快速路隧道工程下穿既有运营桥梁施工技术

2010-05-12王国利李庆华

天津建设科技 2010年5期

关键词：北站立交桥围护结构

□文/王国利李庆华

□李庆华/天津第一市政公路工程有限公司。

快速路隧道工程下穿既有运营桥梁施工技术

□文/王国利李庆华

隧道工程采用明开挖施工下穿既有运营桥梁的方式在实践中非常少见，如何控制桥梁基础的沉降、减少隧道开挖对桥梁运营的影响、保证隧道施工的安全是技术难点。文章以实际工程为例介绍桥梁基础加固、支撑及围护结构优化、开挖控制等一系列措施。

隧道；既有运营桥梁；沉降控制

随着城市地下工程的发展，深基坑开挖施工日趋广泛，紧贴、穿越既有建筑物的工程也不可避免。如处理不慎将会对基坑及临近建筑物的安全造成很大影响。总结出一套行之有效的施工经验及对临近建筑物的保护措施，对施工过程中的人员安全、基坑及周围临近构筑物的安全稳定是十分必要的。

工程概况

工程坐落于天津市中心城区东纵快速路与中山路相交的节点位置，东纵快速路采用隧道形式下穿中山路既有运营的北站立交桥及附近的北宁公园，隧道全长1250m。隧道起点位于北宁公园内，从公园的西大湖湖底穿过，然后在北站立交桥下分为两个独立箱室横穿北站立交桥16#、17#、18#墩下方，最后进入万柳村大街止。工程S26段位于北站立交桥正下方，采用明开槽方法施工，基坑围护采用灌注桩+止水帷幕的形式。该段落长20m，基坑净宽35.83m，挖深13.5m，基坑紧贴北站立交桥墩及基础。北站立交桥在施工期间要保持正常运营状态，因此在施工中如何采取有效措施保证桥体及基坑安全和桥梁的正常使用功能是本工程需要研究的关键技术。

难点分析

（1）桥下施工净空小。16#～17#墩桥下净空4.9m，17#～18#墩桥下净空4.12m，围护结构紧贴原有承台，间隙为零，施工作业空间狭小。

（2）由于围护结构施工困难，如果个别部位发生渗漏，会造成桥墩附近土壤水分流失、灌注桩间土体流失坍落，土体产生沉降，从而导致桥墩沉降变形。

（3）采用同步开挖的方法进行施工，如果基坑边缘超载或基坑两侧荷载不均，会造成基坑围护结构位移变形，从而会使桥墩附近土体产生扰动变形，导致桥墩位移，影响桥梁的安全。

技术措施

北站立交桥的基础加固

原北站立交桥建成于20世纪80年代，采用预制混凝土方桩打入基础，由于年代久远,设计理念落后，基础结构已经无法承受土体扰动所带来的影响。因此，对原基础进行了加固处理，对隧道下穿所影响到的16#、17#、18#桥墩进行加固。16#承台和 17#承台各设置4根φ100cm、长度42m的灌注桩加固，同时将承台由原来的6.4m×4.6m×1.5m加大为11m×4.6m×2m；18#承台设置2根φ150cm，长度48m的加固桩，同时将承台由原来的7.5m×3m×1.5m加大为13.8m×3 m×1.8m。见图 1。

承台加固技术要求如下。

（1）加固桩的垂直度偏差＜0.5%，沉渣厚度≯15 cm。

（2）保证新旧混凝土结合面的植筋深度及外露钢筋长度并在钢筋安装施工前对植筋进行拉拔试验。

（3）施工前将原承台的加高面及墩柱的表面进行充分凿毛，直至露出新鲜混凝土。

（4）严格按照设计图纸和规范要求绑扎钢筋及浇注混凝土，新浇注前2h先喷水湿润混凝土干面，浇注过程中加强阴角部位的振捣，与原承台、墩柱结合紧密，减小接缝处的开裂现象。

