鋼便橋在超淺埋暗挖隧道施工中的應(yīng)用

王旭朝

摘要 在我國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)飛速發(fā)展的形勢(shì)下，國(guó)內(nèi)地面及地上空間的利用已不能滿足當(dāng)前經(jīng)濟(jì)的需求，地下空間的開(kāi)發(fā)成為基礎(chǔ)建設(shè)中的重點(diǎn)研究方向，超淺埋暗挖隧道成為城市地下空間開(kāi)發(fā)中一道關(guān)鍵的施工工藝。在城市建設(shè)開(kāi)發(fā)中，常因征地拆遷難而壓縮施工的可利用范圍，因此，如何安全地利用隧道洞口頂部的平臺(tái)成為開(kāi)辟場(chǎng)地的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。鋼便橋的應(yīng)用，有效解決了淺埋暗挖隧道頂部空間的安全使用問(wèn)題，文章結(jié)合深圳市龍瀾大道北延段（含樟新路）工程施工對(duì)該應(yīng)用做出總結(jié)，可為類似工程提供參考。

關(guān)鍵詞 地下空間；超淺埋暗挖隧道；隧頂安全；鋼便橋

中圖分類號(hào) U445.55 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2024）05-0063-04

0 引言

暗挖法施工有效緩解了城市用地的緊張，極大地提升了城市的建設(shè)速度。鋼便橋的設(shè)計(jì)在道路施工中常常被引用到施工便道、交通疏解便道等用途中，用來(lái)跨越山谷河流、既有構(gòu)筑物，實(shí)現(xiàn)立體交叉功能的實(shí)現(xiàn)，鋼便橋與超淺埋暗挖隧道的相結(jié)合，不僅拓寬了狹小的施工場(chǎng)地，同時(shí)也提高了隧道施工的安全系數(shù)，為城市的建設(shè)發(fā)展增添了安全保障。

1 工程概況

龍瀾大道北延段（含樟新路）工程位于深圳市龍華區(qū)福城街道，南起觀光路～龍瀾大道交叉口，北至外環(huán)高速新圍互通。該工程由橋梁段、路基段、隧道段三大部分組成。隧道工程起始里程為K1+505～K2+400，由U形槽段、明挖暗埋段、蓋挖段及暗挖隧道段等四部分組成。其中1#暗挖隧道進(jìn)口鄰近富士康工業(yè)園、章閣城市公園山體。

坡腳位置距離1#隧道右線井口最小距離4 m，是通往左線施工的唯一通道，同時(shí)隧道頂部平臺(tái)是材料倒運(yùn)、土方外運(yùn)的唯一中轉(zhuǎn)平臺(tái)。1#隧道洞口平面關(guān)系位置圖詳見(jiàn)圖1。

1#隧道設(shè)計(jì)斷面178.75 m2，為雙洞雙線三車道，隧道埋深2.5～24 m，由明挖基坑進(jìn)洞施工，洞口段埋深僅2.5 m，屬超淺埋暗挖隧道。

2 隧道頂部加固方案

2.1 總體方案

隧道頂部平臺(tái)是該工程條件下唯一的施工通道及物料中轉(zhuǎn)平臺(tái)，為確保淺埋暗挖隧道的安全性，在平臺(tái)處搭建鋼便橋的形式跨越隧道開(kāi)挖范圍，通過(guò)鋼便橋主次梁將施工荷載傳遞至便橋兩端的鋼管樁及既有圍護(hù)樁上，以分散淺埋暗挖隧道頂部的荷載，確保施工安全[1]。鋼便橋與隧道結(jié)構(gòu)位置關(guān)系圖詳見(jiàn)圖2。

2.2 方案比選

根據(jù)對(duì)施工車輛載重通行的統(tǒng)計(jì)，最大載重為10 m3混凝土罐車，鋼便橋設(shè)計(jì)荷載按50 t考慮。

傳統(tǒng)鋼便橋常采用貝雷片、64式軍用梁等形式。貝雷片自身高度1.5 m，軍用梁高度1.66 m。貝雷片和軍用梁詳見(jiàn)圖3和圖4。

為滿足50 t的荷載要求，貝雷片及64式軍用梁均需采用下沉式滿布的方式布置，下沉式布置中橋面與原始地面高差較大（約2 m），增加與周邊道路的順接難度大，造價(jià)高。

