淺談隧道工程下穿既有運(yùn)營(yíng)橋梁施工技術(shù)

胡馳名

（中鐵十八局集團(tuán)有限公司）

淺談隧道工程下穿既有運(yùn)營(yíng)橋梁施工技術(shù)

胡馳名

（中鐵十八局集團(tuán)有限公司）

隨著我國(guó)道路的發(fā)展，由于線路的問(wèn)題，隧道過(guò)程可能采取施工下挖既有運(yùn)營(yíng)橋梁的情況，雖然這種情況非常少見(jiàn)，但如何減少隧道下穿既有運(yùn)營(yíng)橋梁對(duì)橋梁運(yùn)營(yíng)的影響，并且保證隧道施工的成功及安全，是非常值得我們探討的問(wèn)題。本文將從隧道下穿對(duì)既有運(yùn)營(yíng)橋梁的影響出發(fā)，并探究隧道下穿既有運(yùn)營(yíng)橋梁對(duì)隧道安全施工的影響，最終提出相應(yīng)的解決方案。

隧道；既有運(yùn)營(yíng)橋梁；施工

隨著當(dāng)前地下工程的一步步發(fā)展，隧道工程施工應(yīng)該非常常見(jiàn)。但近些年來(lái)，因線路設(shè)計(jì)等原因，隧道工程不可避免地出現(xiàn)下穿既有運(yùn)營(yíng)橋梁的情況。雖然理論上可行，但是隧道下穿對(duì)既有運(yùn)營(yíng)橋梁施工技術(shù)一旦處理不善，就會(huì)對(duì)隧道安全施工有影響，并不利于既有橋梁運(yùn)營(yíng)。為保證整個(gè)工程及既有運(yùn)營(yíng)橋梁的安全性，本文將探討此類施工技術(shù)。

1　工程概況

該工程在某市中心城區(qū)西縱快速路與高新路相交的地方。西縱快速路以隧道形式下穿高新路既有運(yùn)營(yíng)的立交橋。隧道全程1150m。隧道起點(diǎn)在公園內(nèi)，接著從立交橋下穿過(guò)。最后進(jìn)入到某大街止。該工程某段位于北站立交橋的正下方，施工方法上采用明開(kāi)槽的方式，基坑圍護(hù)采用灌注樁及止水帷幕的方式。該段段落長(zhǎng)約20m，基坑凈寬30.8m，挖深為12.5m。因隧道工程施工工程中要立交橋的正常運(yùn)營(yíng)，所以要在施工中保證橋梁的正常使用及橋體的安全。此外，還要保證隧道工程的安全性。

2　隧道工程對(duì)橋梁基礎(chǔ)的影響

隧道工程施工時(shí)，會(huì)影響橋梁的穩(wěn)定，具體來(lái)說(shuō)可能從以下方面對(duì)橋梁產(chǎn)生影響：

2.1既有運(yùn)營(yíng)橋梁的基礎(chǔ)沉降

隧道下穿既有運(yùn)營(yíng)橋梁時(shí)，很有可能引起橋梁基礎(chǔ)沉降。在隧道工程開(kāi)挖到達(dá)橋梁基礎(chǔ)前，隨著工程的不斷推進(jìn)，地層受到擾動(dòng)的程度增加。隨著工程橋梁基礎(chǔ)的距離越來(lái)越近，橋梁基礎(chǔ)的沉降速度也越來(lái)越快。

在該工程中，橋梁基礎(chǔ)出現(xiàn)驟降的情況，這是在隧道工程開(kāi)挖2m時(shí)出現(xiàn)的。這說(shuō)明隧道工程在對(duì)地層產(chǎn)生擾動(dòng)的過(guò)程中，已開(kāi)始對(duì)橋梁基礎(chǔ)產(chǎn)生影響。當(dāng)橋梁基礎(chǔ)在下面隧道支護(hù)完成后，并當(dāng)掌子面工程推進(jìn)時(shí)，橋梁基礎(chǔ)下方的地層才逐漸穩(wěn)定下來(lái)。隨著隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)加強(qiáng)強(qiáng)度，橋梁地層逐漸穩(wěn)定，并且橋梁基礎(chǔ)所受的影響也漸漸消失[1]。

