地鐵隧道施工對既有橋梁變形控制技術研究

引言

近年來各大城市迅速發展的地鐵建設對帶動經濟發展緩解交通壓力做出了一定的貢獻，然而不可忽視的是在城市地下隧道與既有市政橋梁存在平面交叉時施工階段，不可避免的會對臨近的現狀橋梁產生一定程度的影響，若不注重質量處理將會對橋梁基礎出現較大程度的變形，為了減少地鐵隧道施工對既有橋梁變形的影響，需要加大對既有橋梁變形控制的研究，當既有橋梁基礎出現較大變形時，需要采取一定的措施，對既有橋梁進行加固改造，確保在城市地鐵隧道施工過程中既有橋梁的穩定性。

1 工程的基本概述

某城市橋梁已經運營25年，結構構造為左右兩幅三跨的鋼筋混凝土橋梁。橋梁的總跨度為45m，上部結構采用預制的鋼筋混凝土簡支T梁，在每跨橫向布置8片梁，在每兩片梁之間設有46cm現澆段。橋梁下部結構基礎為鉆孔灌注樁，橋墩結構采用了鋼筋混凝土T形蓋梁的形式，且單幅橫向布置兩個鋼筋混凝土T形蓋梁。詳細的橋梁結構布置如圖1、圖2所示。

圖1 橋梁立面示意圖(單位:cm)

圖2 橋梁橫斷面圖(單位:cm)

但是修建的城市地鐵隧道線路與既有橋梁的相互平行，則地鐵隧道施工必然會穿過既有橋梁的基礎，將會對既有橋梁基礎的穩定性產生一定程度的影響，甚至產生嚴重的變形。

2 城市地鐵隧道施工對既有橋梁的影響分析

地鐵隧道施工會對周圍的建筑產生明顯的影響，尤其現在地鐵線路多在路橋下面，這樣在隧道開挖過程中，必然會對橋梁的基礎周圍的土體的穩定性產生一定的破壞，可能會使橋梁出現不均勻的沉降。可是，隨著不均勻沉降的加大，會使橋梁結構出現局部部位的附加應力，且附加應力與不均勻沉降成正比例關系，當附加應力值增大到極限時，將會造成橋梁結構的破壞，影響橋梁的使用性能。因此，在隧道開挖過程，需要對橋梁的基礎做允許沉降限定，在限定的范圍以內，橋梁的結構的穩定性不受到影響。

橋梁基礎沉降允許限定應遵循以下原則:由于基礎沉降，而使橋梁局部結構產生的附加應力不得超出規范規定的正常使用范圍;產生的沉降，不得造成橋梁通行能力下降，以及車輛行駛的舒適性，包括橋面平順、附屬設施等;各橋墩沉降量控制范圍可以利用累計沉降量與差異沉降量兩項進行綜合控制。

在本工程中，由于隧道方向正好穿過基礎，因此，必須對橋梁的基礎進行改建加固處理。

3 地鐵隧道施工中的既有橋梁變形控制技術

在地鐵隧道施工中對既有橋梁基礎的變形控制技術術語地鐵隧道施工中常見的現象，但是在本工程中隧道周圍存在許多條管線以及建筑物基礎，因此如何最大程度上確保在城市地鐵隧道施工中確保既有橋梁基礎的變形在容許范圍內，則需要對變形較大區域進行改造加固。

3.1 阻礙隧道施工的舊樁拔除

在城市地鐵隧道修建施工過程中，需要將影響隧道施工的舊大橋樁基礎拔除。這座舊橋梁樁基工程為鋼筋混凝土灌注樁，樁的長度有兩種基本形式的26米、30米，兩種類型的樁直徑0.8米。在老橋的樁拔除過程中，150t履帶起重機配備150千瓦振動錘樁前鋼套管程序設計建設。進行拔除既有橋梁樁基礎的過程中，應盡量減少對樁基礎周圍的土壤結構擾動，當樁基礎局部出現凸樁現象時，需要對樁基礎進行鉆孔操作，最大限度的減少樁的摩擦力。切除后的樁基礎，用充填土回填，可以選擇使用粘土和添加一定比例的石灰和粉煤灰的比例均勻充填，并進行均勻的壓實，確保隧道施工的穩定性。由于新老的位置和拔除樁基礎距離很短，通常主要使用樁側摩擦阻力承擔樁的承載力，或對舊樁后拉。如果在樁基礎拔除后沒有進行有效地樁孔回填壓實操作，可能形成滲流路徑，造成潛在的安全問題在一定程度上對地鐵隧道的穩定性，從而削弱了該橋梁的穩定狀態，所以確保樁孔的密度和防水功能。

