第三步：开挖新承台基坑，凿除原承台砼垫层，并进行深度凿毛，原

承台底贴钢板；桩顶设置千斤顶，钢梁就位后与原承台下钢板焊接；为保证施工

过程中承台稳定，千斤顶两侧放置钢垫块。第四步：调整顶升的力，使作用在旧

承台上的力转移到钢承台与托换桩上。第五步：旧承台上70%的力转移到钢承台

与托换桩后再进行盾构施工。第六步：在盾构施工时应该严格控制桥梁墩柱沉降，

当累积变形达到预警值时，应根据现场监测数据及施工情况，必要时启动备用千

斤顶顶回，确保桥梁墩柱沉降及差异沉降不超控制值。第七步：监测数据基本稳

定后，将旧承台上90%的力转移到钢承台与托换桩上，再进行旧承台与钢承台的

固结，钢承台与新桩的固结。

2、控制值指标

根据北京市市政工程设计研究总院的《北京市地铁十号线二期工程新兴桥桥

桩托换工程北异形桥》，异形板桥梁墩柱区域桥梁墩柱绝对沉降-3.0mm，相邻墩

柱差异沉降为2.0mm。

3、自动化监测在本工程变形监测中的应用

鉴于本工程的高风险性，控制指标严格，监测精度要求高，为实时有效反映

桥梁的变形情况，为设计