钢便桥在超浅埋暗挖隧道施工中的应用

王旭朝

摘要 在我国基础建设飞速发展的形势下，国内地面及地上空间的利用已不能满足当前经济的需求，地下空间的开发成为基础建设中的重点研究方向，超浅埋暗挖隧道成为城市地下空间开发中一道关键的施工工艺。在城市建设开发中，常因征地拆迁难而压缩施工的可利用范围，因此，如何安全地利用隧道洞口顶部的平台成为开辟场地的关键环节。钢便桥的应用，有效解决了浅埋暗挖隧道顶部空间的安全使用问题，文章结合深圳市龙澜大道北延段（含樟新路）工程施工对该应用做出总结，可为类似工程提供参考。

关键词 地下空间；超浅埋暗挖隧道；隧顶安全；钢便桥

中图分类号 U445.55 文献标识码 A 文章编号 2096-8949（2024）05-0063-04

0 引言

暗挖法施工有效緩解了城市用地的紧张，极大地提升了城市的建设速度。钢便桥的设计在道路施工中常常被引用到施工便道、交通疏解便道等用途中，用来跨越山谷河流、既有构筑物，实现立体交叉功能的实现，钢便桥与超浅埋暗挖隧道的相结合，不仅拓宽了狭小的施工场地，同时也提高了隧道施工的安全系数，为城市的建设发展增添了安全保障。

1 工程概况

龙澜大道北延段（含樟新路）工程位于深圳市龙华区福城街道，南起观光路～龙澜大道交叉口，北至外环高速新围互通。该工程由桥梁段、路基段、隧道段三大部分组成。隧道工程起始里程为K1+505～K2+400，由U形槽段、明挖暗埋段、盖挖段及暗挖隧道段等四部分组成。其中1#暗挖隧道进口邻近富士康工业园、章阁城市公园山体。

坡脚位置距离1#隧道右线井口最小距离4 m，是通往左线施工的唯一通道，同时隧道顶部平台是材料倒运、土方外运的唯一中转平台。1#隧道洞口平面关系位置图详见图1。

1#隧道设计断面178.75 m2，为双洞双线三车道，隧道埋深2.5～24 m，由明挖基坑进洞施工，洞口段埋深仅2.5 m，属超浅埋暗挖隧道。

2 隧道顶部加固方案

2.1 总体方案

隧道顶部平台是该工程条件下唯一的施工通道及物料中转平台，为确保浅埋暗挖隧道的安全性，在平台处搭建钢便桥的形式跨越隧道开挖范围，通过钢便桥主次梁将施工荷载传递至便桥两端的钢管桩及既有围护桩上，以分散浅埋暗挖隧道顶部的荷载，确保施工安全[1]。钢便桥与隧道结构位置关系图详见图2。

2.2 方案比选

根据对施工车辆载重通行的统计，最大载重为10 m3混凝土罐车，钢便桥设计荷载按50 t考虑。

传统钢便桥常采用贝雷片、64式军用梁等形式。贝雷片自身高度1.5 m，军用梁高度1.66 m。贝雷片和军用梁详见图3和图4。

为满足50 t的荷载要求，贝雷片及64式军用梁均需采用下沉式满布的方式布置，下沉式布置中桥面与原始地面高差较大（约2 m），增加与周边道路的顺接难度大，造价高。

该工程通过比选，最终采用I63a工字钢为主梁、I20a工字钢为次梁的组合方式降低桥面与周边环境的高差（约1 m），进而也节约了工程成本。

2.3 设计参数

左幅钢便桥桥面宽7～17 m，桥跨27.5～30.3 m，右幅钢便桥桥面宽3.9～7.1 m，桥跨21.8～22.22 m。在左右线隧道边线两侧分别设置一排Φ630钢管桩，桩间距4 m，桩长25 m，桩身灌注C30混凝土，桩顶布置I63a双拼工字钢横梁。钢便桥以I63a双拼工字钢为主梁架设在两端的桩顶横梁上，主梁间距0.49～1.16 m。次梁采用I20a工字钢，间距0.2 m。局部横梁以基坑围护桩基优化后作为支撑基础，桥面采用1 cm防滑钢板满铺。

通过Midas建立模型，并进行受力分析计算：

最大正应力为σx=137 MPa <190 MPa；

最大剪应力为τ=14 MPa <110 MPa；

最大挠度为 f=46 mm <50 mm，均满足要求。

桥面底部高于地面20 cm，能够保障桥体受载后不会将荷载传递至隧顶。钢便桥平面布置图详见图5，断面图详见图6和图7。

3 钢便桥安装

首先安排旋挖机对管桩进行引孔施工，引孔完成后履带吊进场采用钓鱼法施工钢管桩，履带吊布置在两个隧道中间、右线隧道右侧便道上，逐孔进行施工安装钢构件及桥面结构，直到完成安装。

3.1 钢管桩施工

3.1.1 引孔

引孔采用旋挖钻机进行施工，成孔操作如下：

（1）钻机就位。钻机就位前对作业场地进行平整，确保钻机的水平，钻机就位后，检查钻机仪表是否满足水平度及垂直度的要求。确保无误后，采用降低钻头，对准桩位中心，并在桩位四周采用十字交叉法进行护桩，用以复核桩心是否偏位[2]。

