大跨度現(xiàn)澆連續(xù)梁上跨地鐵支架施工技術(shù)研究

馬建剛

摘要：京雄城際鐵路多線跨越地鐵4號(hào)線與興華大街，地鐵4號(hào)線是北京地鐵最繁忙的線路之一，列車開行密度大，施工期間，不能對地鐵四號(hào)線運(yùn)營產(chǎn)生影響。通過優(yōu)化支架布置，控制線路樁基施工對地鐵四號(hào)線的沉降影響，采取一定測量檢測手段，采取一系列風(fēng)險(xiǎn)控制措施，保證施工期間地鐵運(yùn)營安全，可為同類工程施工提供借鑒參考。

Abstract： The Beijing-Xiong'an Intercity Railway crosses Metro Line 4 and Xinghua Street. Metro Line 4 is one of the busiest lines in Beijing Metro. The density of trains is high. During the construction period， the operation of Metro Line 4 should not be affected. By optimizing the support layout， this paper controls the impact of line pile foundation construction on the settlement of Metro Line 4， adopts certain measurement and detection methods， and applies a series of risk control measures to ensure the safety of subway operations during the construction period， which can provide a reference for the construction of similar projects.

關(guān)鍵詞：大跨度;地鐵;監(jiān)控;風(fēng)險(xiǎn)控制

Key words： long-span;subway;monitoring;risk control

中圖分類號(hào)：U445.4 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006-4311（2020）25-0129-03

1 ?工程概況

京雄城際鐵路黃固特大橋在里程改DK19+419.87處與北京地鐵大興線交叉，正線左線與北京地鐵大興線右線交叉角度為112°30′，交叉處對應(yīng)于北京地鐵大興線右線盾構(gòu)區(qū)間隧道里程K16+512.5 處，設(shè)計(jì)采用65+110+110+65m單、雙線連續(xù)梁110m主跨跨越北京地鐵大興線。大興線左右兩線距離15m，埋深為10.4m。

本橋跨越處地下水位位于地面以下約22m，小里程處的樁基、承臺(tái)、防護(hù)樁距離北京地鐵大興線結(jié)構(gòu)外邊緣最近距離分別約為18.5m、17.2m、16.3m。大里程處的樁基、承臺(tái)外側(cè)邊緣、防護(hù)樁距離北京地鐵大興線結(jié)構(gòu)外邊緣最近距離分別約為40.5m、39.2m、38.3m。小里程墩高10.5m，大里程墩高11m，軌面距地面約19m，跨越處梁底至地面13m。橋梁上跨位置與北京地鐵大興線位置關(guān)系如圖1所示。

2 ?施工方案及評(píng)估

2.1 施工方案

上跨地鐵施工時(shí)考慮兩種施工方案，方案一為搭設(shè)滿堂支架現(xiàn)澆，方案二為采用四跨貝雷式膺架梁上面搭設(shè)滿堂支架，基礎(chǔ)為鉆孔樁基礎(chǔ)。

地鐵范圍內(nèi)最大梁截高度5.45m，截面面積為13.1m2，按照梁高5.45m，正線支架寬度8.7m計(jì)算，梁體重量傳遞至地面的平均荷載為39.1kPa。由于不滿足京港地鐵要求荷載不能大于20kPa的要求，故采用第二種方案。

鋼管柱膺架梁采用Φ500mm×10mm的鋼管立柱，橫向分配梁采用3-I45b工字鋼。雙線箱梁布置28片貝雷架縱梁，單線箱梁布置24片貝雷架縱梁，貝雷架頂鋪設(shè)2-I16橫向分配梁，其位置與盤扣支架立柱對應(yīng)。跨地鐵膺架中間鋼管立柱下設(shè)鋼筋混凝土承臺(tái)梁，承臺(tái)梁高100cm，寬150cm，長26m，貝蕾梁跨度設(shè)置為6m+2*18m+6m。

按照實(shí)測的大興地鐵結(jié)構(gòu)內(nèi)輪廓坐標(biāo)、京雄城際鐵路線路參數(shù)以及橋墩等結(jié)構(gòu)尺寸，以膺架所承受的荷載設(shè)計(jì)鉆孔樁基礎(chǔ)。沿大興地鐵走向布置單排鋼筋混凝土樁基，樁徑采用1.25m，中支墩計(jì)算樁長為60m（對應(yīng)樁頂反力4760kN），邊支墩計(jì)算樁長為45m（對應(yīng)樁頂反力3530kN），單線箱梁和雙線箱梁下各設(shè)置2根，單線箱梁鉆孔樁中心距4.74m，雙線箱梁鉆孔樁中心距5.89m，單線與雙線相鄰鉆孔樁中心距為3.75m。通過實(shí)物放樣后測量出樁基與東側(cè)地鐵結(jié)構(gòu)外緣最近為2.172m。

