高架橋施工對(duì)既有軌道交通結(jié)構(gòu)影響分析

王瑋

摘 要：高架橋是所有城市結(jié)構(gòu)中必不可缺的交通結(jié)構(gòu)，但是高架橋的施工勢必會(huì)對(duì)軌道交通產(chǎn)生結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。因此，如何避免并解決這些問題，就成了我們所需要重點(diǎn)分析。眾所周知，對(duì)于地鐵隧道附近高架橋，橋臺(tái)需要進(jìn)行數(shù)值模擬分析法來進(jìn)行測量。這就使我們?cè)谑┕ぶ?，既要?duì)高架橋有所了解，也要對(duì)所施工附近軌道交通情況有所探究。

關(guān)鍵詞：高架橋施工;軌道交通;結(jié)構(gòu);影響

中圖分類號(hào)：U239.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 前言

項(xiàng)目以地下線、地面線和高架線為主的城市軌道交通，這是解決大城市交通擁堵的有效手段，但是城市軌道交通在發(fā)展的過程中必然會(huì)遇到高架橋和現(xiàn)有的城市軌道交通結(jié)構(gòu)相互作用的情況。在施工前，必須需要對(duì)高架橋既有樁基礎(chǔ)進(jìn)行施工。對(duì)軌道交通結(jié)構(gòu)的影響進(jìn)行了評(píng)價(jià)和分析。地鐵隧道附近高架橋橋臺(tái)需要特別重視。高架橋施工進(jìn)行了數(shù)值模擬分析地鐵段采法隧道初始支護(hù)結(jié)構(gòu)可能產(chǎn)生的影響。穿越地鐵高架橋和城市軌道隧道高速公路橋梁以梁工程為基礎(chǔ)，將數(shù)值模擬方法應(yīng)用于橋梁上部結(jié)構(gòu)的施工上。在交叉碰撞中進(jìn)行安全分析。在重慶以現(xiàn)有跨度軌道結(jié)構(gòu)為背景，提出以高架橋市政道路工程為背景對(duì)影響軌道斷面最不利斷面的軌道結(jié)構(gòu)位移和變化進(jìn)行。分析與形式有關(guān)的安全沖擊計(jì)算與分析等。以這些分析來更好地為解決這些問題打下基礎(chǔ)。通過PLAXIS三維數(shù)值分析，對(duì)某道路交叉口橋梁橋墩高架橋施工進(jìn)行了分析。依托于城市高速公路高架橋項(xiàng)目，旁邊是運(yùn)營中的地鐵隧道，高架橋樁基、承臺(tái)及上部結(jié)構(gòu)施工對(duì)地鐵隧道運(yùn)營的影響研究和分析了形狀的影響。使用Midas/GTS有限元軟件建立了橋梁、隧道和車站的三維模型，對(duì)立交橋進(jìn)行了計(jì)算在施工過程中，位移變化、彎矩和評(píng)估施工方法和過程的安全性。

1 國內(nèi)外現(xiàn)狀

在一些發(fā)達(dá)國家，高架橋施工對(duì)鄰近既有構(gòu)筑物的影響研究較早，研究成果也較為肯定。但它在國內(nèi)并不完全適用，而中國作為一個(gè)正在崛起的大國，近年來在這一領(lǐng)域的投資有所增多，并且開始關(guān)注這一領(lǐng)域的研究。目前巖土工程中對(duì)隧道的研究主要集中在相鄰施工上，即側(cè)向隧道、下穿隧道和相鄰施工研究方法可分為理論分析、實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)和實(shí)地測量三大類。理論分析與研究可以分為純理論分析和數(shù)值分析。對(duì)于國內(nèi)與國外相對(duì)比而言，我們可以發(fā)現(xiàn)國外的高架橋施工較為先進(jìn)，先進(jìn)原因在于有統(tǒng)一的施工方式，以及統(tǒng)籌具備施工方案。在施工之前會(huì)對(duì)施工環(huán)境以及周圍安全情況進(jìn)行考究，以確保施工的順利安全進(jìn)行。相對(duì)比而言，國內(nèi)的施工就令人擔(dān)憂，大多數(shù)情況施工附近都是質(zhì)地較為堅(jiān)硬的巖層，就會(huì)給施工帶來不小的難度。同時(shí)，軌道交通也會(huì)被高架橋的施工所受影響，因此良好解決軌道交通與高架橋的兼容性，就是我們今天要討論的問題。

