地铁隧道施工对既有桥梁变形控制技术研究

引言

近年来各大城市迅速发展的地铁建设对带动经济发展缓解交通压力做出了一定的贡献，然而不可忽视的是在城市地下隧道与既有市政桥梁存在平面交叉时施工阶段，不可避免的会对临近的现状桥梁产生一定程度的影响，若不注重质量处理将会对桥梁基础出现较大程度的变形，为了减少地铁隧道施工对既有桥梁变形的影响，需要加大对既有桥梁变形控制的研究，当既有桥梁基础出现较大变形时，需要采取一定的措施，对既有桥梁进行加固改造，确保在城市地铁隧道施工过程中既有桥梁的稳定性。

1 工程的基本概述

某城市桥梁已经运营25年，结构构造为左右两幅三跨的钢筋混凝土桥梁。桥梁的总跨度为45m，上部结构采用预制的钢筋混凝土简支T梁，在每跨横向布置8片梁，在每两片梁之间设有46cm现浇段。桥梁下部结构基础为钻孔灌注桩，桥墩结构采用了钢筋混凝土T形盖梁的形式，且单幅横向布置两个钢筋混凝土T形盖梁。详细的桥梁结构布置如图1、图2所示。

图1 桥梁立面示意图(单位:cm)

图2 桥梁横断面图(单位:cm)

但是修建的城市地铁隧道线路与既有桥梁的相互平行，则地铁隧道施工必然会穿过既有桥梁的基础，将会对既有桥梁基础的稳定性产生一定程度的影响，甚至产生严重的变形。

2 城市地铁隧道施工对既有桥梁的影响分析

地铁隧道施工会对周围的建筑产生明显的影响，尤其现在地铁线路多在路桥下面，这样在隧道开挖过程中，必然会对桥梁的基础周围的土体的稳定性产生一定的破坏，可能会使桥梁出现不均匀的沉降。可是，随着不均匀沉降的加大，会使桥梁结构出现局部部位的附加应力，且附加应力与不均匀沉降成正比例关系，当附加应力值增大到极限时，将会造成桥梁结构的破坏，影响桥梁的使用性能。因此，在隧道开挖过程，需要对桥梁的基础做允许沉降限定，在限定的范围以内，桥梁的结构的稳定性不受到影响。

桥梁基础沉降允许限定应遵循以下原则:由于基础沉降，而使桥梁局部结构产生的附加应力不得超出规范规定的正常使用范围;产生的沉降，不得造成桥梁通行能力下降，以及车辆行驶的舒适性，包括桥面平顺、附属设施等;各桥墩沉降量控制范围可以利用累计沉降量与差异沉降量两项进行综合控制。

在本工程中，由于隧道方向正好穿过基础，因此，必须对桥梁的基础进行改建加固处理。

3 地铁隧道施工中的既有桥梁变形控制技术

在地铁隧道施工中对既有桥梁基础的变形控制技术术语地铁隧道施工中常见的现象，但是在本工程中隧道周围存在许多条管线以及建筑物基础，因此如何最大程度上确保在城市地铁隧道施工中确保既有桥梁基础的变形在容许范围内，则需要对变形较大区域进行改造加固。

3.1 阻碍隧道施工的旧桩拔除

在城市地铁隧道修建施工过程中，需要将影响隧道施工的旧大桥桩基础拔除。这座旧桥梁桩基工程为钢筋混凝土灌注桩，桩的长度有两种基本形式的26米、30米，两种类型的桩直径0.8米。在老桥的桩拔除过程中，150t履带起重机配备150千瓦振动锤桩前钢套管程序设计建设。进行拔除既有桥梁桩基础的过程中，应尽量减少对桩基础周围的土壤结构扰动，当桩基础局部出现凸桩现象时，需要对桩基础进行钻孔操作，最大限度的减少桩的摩擦力。切除后的桩基础，用充填土回填，可以选择使用粘土和添加一定比例的石灰和粉煤灰的比例均匀充填，并进行均匀的压实，确保隧道施工的稳定性。由于新老的位置和拔除桩基础距离很短，通常主要使用桩侧摩擦阻力承担桩的承载力，或对旧桩后拉。如果在桩基础拔除后没有进行有效地桩孔回填压实操作，可能形成渗流路径，造成潜在的安全问题在一定程度上对地铁隧道的稳定性，从而削弱了该桥梁的稳定状态，所以确保桩孔的密度和防水功能。