2.2既有運(yùn)營(yíng)橋梁的基礎(chǔ)不均

隧道下穿既有運(yùn)營(yíng)橋梁，除了能使橋梁基礎(chǔ)出現(xiàn)沉降外，還能使橋梁基礎(chǔ)出現(xiàn)不均。該工程，在計(jì)算結(jié)果時(shí)顯示，橋梁基礎(chǔ)出現(xiàn)不均勻的情況出現(xiàn)在邊緣橋墩，到達(dá)6.8mm，與此相比較，遠(yuǎn)側(cè)橋梁基礎(chǔ)不均勻沉降較小。這是因?yàn)殚_(kāi)工過(guò)程中，地表產(chǎn)生沉降槽。

2.3既有運(yùn)營(yíng)橋梁可能發(fā)生位移

當(dāng)基坑邊緣出現(xiàn)超載時(shí)，基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)易產(chǎn)生變形。當(dāng)橋墩處的土層發(fā)生擾動(dòng)變形時(shí)，基坑兩側(cè)的荷載會(huì)有不均的情況。這時(shí)，橋墩發(fā)生位移，那么既有運(yùn)營(yíng)橋梁的穩(wěn)定性和安全性都會(huì)受到較大挑戰(zhàn)。

3　隧道工程下穿既有運(yùn)營(yíng)橋梁的問(wèn)題

除了對(duì)既有運(yùn)營(yíng)橋梁的影響外，隧道工程下穿既有運(yùn)營(yíng)橋梁本身就有著難度和一些問(wèn)題。

3.1沉降問(wèn)題

在工程開(kāi)挖后，橋梁基礎(chǔ)周圍出現(xiàn)沉降的現(xiàn)象，該現(xiàn)象中橋梁基礎(chǔ)周圍的沉降值高于其它斷面。

此外，除了橋梁基礎(chǔ)周圍的沉降情況，還有拱頂沉降存在。通過(guò)比較該工程的具體情況，隧道在無(wú)橋的狀態(tài)下下穿時(shí)，拱頂沉降值低于有橋狀態(tài)下下穿。因橋梁有荷載作用，所以會(huì)對(duì)隧道開(kāi)挖面的拱頂產(chǎn)生較大影響?？拷鼧蛄阂粋?cè)的隧道斷面的沉降值比沒(méi)有靠近橋梁的隧道的沉降值要大。

3.2施工空間狹小

該隧道工程中，有很大一段是下穿既有運(yùn)營(yíng)橋梁的。但是該橋梁在16#～17#墩橋的凈空間為4.8m，而17#～18#墩橋下的凈控只有4.0m.這樣狹小的施工空間，顯然是不利于施工作業(yè)的。而當(dāng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)緊貼著原有承臺(tái)，間隙為零。如何擴(kuò)大施工作業(yè)空間成為我們必須考慮的問(wèn)題。

4　解決方法和措施

4.1立交橋的基礎(chǔ)加固

該立交橋，已經(jīng)投入運(yùn)營(yíng)5年的時(shí)間。該橋梁采用混凝土方樁打入基礎(chǔ)，但此橋梁的基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)上仍不夠，所以無(wú)法承受土層的擾動(dòng)。我們首先要解決的問(wèn)題，就是要幫立交橋基礎(chǔ)加固。隧道下穿所相關(guān)的所有橋墩都要進(jìn)行加固處理，16#、17#以及18#橋墩。此外，要對(duì)該橋墩的承臺(tái)進(jìn)行灌注樁加固。從技術(shù)上，承臺(tái)加固要保證新舊新舊混凝土結(jié)合面的植筋深度及外露鋼筋長(zhǎng)度并在鋼筋安裝施工前對(duì)植筋進(jìn)行拉拔試驗(yàn)[2]。并要保證加固樁的垂直度偏差，以及沉渣的厚度。還要按照?qǐng)D紙要求和規(guī)范來(lái)綁扎鋼筋及澆注混凝土。

4.2應(yīng)對(duì)地表沉降的措施

因隧道下穿橋梁過(guò)程中，易出現(xiàn)地表沉降的情況，從而引起了橋梁基礎(chǔ)的沉降及拱頂沉降的情況。所以，我們要注意采取各種措施應(yīng)對(duì)地表沉降的問(wèn)題。

