橋樁施工對(duì)鄰近既有地鐵隧道影響研究

喬鵬飛 徐盛

摘 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，國(guó)家越來(lái)越重視橋樁施工各項(xiàng)工作的開展。但高架橋與地鐵隧道建設(shè)過(guò)程中，不可避免的會(huì)出現(xiàn)兩者互相影響的問(wèn)題。在既有地鐵隧道附近進(jìn)行橋梁樁基施工，勢(shì)必對(duì)既有地鐵隧道產(chǎn)生不利影響，情況嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致地鐵隧道結(jié)構(gòu)破壞，甚至造成大量人員傷亡和重大財(cái)產(chǎn)損失。為進(jìn)一步明確橋樁施工對(duì)地鐵隧道的影響，需要根據(jù)實(shí)際情況了解當(dāng)前城市地鐵修建情況，明確橋樁施工潛在的施工風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，以城市結(jié)構(gòu)作為基本切入要素，確保橋樁施工不會(huì)對(duì)現(xiàn)有的設(shè)施設(shè)備造成重大損害。因此本文主要針對(duì)橋樁施工對(duì)鄰近既有地鐵隧道影響進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，并提出合理化建議。

關(guān)鍵詞：橋樁施工;鄰近既有地鐵隧道;影響

中圖分類號(hào)：U445.551;U231 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 前言

隨著城市公共基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)模的擴(kuò)大，各大城市在橋樁施工中常常會(huì)遇到鄰近存在既有地鐵隧道的情況，這要求施工單位不僅僅需要確保橋樁工程施工中的橋梁施工質(zhì)量以及工作人員的安全性，還需確保不會(huì)對(duì)既有地鐵隧道正常運(yùn)行造成傷害，確保二者之間的雙向質(zhì)量保證。在這種特殊的社會(huì)背景下，需要從施工技術(shù)以及工程管理等各個(gè)方面進(jìn)行優(yōu)化，有效規(guī)避某些橋樁工程施工對(duì)地鐵隧道的穩(wěn)定性影響，以保證整體工程施工質(zhì)量為最終目的。

1 橋樁施工對(duì)地鐵隧道的影響

1.1 對(duì)隧道地基的影響

在橋樁工程施工中，傳統(tǒng)的工程施工方式勢(shì)必會(huì)對(duì)周邊地區(qū)的地基巖石造成重大影響，直接影響到巖石結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性以及牢靠性，甚至?xí)?duì)地鐵隧道的地基造成潛在威脅，影響到整個(gè)地鐵隧道安全以及質(zhì)量。大多數(shù)隧道工程施工則是應(yīng)用淺埋暗挖的方式，這與橋梁工程施工模式存在差異。如果沒(méi)有重視這方面的內(nèi)容，一旦地基出現(xiàn)沉降，地鐵隧道的地基也會(huì)隨著巖石層面下降，這對(duì)地鐵工程施工有著重大負(fù)面影響，甚至?xí)档凸こ淌┕?nèi)部應(yīng)力，使得周圍樁基出現(xiàn)明顯形變。在橋樁施工埋深越來(lái)越深時(shí)，基樁的形變部位也會(huì)隨之下降，此時(shí)頂端的約束力并不大，但會(huì)加大對(duì)樁基的擠壓，減小樁基形變概率[1]。