3.2 老桥盖梁的加固处理

若在地铁隧道施工中，需要将既有桥梁的盖梁以及承台拆除时，这样将会改变盖梁的受力体系成为悬臂梁，所以为了保障在盖梁拆除时既有桥梁剩余部分的稳定性，在桥梁桩基础拔除施工前，需要在承台与盖梁之间浇筑混凝土支撑立柱，且立柱的纵筋应该合理有效的植入到旧桥的盖梁和承台深度大于30cm中，从而确保了拔除桩基后桥梁的稳定性。

3.3 新桩基的施工

在既有桥梁新桩基础的钻进施工时，需要在孔内有充足的护壁泥浆，确保钻孔机钻进过程中孔壁的稳定性，再开启泥浆泵和转盘。在桩基钻孔机钻进施工过程中，需要确保钻机维持一定的钻进速度，在钻孔达到一定深度时，提高钻机的速度，维持在中速内。此外，为了避免钻孔中发生偏孔、塌孔、缩孔等事故，钻孔中应注意以下几方面:

开始钻孔时，一定要根据地质的基本情况，综合考虑钻取速度，控制钻机的速度、调整泥浆稠度，这样很大程度上就减少偏孔、卡钻等现象的发生。在钻孔中，为了防止发生塌孔问题，要时刻保持孔内外的泥浆浓度及水位差在一定的程度内。钻孔应持续进行，中间不得停止，减少塌孔问题的发生。

3.4 新桩基的检查验收

通常在桥梁施工中，桩基的施工质量对桥梁的稳定性能起着决定向的作用，但是往往在桩基的施工过程中，存现一些施工问题，影响桩基的质量。

(1)桩倾斜度检查。桩倾斜度过大指的是混凝土灌注施工完成后的桩基的倾斜度超出施工设计要求范围，桩基施工过程中经常出现的问题。(2)桩基是否完整。桩基施工出现部分裂开或者断开的现象。断桩是桩基施工中比较严重的现象，一旦出现断桩现象将会严重影响其它后续的施工工序，进而降低施工进度。(3)灌注桩顶标高。也是桩基施工过程中常见的问题，将会影响到整个道桥桩基施工质量。引起灌注桩标高不足的主要原因是施工时浮浆层较厚，在凿除以后出现桩顶的标高不足。因而，即使施工时标顶高度达到设计的高度，但挖凿后使得桩基高度减小，从而导致桩顶高不满足要求。

4 结论

综上所述，城市地铁隧道施工下穿既有桥梁基础产生的变形影响需要对既有桥梁基础加固处理并做好并做好监测预警，旧桥拆除，应采取合理的方案进行拔除旧桩，并要对桩孔进行严格的处理，增加新桩的竖向摩阻力，减少桩基的沉降，避免在隧道施工中出现渗水通道，减少水土的流失，减小新桥的不均匀沉降。此外，处于复杂地质条件下的桩基施工，可以结合采用超声波进行检测基桩的各项指标是否满足要求，从而确保桥梁的稳定性，以及隧道施工的顺利开展。

[1]王博，张保圆.地铁隧道施工对既有桥梁变形控制技术研究[J].铁道建筑.2011(02).

[2]梁韵，谭忠盛，李健，王云龙.地铁下穿既有线和扩大基础桥梁施工方案研究[J].现代隧道技术.2011(01).