首先，我們可以使用超前導(dǎo)管注漿對(duì)位移進(jìn)行加固處理。

在這個(gè)加固過(guò)程完成后，我們要立即壓注水泥漿，并填充土層的空隙，來(lái)保證土層的牢固，并能增強(qiáng)圍巖的穩(wěn)定性。

接著，我們要注意施工過(guò)程不能冒進(jìn)，而是要循序漸進(jìn)，以免發(fā)生重大地面沉降及橋梁基礎(chǔ)不穩(wěn)的問(wèn)題。

隧道下穿對(duì)既有運(yùn)營(yíng)橋梁的工程一旦開(kāi)挖完成，就要盡快將水泥漿噴漿處理。

4.3基坑支護(hù)措施

隨著隧道施工過(guò)程中，基坑開(kāi)挖的深度加大，而圍護(hù)結(jié)構(gòu)的壓力也加大。土方開(kāi)挖時(shí)，基坑周圍土體會(huì)產(chǎn)生壓力作用于基坑的支護(hù)結(jié)構(gòu)。

基坑邊緣出現(xiàn)超載，基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)易產(chǎn)生變形。當(dāng)橋墩處的土層發(fā)生擾動(dòng)變形時(shí)，基坑兩側(cè)的荷載會(huì)有不均的情況。當(dāng)荷載不均出現(xiàn)，對(duì)橋梁的穩(wěn)定和隧道施工的繼續(xù)都會(huì)有不利影響。所以，我們要加強(qiáng)基坑開(kāi)挖的支護(hù)措施。

方法上，我們可以在開(kāi)挖前，清理橋梁基坑周圍的施工材料和機(jī)械，并要將各種設(shè)備遠(yuǎn)離基坑。在進(jìn)行S26段開(kāi)挖時(shí)，即重點(diǎn)部分開(kāi)挖時(shí)，要注意設(shè)置專人指揮，并要全部?jī)蓚?cè)的挖土深度一致。挖土深度一致，才能減少橋梁基礎(chǔ)不均的可能。

在基坑設(shè)置支護(hù)過(guò)程中，要派專人指揮加力均衡問(wèn)題，要使樁的受力均衡并不產(chǎn)生破壞[3]?；拥氖┕と藛T要隨時(shí)讀壓力表，以免加力不均勻而產(chǎn)生圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形從而引起沉降或橋梁位移的出現(xiàn)。

4.4解決凈空小的問(wèn)題

（1）我們可以將鉆機(jī)改為能在橋下施工的高度。只有鉆機(jī)等設(shè)備從高度上能進(jìn)橋下了，一切施工才能進(jìn)行。

（2）橋下凈空小，灌注樁鋼筋籠分節(jié)多，鋼筋籠安裝時(shí)間長(zhǎng)，所以我們要加大泥漿比重。在鉆空過(guò)程中，講究快轉(zhuǎn)，慢進(jìn)，提高泥漿的護(hù)壁作用。

（3）可以針對(duì)隧道施工過(guò)程中的問(wèn)題，可以增加相關(guān)工種的人數(shù)。

4.5加強(qiáng)監(jiān)控測(cè)控

隧道下穿對(duì)既有運(yùn)營(yíng)橋梁的工程，由于情況可能隨著施工發(fā)生變化，所以要隨時(shí)加強(qiáng)對(duì)施工的監(jiān)控和測(cè)控。而由于圍巖的不確定性，往往對(duì)地下施工的要求和把握程度就更高。

從工程施工一開(kāi)始，就要提高收集施工中地下圍巖的信息來(lái)確定圍巖的穩(wěn)定狀態(tài)。要評(píng)價(jià)支護(hù)結(jié)構(gòu)的選取的合理性，都要根據(jù)工程的進(jìn)展和施工的實(shí)際情況展開(kāi)。施工方案的確定和制定，要根據(jù)實(shí)際結(jié)構(gòu)參數(shù)來(lái)。當(dāng)在施工中，因所面對(duì)地區(qū)的特殊性，要改善設(shè)計(jì)，調(diào)整施工方案。