樁基施工采用旋挖鉆機(jī)施工，工藝與橋梁樁基施工工藝相同，為了避免樁基施工中出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象對地鐵造成影響，施工時(shí)樁基采用鋼護(hù)筒跟進(jìn)，鋼護(hù)筒一直跟進(jìn)到超過地鐵結(jié)構(gòu)最低點(diǎn)以下5m位置。

貝蕾梁及基礎(chǔ)設(shè)置如圖2所示。

2.2 施工方案安全性影響評(píng)估

為了保證施工方案安全可靠，委托北京交通大學(xué)根據(jù)施工方案，選取典型工況，按照最不利影響考慮，建立三維計(jì)算模型，計(jì)算施工對既有地鐵結(jié)構(gòu)的影響。

通過防真計(jì)算模擬施工的影響，結(jié)合預(yù)測結(jié)果和其他相關(guān)因素提出既有結(jié)構(gòu)的變形控制指標(biāo)和相關(guān)技術(shù)建議。結(jié)合本工程，考慮到施工引起的沉降與底層關(guān)系密切，采用地層-結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行分析。計(jì)算模型取其有影響范圍，重點(diǎn)考察地鐵結(jié)構(gòu)由于新建京雄城際線施工產(chǎn)生的變形情況。

通過建立三維地層-結(jié)構(gòu)模型，對既有北京地鐵大興線義和莊-黃村火車站區(qū)間結(jié)構(gòu)的變形計(jì)算分析得出，由于新建線路的施工，既有既有地鐵結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了一定程度的豎向及橫向變形。其中樁基施工影響對地鐵結(jié)構(gòu)為主要影響，施工引起的地鐵結(jié)構(gòu)的變形在地鐵安全運(yùn)營范圍之內(nèi)，根據(jù)對風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)的分析，本項(xiàng)目既有區(qū)間風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)評(píng)級(jí)為二級(jí)，在正常施工的條件下，能夠確保既有地鐵安全運(yùn)營。

影響結(jié)果如表1所示。

3 ?地鐵量測

為保證京雄城際鐵路施工過程中北京地鐵大興線安全正常運(yùn)行，需要準(zhǔn)備在地面測量放樣地鐵隧道輪廓位置，因此要對地鐵斷面進(jìn)行實(shí)際測量。

京雄城際鐵路與地鐵兩線交叉處位于黃村火車站至義和莊站區(qū)間，現(xiàn)由黃村火車站地鐵口GPS控制點(diǎn)引入至站臺(tái)層，再由站臺(tái)層引至4號(hào)線隧道洞內(nèi)布設(shè)精密控制網(wǎng)，勘測兩線交叉處隧道斷面圖。

主要工作量如下：

3.1 地面控制點(diǎn)（GPS）

在黃村火車站地鐵口布設(shè)2個(gè)GPS點(diǎn)并聯(lián)測附近京雄城際鐵路CPI/CPII控制點(diǎn)5個(gè)，并整體解算平差作為勘測的基準(zhǔn)。

3.2 洞內(nèi)控制網(wǎng)（導(dǎo)線網(wǎng)）

以黃村火車站地鐵口的2個(gè)GPS點(diǎn)作為已知點(diǎn)，延地鐵隧道走向布設(shè)四等閉合導(dǎo)線網(wǎng)，作為洞內(nèi)測繪工作的基準(zhǔn)。

3.3 聯(lián)系測量

開展聯(lián)系測量，將黃村火車站地鐵口布設(shè)的GPS點(diǎn)引測至地鐵隧道內(nèi)。

3.4 地鐵隧道斷面采集

采集地鐵隧道左線里程K15+220～K15+320，右線里程K15+225～K15+330，左線100m，右線105m，共計(jì)205m，曲線段每5m采集一個(gè)斷面。

3.5 地鐵輪廓線

將采集到的隧道輪廓線左右線按照5m的縱向間距放樣至施工現(xiàn)場并打設(shè)樁蕨，拉設(shè)紅線。

本次斷面采集區(qū)間為北京地鐵4號(hào)線同京雄城際鐵路交叉處前后100m斷面數(shù)據(jù)，每5m采集一組斷面。采集里程為北京地鐵大興線左線DK15+220～DK15+330，右線為DK15+225～DK15+325。

4 ?監(jiān)測

4.1 監(jiān)測內(nèi)容

為了確保施工過程中地鐵運(yùn)營安全，需要對地鐵進(jìn)行監(jiān)測，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙、安全評(píng)估及相關(guān)規(guī)范要求，監(jiān)測范圍為：北京地鐵大興線黃村火車站-義和莊站左線K15+188～K15+328，右線K15+189～K15+329，雙線140m。

