下穿某高速公路隧道橋梁加固技術(shù)和施工工藝研究

鐘濤

（廣州市市政工程設(shè)計研究院，廣東廣州 510060）

0 前言

作為城市地下空間開發(fā)的重要方面，修建隧道工程是一條能夠從環(huán)境和經(jīng)濟(jì)上解決城市交通快速增長問題的有效途徑。但在有限的城市空間中，隧道不可避免的會與一些己有橋梁鄰近或相交，有時要從樁基的下方、側(cè)旁或正好樁位置處穿過，在這種情況下，它們之間會存在復(fù)雜的相互作用關(guān)系。為此，針對城區(qū)隧道施工的特點(diǎn)，以廣州某隧道工程為依托，對隧道施工中鄰近橋梁可能出現(xiàn)問題進(jìn)行討論，綜合隧道設(shè)計方案、場地巖土工程地質(zhì)、水文條件和場區(qū)周邊環(huán)境情況，從安全、經(jīng)濟(jì)、合理可行的角度出發(fā)，研究對已有高速公路樁基加固設(shè)計工藝。

1 橋梁加固施工特點(diǎn)

場地位于廣州市東部，為下穿廣深高速公路的隧道。廣深高速公路呈近東西向以簡支梁橋方式在擬建隧道上部跨過，其橋梁樁基礎(chǔ)為摩擦樁，樁長一般為15.0～22.0 m。隨著隧道基坑的開挖，一方面會使廣深橋樁、柱懸臂段長度增加，橋面行車水平制動力會對其有一定的影響；另一方面會引起上部樁周土體的擾動，從而降低廣深橋既有摩擦樁基礎(chǔ)的承載力，因此為確保廣深高速公路的安全運(yùn)營，必須對其既有樁基礎(chǔ)進(jìn)行加固處理。

2 隧道施工對廣深高速公路橋梁影響

通過對廣深高速橋梁設(shè)計圖紙、汽車荷載和橋墩、基樁等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和計算，得出了隧道施工對廣深高速公路橋梁影響的一些數(shù)據(jù)，見表1～表4。

表1 單幅橋恒載作用力表（單位：kN）

表2 墩頂活載作用力表

表3 墩頂摩阻力表（單位：kN）

表4 隧道施工開挖導(dǎo)致單根舊樁承載力損失表

3 橋梁加固施工流程

根據(jù)廣深橋結(jié)構(gòu)情況、場地地質(zhì)情況，與隧道的關(guān)系，廣深橋樁基加固采用錨筋承臺梁結(jié)合微型鋼管樁托換進(jìn)行，以及在原樁周采用袖閥管注漿改善樁周土體的摩阻力。托換新樁采用Φ300鋼管灌注樁，同時采用穩(wěn)壓封樁消除樁身變形，見圖1。

圖1 樁基加固平面圖

橋梁樁基加固施工主要包括施工前準(zhǔn)備工作、鋼管支撐、袖閥管注漿、土方開挖、新舊混凝土界面處理、植筋、承臺梁施工、穩(wěn)壓封樁、恢復(fù)連系梁、施工監(jiān)測等。

3.1 橋梁鋼管支撐

因隧道基坑開挖后，廣深橋樁、柱懸臂長度會增加，橋面行車水平制動力會對其有一定的影響，為確保廣深橋在隧道施工期間的運(yùn)營安全，在基坑開挖前，首先在廣深橋既有臺帽和帽梁上施工5×8根長約16.0 m的Φ400×10 mm的鋼管橫向支撐。

3.2 袖閥管注漿

為改善廣深橋既有摩擦樁樁周土體的摩阻力，同時也為減少因基坑開挖引起的樁周土體的垮塌，在基坑開挖前，采用袖閥管工藝對既有樁周土體進(jìn)行靜壓注漿，間距為0.50 m，加固深度為12.0 m。

3.3 錨筋式承臺梁施工

采用樁基加固的措施對隧道兩側(cè)各橋軸的6個鉆孔樁進(jìn)行加固，進(jìn)一步提高廣深橋的安全。加固新樁采用Φ300 mm微型鋼管樁，加固結(jié)構(gòu)采用錨筋式承臺梁。由于原連系梁與帽梁之間的空間的高度只有1.6 m，為滿足加固施工空間，在制作錨筋式承臺梁后拆除原連系梁，待鋼管樁施工完畢后再作恢復(fù)。

具體的施工順序如下：土方開挖及墊層→新舊混凝土界面處理→植筋→預(yù)留樁孔→鋼筋綁扎→模板制安→澆注混凝土→拆除原連系梁。

3.4 微型鋼管灌注樁施工及穩(wěn)壓封樁

加固新樁采用Φ300鋼管灌注樁，單樁設(shè)計承載力為750 kN，樁身要求入中風(fēng)化巖1.5 m以上或強(qiáng)風(fēng)化10.0 m，鋼管采用Φ168×8鋼管，樁身注漿砂漿強(qiáng)度為M30，鋼管灌注樁施工采用正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，泥漿護(hù)壁成孔，水下灌注水泥砂漿。

具體的施工順序如下：泥漿制作→成孔→清渣→鋼管制作安裝→二次清孔→灌注砂漿→質(zhì)量檢查→穩(wěn)壓封樁→恢復(fù)連系梁，見圖2。

圖2 鋼管樁穩(wěn)壓封樁示意圖

4 結(jié)語

結(jié)合廣州某隧道工程，對隧道工程穿越既有高速公路中遇到的問題和解決方法進(jìn)行了分析研究。根據(jù)場地條件、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)條件和設(shè)計要求，通過計算隧道開挖對橋梁的影響，有針對性地制定了橋梁加固方案。采用鋼管支撐、袖閥管注漿、錨筋承臺梁施工、微型鋼管樁、穩(wěn)壓封樁等綜合加固措施，解決隧道基坑開挖對橋梁樁基和周圍土體的影響問題。隧道工程在施工階段確保了廣深高速的暢通，發(fā)揮了良好的社會效益，其施工工藝和加固措施亦為今后下穿公路橋梁的隧道施工提供了理論和實(shí)踐依據(jù)。

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