（2）取土成孔。施工前准备好泥浆箱及膨润土等造浆设备，成孔过程中，根据地下水位情况及地质判断是否需要增加泥浆护壁。

钻进过程中，时刻注意钻机的垂直度数据显示，确保孔身的垂直。

3.1.2 钢管柱安装

在钢管桩桩头上两侧焊接吊环，用吊车将其垂直吊起，按照桩位放下。随后采用震动锤通过液压钳夹住钢管桩，复核桩体垂直度及位置，并在钢便桥上设置导向装置，确保桩体在锤击过程中始终保持垂直。符合要求后，开动锤将桩打入土中。根据钢管柱的贯入度（≤5 cm/min）及设计标高判定承载力是否满足要求，是否仍需进行打入[3]。

3.1.3 钢管柱连接

管桩之间用20号槽钢焊联，同时在钢管柱顶部焊接钢板完全覆盖钢管柱，增大横梁与钢管柱的受力面积，将盖梁部分的荷载有效传递给管桩。

3.1.4 横梁安装

横梁采用双拼I63a工字钢，根据钢管柱间距，在加工厂预先下料加工双拼工字钢运往施工现场，利用履带吊将成品横梁安装至钢管柱上进行修正，保证横梁与钢管柱中心对应，随后将横梁与钢管柱顶部钢板焊接牢固。

3.2 钢便桥上部结构安装

利用现有便道或场地内平台，将工字钢主梁成组吊装就位，工字钢主梁在场地内组装，用履带吊将工字钢逐片或双拼工字钢吊起，防止加工平台上，工字钢接长采用钢板满焊焊接接长。

工字钢主梁拼装好后用吊车安装至邻近横梁上，吊放时应注意吊车的稳定性。工字钢主梁安装后，工字钢主梁上设置I20a工字钢横梁，横梁与主梁之间焊接固定，然后用桥面板满铺桥面，桥面板与横梁再焊接连接，确保横梁与桥面板牢固地焊接在横梁之上[4]。

为防止主梁在汽车冲击荷载的作用下，发生纵向和横向位移，主梁应与盖梁采用12号槽钢焊连接。

3.3 钢便桥防护

（1）钢便桥外侧布置钢管护栏，焊在钢便桥上，底部增加踢脚板，按照市政工程要求涂刷警示色，安装警示标语。

（2）在钢便桥入口设置岗亭和调度员，以及车辆限重标志牌。钢便桥要安排专门的卫生打扫人员，保证钢便桥的清洁。

（3）在钢便桥上布置灯带、爆闪灯等，提供夜间照明及警示作用。

3.4 钢便桥施工控制要点

3.4.1 钢管柱施工控制要点

（1）钢管柱的平面位置及垂直度是其施工的质量控制要点，在钢管桩初期压入土层后，应及时对桩位和垂直度进行负责，偏差满足要求后，再进行下步的锤击工作，锤击过程中应不断对桩身垂直度进行复测。

（2）钢管桩桩长及承载力的控制对桥体的最大承载力影响极大，钢管桩的最终桩尖标高应根据桩体入土深度决定，应保证钢管桩满足入土深度及桩底承载力。在钢管桩达到了设计入土深度，但钢管桩贯入速度仍较快的情况下，可选择锤击数进行复核[5]。

3.4.2 横梁及上部结构安装控制要点

（1）横梁安装时应控制好梁顶标高及梁体的水平度，

施工中可通过钢板进行调节；横梁安装完成后，增加与桩顶盖板之间的防倾覆角板，确保梁体的稳固性。

（2）根据吊车的起吊距离、最大起吊重量合理排布上部结构分片面积，工字钢主梁与连接钢板之间焊接牢固，安装至横梁后，与横梁之间增加防位移装置，防止桥体因车辆行驶的冲击力产生位移。

（3）应逐个部位检查各连接件之间的焊接质量。

4 监测和维护

钢便桥安装完成后，及时在地表、钢便桥桥身等位置布置沉降监测点，采集初始值。在钢便桥使用期间，每日对隧道顶部地面、桥体变化进行监测。同时定期对钢便桥的各连接点、桥面板等部位进行检修维护。

5 结论

综合来看，在狭小空间下钢便桥的应用能够有效解决浅埋暗挖法施工场地利用难的问题，将仅能单洞掘进拓展为双线同步掘进，提高了隧道施工的整体效率，保障了隧道施工的基本安全。

參考文献

[1]王华军， 祁晓强， 宋宁， 等. 亚投行项目A标段钢渣回填综合施工技术[J]. 建筑技术， 2019（8）： 985-988.

[2]周咏渠. 长距离盾构隧道“开窗”施工技术研究[J]. 建筑技术， 2017（6）： 617-619.

[3]能国宝. 繁华路段下穿隧道军用贝雷梁钢便桥施工方法[J]. 福建建材， 2013（5）： 67-68+79.

[4]赵亮. 自制钢便桥在浅埋隧道下穿既有公路施工中的应用[J]. 科技和产业， 2021（7）： 260-265.

[5] 严峰. 钢便桥在深基坑施工中的综合应用[J]. 建筑施工， 2013（6）： 463-464.