盾构隧道下穿京港澳高速高架桥技术研究

饶波

摘要：利用ANSYS有限元分析软件，依托盾构隧道下穿京港澳高速高架桥，利用数值模拟方法，分析了水平、竖向位移情况，并结合具体盾构施工控制措施，通过理论与具体工程相结合，为类似工程提供了一定的参考。

关键词：盾构施工  下穿 高架桥  数值分析 技术研究

1、工程概况

武汉轨道交通某区间处于于汉江三级阶地，穿越地层为粘土、粉质粘土夹碎石、中风化泥质粉砂岩、强风化泥质粉砂岩;场地沿线地下水主要类型有上层滞水、层间水、孔隙承压水、基岩裂隙水四种类。

区间隧道在里程右CDK6+340～ CDK6+390里程处下穿京港澳高速高架桥，区间隧道左右线分别从高架桥20m跨，下穿处区间隧道线间距16m，覆土为16.5m，线路为直线，坡度为5.82‰。隧道与高架桥平面交角约为60°。隧道与桥梁基础的水平距离最小3.4m，竖向距离约12.1～14.9m。

京港澳高速跨汉阳大道高架桥全长100.34m，上部构造为预应力板梁，下部为墩柱扩大条形基础，条形基础长12m，宽2.4m。

2、风险控制

参考《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63-2007）和《公路桥涵设计通用规范》（（JTG D60-2015）规定，高速桥梁结构墩台工后均匀沉降量不大于20mm，相邻墩台间差异沉降不大于10mm，墩台顶面水平位移值不大于5mm。

3、风险源分析

通过对盾构掘进施工进行有限元模拟计算分析，预测盾构施工过程中对高架桥基础及桥墩引起的沉降和变形，根据计算情况采取工程措施确保高架桥结构安全。

选取右线隧道施工完成，典型的施工步进行分析。

右线盾构施工后，对土体及上部桥梁有一定的影响，隧道顶部出现部分沉降，隧道底部由于土体卸载出现了部分回弹，影响范围主要在隧道顶部及路面。

根据右线盾构施工完成后桥梁结构竖向位移云图可以看出，桥梁中间基础最大沉降量为4.2mm，中间基础两侧基础沉降量分别为1.9mm、1.2mm。支座处桥面最大沉降分别为1.6mm、3.5mm、0.8mm，相邻跨最大差异沉降3.0mm，桥面支座处沉降差2.7mm。桥梁基础最大水平位移为1.6mm，出现在中间桥墩基础处，桥面水平位移为0.01mm。

4、风险源分析结论

计算结果表明：在盾构掘进面压力稳定二次注浆满足要求情况下，高速桥梁结构墩台工后均匀沉降量不大于20mm，相邻墩台间差异沉降不大于10mm，墩台顶面水平位移值不大于5mm。桥梁在施工阶段技术参数合规的情况下，其安全性是满足要求的。

5、施工处理措施

5.1盾構施工注意事项

①盾构施工前，建立完整的测量和监控量测系统，控制隧道轴线偏差，对地层及结构进行监测，并及时反馈信息，实行信息化施工。

②注意盾构选型，时调整盾构施工参数，加强同步注浆，优选最佳施工参数，保证开挖面稳定，加强同步压浆与必要的补压浆措施，来控制桥梁沉降。

③加强监测，采取相应措施，包括对高架桥墩的变形、沉降的监测，如发生较大变形，及时调整施工参数。

④在隧道侧穿高架基础范围，在桥梁桩基下部设置注浆管，施工中采用信息化施工，在加强同步注浆的同时根据监测数据及时进行二次注浆，保证施工期间高架的安全。

5.2施工监测中应注意：

①盾构穿越高架期间，需要对高架稳定性监测，根据现场情况进行布点监测其相对位移和沉降情况。

②每根墩柱上布置上下2个监测点，在需穿越的墩柱一侧布置测斜孔。

③盾构穿越期间，每推进一环，进行监测，调整施工参数。

6、结束语

面对大力发展城市轨道交通的时代背景，轨道交通越来越成为主要交通工具。而伴随着越来越长的隧道里程，无论是正在施工的隧道还是规划中的地铁隧道，具有一定的参考和借鉴意义。