軟土地區(qū)涉河橋隧合建減沉施工技術(shù)研究

摘 "要：針對(duì)涉河地下空間隧道和高架路橋建設(shè)工程，因周邊環(huán)境復(fù)雜，場(chǎng)區(qū)交通壓力大，依托235國(guó)道杭州老余杭至五常段改建工程，通過河道臨時(shí)改遷，提出橋隧共線共面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念，研發(fā)一種軟土地區(qū)涉河橋隧合建減沉施工技術(shù)，為類似工程施工提供借鑒。

關(guān)鍵詞：墻式墩；橋隧合建；遷改；樁基；軟土地區(qū)

中圖分類號(hào)：U231.4 " " "文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A " " " " "文章編號(hào)：2095-2945（2024）20-0158-05

Abstract： In view of the river-related underground space tunnel and viaduct construction project， due to the complex surrounding environment and high traffic pressure， relying on the reconstruction project of the section from Laoyuhang to Wuchang sections of National Highway 235 in Hangzhou， through the temporary transformation of the river， the design concept of coplanar structure of bridge and tunnel is put forward. In this paper， a construction technology for reducing the settlement of river-crossing bridges and tunnels in soft soil area is developed， which can be used as a reference for similar projects.

Keywords： wall pier; joint construction of bridge and tunnel; relocation; pile foundation; soft soil area

城市交通是城市建設(shè)的重要內(nèi)容，當(dāng)前著眼于建設(shè)現(xiàn)代化國(guó)際城市，正不斷完善城區(qū)路網(wǎng)建設(shè)，地下空間隧道和高架路橋開發(fā)促使交通環(huán)境變得高效暢通。為避免相互施工干擾過大和結(jié)構(gòu)變形安全影響，兩者普遍采取分開設(shè)計(jì)、獨(dú)立建設(shè)，但隨著場(chǎng)地空間資源不斷緊缺，交通線網(wǎng)難免縱橫交錯(cuò)相互關(guān)聯(lián)，尤其是當(dāng)交通建設(shè)線路涉及河道交叉時(shí)，既要保障既有河流的正常疏浚和道路交通導(dǎo)向，也要滿足建設(shè)工程質(zhì)量安全是涉河交叉工程建設(shè)的難題。國(guó)內(nèi)外學(xué)者也開展大量研究，楊家熙[1]提出了地鐵車站、高架橋同位組合體結(jié)構(gòu)。方迎利[2]將地鐵與高架橋結(jié)構(gòu)結(jié)合，有利于減小對(duì)既有建筑的影響，同時(shí)降低了拆遷工作和施工風(fēng)險(xiǎn)。趙月[3]依托廈門市地鐵雙線換乘車站，對(duì)城市橋梁下設(shè)置地鐵車站的設(shè)計(jì)思路進(jìn)行闡述。靳貴龍[4]基于廈門市地鐵T型換乘車站與市政高架橋梁合建工程，通過有限元分析，對(duì)高架橋梁荷載下的地鐵車站結(jié)構(gòu)的受力和穩(wěn)定性方面進(jìn)行了研究。王金山[5]依托合肥軌道交通1號(hào)線水陽江路站，對(duì)城市橋梁與地鐵車站同期同位合建的設(shè)計(jì)思路進(jìn)行闡述。陳海勇等[6]為確保復(fù)雜環(huán)境下地鐵車站的施工安全，以成都地鐵中醫(yī)學(xué)院站“站橋合一”模式及深基坑蓋挖施工為例，總結(jié)探討了地鐵車站施工的安全風(fēng)險(xiǎn)類型和風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)措施。

針對(duì)這類涉河地下空間隧道和高架路橋建設(shè)工程，在僅有的場(chǎng)地空間資源和河道軟土地質(zhì)情況下橋隧合建，具有交通壓力大、施工組織管理難度大、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和安全性要求高等難點(diǎn)，因此，開發(fā)一種集約化、立體化的橋隧合建結(jié)構(gòu)形式是解決城市交叉工程建設(shè)的關(guān)鍵，也是保證工程質(zhì)量和工期的核心。在河道臨時(shí)改遷基礎(chǔ)上，本文提出了在建橋隧共線共面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念，并對(duì)軟土地區(qū)涉河段橋隧合建施工關(guān)鍵技術(shù)展開研究，解決了類似工程技術(shù)復(fù)雜難點(diǎn)問題。

