城市隧道穿越市政桥梁动态主动保护施工技术分析

唐毅

（重庆市城市建设投资（集团）有限公司 重庆 400010）

城市隧道是现代城市中的一项重要内容，随着施工技术的不断成熟，现代城市中隧道数量不断增多，同时城市隧道的规模也不断扩大。从城市隧道工程的实际施工情况来看，经常会遇到许多问题，特别是在需要穿越市政桥梁时，施工难度较大，经常会发生各种安全事故，并且工程的质量控制起来也十分困难，为了解决这一问题，应当加强对动态主动保护施工技术内容的研究，并且依据工程的实际施工情况，对动态主动保护施工技术进行应用，提高工程的整体质量。

1 城市隧道施工风险机理

一切事物都变化、运动发展的，也可以说一切事物都是以过程的形式存在，并且作为过程形式发展，城市隧道施工风险事件也是如此。城市隧道工程施工过程中风险事件的呈现经过产生、发展、演化等多种形式而来，可以通过图1表示城市隧道施工风险机理。

图1 城市隧道施工风险机理

在图1中，ai表示城市隧道施工期间，土地材料在受外界荷载因素干扰，从而发生变化的参数集合；bi表示因为参数变化，进而造成致陷因子的集合；Ci表示各种风险事件的最终集合。

2 城市隧道施工风险分析

近几年，随着城市隧道在城市中重要性的不断提升，人们加强了对城市隧道内容的研究与分析，风险分析是我国城市隧道工程在是实际施工过程中不还不可或缺的一项内容。但是，从实际情况来看，我国隧道施工风险处于发展初期阶段，在实际分析过程中，更多的还是针对风险评估的研究，然后依次为依据，实现对城市隧道工程施工中各种风险的分析，制定相应的保护措施，确保工程的最终质量能够达达到要求标准，为人们提供一个良好的交通环境[1]。

2.1 风险识别

通过风险识别可以及时找到城市隧道穿越市政桥梁工程过程中遇到的各项风险。但是，从实际情况来看，施工中在实际作业过程中，经常因为缺少分析风险资料，不得采用专家调查法，这势必会导致风险分类的最终结果与专家的看法存在较大差异[2]。

2.2 风险分析

在风险分析的基础上，进行风险分析，同时，其也是城市隧道建设过程中，做好相应风险评价工作的一项基础内容。在城市隧道工程建设过程中，风险分析的方法的种类有很多，采用两者相乘方式对风险进行量化处理是最常用的一种方式，再依据大小对遇到的实际风险内容进行排序[3]。需要注意的是，该方法在实际应用过程中，受多方面因素影响，也会出现稀释和加倍效应的风险。

2.3 风险评价

风险评价住的是城市隧道施工过程中，在特别的施工阶段、施工时间，城市隧道可以承受的风险等级，并且对该项内容进行实际分级情况完成相应的评价工作，该项内容可以对风险控制措施的管理与实施情况造成直接影响[4]。在城市隧道穿市政桥梁工程施工过程中，做好城市隧道施工风险分析工作，对于动态主动保护施工技术来说有着重要意义，同时也可以提高工程的整体质量。

3 工程实例分析

3.1 工程概况

某桥梁的主桥为跨预应力混凝土连续箱桥梁，其跨径大小分别为33+38m+32m。桥梁的南、北引桥采用的分别为5跨20m后张预应力混凝土简支梁，整个桥梁长度为29.45m。桥梁工程的具体结构如表1所示。

表1 桥梁工程的具体结构

一条城市隧道在修建过程中穿越该桥，城市隧道工程在具体修建过程中，隧道的西端在是实际施工过程中，采用的施工该方式为明挖法，而对于东端以及中端，在实际施工过程中，则采用暗挖法进行施工。对城市隧道工程的实际施工情况来看，暗挖段施工的长度为189.52m，标准段宽度为19.82m。

3.2 动态主动保护施工技术

3.2.1 设计顶升系统

设计PLC系统的原则是确保上部结构横向同步，同时，同步精度要控制在1mm以内，针对桥梁中的纵向应当依据结构形式上的差别，而呈现出一定的区别。在该原则下，可以将简支梁结构盖梁两侧主梁视作为一个操作单元，在具体作业期间同升同降；而对于简支梁桥台部位，则应当单独多位一个操作单元。在工程实际施工过程中，因为连续梁受力相对来说比较复杂，为了确保结构本身受力的合理性，应当尽量减小次应力，并且要确保上部结构可以保持横向同步，同时，在该基础上，相关各跨也应当依据差异沉降的具体情况，实现异步或同步升降，并且要将连续作业量视作同一个操作单元，完成相应的顶升作业，确保施工期间不会出现任何安全问题。

