浅谈隧道工程下穿既有运营桥梁施工技术

2015-04-16胡驰名

建材与装饰 2015年22期

关键词：基坑基础桥梁

胡驰名

（中铁十八局集团有限公司）

浅谈隧道工程下穿既有运营桥梁施工技术

胡驰名

（中铁十八局集团有限公司）

随着我国道路的发展，由于线路的问题，隧道过程可能采取施工下挖既有运营桥梁的情况，虽然这种情况非常少见，但如何减少隧道下穿既有运营桥梁对桥梁运营的影响，并且保证隧道施工的成功及安全，是非常值得我们探讨的问题。本文将从隧道下穿对既有运营桥梁的影响出发，并探究隧道下穿既有运营桥梁对隧道安全施工的影响，最终提出相应的解决方案。

隧道；既有运营桥梁；施工

随着当前地下工程的一步步发展，隧道工程施工应该非常常见。但近些年来，因线路设计等原因，隧道工程不可避免地出现下穿既有运营桥梁的情况。虽然理论上可行，但是隧道下穿对既有运营桥梁施工技术一旦处理不善，就会对隧道安全施工有影响，并不利于既有桥梁运营。为保证整个工程及既有运营桥梁的安全性，本文将探讨此类施工技术。

1　工程概况

该工程在某市中心城区西纵快速路与高新路相交的地方。西纵快速路以隧道形式下穿高新路既有运营的立交桥。隧道全程1150m。隧道起点在公园内，接着从立交桥下穿过。最后进入到某大街止。该工程某段位于北站立交桥的正下方，施工方法上采用明开槽的方式，基坑围护采用灌注桩及止水帷幕的方式。该段段落长约20m，基坑净宽30.8m，挖深为12.5m。因隧道工程施工工程中要立交桥的正常运营，所以要在施工中保证桥梁的正常使用及桥体的安全。此外，还要保证隧道工程的安全性。

2　隧道工程对桥梁基础的影响

隧道工程施工时，会影响桥梁的稳定，具体来说可能从以下方面对桥梁产生影响：

2.1既有运营桥梁的基础沉降

隧道下穿既有运营桥梁时，很有可能引起桥梁基础沉降。在隧道工程开挖到达桥梁基础前，随着工程的不断推进，地层受到扰动的程度增加。随着工程桥梁基础的距离越来越近，桥梁基础的沉降速度也越来越快。

在该工程中，桥梁基础出现骤降的情况，这是在隧道工程开挖2m时出现的。这说明隧道工程在对地层产生扰动的过程中，已开始对桥梁基础产生影响。当桥梁基础在下面隧道支护完成后，并当掌子面工程推进时，桥梁基础下方的地层才逐渐稳定下来。随着隧道支护结构加强强度，桥梁地层逐渐稳定，并且桥梁基础所受的影响也渐渐消失[1]。

2.2既有运营桥梁的基础不均

隧道下穿既有运营桥梁，除了能使桥梁基础出现沉降外，还能使桥梁基础出现不均。该工程，在计算结果时显示，桥梁基础出现不均匀的情况出现在边缘桥墩，到达6.8mm，与此相比较，远侧桥梁基础不均匀沉降较小。这是因为开工过程中，地表产生沉降槽。

2.3既有运营桥梁可能发生位移

当基坑边缘出现超载时，基坑的围护结构易产生变形。当桥墩处的土层发生扰动变形时，基坑两侧的荷载会有不均的情况。这时，桥墩发生位移，那么既有运营桥梁的稳定性和安全性都会受到较大挑战。

3　隧道工程下穿既有运营桥梁的问题

除了对既有运营桥梁的影响外，隧道工程下穿既有运营桥梁本身就有着难度和一些问题。

3.1沉降问题

在工程开挖后，桥梁基础周围出现沉降的现象，该现象中桥梁基础周围的沉降值高于其它断面。

此外，除了桥梁基础周围的沉降情况，还有拱顶沉降存在。通过比较该工程的具体情况，隧道在无桥的状态下下穿时，拱顶沉降值低于有桥状态下下穿。因桥梁有荷载作用，所以会对隧道开挖面的拱顶产生较大影响。靠近桥梁一侧的隧道断面的沉降值比没有靠近桥梁的隧道的沉降值要大。

3.2施工空间狭小

该隧道工程中，有很大一段是下穿既有运营桥梁的。但是该桥梁在16#～17#墩桥的净空间为4.8m，而17#～18#墩桥下的净控只有4.0m.这样狭小的施工空间，显然是不利于施工作业的。而当围护结构紧贴着原有承台，间隙为零。如何扩大施工作业空间成为我们必须考虑的问题。