1.2 對(duì)地表的影響

在橋樁工程施工中，橋梁工程施工會(huì)對(duì)地表造成重大影響，甚至?xí)苯佑绊懙洁徑牡罔F隧道的質(zhì)量以及穩(wěn)定運(yùn)行。由于地鐵隧道工程的建設(shè)結(jié)構(gòu)低于地質(zhì)以及地表層面，若是對(duì)其地表的變化缺乏影響會(huì)直接影響到后續(xù)的鄰近隧道安全性。施工過(guò)程中由于不斷應(yīng)用大型設(shè)備對(duì)其進(jìn)行開挖處理，會(huì)直接對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性造成重大不利影響，使得地質(zhì)結(jié)構(gòu)過(guò)于脆弱，結(jié)構(gòu)對(duì)氣候等抵抗能力小，一旦出現(xiàn)降雨或者地下水浸泡會(huì)直接導(dǎo)致地鐵隧道地基的周邊區(qū)域出現(xiàn)明顯性的沉降，甚至在工程施工結(jié)束之后整體地層結(jié)構(gòu)出現(xiàn)明顯的沉降[2]，對(duì)橋樁結(jié)構(gòu)以及隧道施工的穩(wěn)定性造成嚴(yán)重影響。由于地表沉降嚴(yán)重區(qū)域在于隧道的頂端位置，若是未對(duì)其實(shí)際情況做好著重重視，會(huì)直接導(dǎo)致地質(zhì)出現(xiàn)差異。

2 優(yōu)化橋樁施工對(duì)地鐵影響的舉措

2.1 選擇最優(yōu)的施工工藝

在橋樁工程施工中，勢(shì)必要選擇不同類別的施工技術(shù)做好工程施工，選擇合理的軟件做好地質(zhì)測(cè)量工作，規(guī)避某一些意外地質(zhì)情況對(duì)其造成的影響。在新時(shí)代背景下，為進(jìn)一步降低隧道施工所造成的損害，要優(yōu)化施工技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)周邊施工環(huán)境的詳細(xì)分析以及核實(shí)。以當(dāng)前的施工情況可知，技術(shù)方面可選擇環(huán)形開挖施工技術(shù)，利用該技術(shù)對(duì)橋樁工程進(jìn)行施工，規(guī)避其對(duì)隧道工程的擾動(dòng)影響，不會(huì)引發(fā)過(guò)多的地表層面的變形情況，且該項(xiàng)技術(shù)有著比較明顯的特征，即為施工操作比較便捷，可直接降低工程施工成本，減少某一些資源的浪費(fèi)[3]，將其直接應(yīng)用于橋樁施工中會(huì)減少其對(duì)隧道工程所造成的二次損害。

2.2 做好施工地層的加固工作

在橋樁工程施工中，可及時(shí)做好施工地層的加固工程，確保施工區(qū)域的工作者安全性，也可保證施工不會(huì)對(duì)巖層土質(zhì)造成巨大的干擾，可直接保證巖土的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，降低對(duì)周邊區(qū)域隧道工程的傷害。采用橋樁地表與地層灌漿模式可直接提升周邊區(qū)域的土質(zhì)機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)樁基與隧道之間的地表形變概率降低。往土質(zhì)結(jié)構(gòu)中直接灌漿，可使得土體結(jié)構(gòu)的密實(shí)性增強(qiáng)，整個(gè)隧道周邊的地質(zhì)情況愈加穩(wěn)定性和安全性，甚至可有效規(guī)避一系列的地質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)縫隙的延伸以及其他情況的出現(xiàn)，將地質(zhì)的擾動(dòng)整體范圍控制在最小范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)臨近橋樁的安全性與穩(wěn)定性分析。

2.3 設(shè)置好對(duì)應(yīng)的隔離墻

在橋樁工程施工中，要設(shè)置對(duì)應(yīng)的隔離墻，這樣可以避免地層過(guò)度開挖直接影響到整個(gè)層面結(jié)構(gòu)上的應(yīng)力，使得地層出現(xiàn)明顯性的形變情況，使其對(duì)周邊樁基造成損害。而在工程的施工中，需要依據(jù)當(dāng)前施工情況做好考量，將地鐵隧道的施工與橋梁橋樁隔離開，直接吸收隧道開挖中所釋放出的應(yīng)力，切斷信息傳遞中的地層變形以及形變范圍，使得橋樁地層結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定性，降低隧道施工對(duì)橋樁的負(fù)面影響。工作者則對(duì)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行監(jiān)督整改，注意到工程施工設(shè)計(jì)圖紙與現(xiàn)階段的施工情況是否一致[4]，及時(shí)觀察一些施工中潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)隱患，定期或者不定期對(duì)工程施工工程進(jìn)行部分檢查，盡可能發(fā)現(xiàn)存在的問(wèn)題，并快速解決問(wèn)題。