2 以工程概況為基礎(chǔ)探索

對(duì)于一個(gè)城市項(xiàng)目的高架橋而言，在原先本有的線路上建設(shè)新型高架橋，是一個(gè)較有難度的項(xiàng)目，同時(shí)，從南向北會(huì)跨越不少街道以及地鐵站與河流，這就是高架橋上所使用的混凝土結(jié)構(gòu)，需要堅(jiān)韌，因此我們可以了解到高架橋中經(jīng)常使用的有四種結(jié)構(gòu)形式，分別為組合梁連續(xù)鋼組合梁簡支鋼組合梁以及鋼箱組合梁。邊有彎曲過渡。正面是花瓶的形狀。中間墩沿橋向厚度相等，厚度為1.6 m;

過渡墩頂部通過曲線從1.6 m開始變化厚度為2.5 m。K3+560～K6+811高架橋主干線緊鄰正在建設(shè)的地鐵10號(hào)線。沿途有三個(gè)地鐵站，項(xiàng)目主干線高架橋（含引路）全長6 870 m，文華路立交橋至小南街段為雙向四車路小南街—深海立交橋段為雙向6車道，標(biāo)準(zhǔn)寬度23.5 m，全長6 034 m，全線有5對(duì)平行坡道，標(biāo)準(zhǔn)寬度8.25 m，有一條長坡道（包括進(jìn)場）2 337 m;拆除重建一座寬13 m、長39 m

的框架橋。地面道路寬度50 m～60 m，總長度7 008.35 m。沈海立交北引路長493 m，寬30.5 m～55 m。具體內(nèi)容包括擋土墻改造、道路改造、鋪裝和簡化撐桿式通道橋梁加寬。本項(xiàng)目主干道面積421 089 m2，其中機(jī)動(dòng)車道面積26 991 m2，

非混路面積為橋下隔離區(qū)面積54 346 m2;高架橋面積174 208.5 m2，框架橋面積508 m2。引路面積16 799 m2;深海立交橋北引路改造工程面積21 261 m2，對(duì)簡支板橋進(jìn)行拓寬面積33.5 m2。

3 資源地質(zhì)條件

根據(jù)鉆井資料，上層的巖層是長期沉淀下的可持續(xù)利用巖層，該巖層質(zhì)地較為堅(jiān)硬，基巖下白堊統(tǒng)白河?xùn)|組碎屑沉積巖組成，按類型和巖性可分為：第四紀(jì)全新世人工充填土層雜填：松散。平填土：微濕，主要由軟塑性粘土和砂土組成。全新世粘粒層，淤泥，粉質(zhì)粉砂、細(xì)砂：飽和、松散、粒狀②3粉質(zhì)黏土：塑、局部軟塑～塑。全新世海陸間砂質(zhì)土，粉質(zhì)細(xì)粒③2中砂：飽和、疏松、粒度較均勻3、細(xì)砂：飽和，稍致密，粒度比較均勻。⑤1塑料粉質(zhì)黏土：塑料;硬塑料粉末粘土：硬塑料。巖石風(fēng)化帶。⑥泥質(zhì)粉砂巖：芯硬似土，遇水易軟化。巖石風(fēng)化帶強(qiáng)烈。⑦1A泥質(zhì)粉砂巖：巖心以硬土為主柱狀，易被水軟化;⑦1B泥質(zhì)粉砂巖：巖心為短柱狀、扁平柱狀形狀，分裂;7。3A粉砂巖：芯體多以硬土柱形式存在，部分相交⑦3B粉砂巖：巖心呈破碎狀，扁平柱狀，風(fēng)化不明顯兩者均為局部嵌風(fēng)化核。巖石風(fēng)化帶。⑧1泥質(zhì)粉砂巖：粉質(zhì)結(jié)構(gòu)，中等厚度層狀結(jié)構(gòu)，巖石裂縫略發(fā)育，巖心多為柱狀砂質(zhì)構(gòu)造，薄層狀、中厚層狀構(gòu)造，裂縫微發(fā)育。場地地勢低、平坦，是土地表面多余水的排水區(qū)域。