4　解决方法和措施

4.1立交桥的基础加固

该立交桥，已经投入运营5年的时间。该桥梁采用混凝土方桩打入基础，但此桥梁的基础和结构上仍不够，所以无法承受土层的扰动。我们首先要解决的问题，就是要帮立交桥基础加固。隧道下穿所相关的所有桥墩都要进行加固处理，16#、17#以及18#桥墩。此外，要对该桥墩的承台进行灌注桩加固。从技术上，承台加固要保证新旧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[2]。并要保证加固桩的垂直度偏差，以及沉渣的厚度。还要按照图纸要求和规范来绑扎钢筋及浇注混凝土。

4.2应对地表沉降的措施

因隧道下穿桥梁过程中，易出现地表沉降的情况，从而引起了桥梁基础的沉降及拱顶沉降的情况。所以，我们要注意采取各种措施应对地表沉降的问题。

首先，我们可以使用超前导管注浆对位移进行加固处理。

在这个加固过程完成后，我们要立即压注水泥浆，并填充土层的空隙，来保证土层的牢固，并能增强围岩的稳定性。

接着，我们要注意施工过程不能冒进，而是要循序渐进，以免发生重大地面沉降及桥梁基础不稳的问题。

隧道下穿对既有运营桥梁的工程一旦开挖完成，就要尽快将水泥浆喷浆处理。

4.3基坑支护措施

随着隧道施工过程中，基坑开挖的深度加大，而围护结构的压力也加大。土方开挖时，基坑周围土体会产生压力作用于基坑的支护结构。

基坑边缘出现超载，基坑的围护结构易产生变形。当桥墩处的土层发生扰动变形时，基坑两侧的荷载会有不均的情况。当荷载不均出现，对桥梁的稳定和隧道施工的继续都会有不利影响。所以，我们要加强基坑开挖的支护措施。

方法上，我们可以在开挖前，清理桥梁基坑周围的施工材料和机械，并要将各种设备远离基坑。在进行S26段开挖时，即重点部分开挖时，要注意设置专人指挥，并要全部两侧的挖土深度一致。挖土深度一致，才能减少桥梁基础不均的可能。

在基坑设置支护过程中，要派专人指挥加力均衡问题，要使桩的受力均衡并不产生破坏[3]。基坑的施工人员要随时读压力表，以免加力不均匀而产生围护结构变形从而引起沉降或桥梁位移的出现。

4.4解决净空小的问题

（1）我们可以将钻机改为能在桥下施工的高度。只有钻机等设备从高度上能进桥下了，一切施工才能进行。

（2）桥下净空小，灌注桩钢筋笼分节多，钢筋笼安装时间长，所以我们要加大泥浆比重。在钻空过程中，讲究快转，慢进，提高泥浆的护壁作用。

（3）可以针对隧道施工过程中的问题，可以增加相关工种的人数。

4.5加强监控测控

隧道下穿对既有运营桥梁的工程，由于情况可能随着施工发生变化，所以要随时加强对施工的监控和测控。而由于围岩的不确定性，往往对地下施工的要求和把握程度就更高。

从工程施工一开始，就要提高收集施工中地下围岩的信息来确定围岩的稳定状态。要评价支护结构的选取的合理性，都要根据工程的进展和施工的实际情况展开。施工方案的确定和制定，要根据实际结构参数来。当在施工中，因所面对地区的特殊性，要改善设计，调整施工方案。

对于施工监测工作，同样要具体问题具体分析。比如，对土体的水平位移上，可以布置6个观测孔，埋设时一周内一两天就要测量一次，以后一周一次地监测进行。还要注意土体的垂直位移，所以要用分层测量仪，埋设周一到两天一次，此后一周一次。对与地表沉降和拱顶下沉等情况，要用到水平仪、水准尺等等，并根据开挖面距测断面前后的实际距离，确定测量频率。此外，还要注意桥梁的沉降和倾斜，以免桥梁出现一些重大问题。在支护结构完善过程中，要针对围岩压力及钢筋应力应变进行测量。这同样可以根据开挖面距测断面前后的实际距离，确定测量频率。比如，在该工程施工中，开挖面距测断面前后<2B时，需要1d1次；当开挖面距测断面前后<5B时，可以是两天1次；当开挖面距测断面前后>2B时，一周一次。

4.6应急预案的建立

因为是隧道下穿既有运营桥梁这样少有的工程，所以我们在该工程施工前就建立了应急预案。特别是地下工程安全的不确定因素很多，我们在隧道下穿工程实施前就充分考虑了各项问题。

4.6.1塌方问题的应急

如果工程中出现塌方问题，不论原因是因为地质条件差，开挖过大还是支护不到位，我们都要在第一时间使用抢险物资质，对塌方实行封闭回填和加固处理。还要将有关情况上报相关单位和部门[4]。

4.6.2支护变形甚至开裂

当支护强度不够，及支护结构压力过大，会出现支护变形开裂问题。所以，在施工开始就要注意控制进尺。在工程进行中，防止因开挖对地层的扰动，所以不能超挖。而支护措施和支护结构都是应该加强的。当类似情况发生时，要及时组织专家根据问题的根源讨论问题的解决策略。