該工程通過(guò)比選，最終采用I63a工字鋼為主梁、I20a工字鋼為次梁的組合方式降低橋面與周邊環(huán)境的高差（約1 m），進(jìn)而也節(jié)約了工程成本。

2.3 設(shè)計(jì)參數(shù)

左幅鋼便橋橋面寬7～17 m，橋跨27.5～30.3 m，右幅鋼便橋橋面寬3.9～7.1 m，橋跨21.8～22.22 m。在左右線隧道邊線兩側(cè)分別設(shè)置一排Φ630鋼管樁，樁間距4 m，樁長(zhǎng)25 m，樁身灌注C30混凝土，樁頂布置I63a雙拼工字鋼橫梁。鋼便橋以I63a雙拼工字鋼為主梁架設(shè)在兩端的樁頂橫梁上，主梁間距0.49～1.16 m。次梁采用I20a工字鋼，間距0.2 m。局部橫梁以基坑圍護(hù)樁基優(yōu)化后作為支撐基礎(chǔ)，橋面采用1 cm防滑鋼板滿鋪。

通過(guò)Midas建立模型，并進(jìn)行受力分析計(jì)算：

最大正應(yīng)力為σx=137 MPa <190 MPa；

最大剪應(yīng)力為τ=14 MPa <110 MPa；

最大撓度為 f=46 mm <50 mm，均滿足要求。

橋面底部高于地面20 cm，能夠保障橋體受載后不會(huì)將荷載傳遞至隧頂。鋼便橋平面布置圖詳見(jiàn)圖5，斷面圖詳見(jiàn)圖6和圖7。

3 鋼便橋安裝

首先安排旋挖機(jī)對(duì)管樁進(jìn)行引孔施工，引孔完成后履帶吊進(jìn)場(chǎng)采用釣魚(yú)法施工鋼管樁，履帶吊布置在兩個(gè)隧道中間、右線隧道右側(cè)便道上，逐孔進(jìn)行施工安裝鋼構(gòu)件及橋面結(jié)構(gòu)，直到完成安裝。

3.1 鋼管樁施工

3.1.1 引孔

引孔采用旋挖鉆機(jī)進(jìn)行施工，成孔操作如下：

（1）鉆機(jī)就位。鉆機(jī)就位前對(duì)作業(yè)場(chǎng)地進(jìn)行平整，確保鉆機(jī)的水平，鉆機(jī)就位后，檢查鉆機(jī)儀表是否滿足水平度及垂直度的要求。確保無(wú)誤后，采用降低鉆頭，對(duì)準(zhǔn)樁位中心，并在樁位四周采用十字交叉法進(jìn)行護(hù)樁，用以復(fù)核樁心是否偏位[2]。

（2）取土成孔。施工前準(zhǔn)備好泥漿箱及膨潤(rùn)土等造漿設(shè)備，成孔過(guò)程中，根據(jù)地下水位情況及地質(zhì)判斷是否需要增加泥漿護(hù)壁。

鉆進(jìn)過(guò)程中，時(shí)刻注意鉆機(jī)的垂直度數(shù)據(jù)顯示，確?？咨淼拇怪薄?/p>

3.1.2 鋼管柱安裝

在鋼管樁樁頭上兩側(cè)焊接吊環(huán)，用吊車將其垂直吊起，按照樁位放下。隨后采用震動(dòng)錘通過(guò)液壓鉗夾住鋼管樁，復(fù)核樁體垂直度及位置，并在鋼便橋上設(shè)置導(dǎo)向裝置，確保樁體在錘擊過(guò)程中始終保持垂直。符合要求后，開(kāi)動(dòng)錘將樁打入土中。根據(jù)鋼管柱的貫入度（≤5 cm/min）及設(shè)計(jì)標(biāo)高判定承載力是否滿足要求，是否仍需進(jìn)行打入[3]。

3.1.3 鋼管柱連接

管樁之間用20號(hào)槽鋼焊聯(lián)，同時(shí)在鋼管柱頂部焊接鋼板完全覆蓋鋼管柱，增大橫梁與鋼管柱的受力面積，將蓋梁部分的荷載有效傳遞給管樁。

3.1.4 橫梁安裝

橫梁采用雙拼I63a工字鋼，根據(jù)鋼管柱間距，在加工廠預(yù)先下料加工雙拼工字鋼運(yùn)往施工現(xiàn)場(chǎng)，利用履帶吊將成品橫梁安裝至鋼管柱上進(jìn)行修正，保證橫梁與鋼管柱中心對(duì)應(yīng)，隨后將橫梁與鋼管柱頂部鋼板焊接牢固。

