快速路隧道工程下穿既有運(yùn)營橋梁施工技術(shù)

□文/王國利 李慶華

□李慶華/天津第一市政公路工程有限公司。

快速路隧道工程下穿既有運(yùn)營橋梁施工技術(shù)

□文/王國利 李慶華

隧道工程采用明開挖施工下穿既有運(yùn)營橋梁的方式在實(shí)踐中非常少見，如何控制橋梁基礎(chǔ)的沉降、減少隧道開挖對橋梁運(yùn)營的影響、保證隧道施工的安全是技術(shù)難點(diǎn)。文章以實(shí)際工程為例介紹橋梁基礎(chǔ)加固、支撐及圍護(hù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、開挖控制等一系列措施。

隧道；既有運(yùn)營橋梁；沉降控制

隨著城市地下工程的發(fā)展，深基坑開挖施工日趨廣泛，緊貼、穿越既有建筑物的工程也不可避免。如處理不慎將會對基坑及臨近建筑物的安全造成很大影響?？偨Y(jié)出一套行之有效的施工經(jīng)驗(yàn)及對臨近建筑物的保護(hù)措施，對施工過程中的人員安全、基坑及周圍臨近構(gòu)筑物的安全穩(wěn)定是十分必要的。

工程概況

工程坐落于天津市中心城區(qū)東縱快速路與中山路相交的節(jié)點(diǎn)位置，東縱快速路采用隧道形式下穿中山路既有運(yùn)營的北站立交橋及附近的北寧公園，隧道全長1250m。隧道起點(diǎn)位于北寧公園內(nèi)，從公園的西大湖湖底穿過，然后在北站立交橋下分為兩個(gè)獨(dú)立箱室橫穿北站立交橋16#、17#、18#墩下方，最后進(jìn)入萬柳村大街止。工程S26段位于北站立交橋正下方，采用明開槽方法施工，基坑圍護(hù)采用灌注樁+止水帷幕的形式。該段落長20m，基坑凈寬35.83m，挖深13.5m，基坑緊貼北站立交橋墩及基礎(chǔ)。北站立交橋在施工期間要保持正常運(yùn)營狀態(tài)，因此在施工中如何采取有效措施保證橋體及基坑安全和橋梁的正常使用功能是本工程需要研究的關(guān)鍵技術(shù)。

難點(diǎn)分析

（1）橋下施工凈空小。16#～17#墩橋下凈空4.9m，17#～18#墩橋下凈空4.12m，圍護(hù)結(jié)構(gòu)緊貼原有承臺，間隙為零，施工作業(yè)空間狹小。

（2）由于圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工困難，如果個(gè)別部位發(fā)生滲漏，會造成橋墩附近土壤水分流失、灌注樁間土體流失坍落，土體產(chǎn)生沉降，從而導(dǎo)致橋墩沉降變形。

（3）采用同步開挖的方法進(jìn)行施工，如果基坑邊緣超載或基坑兩側(cè)荷載不均，會造成基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)位移變形，從而會使橋墩附近土體產(chǎn)生擾動變形，導(dǎo)致橋墩位移，影響橋梁的安全。

技術(shù)措施

北站立交橋的基礎(chǔ)加固

原北站立交橋建成于20世紀(jì)80年代，采用預(yù)制混凝土方樁打入基礎(chǔ)，由于年代久遠(yuǎn),設(shè)計(jì)理念落后，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)已經(jīng)無法承受土體擾動所帶來的影響。因此，對原基礎(chǔ)進(jìn)行了加固處理，對隧道下穿所影響到的16#、17#、18#橋墩進(jìn)行加固。16#承臺和 17#承臺各設(shè)置4根φ100cm、長度42m的灌注樁加固，同時(shí)將承臺由原來的6.4m×4.6m×1.5m加大為11m×4.6m×2m；18#承臺設(shè)置2根φ150cm，長度48m的加固樁，同時(shí)將承臺由原來的7.5m×3m×1.5m加大為13.8m×3 m×1.8m。見圖 1。

