淺埋偏壓隧道下穿橋梁的施工方法探究

汪軍武

摘 要：由于隧道出口段接近穿過(guò)的已建高架橋，因此，為了確保隧道在施工過(guò)程中的穩(wěn)定性，必須采用淺埋偏壓隧道下穿橋梁的施工方法。文章以某一高速公路出口的淺埋段隧道下穿既有橋梁段為研究對(duì)象著手進(jìn)行論述，先對(duì)工程的基本情況進(jìn)行了介紹，進(jìn)而分析了淺埋偏壓隧道下穿工程的數(shù)值計(jì)算方法，最后對(duì)淺埋偏壓隧道下穿工程的數(shù)值計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了分析，希望對(duì)完善淺埋偏壓隧道下穿橋梁的施工方法有所幫助。

關(guān)鍵詞：淺埋；偏壓；隧道；橋梁；施工技術(shù)

中圖分類號(hào)：U455 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2016）06-0142-02

在隧道工程的施工過(guò)程中，必須保證新建隧道的安全與既有結(jié)構(gòu)物的穩(wěn)定，從而需要對(duì)隧道下穿既有橋梁?jiǎn)栴}進(jìn)行深入的研究，避免出現(xiàn)因施工不慎出現(xiàn)橋梁垮塌的情況。

1 淺埋偏壓隧道下穿工程的基本情況

當(dāng)前，我國(guó)的研究領(lǐng)域針對(duì)淺埋偏壓隧道下穿既有橋梁的研究文獻(xiàn)非常的少，因此，人們對(duì)于在對(duì)隧道進(jìn)行施工時(shí)，既有橋的力學(xué)行為的特點(diǎn)是什么以及怎樣確定淺埋與深埋等問(wèn)題仍然不是很清楚。因此，為有效的對(duì)隧道下穿既有橋梁這一隧道施工中的關(guān)鍵性問(wèn)題進(jìn)行研究，本文以某一高速公路出口的淺埋段隧道下穿既有橋梁段為研究對(duì)象，按照先進(jìn)行施工淺埋與施工深埋的數(shù)值計(jì)算方法，對(duì)隧道施工過(guò)程中出現(xiàn)的地表沉降、橋梁受力等問(wèn)題進(jìn)行了深入的研究。

新建的隧道線路和已經(jīng)建好的高架橋相交而穿過(guò)，如圖1和圖2所示，經(jīng)過(guò)第五號(hào)和第六號(hào)橋墩的是左線隧道，經(jīng)過(guò)第四號(hào)和第五號(hào)的橋墩的是右線隧道。

已經(jīng)建好的橋梁跨徑的布置是7×30 m的共一聯(lián)，受預(yù)應(yīng)力控制的混凝土小箱梁屬于上部結(jié)構(gòu)，需要先進(jìn)行簡(jiǎn)支，然后再開(kāi)展結(jié)構(gòu)連續(xù)工作；柱式墩和灌注墩一般用于隧道的下結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)橋墩；U形橋臺(tái)在這里會(huì)發(fā)揮很大的作用。通常情況下，會(huì)將隧道的路面寬度設(shè)置為8.5 m左右，設(shè)計(jì)為單線二車道，建筑的界限寬度約為10 m左右，高度約為5 m左右，而隧道的初襯厚約為27 cm左右，2襯厚約為50 cm左右。

隧道附近的地層結(jié)構(gòu)一般比較復(fù)雜，圍巖的穩(wěn)定性也非常的差，因此，其穩(wěn)定性非常的差，極易發(fā)生松動(dòng)變形和小塌方等情況，進(jìn)而會(huì)發(fā)展成大塌方，后果非常的嚴(yán)重。

為了有效的確保隧道施工中既有橋梁的安全，必須對(duì)橋墩進(jìn)行深孔注漿，同時(shí)對(duì)隧道拱形進(jìn)行深孔注漿與超前小導(dǎo)管加固。

2 淺埋偏壓隧道下穿工程的數(shù)值計(jì)算方法

按照對(duì)隧道施工圖和勘探資料的研究，我們建立了數(shù)值計(jì)算的模型，來(lái)對(duì)工程施工中所需要的數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)的計(jì)算。由于隧道埋深的比較淺，因此，最好以自重應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行計(jì)算。通常情況下，隧道開(kāi)挖時(shí)會(huì)有很強(qiáng)的邊界效應(yīng)，因此，建議將橋的左右結(jié)構(gòu)設(shè)置在210 m左右，高度設(shè)置距仰拱底部40 m左右，將拱頂進(jìn)行實(shí)際埋深。下邊界施加豎向約束是最好的辦法，水平約束左右邊界。通過(guò)對(duì)隧道基本的分析研究，建議采用平面應(yīng)變的分析方法，按照均質(zhì)彈塑性對(duì)隧道圍巖材料進(jìn)行考慮。