2.4 明確當(dāng)前的橋梁施工基本情況

在橋樁工程施工中，需要著重重視橋墩蓋梁澆筑情況。一般來(lái)說(shuō)，在墩柱頂會(huì)預(yù)留一些特定的空間，應(yīng)用鋼筋以及墩蓋梁對(duì)其進(jìn)行基礎(chǔ)連接。橋墩的蓋梁模板安裝主要是采用鋼模進(jìn)行安裝，在斜面或者轉(zhuǎn)彎處不會(huì)安裝模板，采用鋼管或者木頭來(lái)搭建對(duì)應(yīng)的腳手架以及工作作業(yè)平臺(tái)等相關(guān)基礎(chǔ)新設(shè)施。在模板安裝之后，需要及時(shí)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行捆扎鋼筋處理，安裝對(duì)應(yīng)側(cè)模板。在工程澆筑期間，需要使用輸送泵或者吊車將材料運(yùn)用的模板內(nèi)，在使用振搗棒對(duì)其進(jìn)行震動(dòng)密實(shí)處理，避免工程施工表面的蜂窩麻面現(xiàn)象，明確地面澆筑上的橫坡度不會(huì)過(guò)于傾斜。另外，還需要對(duì)橋梁承載力以及尺寸進(jìn)行測(cè)量，形成對(duì)應(yīng)的報(bào)告，以期實(shí)現(xiàn)對(duì)橋樁和隧道之間的地質(zhì)情況進(jìn)行探測(cè)勘察，確定最優(yōu)的施工技術(shù)，這樣才可以采取最優(yōu)的工程施工保護(hù)措施，實(shí)現(xiàn)對(duì)橋樁情況的綜合評(píng)估。

2.5 做好樁基的施工組織

在橋樁工程施工中，需要根據(jù)實(shí)際情況做好樁基的托換處理，以便降低對(duì)鄰近地鐵隧道的損害。應(yīng)用該種方式可直接利用樁基對(duì)橋樁的支撐性作用，使得樁基所承受的力量直接分擔(dān)到新的結(jié)構(gòu)中。值得注意的是，新樁基與舊樁基之間的形變應(yīng)力可隨之更改，這樣在實(shí)際操作中可嚴(yán)格按照施工規(guī)范做好綜合性的操作，以便規(guī)避一些潛在的樁基風(fēng)險(xiǎn)，規(guī)避一些潛在性的安全隱患的出現(xiàn)。鄰近地鐵隧道的大直徑橋樁施工時(shí)采用全套管鉆孔灌注樁施工（套管不拔除）對(duì)地鐵影響較小，滿足地鐵隧道安全保護(hù)要求。全套管樁施工時(shí)上層土體位移較大，對(duì)埋深較淺的道床沉降產(chǎn)生較大的影響，而深層土體位移較小，對(duì)埋深較深的隧道影響較小。孔壓對(duì)埋深較淺隧道的影響波動(dòng)較大但恢復(fù)也較快，對(duì)埋深較深隧道的影響恢復(fù)較慢。在采用全套管樁施工且套管不拔除工況下，先施工近端樁再施工遠(yuǎn)端樁及跳開施工的方法更有利于控制施工過(guò)程中既有盾構(gòu)隧道的變化。橋樁基礎(chǔ)對(duì)城市地鐵隧道設(shè)施影響主要與樁基礎(chǔ)選型（樁徑、樁間距、樁長(zhǎng)等）、施工工法、樁基與城市軌道交通設(shè)施的相互空間關(guān)系、工程地質(zhì)等因素有關(guān)。在保護(hù)等級(jí)要求較高時(shí)，應(yīng)優(yōu)先采用對(duì)周邊環(huán)境影響較小的措施和參數(shù)，例如：保證樁基的有效樁長(zhǎng)、采用非擠土的端承樁或摩擦端承樁，采用較大樁間距等有效保護(hù)方法。橋樁鄰近地鐵隧道施工風(fēng)險(xiǎn)分區(qū)：要求非擠土樁和擠土樁距離隧道的最小凈距分別為3 m和15 m;隧道兩側(cè)40 m范圍內(nèi)構(gòu)筑物建設(shè)應(yīng)分區(qū)域?qū)Υ?按距隧道的最小凈距分為3 m和30 m兩個(gè)區(qū)域分別對(duì)待。在實(shí)際工程中，應(yīng)盡量避免鄰近既有地鐵隧道2.0D范圍內(nèi)存在施工擾動(dòng)行為，最好是選擇4.0D以外范圍，以保證地鐵結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定。軟弱土地區(qū)橋樁鄰近既有地鐵隧道施工應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)：

