南京地鐵10號(hào)線盾構(gòu)下穿青年河橋托換結(jié)構(gòu)自動(dòng)化監(jiān)測分析

摘" 要：以南京地鐵10號(hào)線盾構(gòu)下穿青年河橋?yàn)閷?shí)際工程背景，采用現(xiàn)場實(shí)測的手段，分析盾構(gòu)下穿對(duì)青年河橋及其樁基托換結(jié)構(gòu)的影響。研究結(jié)果表明，在盾構(gòu)下穿青年河橋的過程中，橋梁基礎(chǔ)沉降變化較小，滿足橋梁沉降控制要求，同時(shí)，各階段橋梁基礎(chǔ)的應(yīng)力變化也在規(guī)范范圍內(nèi)，說明橋梁樁基托換工程施工是安全的。對(duì)于監(jiān)測數(shù)據(jù)存在的明顯波動(dòng)段，變化主要發(fā)生在截樁過程及截樁結(jié)束后的填土階段，在明顯突變后，曲線逐漸趨于平緩，后續(xù)仍可以持續(xù)關(guān)注監(jiān)測數(shù)據(jù)，及時(shí)預(yù)警，防止在運(yùn)營過程中出現(xiàn)沉降及應(yīng)力過大的情況。研究結(jié)論可為未來相似工程的盾構(gòu)隧道下穿提供合理的理論參考與借鑒。

關(guān)鍵詞：盾構(gòu)法；切樁；樁基托換；現(xiàn)場測試；自動(dòng)化檢測

中圖分類號(hào)：U455.43" " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " " 文章編號(hào)：2095-2945（2025）03-0086-05

Abstract： Taking Nanjing Metro Line 10 as the actual engineering background， the impact of shield penetration on Qingnian River Bridge and its pile underpinning structure is analyzed by using field measurement. The research results show that during the process of tunneling the Qingnian River Bridge under the shield， the settlement of the bridge foundation changes little， which meets the bridge settlement control requirements. At the same time， the stress changes of the bridge foundation at each stage are also within the scope of the specification， indicating that the bridge pile foundation underpinning project construction is safe. For the obvious fluctuation period in the monitoring data， the changes mainly occur during the pile cutting process and the filling stage after the pile cutting is completed. After the obvious sudden change， the curve gradually tends to flatten out. In the future， we can still continue to pay attention to the monitoring data and provide timely warnings to prevent settlement and excessive stress occur during operation. The research conclusions can provide reasonable theoretical reference and reference for future tunnel penetration of similar projects.

Keywords： shield method; pile cutting; pile underpinning; field testing; automated testing

隨著我國基礎(chǔ)建設(shè)行業(yè)的快速推進(jìn)，盾構(gòu)工法具有開挖速度快，安全性高和地面擾動(dòng)小等多項(xiàng)特點(diǎn)[1-5]，因此被廣泛應(yīng)用于城市軌道交通的建設(shè)[6]。然而，盾構(gòu)隧道在施工過程中不可避免地會(huì)穿越橋梁或建構(gòu)筑物群樁，受既有建構(gòu)筑物的影響，盾構(gòu)隧道的開挖存在諸多風(fēng)險(xiǎn)[7-9]。同時(shí)，城市地下空間的大規(guī)模開發(fā)，使得地鐵隧道施工遇到的地質(zhì)條件愈加復(fù)雜[10-12]。盾構(gòu)隧道穿越群樁時(shí)，會(huì)造成群樁額外的內(nèi)力和位移場，降低樁的承載力，尤其是在軟土地基中[13]。當(dāng)橋梁樁基礎(chǔ)侵入隧道線路時(shí)，為了減少對(duì)橋梁及其上部結(jié)構(gòu)的影響，常規(guī)的處理策略主要是在盾構(gòu)機(jī)切樁前，通常對(duì)橋梁采取加固和樁基托換等安全措施[14-15]。

基于此，本研究以南京地鐵10號(hào)線盾構(gòu)下穿青年河橋?yàn)閷?shí)際工程背景，采用現(xiàn)場實(shí)測的手段，分析了盾構(gòu)下穿對(duì)青年河橋及其樁基托換結(jié)構(gòu)的影響。

1" 工程概況

南京地鐵10號(hào)線二期工程七橋甕公園站—楊莊站區(qū)間為雙線隧道，采用土壓平衡盾構(gòu)機(jī)施工，左線隧道先行掘進(jìn)，右線后行。區(qū)間隧道外徑為6.2 m，內(nèi)徑為5.5 m，襯砌采用預(yù)制鋼筋混凝土管片，管片厚0.35 m，環(huán)寬1.2 m，錯(cuò)縫拼裝。區(qū)間雙線隧道下穿青年河橋時(shí)，與青年河橋南半幅4根橋樁沖突，1#和8#橋樁侵入右線隧道斷面，4#和11#橋樁侵入左線隧道斷面，盾構(gòu)隧道下穿青年河橋工程示意圖如圖1所示。青年河橋分為南北2幅橋，上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)應(yīng)力混凝土T梁，下部為柱式橋臺(tái)，采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，樁徑1.2 m，樁端持力層為中風(fēng)化巖。北半幅寬約30.34 m、跨徑30 m、樁長29 m，南半幅寬約28.35 m、跨徑30 m、樁長34 m。