4 施工監(jiān)測

高架橋在施工之前，應(yīng)及時(shí)觀測好高架橋的建設(shè)環(huán)境同時(shí)保證在建設(shè)的時(shí)候擁有一個(gè)平坦的土地條件，這也就要求對(duì)高架橋的建設(shè)地區(qū)選擇尤為重要。正在建設(shè)中，實(shí)際上正在建設(shè)中往往會(huì)出現(xiàn)與初代與其不同的情況需要去解決。初代設(shè)計(jì)以及對(duì)于問題的處理通常只是粗略的草圖解釋了初始建設(shè)地區(qū)的地理情況以及可能會(huì)發(fā)生的問題然而，由于會(huì)出現(xiàn)一定的不可控因素以及現(xiàn)場問題發(fā)生的不確定性，必須在施工現(xiàn)場進(jìn)行監(jiān)測，以保證工程的安全、順利進(jìn)行，并最終實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)項(xiàng)目的目標(biāo)。對(duì)已發(fā)生的問題進(jìn)行分析以及對(duì)可能發(fā)生的問題進(jìn)行檢測可供其他類似工程借鑒，指導(dǎo)類似工程建設(shè)參考和依據(jù)。作者參與了監(jiān)測方案的制定并在項(xiàng)目中實(shí)施。

4.1 監(jiān)測的主要內(nèi)容

為了降低建設(shè)的成本，我們要時(shí)刻對(duì)高架橋的建設(shè)進(jìn)行監(jiān)測防止其因?yàn)楸O(jiān)測不及時(shí)而導(dǎo)致的材料浪費(fèi)以及浪費(fèi)一定的人力物力甚至浪費(fèi)施工時(shí)間耽誤施工進(jìn)程。地鐵隧道結(jié)構(gòu)監(jiān)測地鐵隧道結(jié)構(gòu)水平位移和垂直位移監(jiān)測：地鐵隧道結(jié)構(gòu)水平位移和采礦垂直位移監(jiān)測使用具有一定科學(xué)依據(jù)的檢測設(shè)備。在檢測施工情況時(shí)候要及時(shí)反應(yīng)施工進(jìn)度，沿隧道進(jìn)行軸方向的布局。車站及輔助結(jié)構(gòu)、主體及區(qū)間、變形縫監(jiān)測、對(duì)于軌道幢的監(jiān)測以及軌道凈利附近土生的監(jiān)測要處于水平位移，同時(shí)，在施工現(xiàn)場也要進(jìn)行完整的監(jiān)測，監(jiān)測施工現(xiàn)場的環(huán)境，監(jiān)測施工現(xiàn)場周圍的安全情況，同時(shí)對(duì)施工零件的耐用性，要實(shí)時(shí)監(jiān)測。現(xiàn)場的安全施工文明情況也不可松懈，及時(shí)記錄與反饋，這些情況是使整個(gè)工程順利完成進(jìn)行下去，必不可缺的因素。