（1）正式施工前應(yīng)進(jìn)行試成樁，且數(shù)量不少于3根;

（2）設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合考慮地層情況、工程特點(diǎn)對(duì)樁基選型與施工工藝等關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行專項(xiàng)方案撰寫和專家論證;

（3）合理適用群樁阻擋效應(yīng)，成樁順序應(yīng)遵循先近后遠(yuǎn)的原則;

（4）橋樁施工時(shí)，可采取鋼套管護(hù)壁、增加泥漿比重、地基預(yù)加固、間隔跳開施工等措施減少成樁施工影響;

（5）合理采用或結(jié)合新型施工與防護(hù)技術(shù)，如全套管全回轉(zhuǎn)成孔工藝和鄰近地鐵橋梁群樁承臺(tái)無(wú)底鋼套箱施工技術(shù);

（6）成樁前應(yīng)建立地鐵隧道監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)行成樁全過(guò)程信息化施工。

2.6 實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的結(jié)構(gòu)頂升

在橋樁工程施工中，需要根據(jù)實(shí)際情況做好結(jié)構(gòu)頂升工作。若是施工中對(duì)鄰近的地鐵隧道造成一些影響，首先需要做好樁基的加固工作，實(shí)現(xiàn)對(duì)橋樁結(jié)構(gòu)上端的頂升處理，適當(dāng)?shù)脑鎏矶张_(tái)的高度，對(duì)其進(jìn)行加高處理，使得地鐵隧道的結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定性，確保整個(gè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，不會(huì)因?yàn)槟骋恍┬?wèn)題而導(dǎo)致橋梁施工被阻礙，甚至出現(xiàn)停工情況。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，現(xiàn)階段國(guó)家越來(lái)越重視橋樁施工各項(xiàng)工作的開展。為進(jìn)一步明確橋樁施工對(duì)地鐵隧道的影響，需要明確橋梁施工對(duì)城市發(fā)展的重要性。由于橋樁施工在城市基礎(chǔ)設(shè)施施工中作用性極大，故在實(shí)際施工時(shí)需要注重對(duì)其他類別建筑物的有效保護(hù)，首先對(duì)鄰近區(qū)域的地鐵工程做好情況熟知，結(jié)合當(dāng)前施工情況以及地質(zhì)情況做好分析，選擇合理的施工技術(shù)，制定有效的管控方案，確保損害發(fā)生之后可被有效處理掉，規(guī)避施工中潛在的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)橋梁施工的安全性，確保橋樁施工下的高質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙煥，郭丹烽，張雄健，等.橋樁施工對(duì)鄰近既有地鐵隧道影響研究[J].市政技術(shù)，2020（6）：154-159+164.

[2]田曉艷，谷拴成.地鐵隧道對(duì)鄰近既有橋樁影響及施工方法優(yōu)化[J].城市軌道交通研究，2017（20）：127-131.

[3]葉晶晶.地鐵隧道對(duì)鄰近既有橋樁影響及施工方法優(yōu)化[J].名城繪，2019（9）：1.

[4]楊贏，郭樹海，曹牧，等.橋梁樁基施工對(duì)鄰近地鐵隧道的影響分析[J].紹興文理學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)），2018

（2）：88-92+106.