1 "工程概況

235國(guó)道杭州老余杭至五常段改建工程是新建杭州火車西站的配套工程。該工程施工條件復(fù)雜：明挖交通隧道與通義港河道交叉，河道呈Y字形，最寬處為80 m左右，汛期最高水位4.01 m，該河需要遷改和復(fù)位；隧道主體結(jié)構(gòu)與上方高架橋梁需要共建，隧道頂板上部新建墻式墩作為橋梁基礎(chǔ)；隧道基坑兩側(cè)緊鄰在建高架橋梁匝道，兩者相距8 m，導(dǎo)致基坑施工場(chǎng)地狹窄，如圖1所示。

2 "結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與實(shí)施方式

2.1 "橋隧合建結(jié)構(gòu)立體化

地下空間隧道采用單箱型三室框架結(jié)構(gòu)，由下向上平順施工，同時(shí)于隧道頂板上方新建6 m×20 m矮T梁通義港大橋，如圖2（a）所示。通義港橋與隧道合建采取“共交通路線”設(shè)計(jì)模式，隧道整體結(jié)構(gòu)作為高架橋梁下部基礎(chǔ)，隧道頂板設(shè)置上翻梁，尺寸為3.5 m×4.5 m，高架橋墻式墩柱基礎(chǔ)與隧道頂板上翻梁固結(jié)施工，整體結(jié)構(gòu)共面合建，如圖2（b）所示。

2.2 "減沉樁基土體加固

針對(duì)軟土地區(qū)大體積結(jié)構(gòu)施工過程中及工后產(chǎn)生較大沉降、危害結(jié)構(gòu)安全問題，本施工技術(shù)在隧道結(jié)構(gòu)底板下部采用樁基與φ850@600三軸攪拌樁滿堂加固減沉措施相結(jié)合，與土體共同承擔(dān)上部橋隧結(jié)構(gòu)荷載，將橋隧組合荷載有效傳遞，充分發(fā)揮減沉樁的作用，優(yōu)化樁量設(shè)計(jì)。如圖3所示。

2.3 "主體結(jié)構(gòu)施工順序及河道恢復(fù)

通義港大橋分為橋隧合建主線部分及兩側(cè)匝道橋部分，具體施工階段如下。

階段一：先施工4號(hào)基坑隧道主體結(jié)構(gòu)；階段二：施工橋隧合建部分墩柱，以隧道頂板上翻梁為基礎(chǔ)，先澆筑底部上翻梁并預(yù)埋墩柱鋼筋，再立模澆筑墻式墩及其蓋梁。此外，兩側(cè)匝道橋下部樁基礎(chǔ)同步施工，樁基埋設(shè)永久鋼護(hù)筒；階段三：施工兩側(cè)匝道墩柱，先澆筑底部樁頂系梁并預(yù)埋墩柱鋼筋，再立模澆筑柱式墩及其上部橋面結(jié)構(gòu)，同步施工橋隧合建上部橋面結(jié)構(gòu)；階段四：主體結(jié)構(gòu)施工完畢后破除原有基坑兩側(cè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)，并開挖兩側(cè)匝道橋投影區(qū)域土體；階段五：將河道永久恢復(fù)到通義港橋下。施工步驟流程如圖3—圖5所示。

3 "施工工藝流程及操作要點(diǎn)

涉河橋隧合建減沉施工工藝流程，如圖6所示。

3.1 "基坑底減沉樁及滿堂加固

4號(hào)隧道基坑底部土體采用滿堂加固，基底以下深度4 m采用φ850@600水泥攪拌樁加固，并打設(shè)旋挖成孔減沉樁，樁長(zhǎng)30 m，共同承載上部橋隧組合荷載。待地基加固完成后場(chǎng)地硬化及施工圍護(hù)結(jié)構(gòu)，地下連續(xù)墻施工工序：導(dǎo)墻施工→成槽和泥漿護(hù)壁→下放鋼筋籠→插入導(dǎo)管→澆筑砼→下一幅槽段循環(huán)成墻。

3.2 "隧道主體結(jié)構(gòu)施工

主體結(jié)構(gòu)豎向：底板→側(cè)墻、中隔墻（鋼模）→頂板及剩余側(cè)墻、中隔墻共同澆筑→隧道頂板上翻梁，垂直分3層進(jìn)行施工。主體結(jié)構(gòu)施工分塊及分層情況如圖7所示。

3.3 "高架橋墻式墩與隧道頂板上翻梁固結(jié)施工

通義港大橋墩柱為4 m寬的7塊墻體式墩柱，以隧道頂板上翻梁為基礎(chǔ)，先澆筑底部上翻梁并預(yù)埋墩柱鋼筋，再立模澆筑墻式墩。澆筑模板應(yīng)采用定型大塊鋼模，墩柱模板制作完成后應(yīng)進(jìn)行試拼，檢查模板的剛度、平整度、接縫密合性及結(jié)構(gòu)尺寸等，如圖8和圖9所示。