若盾構(gòu)直接切樁，剩余樁長的樁側(cè)摩阻力遠(yuǎn)小于單樁設(shè)計(jì)承載力值。為了保護(hù)青年河橋橋梁結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定，同時(shí)確保地鐵盾構(gòu)隧道順利推進(jìn)，采取擴(kuò)大基礎(chǔ)托換后盾構(gòu)切樁穿越的施工方案。擴(kuò)大基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工完成后，截除底板以下50 cm的橋梁原樁基，將原樁體與擴(kuò)大基礎(chǔ)體系進(jìn)行剝離，減少后期盾構(gòu)切樁穿越時(shí)對(duì)橋梁體系的擾動(dòng)，盾構(gòu)下穿樁基托換橋梁工程示意圖如圖2所示。

如圖3和圖4所示，擴(kuò)大基礎(chǔ)底板采用現(xiàn)澆C30混凝土實(shí)體矩形板，底板橫橋向長27.7 m，順橋向?qū)?.3 m，高1.5 m，設(shè)置趾腳作為抗滑構(gòu)造。擴(kuò)大基礎(chǔ)墻身采用實(shí)體矩形墻體，墻身順橋向?qū)?.6 m，橫橋向長27.7 m。鋼筋混凝土承托順橋向?qū)?.2 m，高0.5 m，外包蓋梁擋塊寬0.3 m，高0.4 m。沿橫橋向長同墻身，鋼筋混凝土承托在分區(qū)立墻處斷開。扶臂肋板厚0.5 m，橫橋向布設(shè)間距同原橋梁樁基間距為5.3 m。立墻厚0.5 m，立墻位置與分期施工相對(duì)應(yīng)。

2" 托換結(jié)構(gòu)（青年河南幅橋）監(jiān)測設(shè)計(jì)方案

托換結(jié)構(gòu)監(jiān)測項(xiàng)目主要包括：青年河南幅橋蓋梁沉降，上部結(jié)構(gòu)沉降，擴(kuò)大基礎(chǔ)底板差異沉降，擴(kuò)大基礎(chǔ)底板應(yīng)力，0號(hào)、1號(hào)橋臺(tái)基底應(yīng)力，蓋梁應(yīng)力，蓋梁順橋向位移監(jiān)測。

2.1" 上部結(jié)構(gòu)沉降及傾斜監(jiān)測

優(yōu)先考慮橋面布置，若橋面通行布點(diǎn)受到限制，可在橋面下布置。為了更好地反映托換過程以及體系轉(zhuǎn)換完成后的結(jié)構(gòu)沉降，在南幅橋橋面設(shè)置9個(gè)監(jiān)測點(diǎn)（JGC1-JGC9），如圖5所示。同時(shí)，在南幅橋面設(shè)置6個(gè)傾斜監(jiān)測點(diǎn)（QGQ1-QGQ6），如圖6所示。

圖5中JGC表示橋梁沉降，用磁致伸縮式靜力水準(zhǔn)儀進(jìn)行監(jiān)測；圖6中QGQ表示橋梁傾斜，用雙軸傾角計(jì)進(jìn)行監(jiān)測。

2.2" 擴(kuò)大基礎(chǔ)底板橫向差異沉降監(jiān)測

在每個(gè)托換擴(kuò)大基礎(chǔ)底板邊緣布置監(jiān)測點(diǎn)，每個(gè)擴(kuò)大基礎(chǔ)設(shè)置12個(gè)擴(kuò)大基礎(chǔ)底板橫向差異沉降監(jiān)測點(diǎn)，共設(shè)置24個(gè)監(jiān)測點(diǎn)（JGY1-JGY24）。0號(hào)臺(tái)及1號(hào)臺(tái)監(jiān)測點(diǎn)如圖7所示。圖中JGY表示底板橫向差異沉降，用磁致伸縮式靜力水準(zhǔn)儀進(jìn)行監(jiān)測。

3" 擴(kuò)大基礎(chǔ)底板沉降監(jiān)測結(jié)果

3.1" 監(jiān)測目的及原理

監(jiān)測橋梁擴(kuò)大基礎(chǔ)底板沉降的目的是為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決基礎(chǔ)沉降問題，保證橋梁結(jié)構(gòu)的安全和可靠。橋梁的基礎(chǔ)底板是支撐整座橋梁的關(guān)鍵部分，如果基礎(chǔ)底板發(fā)生沉降，可能導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變形或損壞。因此，對(duì)基礎(chǔ)底板的沉降進(jìn)行監(jiān)測是非常重要的。監(jiān)測橋梁擴(kuò)大基礎(chǔ)底板沉降的原理是利用傳感器對(duì)橋梁的變形進(jìn)行監(jiān)測，通過測量底板下沉量來判斷基礎(chǔ)底板是否存在沉降問題。

