大跨度现浇连续梁上跨地铁支架施工技术研究

马建刚

摘要：京雄城际铁路多线跨越地铁4号线与兴华大街，地铁4号线是北京地铁最繁忙的线路之一，列车开行密度大，施工期间，不能对地铁四号线运营产生影响。通过优化支架布置，控制线路桩基施工对地铁四号线的沉降影响，采取一定测量检测手段，采取一系列风险控制措施，保证施工期间地铁运营安全，可为同类工程施工提供借鉴参考。

Abstract： The Beijing-Xiong'an Intercity Railway crosses Metro Line 4 and Xinghua Street. Metro Line 4 is one of the busiest lines in Beijing Metro. The density of trains is high. During the construction period， the operation of Metro Line 4 should not be affected. By optimizing the support layout， this paper controls the impact of line pile foundation construction on the settlement of Metro Line 4， adopts certain measurement and detection methods， and applies a series of risk control measures to ensure the safety of subway operations during the construction period， which can provide a reference for the construction of similar projects.

关键词：大跨度;地铁;监控;风险控制

Key words： long-span;subway;monitoring;risk control

中图分类号：U445.4                                       文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）25-0129-03

1  工程概况

京雄城际铁路黄固特大桥在里程改DK19+419.87处与北京地铁大兴线交叉，正线左线与北京地铁大兴线右线交叉角度为112°30′，交叉处对应于北京地铁大兴线右线盾构区间隧道里程K16+512.5 處，设计采用65+110+110+65m单、双线连续梁110m主跨跨越北京地铁大兴线。大兴线左右两线距离15m，埋深为10.4m。

本桥跨越处地下水位位于地面以下约22m，小里程处的桩基、承台、防护桩距离北京地铁大兴线结构外边缘最近距离分别约为18.5m、17.2m、16.3m。大里程处的桩基、承台外侧边缘、防护桩距离北京地铁大兴线结构外边缘最近距离分别约为40.5m、39.2m、38.3m。小里程墩高10.5m，大里程墩高11m，轨面距地面约19m，跨越处梁底至地面13m。桥梁上跨位置与北京地铁大兴线位置关系如图1所示。

2  施工方案及评估

2.1 施工方案

上跨地铁施工时考虑两种施工方案，方案一为搭设满堂支架现浇，方案二为采用四跨贝雷式膺架梁上面搭设满堂支架，基础为钻孔桩基础。

地铁范围内最大梁截高度5.45m，截面面积为13.1m2，按照梁高5.45m，正线支架宽度8.7m计算，梁体重量传递至地面的平均荷载为39.1kPa。由于不满足京港地铁要求荷载不能大于20kPa的要求，故采用第二种方案。

钢管柱膺架梁采用Φ500mm×10mm的钢管立柱，横向分配梁采用3-I45b工字钢。双线箱梁布置28片贝雷架纵梁，单线箱梁布置24片贝雷架纵梁，贝雷架顶铺设2-I16横向分配梁，其位置与盘扣支架立柱对应。跨地铁膺架中间钢管立柱下设钢筋混凝土承台梁，承台梁高100cm，宽150cm，长26m，贝蕾梁跨度设置为6m+2*18m+6m。

按照实测的大兴地铁结构内轮廓坐标、京雄城际铁路线路参数以及桥墩等结构尺寸，以膺架所承受的荷载设计钻孔桩基础。沿大兴地铁走向布置单排钢筋混凝土桩基，桩径采用1.25m，中支墩计算桩长为60m（对应桩顶反力4760kN），边支墩计算桩长为45m（对应桩顶反力3530kN），单线箱梁和双线箱梁下各设置2根，单线箱梁钻孔桩中心距4.74m，双线箱梁钻孔桩中心距5.89m，单线与双线相邻钻孔桩中心距为3.75m。通过实物放样后测量出桩基与东侧地铁结构外缘最近为2.172m。

桩基施工采用旋挖钻机施工，工艺与桥梁桩基施工工艺相同，为了避免桩基施工中出现漏浆现象对地铁造成影响，施工时桩基采用钢护筒跟进，钢护筒一直跟进到超过地铁结构最低点以下5m位置。

贝蕾梁及基础设置如图2所示。

2.2 施工方案安全性影响评估

为了保证施工方案安全可靠，委托北京交通大学根据施工方案，选取典型工况，按照最不利影响考虑，建立三维计算模型，计算施工对既有地铁结构的影响。

通过防真计算模拟施工的影响，结合预测结果和其他相关因素提出既有结构的变形控制指标和相关技术建议。结合本工程，考虑到施工引起的沉降与底层关系密切，采用地层-结构模型进行分析。计算模型取其有影响范围，重点考察地铁结构由于新建京雄城际线施工产生的变形情况。