監(jiān)測內(nèi)容包括自動(dòng)化遠(yuǎn)程監(jiān)測、人工靜態(tài)監(jiān)測。

自動(dòng)化監(jiān)測為地鐵隧道結(jié)構(gòu)豎向位移監(jiān)測。

人工靜態(tài)監(jiān)測項(xiàng)目：結(jié)構(gòu)豎向位移及差異、區(qū)間道床豎向位移及差異、道床與結(jié)構(gòu)剝離情況、結(jié)構(gòu)水平位移、軌道幾何形位（軌距、水平、軌向、高低等）、錯(cuò)臺(tái)、裂縫監(jiān)測、鋼軌爬行監(jiān)測、盾構(gòu)管片橢圓度、地鐵結(jié)構(gòu)安全巡視。地鐵監(jiān)測對象、項(xiàng)目及周期如表2所示。

4.2 測點(diǎn)布設(shè)

4.2.1 自動(dòng)化監(jiān)測測點(diǎn)布設(shè)

遠(yuǎn)程自動(dòng)化測點(diǎn)采用晶硅式靜力水準(zhǔn)，沿地鐵區(qū)間隧道鄰近基坑側(cè)布設(shè)，間距約10～20m，用以監(jiān)測隧道結(jié)構(gòu)沉降變化。在影響范圍之外，設(shè)置靜力水準(zhǔn)點(diǎn)，作為自動(dòng)化監(jiān)測基準(zhǔn)。

4.2.2 地鐵人工監(jiān)測基準(zhǔn)點(diǎn)布設(shè)

在施工影響范圍之外較穩(wěn)定的區(qū)域布設(shè)監(jiān)測基準(zhǔn)點(diǎn)，基準(zhǔn)點(diǎn)距離監(jiān)測區(qū)域約100m，根據(jù)現(xiàn)場情況自行布設(shè)。共布設(shè)基準(zhǔn)點(diǎn)8點(diǎn)，構(gòu)成沉降監(jiān)測控制網(wǎng)，控制網(wǎng)可布設(shè)成閉合環(huán)形式。在使用前復(fù)測水準(zhǔn)基點(diǎn)間的高差，在允許范圍內(nèi)方可使用。每3月對基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行一次聯(lián)網(wǎng)復(fù)測，保證監(jiān)測基準(zhǔn)可靠性。水平位移監(jiān)測基準(zhǔn)點(diǎn)布置原則與沉降基準(zhǔn)點(diǎn)類似，采用固定棱鏡作為后視監(jiān)測基準(zhǔn)，共布設(shè)8個(gè)位移監(jiān)測基準(zhǔn)點(diǎn)。

4.2.3 既有地鐵區(qū)間水平位移監(jiān)測

使用全站儀對隧道結(jié)構(gòu)的水平變形進(jìn)行人工監(jiān)測，在地鐵區(qū)間隧道內(nèi)布設(shè)水平變形測點(diǎn)，測點(diǎn)采用反射棱鏡。結(jié)構(gòu)水平位移測點(diǎn)間距與隧道結(jié)構(gòu)沉降測點(diǎn)相同，棱鏡反射面背向行車方向。

測點(diǎn)布設(shè)橫斷面圖如圖3所示。

4.3 風(fēng)險(xiǎn)控制方法

控制方法采用雙控指標(biāo)， 即實(shí)測絕對值和速率值。

根據(jù)評(píng)估報(bào)告及相關(guān)規(guī)范制定警戒控制標(biāo)準(zhǔn)，并進(jìn)行三級(jí)預(yù)警管理（表3）。

5 ?結(jié)語

針對大跨度現(xiàn)澆連續(xù)梁上跨地鐵施工，由于梁體自重大，采用滿堂支架對地面的荷載超出地鐵運(yùn)營單位的要求，經(jīng)過準(zhǔn)確實(shí)際量測和設(shè)計(jì)檢算，采用樁基基礎(chǔ)、貝雷式膺架梁跨越地鐵施工，通過建立三維模擬施工，對施工方案安全性進(jìn)行評(píng)估，確定了施工方案的可實(shí)施性，同時(shí)通過人工配合自動(dòng)化監(jiān)測手段，對施工過程中對地鐵的影響進(jìn)行監(jiān)控，根據(jù)實(shí)際施工中各項(xiàng)監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，此施工方案對地鐵的影響變形值均能滿足允許要求，確保了地鐵安全運(yùn)營。

參考文獻(xiàn)：

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