S26段围护结构施工

由于桥下净空小，灌注桩施工比较困难，灌注桩质量控制难度较大。为了保证灌注桩的质量，采取如下措施。

（1）改进钻机，将钻机的高度调整到能够在桥下施工的高度。

（2）由于桥下净空小，灌注桩钢筋笼分节多，钢筋笼安装时间延长，所以在钻孔过程中有意加大泥浆比重并且快转、慢进，以提高泥浆护壁的效果，防止在钢筋笼安装过程中发生塌孔事故。

（3）增加焊工人数，缩短接钢筋笼的时间。

在基坑开挖前，对S26段围护结构的施工冷缝用高压旋喷桩进行处理，防止围护结构外的水土流失。

原设计的支护和止水形式为在靠近16#承台一侧的基坑为φ800mm@1200mm混凝土钻孔灌注桩，外侧施做φ600mm@400mm高压旋喷桩；17#承台周围设置φ800mm@1200mm混凝土钻孔灌注桩和φ600mm@800 mm混凝土钻孔灌注桩；18#承台周围设置φ600mm@800 mm混凝土钻孔灌注桩，外侧施做φ600mm@400mm高压旋喷桩。受隧道限界所限，17#墩周围、18#墩一侧无法施工止水帷幕，因此在混凝土灌注桩之间采用双液注浆，将桩间缝隙堵严。

在原设计的基础上做了调整和优化。考虑到承台下的水土流失，将16#和18#承台靠近基坑一侧的灌注桩桩间和17#承台周围的灌注桩桩间的处理形式由原设计的双液注浆改为施做φ600mm高压旋喷桩。见图2。

基坑开挖支护

隧道土方施工中基坑开挖深度较大，围护结构的平压力也较大，钢筋混凝土支撑表现为水平受压为主。由于钢筋混凝土支撑与钢支撑不同，具有变形小的特点，采用配筋和加大支撑截面的方法，可以提高钢筋混凝土支撑的强度，作为支撑的混凝土能充分发挥材料的刚度大、变形小的受力特性，起到保证隧道施工以及北站立交桥的安全的作用。因此，在施工S26段前将原设计中桥下部分钢管支撑的第1道撑变更为钢筋混凝土支撑，其余部分采用钢管支撑的形式。

土方开挖时，基坑四周的土体必然产生压力作用于基坑的支护结构上，其力的方向近似于水平，力的大小取决于不同土质的压力值。这种水平压力通过对围护结构的作用传递给钢筋混凝土围护结构压顶梁，再通过支撑把力集中到钢筋混凝土支撑梁上去。从力学的观点分析可知，钢筋混凝土支撑梁的受力是以轴向受压为主，把支撑梁设计成基坑内对撑的形式，形成大小相等、方向相反、相互抵消的力，构成稳定的支撑体系。同时，在施工中遵循以下基坑开挖方法。

（1）开挖前，清理基坑周围堆放的施工材料和机械，控制基坑边缘的堆载质量，堆载要控制在1t/m2以内。开挖时，各种大型设备的运行和停放远离基坑，防止对基坑发生扰动而产生变形。

（2）在进行S26段开挖时，设置4个工作面，即上行的S25段、S27段和下行的S25段、S27段。本着同步开挖的原则，从S25段和S27段同时向S26段合龙。受17#墩的影响，其两侧不能通视，故分别在S25段和S27段上设专人指挥，用以控制挖土进度，保证两侧挖土深度相同。见图3。

（3）在安装支撑的过程中，由于上下行的支撑都要支撑在17#墩的围护桩上，故需严格控制施加预应力的速度和大小。此时设专人统一指挥，在加力过程中，要求上下行两基坑的操作人员开泵后随时报读压力表读数，以保证加力均衡，防止维护桩因受力不均匀而发生破坏。在开始施加预应力之前，要同时对支撑施加5%的预加轴力，然后再同步、匀速地施加压力至设计要求的预加轴力，最后施加压力至设计的支撑轴力。