3.4 "高架橋蓋梁及匝道施工

支架平臺(tái)搭設(shè)順序：測(cè)量放線→安放底座→安裝立桿→安裝水平桿→安裝斜桿→依照上述步驟逐層向上安裝→鋪設(shè)平臺(tái)，蓋梁鋼筋綁扎并澆筑成型，如圖10和圖11所示。

兩側(cè)匝道橋樁基礎(chǔ)施工，采用沖擊鉆打樁機(jī)和旋挖鉆設(shè)備，靠近基坑一側(cè)的樁基埋設(shè)永久鋼護(hù)筒，鋼護(hù)筒直徑1.5 m，壁厚為12 mm；兩側(cè)匝道施工墩柱，先澆筑底部樁頂系梁并預(yù)埋墩柱鋼筋，再立模澆筑柱式墩。

3.5 "隧道頂板兩側(cè)地連墻破除

為恢復(fù)通義港河道需將匝道與基坑之間頂板以上部分地連墻破除聯(lián)通，破除范圍：2 m擋墻+0.9 m冠梁+冠梁以下2.6 m的地連墻，將匝道底部與主線橋的底部聯(lián)通，如圖12所示。

3.6 "橋面及匝道結(jié)構(gòu)施工

在蓋梁上部架設(shè)預(yù)支6 m×20 m矮T梁施工，中間空余部位設(shè)置中央分隔帶。兩側(cè)匝道蓋梁鋼筋綁扎支模澆筑，如圖13所示。

4 "施工效果分析

本文針對(duì)軟土地區(qū)涉通義港河高架路與明挖隧道合建交叉工程，利用施工現(xiàn)場(chǎng)有限場(chǎng)地空間資源，合理施工組織協(xié)調(diào)，對(duì)既有河道臨時(shí)改遷，開挖4號(hào)基坑施工，通過提出共線共面的設(shè)計(jì)理念，將隧道頂板設(shè)置上翻梁作為橋梁基礎(chǔ)，與高架橋的墻式墩柱固結(jié)在一起，實(shí)現(xiàn)橋隧合建，節(jié)約交通空間資源，保障了基坑正常開挖施工和河道流通。

綜上所述，本施工技術(shù)在保障交通的情況下，充分利用有限的場(chǎng)地資源，合理組織施工協(xié)調(diào)，提出涉河橋隧合建的施工技術(shù)方法，節(jié)約空間資源，河道改遷恢復(fù)，減少了施工中對(duì)現(xiàn)狀河道的影響，總體降低的施工安全風(fēng)險(xiǎn)，大大減小建設(shè)成本，與傳統(tǒng)施工技術(shù)更加安全可靠，綜合經(jīng)濟(jì)技術(shù)效益顯著。

5 "結(jié)論

本文以依托235國(guó)道杭州老余杭至五常段改建工程，提出了一種軟土地區(qū)涉河橋隧合建減沉施工技術(shù)，得出以下結(jié)論。

1）高架路橋與地下空間隧道合建采取“共交通路線”設(shè)計(jì)模式，地下空間隧道采用單箱型三室框架結(jié)構(gòu)，由下向上平順施工。隧道整體結(jié)構(gòu)作為橋梁下部基礎(chǔ)，在隧道頂板設(shè)置上翻梁并與高架橋的墻式墩固結(jié)，實(shí)現(xiàn)“共豎向結(jié)構(gòu)面”合建形式，節(jié)約了交通空間資源，降低建設(shè)工程成本。

2）隧址位于軟土地區(qū)，為降低大體積結(jié)構(gòu)施工過程中及工后產(chǎn)生較大沉降的安全隱患，在隧道結(jié)構(gòu)底板下部采用樁基與滿堂加固減沉措施相結(jié)合，將橋隧組合荷載有效傳遞，充分發(fā)揮減沉樁的作用，優(yōu)化樁量設(shè)計(jì)，減少建設(shè)成本。

3）涉及既有河道交叉施工，通過河道臨時(shí)改遷至一期3號(hào)基坑頂板上方，待4號(hào)基坑隧道結(jié)構(gòu)完成后將河道永久改至通義港橋下方（隧道頂板上方），保障了4號(hào)基坑正常開挖施工和河道南北向的正常流通，避免了通義港河汛期導(dǎo)流困難。

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