在具体施工过程中，主要针对桥梁工程中的5、6号墩进行分析，5、6号墩设计支座反力大小为942.5t，每个桥墩都设置了8个千斤顶，每个千斤顶都规格都为200t，从而确保桥顺向和横向都能够保持同步。同时，针对桥梁的5、6号轴处设计的千斤顶，利用同步顶升系统对桥梁进行支顶，从而使5、6号轴可以向上形成位移，通过该方式，可以消除城市隧道工程在施工过程中引起的桥墩沉降现象对梁体造成的不良影响。首次顶升流程如图2所示。

图2 首次顶升流程图

依据图2流程完成首次顶升后，在利用临时制作承载梁体自身的重量，以及相应的荷载。城市隧道施工过程中，应当依据桥体的具体沉降情况，对梁体的自身的高度情况进行适当调整，通过该方式使桥梁的实际受力情况能够保持不变，从而确保桥梁的安全性。城市隧道竣工后，可以通过填塞钢板等不同的方式，对原桥支撑的具体高度进行调整，从而使原桥梁支座的作用能够得以恢复。

3.2.2 顶升程序

在顶升作业过程中，应当依据程序进行如下工作：

（1）预顶紧

通过快进方式，使千斤顶柱上升，当橡胶板顶面顶到梁底，同时千斤顶压力达到了5×105Pa，此时，油缸已经顶紧梁底，但是，梁体还未升起，预顶紧工作完成，应当对系统位移进行清零处理。

（2）顶升

将位移值输入到系统中，对相应的点位移读数的具体变化情况进行观察，同时对显示器上相对应的分组状态提示内容进行观察。当显示器中的各个点位都达到相应的标准后，应当停止顶升。

首次支顶2mm，可以使桥梁支座反力转移到千斤顶上，此时应当对总顶力与设计支座反力的大小是否一致进行观察，然后再顶升3mm，此时对原支座下垫板是否与墩顶发生脱离进行观察，同时应当对总顶力与设计是否一致做出准确判断，然后严格的依据顶升计划，逐步进行顶升，确保最终施工的安全性[5]。

3.2.3 动态调整

城市隧道下穿桥梁期间，如果发现桥梁基础下沉达到了设计规定的3mm时，应当依据上述步骤，完成对梁体的提升操作，同时应当进行临时制作钢板填插，确保梁体形态的合理性。

3.3 顶升作业过程中需要注意的内容

（1）在确保桥墩基础稳定的情况下，城市隧道施工前，要对连续梁梁体进行预支顶，并且高度要控制在12mm以内，同时应当将梁体放置在临时支撑上，待沉降完全稳定后，复位支座。

（2）对5、6号轴梁底进行预支顶，应当先顶升梁体12mm，对钢板进行调整，调平后，放松千斤顶，同时要应当将梁安放在临时墩位上，此时，梁体上升约5.00mm。在后续施工期间，如果沉降值超过了3.0mm，应当继续顶升，需要注意的是循环次数不得超过3次，并且承台的总沉降值应当在10mm以内。

（3）顶升5mm后，停止千斤顶工作，对下顶板是否脱离墩柱顶部混凝土进行观察，若未脱离，应当利用绳锯对垫板底部混凝土进行切割，通过该方式使垫板与墩顶两者脱离，并且要确保地脚螺栓不会受到损坏。

（4）支座复位，将连接上下顶板支座钢材解开。

4 结束语

过去一段时间，城市隧道穿越桥梁工程施工过程中，虽然采用了不同的增设托换桩、既有桥梁基础等不同的加固方式，但是，从实际施工情况来看，因为地下土层的情况比较复杂，因此无法确保桥梁工程结构不会出现任何问题，而在本次分析的工程中，通过主动施工保护措施，对施工进行控制，可以确保城市隧道穿越桥梁工程过程中不会出现问题，确保工程的最终质量可以满足相应的要求标准。

[1]鲍灵高.城市隧道施工诱发的塌陷灾害控制研究[J].价值工程，2015，34（34）：137～138.

[2]李忠，魏嘉，朱彦鹏.大断面城市隧道施工全过程风险管理模式研究[J].岩石力学与工程学报，2014，33（10）：2085～2094.

[3]赵宏利.城市隧道施工诱发的地面塌陷灾害机制及其控制[J].四川建材，2013，39（05）：192～193.

[4]苏海鹏.城市隧道施工诱发的地面塌陷灾变机制及控制研究[J].四川建材，2012，38（06）：173～174.

[5]代春泉，王磊，黄明琦.城市隧道施工风险指数法评估[J].北京工业大学学报，2012，38（02）：250～256.