地鐵隧道施工對(duì)既有橋梁變形控制技術(shù)研究

殷雪峰

【摘 要】本文結(jié)合某工程針對(duì)城市地鐵隧道施工對(duì)既有橋梁的影響和地鐵隧道施工造成的地表變形特征以及地鐵隧道施工中的既有橋梁變形控制技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，僅供參考。

【關(guān)鍵詞】城市地鐵；隧道施工；既有橋梁；變形控制

一、工程的基本概述

某城市橋梁已經(jīng)運(yùn)營(yíng)25年，結(jié)構(gòu)構(gòu)造為左右兩幅三跨的鋼筋混凝土橋梁。橋梁的總跨度為45m，上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)制的鋼筋混凝土簡(jiǎn)支T梁，在每跨橫向布置8片梁，在每?jī)善褐g設(shè)有46cm現(xiàn)澆段。橋梁下部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)為鉆孔灌注樁，橋墩結(jié)構(gòu)采用了鋼筋混凝土T形蓋梁的形式，且單幅橫向布置兩個(gè)鋼筋混凝土T形蓋梁。詳細(xì)的橋梁結(jié)構(gòu)布置如圖1、圖2所示。

但是修建的城市地鐵隧道線路與既有橋梁的相互平行，則地鐵隧道施工必然會(huì)穿過既有橋梁的基礎(chǔ)，將會(huì)對(duì)既有橋梁基礎(chǔ)的穩(wěn)定性產(chǎn)生一定程度的影響，甚至產(chǎn)生嚴(yán)重的變形。

二、城市地鐵隧道施工對(duì)既有橋梁的影響分析

地鐵隧道施工會(huì)對(duì)周圍的建筑產(chǎn)生明顯的影響，尤其現(xiàn)在地鐵線路多在路橋下面，這樣在隧道開挖過程中，必然會(huì)對(duì)橋梁的基礎(chǔ)周圍的土體的穩(wěn)定性產(chǎn)生一定的破壞，可能會(huì)使橋梁出現(xiàn)不均勻的沉降?？墒牵S著不均勻沉降的加大，會(huì)使橋梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)局部部位的附加應(yīng)力，且附加應(yīng)力與不均勻沉降成正比例關(guān)系，當(dāng)附加應(yīng)力值增大到極限時(shí)，將會(huì)造成橋梁結(jié)構(gòu)的破壞，影響橋梁的使用性能。因此，在隧道開挖過程，需要對(duì)橋梁的基礎(chǔ)做允許沉降限定，在限定的范圍以內(nèi)，橋梁的結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性不受到影響。橋梁基礎(chǔ)沉降允許限定應(yīng)遵循以下原則：由于基礎(chǔ)沉降，而使橋梁局部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的附加應(yīng)力不得超出規(guī)范規(guī)定的正常使用范圍；產(chǎn)生的沉降，不得造成橋梁通行能力下降，以及車輛行駛的舒適性，包括橋面平順、附屬設(shè)施等；各橋墩沉降量控制范圍可以利用累計(jì)沉降量與差異沉降量?jī)身?xiàng)進(jìn)行綜合控制。在本工程中，由于隧道方向正好穿過基礎(chǔ)，因此，必須對(duì)橋梁的基礎(chǔ)進(jìn)行改建加固處理。

三、地鐵隧道施工造成的地表變形特征

1、地表變形隨著隧道施工的進(jìn)行分階段進(jìn)行

當(dāng)?shù)罔F地道發(fā)掘的作業(yè)面到距測(cè)點(diǎn)相差-3D至1D時(shí)分（D表明地道開挖的最大跨度），這時(shí)開挖對(duì)地表沉降發(fā)生的影響占總沉降量的5%至15%，這是地表變形的超前隆起或負(fù)下沉期間。當(dāng)?shù)罔F地道發(fā)掘的作業(yè)面在-1D至3D的范圍時(shí)，地表變形速度就會(huì)增開，該期間所形成的沉降量約為55%至65%，這是地表的急劇變形期間。

當(dāng)?shù)罔F地道發(fā)掘的作業(yè)面在3D至5D范圍內(nèi)時(shí)，地表變形的速度就會(huì)減慢，這個(gè)期間地表沉降量占總沉降量的15%至20%。當(dāng)?shù)罔F地道作業(yè)面超過5D以后，沉降的速度會(huì)愈加緩慢，幾乎沒有什么大的改變，現(xiàn)已趨于穩(wěn)定的狀況，這個(gè)期間的沉降量?jī)H為5%。