3.2 老橋蓋梁的加固處理

若在地鐵隧道施工中，需要將既有橋梁的蓋梁以及承臺拆除時，這樣將會改變蓋梁的受力體系成為懸臂梁，所以為了保障在蓋梁拆除時既有橋梁剩余部分的穩定性，在橋梁樁基礎拔除施工前，需要在承臺與蓋梁之間澆筑混凝土支撐立柱，且立柱的縱筋應該合理有效的植入到舊橋的蓋梁和承臺深度大于30cm中，從而確保了拔除樁基后橋梁的穩定性。

3.3 新樁基的施工

在既有橋梁新樁基礎的鉆進施工時，需要在孔內有充足的護壁泥漿，確保鉆孔機鉆進過程中孔壁的穩定性，再開啟泥漿泵和轉盤。在樁基鉆孔機鉆進施工過程中，需要確保鉆機維持一定的鉆進速度，在鉆孔達到一定深度時，提高鉆機的速度，維持在中速內。此外，為了避免鉆孔中發生偏孔、塌孔、縮孔等事故，鉆孔中應注意以下幾方面:

開始鉆孔時，一定要根據地質的基本情況，綜合考慮鉆取速度，控制鉆機的速度、調整泥漿稠度，這樣很大程度上就減少偏孔、卡鉆等現象的發生。在鉆孔中，為了防止發生塌孔問題，要時刻保持孔內外的泥漿濃度及水位差在一定的程度內。鉆孔應持續進行，中間不得停止，減少塌孔問題的發生。

3.4 新樁基的檢查驗收

通常在橋梁施工中，樁基的施工質量對橋梁的穩定性能起著決定向的作用，但是往往在樁基的施工過程中，存現一些施工問題，影響樁基的質量。

(1)樁傾斜度檢查。樁傾斜度過大指的是混凝土灌注施工完成后的樁基的傾斜度超出施工設計要求范圍，樁基施工過程中經常出現的問題。(2)樁基是否完整。樁基施工出現部分裂開或者斷開的現象。斷樁是樁基施工中比較嚴重的現象，一旦出現斷樁現象將會嚴重影響其它后續的施工工序，進而降低施工進度。(3)灌注樁頂標高。也是樁基施工過程中常見的問題，將會影響到整個道橋樁基施工質量。引起灌注樁標高不足的主要原因是施工時浮漿層較厚，在鑿除以后出現樁頂的標高不足。因而，即使施工時標頂高度達到設計的高度，但挖鑿后使得樁基高度減小，從而導致樁頂高不滿足要求。

4 結論

綜上所述，城市地鐵隧道施工下穿既有橋梁基礎產生的變形影響需要對既有橋梁基礎加固處理并做好并做好監測預警，舊橋拆除，應采取合理的方案進行拔除舊樁，并要對樁孔進行嚴格的處理，增加新樁的豎向摩阻力，減少樁基的沉降，避免在隧道施工中出現滲水通道，減少水土的流失，減小新橋的不均勻沉降。此外，處于復雜地質條件下的樁基施工，可以結合采用超聲波進行檢測基樁的各項指標是否滿足要求，從而確保橋梁的穩定性，以及隧道施工的順利開展。

[1]王博，張保圓.地鐵隧道施工對既有橋梁變形控制技術研究[J].鐵道建筑.2011(02).

[2]梁韻，譚忠盛，李健，王云龍.地鐵下穿既有線和擴大基礎橋梁施工方案研究[J].現代隧道技術.2011(01).