4.2 監(jiān)測控制標(biāo)準(zhǔn)、原則和預(yù)警

根據(jù)《城市軌道交通工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（GB 50911—2013），對(duì)既有線路隧道結(jié)構(gòu)進(jìn)行變形控制制定標(biāo)準(zhǔn)值的監(jiān)測和控制。地鐵車站和隧道結(jié)構(gòu)豎向累積位移：下沉或上升6 mm，或變化率1 mm/d地鐵車站和隧道結(jié)構(gòu)的累積水平位移為6 mm，或變化率為1 mm/d車站與輔助結(jié)構(gòu)之間、主體與間距與變形縫之間沉降差為2 mm，或變化率為1 mm/d。地鐵隧道間隙收斂為4 mm，或變化率為1 mm/d;軌道床層豎向位移控制值為±4 mm，水平位移控制值為4 mm，或變化率為1 mm/d。軌道靜態(tài)形狀和位置變化，根據(jù)沈陽運(yùn)行支線維修規(guī)程的要求，進(jìn)行垂直位移控制確定系統(tǒng)值為±4 mm，水平位移控制值為4 mm，或變化率為1 mm/d。土壤深部水平位移控制系統(tǒng)值為20 mm，即變化率2 mm/d，地表沉降控制值為20 mm，即變化率2 mm/d。高架橋工程施工監(jiān)控過程中，高架橋工程施工可分為：高架橋施工、承臺(tái)施工橋墩施工、橋梁架設(shè)施工。對(duì)待將要實(shí)行的方案要有合理的規(guī)劃與計(jì)劃，本文深刻討論了高架橋施工的問題，高架橋的建設(shè)勢必會(huì)影響軌道交通，因此就應(yīng)對(duì)軌道交通的現(xiàn)實(shí)有所了解，才能處理好這些問題。最重要的是在建設(shè)初期要確定高架橋的附近是否存在軌道交通，以及是否會(huì)對(duì)軌道交通產(chǎn)生影響。因此要實(shí)施檢測施工進(jìn)度以及施工的方案可行性，以免在施工時(shí)產(chǎn)生不必要的麻煩。根據(jù)工程要求，旋挖鉆機(jī)在高架橋施工方案中應(yīng)分層、分段完成樁孔，因?yàn)椴糠窒噜彉毒嘣诓痪玫膶恚瑢⒉捎么驑兜姆椒▉砭S持泥水之間的土壓力平衡。同時(shí)，在鉆機(jī)施工前將保護(hù)筒打入土壤中。為減少樁基礎(chǔ)周圍土體的過度波動(dòng)，鉆孔后應(yīng)立即清理泥漿，準(zhǔn)備混凝土。水泥的混合使高架橋有較強(qiáng)的堅(jiān)韌性并進(jìn)行最終養(yǎng)護(hù)成型。在臨近施工前也應(yīng)該對(duì)高架橋進(jìn)行最終測量保證其實(shí)施的可行性。為了保證可行性，我們一定要在討論之后進(jìn)行施工方案，切忌盲目施工而帶來的安全隱患，以及資源浪費(fèi)。

5 結(jié)語

（1）安全評(píng)價(jià)計(jì)算結(jié)果表明擬建工程在施工過程中既有地鐵結(jié)構(gòu)的變形和裂縫能夠滿足控制指標(biāo)的要求。

（2）施工前必須對(duì)隧道位置進(jìn)行現(xiàn)場復(fù)測、地面放樣和施工現(xiàn)場實(shí)際施工時(shí)，明確標(biāo)記，確保樁基礎(chǔ)和隧道的階段準(zhǔn)確的位置。在信息化引導(dǎo)施工過程中，必須利用隧道的內(nèi)部部分動(dòng)態(tài)監(jiān)測設(shè)備，并根據(jù)施工面積和施工進(jìn)度及時(shí)調(diào)整監(jiān)測經(jīng)常、及時(shí)采集變形數(shù)據(jù)，指導(dǎo)施工反饋。

（3）應(yīng)充分考慮樁基施工對(duì)鄰近地鐵隧道結(jié)構(gòu)的影響。優(yōu)化施工工藝，避免列車運(yùn)行時(shí)間，選擇合理的防護(hù)措施。針對(duì)于樁基礎(chǔ)與隧道結(jié)構(gòu)凈距離小于3 m的區(qū)域，建議在樁基礎(chǔ)上施工試樁前，對(duì)施工機(jī)械設(shè)備、泥漿比參數(shù)、施工擾動(dòng)等因素進(jìn)行優(yōu)化。在非原位測試的情況下，測量孔應(yīng)布置在相應(yīng)的參考距離處監(jiān)測措施，對(duì)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行反分析，指導(dǎo)施工，為后續(xù)現(xiàn)場施工提供依據(jù)。

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