綜合上述，地鐵地道發(fā)掘過程中沉降速度的改變，可認(rèn)為采納有關(guān)的補(bǔ)救措施提供必定的思路，使得預(yù)防地表沉降的作業(yè)可以辨明主次，有效的進(jìn)行。

2、不同地形引起的地表變形不同

不同的地勢(shì)狀況以及發(fā)掘方式，會(huì)給地表的變形程度發(fā)生不一樣的影響。地質(zhì)構(gòu)造對(duì)比密布的地方，地鐵地道的發(fā)掘?qū)Φ乇碜冃伟l(fā)生的影響相對(duì)就小一些。當(dāng)然先進(jìn)穩(wěn)固的發(fā)掘方式也在一定程度上削減了地表變形的程度。這就預(yù)示著在不一樣地勢(shì)發(fā)掘地鐵地道的時(shí)分要根據(jù)當(dāng)?shù)氐貏?shì)的特色，采納最合理的發(fā)掘辦法，減少地表變形的程度，保證依附于地表上建筑物的安全程度。

四、地鐵隧道施工中的既有橋梁變形控制技術(shù)

在地鐵隧道施工中對(duì)既有橋梁基礎(chǔ)的變形控制技術(shù)術(shù)語地鐵隧道施工中常見的現(xiàn)象，但是在本工程中隧道周圍存在許多條管線以及建筑物基礎(chǔ)，因此如何最大程度上確保在城市地鐵隧道施工中確保既有橋梁基礎(chǔ)的變形在容許范圍內(nèi)，則需要對(duì)變形較大區(qū)域進(jìn)行改造加固。

1、阻礙隧道施工的舊樁拔除

在城市地鐵隧道修建施工過程中，需要將影響隧道施工的舊大橋樁基礎(chǔ)拔除。這座舊橋梁樁基工程為鋼筋混凝土灌注樁，樁的長(zhǎng)度有兩種基本形式的26米、30米，兩種類型的樁直徑0.8米。在老橋的樁拔除過程中，150t履帶起重機(jī)配備150千瓦振動(dòng)錘樁前鋼套管程序設(shè)計(jì)建設(shè)。進(jìn)行拔除既有橋梁樁基礎(chǔ)的過程中，應(yīng)盡量減少對(duì)樁基礎(chǔ)周圍的土壤結(jié)構(gòu)擾動(dòng)，當(dāng)樁基礎(chǔ)局部出現(xiàn)凸樁現(xiàn)象時(shí)，需要對(duì)樁基礎(chǔ)進(jìn)行鉆孔操作，最大限度的減少樁的摩擦力。切除后的樁基礎(chǔ)，用充填土回填，可以選擇使用粘土和添加一定比例的石灰和粉煤灰的比例均勻充填，并進(jìn)行均勻的壓實(shí)，確保隧道施工的穩(wěn)定性。由于新老的位置和拔除樁基礎(chǔ)距離很短，通常主要使用樁側(cè)摩擦阻力承擔(dān)樁的承載力，或?qū)εf樁后拉。如果在樁基礎(chǔ)拔除后沒有進(jìn)行有效地樁孔回填壓實(shí)操作，可能形成滲流路徑，造成潛在的安全問題在一定程度上對(duì)地鐵隧道的穩(wěn)定性，從而削弱了該橋梁的穩(wěn)定狀態(tài)，所以確保樁孔的密度和防水功能。

2、老橋蓋梁的加固處理

若在地鐵隧道施工中，需要將既有橋梁的蓋梁以及承臺(tái)拆除時(shí)，這樣將會(huì)改變蓋梁的受力體系成為懸臂梁，所以為了保障在蓋梁拆除時(shí)既有橋梁剩余部分的穩(wěn)定性，在橋梁樁基礎(chǔ)拔除施工前，需要在承臺(tái)與蓋梁之間澆筑混凝土支撐立柱，且立柱的縱筋應(yīng)該合理有效的植入到舊橋的蓋梁和承臺(tái)深度大于30cm中，從而確保了拔除樁基后橋梁的穩(wěn)定性。