3.2 鋼便橋上部結(jié)構(gòu)安裝

利用現(xiàn)有便道或場(chǎng)地內(nèi)平臺(tái)，將工字鋼主梁成組吊裝就位，工字鋼主梁在場(chǎng)地內(nèi)組裝，用履帶吊將工字鋼逐片或雙拼工字鋼吊起，防止加工平臺(tái)上，工字鋼接長(zhǎng)采用鋼板滿焊焊接接長(zhǎng)。

工字鋼主梁拼裝好后用吊車安裝至鄰近橫梁上，吊放時(shí)應(yīng)注意吊車的穩(wěn)定性。工字鋼主梁安裝后，工字鋼主梁上設(shè)置I20a工字鋼橫梁，橫梁與主梁之間焊接固定，然后用橋面板滿鋪橋面，橋面板與橫梁再焊接連接，確保橫梁與橋面板牢固地焊接在橫梁之上[4]。

為防止主梁在汽車沖擊荷載的作用下，發(fā)生縱向和橫向位移，主梁應(yīng)與蓋梁采用12號(hào)槽鋼焊連接。

3.3 鋼便橋防護(hù)

（1）鋼便橋外側(cè)布置鋼管護(hù)欄，焊在鋼便橋上，底部增加踢腳板，按照市政工程要求涂刷警示色，安裝警示標(biāo)語(yǔ)。

（2）在鋼便橋入口設(shè)置崗?fù)ず驼{(diào)度員，以及車輛限重標(biāo)志牌。鋼便橋要安排專門的衛(wèi)生打掃人員，保證鋼便橋的清潔。

（3）在鋼便橋上布置燈帶、爆閃燈等，提供夜間照明及警示作用。

3.4 鋼便橋施工控制要點(diǎn)

3.4.1 鋼管柱施工控制要點(diǎn)

（1）鋼管柱的平面位置及垂直度是其施工的質(zhì)量控制要點(diǎn)，在鋼管樁初期壓入土層后，應(yīng)及時(shí)對(duì)樁位和垂直度進(jìn)行負(fù)責(zé)，偏差滿足要求后，再進(jìn)行下步的錘擊工作，錘擊過(guò)程中應(yīng)不斷對(duì)樁身垂直度進(jìn)行復(fù)測(cè)。

（2）鋼管樁樁長(zhǎng)及承載力的控制對(duì)橋體的最大承載力影響極大，鋼管樁的最終樁尖標(biāo)高應(yīng)根據(jù)樁體入土深度決定，應(yīng)保證鋼管樁滿足入土深度及樁底承載力。在鋼管樁達(dá)到了設(shè)計(jì)入土深度，但鋼管樁貫入速度仍較快的情況下，可選擇錘擊數(shù)進(jìn)行復(fù)核[5]。

3.4.2 橫梁及上部結(jié)構(gòu)安裝控制要點(diǎn)

（1）橫梁安裝時(shí)應(yīng)控制好梁頂標(biāo)高及梁體的水平度，

施工中可通過(guò)鋼板進(jìn)行調(diào)節(jié)；橫梁安裝完成后，增加與樁頂蓋板之間的防傾覆角板，確保梁體的穩(wěn)固性。

（2）根據(jù)吊車的起吊距離、最大起吊重量合理排布上部結(jié)構(gòu)分片面積，工字鋼主梁與連接鋼板之間焊接牢固，安裝至橫梁后，與橫梁之間增加防位移裝置，防止橋體因車輛行駛的沖擊力產(chǎn)生位移。

（3）應(yīng)逐個(gè)部位檢查各連接件之間的焊接質(zhì)量。

4 監(jiān)測(cè)和維護(hù)

鋼便橋安裝完成后，及時(shí)在地表、鋼便橋橋身等位置布置沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，采集初始值。在鋼便橋使用期間，每日對(duì)隧道頂部地面、橋體變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)。同時(shí)定期對(duì)鋼便橋的各連接點(diǎn)、橋面板等部位進(jìn)行檢修維護(hù)。

5 結(jié)論

綜合來(lái)看，在狹小空間下鋼便橋的應(yīng)用能夠有效解決淺埋暗挖法施工場(chǎng)地利用難的問(wèn)題，將僅能單洞掘進(jìn)拓展為雙線同步掘進(jìn)，提高了隧道施工的整體效率，保障了隧道施工的基本安全。

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