承臺加固技術(shù)要求如下。

（1）加固樁的垂直度偏差＜0.5%，沉渣厚度≯15 cm。

（2）保證新舊混凝土結(jié)合面的植筋深度及外露鋼筋長度并在鋼筋安裝施工前對植筋進(jìn)行拉拔試驗(yàn)。

（3）施工前將原承臺的加高面及墩柱的表面進(jìn)行充分鑿毛，直至露出新鮮混凝土。

（4）嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙和規(guī)范要求綁扎鋼筋及澆注混凝土，新澆注前2h先噴水濕潤混凝土干面，澆注過程中加強(qiáng)陰角部位的振搗，與原承臺、墩柱結(jié)合緊密，減小接縫處的開裂現(xiàn)象。

S26段圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工

由于橋下凈空小，灌注樁施工比較困難，灌注樁質(zhì)量控制難度較大。為了保證灌注樁的質(zhì)量，采取如下措施。

（1）改進(jìn)鉆機(jī)，將鉆機(jī)的高度調(diào)整到能夠在橋下施工的高度。

（2）由于橋下凈空小，灌注樁鋼筋籠分節(jié)多，鋼筋籠安裝時(shí)間延長，所以在鉆孔過程中有意加大泥漿比重并且快轉(zhuǎn)、慢進(jìn)，以提高泥漿護(hù)壁的效果，防止在鋼筋籠安裝過程中發(fā)生塌孔事故。

（3）增加焊工人數(shù)，縮短接鋼筋籠的時(shí)間。

在基坑開挖前，對S26段圍護(hù)結(jié)構(gòu)的施工冷縫用高壓旋噴樁進(jìn)行處理，防止圍護(hù)結(jié)構(gòu)外的水土流失。

原設(shè)計(jì)的支護(hù)和止水形式為在靠近16#承臺一側(cè)的基坑為φ800mm@1200mm混凝土鉆孔灌注樁，外側(cè)施做φ600mm@400mm高壓旋噴樁；17#承臺周圍設(shè)置φ800mm@1200mm混凝土鉆孔灌注樁和φ600mm@800 mm混凝土鉆孔灌注樁；18#承臺周圍設(shè)置φ600mm@800 mm混凝土鉆孔灌注樁，外側(cè)施做φ600mm@400mm高壓旋噴樁。受隧道限界所限，17#墩周圍、18#墩一側(cè)無法施工止水帷幕，因此在混凝土灌注樁之間采用雙液注漿，將樁間縫隙堵嚴(yán)。

在原設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上做了調(diào)整和優(yōu)化?？紤]到承臺下的水土流失，將16#和18#承臺靠近基坑一側(cè)的灌注樁樁間和17#承臺周圍的灌注樁樁間的處理形式由原設(shè)計(jì)的雙液注漿改為施做φ600mm高壓旋噴樁。見圖2。

基坑開挖支護(hù)

隧道土方施工中基坑開挖深度較大，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的平壓力也較大，鋼筋混凝土支撐表現(xiàn)為水平受壓為主。由于鋼筋混凝土支撐與鋼支撐不同，具有變形小的特點(diǎn)，采用配筋和加大支撐截面的方法，可以提高鋼筋混凝土支撐的強(qiáng)度，作為支撐的混凝土能充分發(fā)揮材料的剛度大、變形小的受力特性，起到保證隧道施工以及北站立交橋的安全的作用。因此，在施工S26段前將原設(shè)計(jì)中橋下部分鋼管支撐的第1道撐變更為鋼筋混凝土支撐，其余部分采用鋼管支撐的形式。

土方開挖時(shí)，基坑四周的土體必然產(chǎn)生壓力作用于基坑的支護(hù)結(jié)構(gòu)上，其力的方向近似于水平，力的大小取決于不同土質(zhì)的壓力值。這種水平壓力通過對圍護(hù)結(jié)構(gòu)的作用傳遞給鋼筋混凝土圍護(hù)結(jié)構(gòu)壓頂梁，再通過支撐把力集中到鋼筋混凝土支撐梁上去。從力學(xué)的觀點(diǎn)分析可知，鋼筋混凝土支撐梁的受力是以軸向受壓為主，把支撐梁設(shè)計(jì)成基坑內(nèi)對撐的形式，形成大小相等、方向相反、相互抵消的力，構(gòu)成穩(wěn)定的支撐體系。同時(shí)，在施工中遵循以下基坑開挖方法。