對(duì)于施工監(jiān)測(cè)工作，同樣要具體問(wèn)題具體分析。比如，對(duì)土體的水平位移上，可以布置6個(gè)觀測(cè)孔，埋設(shè)時(shí)一周內(nèi)一兩天就要測(cè)量一次，以后一周一次地監(jiān)測(cè)進(jìn)行。還要注意土體的垂直位移，所以要用分層測(cè)量?jī)x，埋設(shè)周一到兩天一次，此后一周一次。對(duì)與地表沉降和拱頂下沉等情況，要用到水平儀、水準(zhǔn)尺等等，并根據(jù)開(kāi)挖面距測(cè)斷面前后的實(shí)際距離，確定測(cè)量頻率。此外，還要注意橋梁的沉降和傾斜，以免橋梁出現(xiàn)一些重大問(wèn)題。在支護(hù)結(jié)構(gòu)完善過(guò)程中，要針對(duì)圍巖壓力及鋼筋應(yīng)力應(yīng)變進(jìn)行測(cè)量。這同樣可以根據(jù)開(kāi)挖面距測(cè)斷面前后的實(shí)際距離，確定測(cè)量頻率。比如，在該工程施工中，開(kāi)挖面距測(cè)斷面前后<2B時(shí)，需要1d1次；當(dāng)開(kāi)挖面距測(cè)斷面前后<5B時(shí)，可以是兩天1次；當(dāng)開(kāi)挖面距測(cè)斷面前后>2B時(shí)，一周一次。

4.6應(yīng)急預(yù)案的建立

因?yàn)槭撬淼老麓┘扔羞\(yùn)營(yíng)橋梁這樣少有的工程，所以我們?cè)谠摴こ淌┕で熬徒⒘藨?yīng)急預(yù)案。特別是地下工程安全的不確定因素很多，我們?cè)谒淼老麓┕こ虒?shí)施前就充分考慮了各項(xiàng)問(wèn)題。

4.6.1塌方問(wèn)題的應(yīng)急

如果工程中出現(xiàn)塌方問(wèn)題，不論原因是因?yàn)榈刭|(zhì)條件差，開(kāi)挖過(guò)大還是支護(hù)不到位，我們都要在第一時(shí)間使用搶險(xiǎn)物資質(zhì)，對(duì)塌方實(shí)行封閉回填和加固處理。還要將有關(guān)情況上報(bào)相關(guān)單位和部門(mén)[4]。

4.6.2支護(hù)變形甚至開(kāi)裂

當(dāng)支護(hù)強(qiáng)度不夠，及支護(hù)結(jié)構(gòu)壓力過(guò)大，會(huì)出現(xiàn)支護(hù)變形開(kāi)裂問(wèn)題。所以，在施工開(kāi)始就要注意控制進(jìn)尺。在工程進(jìn)行中，防止因開(kāi)挖對(duì)地層的擾動(dòng)，所以不能超挖。而支護(hù)措施和支護(hù)結(jié)構(gòu)都是應(yīng)該加強(qiáng)的。當(dāng)類似情況發(fā)生時(shí)，要及時(shí)組織專家根據(jù)問(wèn)題的根源討論問(wèn)題的解決策略。

5　結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隧道下穿既有運(yùn)營(yíng)橋梁是一項(xiàng)重大的工程，我們?yōu)楸ＷC橋梁的穩(wěn)定與安全，以及解決工程施工工程中的問(wèn)題都要考慮工程中的種種問(wèn)題及情況。隨著地下工程的發(fā)展，隧道下穿既有運(yùn)營(yíng)橋梁施工技術(shù)施工技術(shù)也有了很大發(fā)展，但是如何進(jìn)一步提高工程水平，解決工程問(wèn)題，是我們以后研究工作首要注意的。

[1]朱江偉.隧道下穿既有運(yùn)營(yíng)橋梁條件下與橋梁的相互影響分析及工程應(yīng)對(duì)措施研究[J].西安建筑科技大學(xué)，2011，06：35～38.

[2]王國(guó)利，李慶華.快速路隧道工程下穿既有運(yùn)營(yíng)橋梁施工技術(shù)[J].天津建設(shè)科技，2010，05：35～38.

[3]胥杰.城市淺埋暗挖隧道穿越既有結(jié)構(gòu)物的影響及其安全控制技術(shù)研究[J].西南交通大學(xué)，2014，11：35～18.

[4]張文斌.某新建軌道交通工程下穿既有高速鐵路橋梁方案研究[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2015，05：82～85.

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2015-5-17