3、新樁基的施工

在既有橋梁新樁基礎(chǔ)的鉆進(jìn)施工時(shí)，需要在孔內(nèi)有充足的護(hù)壁泥漿，確保鉆孔機(jī)鉆進(jìn)過程中孔壁的穩(wěn)定性，再開啟泥漿泵和轉(zhuǎn)盤。在樁基鉆孔機(jī)鉆進(jìn)施工過程中，需要確保鉆機(jī)維持一定的鉆進(jìn)速度，在鉆孔達(dá)到一定深度時(shí)，提高鉆機(jī)的速度，維持在中速內(nèi)。此外，為了避免鉆孔中發(fā)生偏孔、塌孔、縮孔等事故，鉆孔中應(yīng)注意以下幾方面：開始鉆孔時(shí)，一定要根據(jù)地質(zhì)的基本情況，綜合考慮鉆取速度，控制鉆機(jī)的速度、調(diào)整泥漿稠度，這樣很大程度上就減少偏孔、卡鉆等現(xiàn)象的發(fā)生。在鉆孔中，為了防止發(fā)生塌孔問題，要時(shí)刻保持孔內(nèi)外的泥漿濃度及水位差在一定的程度內(nèi)。鉆孔應(yīng)持續(xù)進(jìn)行，中間不得停止，減少塌孔問題的發(fā)生。

4、新樁基的檢查驗(yàn)收

通常在橋梁施工中，樁基的施工質(zhì)量對(duì)橋梁的穩(wěn)定性能起著決定向的作用，但是往往在樁基的施工過程中，存現(xiàn)一些施工問題，影響樁基的質(zhì)量。樁傾斜度檢查。樁傾斜度過大指的是混凝土灌注施工完成后的樁基的傾斜度超出施工設(shè)計(jì)要求范圍，樁基施工過程中經(jīng)常出現(xiàn)的問題。樁基是否完整。樁基施工出現(xiàn)部分裂開或者斷開的現(xiàn)象。斷樁是樁基施工中比較嚴(yán)重的現(xiàn)象，一旦出現(xiàn)斷樁現(xiàn)象將會(huì)嚴(yán)重影響其它后續(xù)的施工工序，進(jìn)而降低施工進(jìn)度。灌注樁頂標(biāo)高。也是樁基施工過程中常見的問題，將會(huì)影響到整個(gè)道橋樁基施工質(zhì)量。引起灌注樁標(biāo)高不足的主要原因是施工時(shí)浮漿層較厚，在鑿除以后出現(xiàn)樁頂?shù)臉?biāo)高不足。因而，即使施工時(shí)標(biāo)頂高度達(dá)到設(shè)計(jì)的高度，但挖鑿后

使得樁基高度減小，從而導(dǎo)致樁頂高不滿足要求。

5、改善土體特征

地鐵隧道的開挖還可以通過改善土體的特征，使其向好的方面轉(zhuǎn)化來減少地表變形的程度。對(duì)于土質(zhì)較差的施工處，可以采用深層注漿和超前注漿的方法使土體性質(zhì)改變，也可以壓注純水泥漿和雙液漿來改變土體性質(zhì)，甚至還可以壓注一些化學(xué)漿液，使土體性質(zhì)加固。另外，施工隊(duì)還要提高施工的效率，保障施工工程安全、高效完成，使地層應(yīng)力能夠得到有效的控制，減少地表變形程度。

結(jié)束語：

綜上所述，城市地鐵隧道施工下穿既有橋梁基礎(chǔ)產(chǎn)生的變形影響需要對(duì)既有橋梁基礎(chǔ)加固處理并做好并做好監(jiān)測(cè)預(yù)警，舊橋拆除，應(yīng)采取合理的方案進(jìn)行拔除舊樁，并要對(duì)樁孔進(jìn)行嚴(yán)格的處理，增加新樁的豎向摩阻力，減少樁基的沉降，避免在隧道施工中出現(xiàn)滲水通道，減少水土的流失，減小新橋的不均勻沉降。此外，處于復(fù)雜地質(zhì)條件下的樁基施工，可以結(jié)合采用超聲波進(jìn)行檢測(cè)基樁的各項(xiàng)指標(biāo)是否滿足要求，從而確保橋梁的穩(wěn)定性，以及隧道施工的順利開展。

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