通过建立三维地层-结构模型，对既有北京地铁大兴线义和庄-黄村火车站区间结构的变形计算分析得出，由于新建线路的施工，既有既有地铁结构产生了一定程度的竖向及横向变形。其中桩基施工影响对地铁结构为主要影响，施工引起的地铁结构的变形在地铁安全运营范围之内，根据对风险点的分析，本项目既有区间风险点评级为二级，在正常施工的条件下，能够确保既有地铁安全运营。

影响结果如表1所示。

3  地铁量测

为保证京雄城际铁路施工过程中北京地铁大兴线安全正常运行，需要准备在地面测量放样地铁隧道轮廓位置，因此要对地铁断面进行实际测量。

京雄城际铁路与地铁两线交叉处位于黄村火车站至义和庄站区间，现由黄村火车站地铁口GPS控制点引入至站台层，再由站台层引至4号线隧道洞内布设精密控制网，勘测两线交叉处隧道断面图。

主要工作量如下：

3.1 地面控制点（GPS）

在黄村火车站地铁口布设2个GPS点并联测附近京雄城际铁路CPI/CPII控制点5个，并整体解算平差作为勘测的基准。

3.2 洞内控制网（导线网）

以黃村火车站地铁口的2个GPS点作为已知点，延地铁隧道走向布设四等闭合导线网，作为洞内测绘工作的基准。

3.3 联系测量

开展联系测量，将黄村火车站地铁口布设的GPS点引测至地铁隧道内。

3.4 地铁隧道断面采集

采集地铁隧道左线里程K15+220～K15+320，右线里程K15+225～K15+330，左线100m，右线105m，共计205m，曲线段每5m采集一个断面。

3.5 地铁轮廓线

将采集到的隧道轮廓线左右线按照5m的纵向间距放样至施工现场并打设桩蕨，拉设红线。

本次断面采集区间为北京地铁4号线同京雄城际铁路交叉处前后100m断面数据，每5m采集一组断面。采集里程为北京地铁大兴线左线DK15+220～DK15+330，右线为DK15+225～DK15+325。

4  监测

4.1 监测内容

为了确保施工过程中地铁运营安全，需要对地铁进行监测，根据设计图纸、安全评估及相关规范要求，监测范围为：北京地铁大兴线黄村火车站-义和庄站左线K15+188～K15+328，右线K15+189～K15+329，双线140m。

监测内容包括自动化远程监测、人工静态监测。

自动化监测为地铁隧道结构竖向位移监测。

人工静态监测项目：结构竖向位移及差异、区间道床竖向位移及差异、道床与结构剥离情况、结构水平位移、轨道几何形位（轨距、水平、轨向、高低等）、错台、裂缝监测、钢轨爬行监测、盾构管片椭圆度、地铁结构安全巡视。地铁监测对象、项目及周期如表2所示。

4.2 测点布设

4.2.1 自动化监测测点布设

远程自动化测点采用晶硅式静力水准，沿地铁区间隧道邻近基坑侧布设，间距约10～20m，用以监测隧道结构沉降变化。在影响范围之外，设置静力水准点，作为自动化监测基准。

4.2.2 地铁人工监测基准点布设

在施工影响范围之外较稳定的区域布设监测基准点，基准点距离监测区域约100m，根据现场情况自行布设。共布设基准点8点，构成沉降监测控制网，控制网可布设成闭合环形式。在使用前复测水准基点间的高差，在允许范围内方可使用。每3月对基准点进行一次联网复测，保证监测基准可靠性。水平位移监测基准点布置原则与沉降基准点类似，采用固定棱镜作为后视监测基准，共布设8个位移监测基准点。

4.2.3 既有地铁区间水平位移监测

使用全站仪对隧道结构的水平变形进行人工监测，在地铁区间隧道内布设水平变形测点，测点采用反射棱镜。结构水平位移测点间距与隧道结构沉降测点相同，棱镜反射面背向行车方向。

测点布设横断面图如图3所示。

4.3 风险控制方法

控制方法采用双控指标， 即实测绝对值和速率值。

根据评估报告及相关规范制定警戒控制标准，并进行三级预警管理（表3）。

5  结语

针对大跨度现浇连续梁上跨地铁施工，由于梁体自重大，采用满堂支架对地面的荷载超出地铁运营单位的要求，经过准确实际量测和设计检算，采用桩基基础、贝雷式膺架梁跨越地铁施工，通过建立三维模拟施工，对施工方案安全性进行评估，确定了施工方案的可实施性，同时通过人工配合自动化监测手段，对施工过程中对地铁的影响进行监控，根据实际施工中各项监测数据表明，此施工方案对地铁的影响变形值均能满足允许要求，确保了地铁安全运营。

参考文献：

[1]赵常煜.大跨连续梁现浇支架的设计和施工[J].铁道标准设计，2003（06）.

[2]张立青.铁路桥梁现浇支架设计技术研究及应用[J].铁道标准设计，2010（12）.

[3]王银彪.大跨径连续箱梁施工支架模板设计[J].公路交通科技（应用技术版），2009（05）.