（1）開挖前，清理基坑周圍堆放的施工材料和機(jī)械，控制基坑邊緣的堆載質(zhì)量，堆載要控制在1t/m2以內(nèi)。開挖時(shí)，各種大型設(shè)備的運(yùn)行和停放遠(yuǎn)離基坑，防止對基坑發(fā)生擾動而產(chǎn)生變形。

（2）在進(jìn)行S26段開挖時(shí)，設(shè)置4個(gè)工作面，即上行的S25段、S27段和下行的S25段、S27段。本著同步開挖的原則，從S25段和S27段同時(shí)向S26段合龍。受17#墩的影響，其兩側(cè)不能通視，故分別在S25段和S27段上設(shè)專人指揮，用以控制挖土進(jìn)度，保證兩側(cè)挖土深度相同。見圖3。

（3）在安裝支撐的過程中，由于上下行的支撐都要支撐在17#墩的圍護(hù)樁上，故需嚴(yán)格控制施加預(yù)應(yīng)力的速度和大小。此時(shí)設(shè)專人統(tǒng)一指揮，在加力過程中，要求上下行兩基坑的操作人員開泵后隨時(shí)報(bào)讀壓力表讀數(shù)，以保證加力均衡，防止維護(hù)樁因受力不均勻而發(fā)生破壞。在開始施加預(yù)應(yīng)力之前，要同時(shí)對支撐施加5%的預(yù)加軸力，然后再同步、勻速地施加壓力至設(shè)計(jì)要求的預(yù)加軸力，最后施加壓力至設(shè)計(jì)的支撐軸力。

圍護(hù)結(jié)構(gòu)滲漏預(yù)控

基坑開挖前，聘請專業(yè)基坑堵漏施工隊(duì)，將基坑的堵漏設(shè)備和材料準(zhǔn)備在基坑周圍，以備基坑出現(xiàn)漏點(diǎn)及時(shí)進(jìn)行堵漏。將基坑周圍的各種管線提前刨出，以備堵漏時(shí)躲避。

在基坑開挖過程中，因?yàn)橛辛饲捌诘臏?zhǔn)備工作得當(dāng)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)沒有出現(xiàn)漏水、流泥等現(xiàn)象，有個(gè)別洇滲液及時(shí)予以加固封堵處理，達(dá)到了預(yù)期效果，減小了北站立交橋的沉降。

基坑監(jiān)測

預(yù)先對16#、17#、18#墩柱、承臺、灌注樁布設(shè)監(jiān)測點(diǎn)，采集原始沉降數(shù)據(jù)。在基坑開挖過程中，每天對所有監(jiān)測項(xiàng)目的點(diǎn)位進(jìn)行一次監(jiān)測。見表1和表2。結(jié)構(gòu)的各種監(jiān)測數(shù)據(jù)變化量要小，達(dá)到了預(yù)期的效果。

表1 基坑監(jiān)測報(bào)警值

（2）在S26段施工期間北站立交橋沉降平穩(wěn)，施工完成后橋體停止沉降，最終最大累積沉降量為4.4mm，沒有超過規(guī)范和預(yù)警值的要求。

（3）由于采用可靠的技術(shù)措施，保證基坑開挖施工期間的基坑無明顯滲漏、基坑周邊建筑物輕微沉降，確保了在施工期間北站立交橋的運(yùn)行及使用功能，取得了良好的社會效益。

表2 監(jiān)測最大累計(jì)值 mm

結(jié)論

（1）混凝土支撐體系施工段落圍護(hù)結(jié)構(gòu)的各種監(jiān)測數(shù)據(jù)變化量要比其他采用鋼管支撐的施工段落圍護(hù)

U445.4

C

1008-3197（2010）05-35-04

2010-09-06

王國利/男，1966年出生，高級工程師，天津第一市政公路工程有限公司，從事工程技術(shù)管理工作。

□李慶華/天津第一市政公路工程有限公司。