南京地鐵10號線盾構下穿青年河橋托換結構自動化監測分析

摘" 要：以南京地鐵10號線盾構下穿青年河橋為實際工程背景，采用現場實測的手段，分析盾構下穿對青年河橋及其樁基托換結構的影響。研究結果表明，在盾構下穿青年河橋的過程中，橋梁基礎沉降變化較小，滿足橋梁沉降控制要求，同時，各階段橋梁基礎的應力變化也在規范范圍內，說明橋梁樁基托換工程施工是安全的。對于監測數據存在的明顯波動段，變化主要發生在截樁過程及截樁結束后的填土階段，在明顯突變后，曲線逐漸趨于平緩，后續仍可以持續關注監測數據，及時預警，防止在運營過程中出現沉降及應力過大的情況。研究結論可為未來相似工程的盾構隧道下穿提供合理的理論參考與借鑒。

關鍵詞：盾構法；切樁；樁基托換；現場測試；自動化檢測

中圖分類號：U455.43" " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：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

隨著我國基礎建設行業的快速推進，盾構工法具有開挖速度快，安全性高和地面擾動小等多項特點[1-5]，因此被廣泛應用于城市軌道交通的建設[6]。然而，盾構隧道在施工過程中不可避免地會穿越橋梁或建構筑物群樁，受既有建構筑物的影響，盾構隧道的開挖存在諸多風險[7-9]。同時，城市地下空間的大規模開發，使得地鐵隧道施工遇到的地質條件愈加復雜[10-12]。盾構隧道穿越群樁時，會造成群樁額外的內力和位移場，降低樁的承載力，尤其是在軟土地基中[13]。當橋梁樁基礎侵入隧道線路時，為了減少對橋梁及其上部結構的影響，常規的處理策略主要是在盾構機切樁前，通常對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號線盾構下穿青年河橋為實際工程背景，采用現場實測的手段，分析了盾構下穿對青年河橋及其樁基托換結構的影響。

1" 工程概況

南京地鐵10號線二期工程七橋甕公園站—楊莊站區間為雙線隧道，采用土壓平衡盾構機施工，左線隧道先行掘進，右線后行。區間隧道外徑為6.2 m，內徑為5.5 m，襯砌采用預制鋼筋混凝土管片，管片厚0.35 m，環寬1.2 m，錯縫拼裝。區間雙線隧道下穿青年河橋時，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，上部結構采用預應力混凝土T梁，下部為柱式橋臺，采用鉆孔灌注樁基礎，樁徑1.2 m，樁端持力層為中風化巖。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。

若盾構直接切樁，剩余樁長的樁側摩阻力遠小于單樁設計承載力值。為了保護青年河橋橋梁結構的安全穩定，同時確保地鐵盾構隧道順利推進，采取擴大基礎托換后盾構切樁穿越的施工方案。擴大基礎結構施工完成后，截除底板以下50 cm的橋梁原樁基，將原樁體與擴大基礎體系進行剝離，減少后期盾構切樁穿越時對橋梁體系的擾動，盾構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，擴大基礎底板采用現澆C30混凝土實體矩形板，底板橫橋向長27.7 m，順橋向寬6.3 m，高1.5 m，設置趾腳作為抗滑構造。擴大基礎墻身采用實體矩形墻體，墻身順橋向寬1.6 m，橫橋向長27.7 m。鋼筋混凝土承托順橋向寬2.2 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立墻處斷開。扶臂肋板厚0.5 m，橫橋向布設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應。

2" 托換結構（青年河南幅橋）監測設計方案

托換結構監測項目主要包括：青年河南幅橋蓋梁沉降，上部結構沉降，擴大基礎底板差異沉降，擴大基礎底板應力，0號、1號橋臺基底應力，蓋梁應力，蓋梁順橋向位移監測。

2.1" 上部結構沉降及傾斜監測

優先考慮橋面布置，若橋面通行布點受到限制，可在橋面下布置。為了更好地反映托換過程以及體系轉換完成后的結構沉降，在南幅橋橋面設置9個監測點（JGC1-JGC9），如圖5所示。同時，在南幅橋面設置6個傾斜監測點（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儀進行監測；圖6中QGQ表示橋梁傾斜，用雙軸傾角計進行監測。