圍巖力學(xué)參數(shù)的基本依據(jù)是進(jìn)行工程地質(zhì)勘查，同時(shí)需要對(duì)施工段的隧道施工進(jìn)行監(jiān)控，深孔注漿區(qū)與小導(dǎo)管加固可以通過(guò)提高圍巖物理力學(xué)的參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

3 淺埋偏壓隧道下穿工程的數(shù)值計(jì)算結(jié)果分析

3.1 地表沉降結(jié)果分析

通過(guò)分析研究，我們發(fā)現(xiàn)先施工淺埋側(cè)和先施工深埋側(cè)的地表沉降曲線基本一致，最大的地表位移在隧道兩洞拱頂上方，而后行洞施工對(duì)先行洞上方地表的最大沉降值卻并沒(méi)有太大的影響，這也是地表沉降被上半斷面中的導(dǎo)洞開(kāi)挖的主要原因所在，沉降量也就基本上完成了。經(jīng)過(guò)研究分析我們發(fā)現(xiàn)，五號(hào)墩與六號(hào)墩之間的地表沉降與范圍大于四號(hào)、五號(hào)橋墩之間的地表沉降與范圍。由此可知，對(duì)五號(hào)和六號(hào)橋墩之間監(jiān)測(cè)點(diǎn)的可設(shè)置小間距，而且也要將隧道中導(dǎo)洞與兩側(cè)弧導(dǎo)洞施工的監(jiān)測(cè)頻率提高。所有施工結(jié)束之后，右洞拱頂?shù)纳戏綖樽畲蟮乇砦灰疲仁┕\埋側(cè)是15 mm，而先施工深埋側(cè)是17 mm。

3.2 橋墩位移分析

四號(hào)墩到六號(hào)墩的橋墩水平側(cè)移情況，在進(jìn)行先施工淺埋側(cè)時(shí)，墩底、墩身和墩頂?shù)奈灰谱兓黠@，有著越來(lái)越小的趨勢(shì)。受橋梁上部的結(jié)構(gòu)水平剛度比較大的影響，墩頂?shù)膫?cè)移實(shí)際上就是0，但是墩底受橋樁基的帶動(dòng)作用的影響，會(huì)發(fā)生側(cè)移，因而產(chǎn)生的位移是最大的。水平方向側(cè)移最大的是六號(hào)墩，量值高達(dá)3.91 mm，位移最小的為四號(hào)墩，只有1.53 mm。在施工的過(guò)程中，橋墩水平位移的最大值為5 mm左右。

通過(guò)對(duì)施工中各個(gè)橋墩的側(cè)移歷史情況分析，不難看出，隧道的上半斷面的兩側(cè)弧開(kāi)挖是橋墩側(cè)移的最大增量的形成區(qū)域。四號(hào)墩側(cè)移受隧道左洞的施工的影響極小。跟著右洞施工不斷增大的是五號(hào)墩，在上半斷面施工結(jié)束后隧道的位移就不會(huì)再發(fā)生很大的變化。側(cè)移在左洞施工后會(huì)慢慢的減小，最終的側(cè)移會(huì)指向右洞，向右洞方向發(fā)生0.69 mm的位移是六號(hào)墩底。六號(hào)墩的側(cè)移在左洞施工結(jié)束后會(huì)出現(xiàn)增大的現(xiàn)象，側(cè)移在左側(cè)斷面結(jié)束后會(huì)達(dá)到3.86 mm的最大值，然后慢慢的趨于平穩(wěn)。

在進(jìn)行施工深埋側(cè)時(shí)，通過(guò)對(duì)四號(hào)墩到六號(hào)墩的水平側(cè)移情況的觀察、研究以及分析，我們發(fā)現(xiàn)位移沿橋墩和先施工的淺埋側(cè)的位移變化規(guī)律是一樣。六號(hào)墩的側(cè)移量在施工完成后處于最大值，大約為4.3 mm，與先施工的淺埋側(cè)相比，最大了很多；發(fā)生了兩次轉(zhuǎn)向的是五號(hào)墩的側(cè)移，先在施工的時(shí)候偏向左洞洞身，五號(hào)墩偏向左洞的位移在右洞施工時(shí)會(huì)慢慢的減小，右洞施工結(jié)束后，墩底的位移是最小的，只有3 mm。

4 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，隧道的施工會(huì)受到地表沉降、受力以及橋梁位移的影響，因此，在進(jìn)行施工時(shí)，最好采用先開(kāi)挖淺埋側(cè)的施工方案，把施工重點(diǎn)放在監(jiān)控量測(cè)中的橋墩之間的梁體，認(rèn)真觀察施工過(guò)程中橋墩位移的變化狀況，從而確保隧道施工的安全。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李訊，何川，陳菲.淺埋偏壓隧道下穿橋梁的施工方案研究[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn) 設(shè)計(jì)，2012，（4）.