擴(kuò)大基礎(chǔ)底板沉降的主要監(jiān)測點(diǎn)布置如圖8及圖9所示。

3.2" 監(jiān)測結(jié)果

3.2.1" 體系轉(zhuǎn)換期間

根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)繪制擴(kuò)大基礎(chǔ)底板沉降隨時(shí)間變化的曲線圖如圖10及圖11所示。由于監(jiān)測儀器存在部分損壞，只對(duì)正常使用的儀器進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

從圖10及圖11所示的結(jié)果可以看出：0號(hào)臺(tái)擴(kuò)大基礎(chǔ)底板的最大沉降為1.89 mm，1號(hào)臺(tái)擴(kuò)大基礎(chǔ)底板的最大沉降為2.743 mm，均滿足沉降要求。體系轉(zhuǎn)換時(shí)間為2022年2月18日的9點(diǎn)至13點(diǎn)之間，可以看出在這段時(shí)間內(nèi)，橋臺(tái)擴(kuò)大基礎(chǔ)監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)生明顯變化，由初始基本無沉降變化到0.5 mm沉降左右。后續(xù)時(shí)間段沉降發(fā)生波動(dòng)主要是由于在體系轉(zhuǎn)換完成后，對(duì)開挖的基坑進(jìn)行了回填。同時(shí)，對(duì)于監(jiān)測數(shù)據(jù)存在的一些突變值，可能是受周圍環(huán)境等因素的干擾產(chǎn)生的。

3.2.2" 右線盾構(gòu)穿越期間

根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)繪制擴(kuò)大基礎(chǔ)底板沉降隨時(shí)間變化的曲線圖如圖12及圖13所示。由于監(jiān)測儀器存在部分損壞，只對(duì)正常使用的儀器進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

從圖12及圖13所示的結(jié)果可以看出：0號(hào)臺(tái)擴(kuò)大基礎(chǔ)底板的最大沉降為1.514 mm，1號(hào)臺(tái)擴(kuò)大基礎(chǔ)底板的最大沉降為0.990 mm，均滿足沉降要求。從數(shù)據(jù)圖的變化可以看出在這段時(shí)間內(nèi)，由于盾構(gòu)穿越橋梁基礎(chǔ)，橋臺(tái)擴(kuò)大基礎(chǔ)監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)生明顯的波動(dòng)。同時(shí)，對(duì)于監(jiān)測數(shù)據(jù)存在的一些突變值，可能是受周圍環(huán)境等因素的干擾產(chǎn)生的。

3.2.3" 左線盾構(gòu)穿越期間

根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)繪制擴(kuò)大基礎(chǔ)底板沉降隨時(shí)間變化的曲線圖如圖14及圖15所示。由于監(jiān)測儀器存在部分損壞，只對(duì)正常使用的儀器進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

從圖14及圖15所示的結(jié)果可以看出：0號(hào)臺(tái)擴(kuò)大基礎(chǔ)底板的最大沉降為0.502 mm，1號(hào)臺(tái)擴(kuò)大基礎(chǔ)底板的最大沉降為0.355 mm，均滿足沉降要求。從數(shù)據(jù)圖的變化可以看出在公路橋梁正常運(yùn)營期間，橋臺(tái)擴(kuò)大基礎(chǔ)監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)生輕微的波動(dòng)，主要原因是車輛荷載的作用。

4" 結(jié)論

本研究以南京地鐵10號(hào)線盾構(gòu)下穿青年河橋?yàn)閷?shí)際工程背景，采用現(xiàn)場實(shí)測的手段，分析了盾構(gòu)下穿對(duì)青年河橋及其樁基托換結(jié)構(gòu)的影響。主要結(jié)論如下。

1）體系轉(zhuǎn)換期間，0號(hào)臺(tái)擴(kuò)大基礎(chǔ)底板的最大沉降為1.89 mm，1號(hào)臺(tái)擴(kuò)大基礎(chǔ)底板的最大沉降為2.743 mm，均滿足沉降要求。

2）右線穿越期間，0號(hào)臺(tái)擴(kuò)大基礎(chǔ)底板的最大沉降為1.514 mm，1號(hào)臺(tái)擴(kuò)大基礎(chǔ)底板的最大沉降為0.990 mm，均滿足沉降要求。

3）左線穿越期間，0號(hào)臺(tái)擴(kuò)大基礎(chǔ)底板的最大沉降為0.502 mm，1號(hào)臺(tái)擴(kuò)大基礎(chǔ)底板的最大沉降為0.355 mm，均滿足沉降要求。

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