2.2" 擴大基礎底板橫向差異沉降監測

在每個托換擴大基礎底板邊緣布置監測點，每個擴大基礎設置12個擴大基礎底板橫向差異沉降監測點，共設置24個監測點（JGY1-JGY24）。0號臺及1號臺監測點如圖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儀進行監測。

3" 擴大基礎底板沉降監測結果

3.1" 監測目的及原理

監測橋梁擴大基礎底板沉降的目的是為了及時發現和解決基礎沉降問題，保證橋梁結構的安全和可靠。橋梁的基礎底板是支撐整座橋梁的關鍵部分，如果基礎底板發生沉降，可能導致橋梁結構出現變形或損壞。因此，對基礎底板的沉降進行監測是非常重要的。監測橋梁擴大基礎底板沉降的原理是利用傳感器對橋梁的變形進行監測，通過測量底板下沉量來判斷基礎底板是否存在沉降問題。

擴大基礎底板沉降的主要監測點布置如圖8及圖9所示。

3.2" 監測結果

3.2.1" 體系轉換期間

根據監測數據繪制擴大基礎底板沉降隨時間變化的曲線圖如圖10及圖11所示。由于監測儀器存在部分損壞，只對正常使用的儀器進行數據分析。

從圖10及圖11所示的結果可以看出：0號臺擴大基礎底板的最大沉降為1.89 mm，1號臺擴大基礎底板的最大沉降為2.743 mm，均滿足沉降要求。體系轉換時間為2022年2月18日的9點至13點之間，可以看出在這段時間內，橋臺擴大基礎監測數據發生明顯變化，由初始基本無沉降變化到0.5 mm沉降左右。后續時間段沉降發生波動主要是由于在體系轉換完成后，對開挖的基坑進行了回填。同時，對于監測數據存在的一些突變值，可能是受周圍環境等因素的干擾產生的。

3.2.2" 右線盾構穿越期間

根據監測數據繪制擴大基礎底板沉降隨時間變化的曲線圖如圖12及圖13所示。由于監測儀器存在部分損壞，只對正常使用的儀器進行數據分析。

從圖12及圖13所示的結果可以看出：0號臺擴大基礎底板的最大沉降為1.514 mm，1號臺擴大基礎底板的最大沉降為0.990 mm，均滿足沉降要求。從數據圖的變化可以看出在這段時間內，由于盾構穿越橋梁基礎，橋臺擴大基礎監測數據發生明顯的波動。同時，對于監測數據存在的一些突變值，可能是受周圍環境等因素的干擾產生的。

3.2.3" 左線盾構穿越期間

根據監測數據繪制擴大基礎底板沉降隨時間變化的曲線圖如圖14及圖15所示。由于監測儀器存在部分損壞，只對正常使用的儀器進行數據分析。

從圖14及圖15所示的結果可以看出：0號臺擴大基礎底板的最大沉降為0.502 mm，1號臺擴大基礎底板的最大沉降為0.355 mm，均滿足沉降要求。從數據圖的變化可以看出在公路橋梁正常運營期間，橋臺擴大基礎監測數據發生輕微的波動，主要原因是車輛荷載的作用。

4" 結論

本研究以南京地鐵10號線盾構下穿青年河橋為實際工程背景，采用現場實測的手段，分析了盾構下穿對青年河橋及其樁基托換結構的影響。主要結論如下。

1）體系轉換期間，0號臺擴大基礎底板的最大沉降為1.89 mm，1號臺擴大基礎底板的最大沉降為2.743 mm，均滿足沉降要求。

2）右線穿越期間，0號臺擴大基礎底板的最大沉降為1.514 mm，1號臺擴大基礎底板的最大沉降為0.990 mm，均滿足沉降要求。

3）左線穿越期間，0號臺擴大基礎底板的最大沉降為0.502 mm，1號臺擴大基礎底板的最大沉降為0.355 mm，均滿足沉降要求。

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