紧邻明挖隧道的桥梁沉降变形的影响与分析

张燕海 （中铁十六局集团第三工程有限公司，浙江 湖州 313000）

自上世纪九十年代初，尤其是进入二十一世纪以来，我国的基建设施发展迅速，公路工程的快速化改造已是缓解交通拥堵的重要方法之一。

随着我国城市道路建设规模的不断发展，明挖隧道深基坑工程深受人们的关注，其施工场地越来越局限，这就对我们的施工技术提出了更高的要求；进而如何在短期内完成土方的开挖弃运，且保证周边建筑物不产生沉降变形，是施工过程中的关键所在。大量土方开挖，对原状土进行了多次扰动，周边土体势必产生纵向和横向的位移趋势，从而影响周边建筑物和地下管线的正常使用。基坑周边土体的变形以及临近建筑物的沉降观测应受到足够重视，及时发现，及时处理，及时采取措施控制，具有深远的研究和现实指导意义，对以后类似工程的类似问题给予一定的参考。

1 工程概况

1.1 敔山湖隧道工程概况

江阴市长山大道快速化改造工程北起东定路，南至半夜浜桥南侧，起终点里程为K0+000～K6+100，道路等级为一级公路兼城市快速路，双向六车道，设计时速为80km/h。

敔山湖隧道采用明挖顺作法施工，隧道主线连续下穿沿江城际铁路、芙蓉大道、迎瑞北路、敔山北路及敔山南路后接地面主辅路，在迎瑞北路南侧设置一对进、出主线隧道的迎瑞路匝道隧道(YA/YB)。隧道起终点里程为K0+285～K2+700，全长约2.4km，在K1+750～K1+750.052设置短链，隧道全长2414.948m，其中暗埋段长1879.948m，南、北侧敞开段长分别为255m和280m，隧道断面采用单箱双室的结构形式，结构标准段宽度29.74m；迎瑞路匝道隧道(YA/YB)，长度分别为318.799m和324.629m，结构标准段宽度为10.1m；主线隧道及匝道隧道标准段建筑净高5.0m。匝道隧道与主线隧道交汇段采用侧墙共建的方式，匝道隧道接地段采用分离式。

1.2 隧道周边环境及地下管线概况

根据周边环境、地质条件、围护结构形式、开挖深度、地方规范等因素，划分本隧道基坑支护结构的安全等级有K0+285～K0+457、K2+517～K2+700 段为三级；K0+457～K0+605、K2+381～K2+517段为二级；K0+605～K2+381段为一级；其中芙蓉大道现状高架桥墩（K0+695）距基坑开挖面为8.973m（西侧），9.280m（东侧）。隧道基坑在沿线3倍开挖深度范围内的建筑物或构筑物主要有：K0+500江苏申利实业股份有限公司办公楼（距离34.91m）、K0+780西侧220kV高压线塔（距离 19.14m）、K1+090西侧220kV高压线塔（距离31.67m）、K1+000～K1+320西侧金科东方大院（距离 46.34m）、K1+120～K1+300东侧藏品敔山湾（距离43.49m）、K1+330西侧220kV高压线（距离9.91m）、K1+720人行天桥及东侧游客服务中心（距离33.4m）、K1+780西侧220kV高压线塔（距离 26.01m）、K2+220西侧220kV高压线塔（距离21.27m）、K2+630西侧220kV高压线塔（距离14.93m）。芙蓉大道至迎瑞北路段（K0+605～K0+944）主要市政管线有：东侧φ1200铸铁给水管、1200×600塑料有线电视管、φ600混凝土雨水管；西侧φ800混凝土雨水管、φ200PE燃气管、300×200塑料电信管、φ600PVC污水管等均位于拟建道路红线范围内，均需迁移。

1.3 水文地质情况

1.3.1 地质情况

经勘察，长山大道（K0+641～K0+719）钻孔灌注桩主要穿越土层有1-1层杂填土、2-2层淤泥质粉质黏土、2-4层粉质黏土和6-1层黏土等。

隧道基坑开挖深度为14.5m，穿越土层有1-1层杂填土、2-2层淤泥质粉质黏土，自稳能力较差。

1.3.2 设计采用的岩土层参数

见表1。

岩土层参数 表1

1.3.3 水文、气象条件

江阴市属北亚热带季风性湿润气候，雨量充沛，气候温和，汛期（6-9月份）降水量约占全年总降水量的55%，历史最高水位为3.05m，最低水位（枯水位）0.104m，常年水位为 1.10～1.30m(1985国家高程基准)。根据钻探揭示，该区域开挖范围内有潜水。

1.4 紧邻桥梁基本概况

芙蓉大道高架桥M32#墩和M33#墩距离基坑开挖面最小距离分别为8.937m和9.280m，桥梁跨径为66m，桥宽25.5m，本段影响区域为芙蓉大道桥第十联钢箱梁结构，2019年6月钢箱梁架设完成。钻孔灌注桩桩径1.5m，M32#和M33#桥墩桩基有效桩长分别为56.624m和54.732m。

2 针对紧邻桥梁的专项保护措施

2.1 紧邻桥梁基础的保护措施

①距桥梁承台3m处设计单位采用φ800mm@1000mm的钻孔灌注桩桩加固，桩顶设冠梁。

图1 芙蓉大道原状图

图2 芙蓉大道高架桥立面图

图3 基坑监测平面布置图

图4 基坑监测剖面布置图

图5 M32#墩与敔山湖隧道位置关系剖面图

②施工过程中加强监测，及时将监测情况与设计单位、建设单位等沟通研究，以便及时发现，及时处理。收集到目前已发生累计沉降量。

图6 M33#墩与敔山湖隧道位置关系剖面图

图7 高架桥基础加固示意图

③基坑开挖前对该构筑物进行鉴定，对已存在的裂缝进行统计与所属业主进行确认。

2.2 基坑围护结构的调整

隧道围护结构：钻孔灌注桩+三轴搅拌桩止水，钻孔灌注桩（支护桩）为φ1.0m@1200mm，桩长30.4m，混凝土强度等级为C30水下；三轴搅拌桩止水为φ850@600，混凝土冠梁尺寸为800mm×1000mm，混凝土强度等级为C30。

2.2.1 优化三轴搅拌桩的施工

芙蓉大道高架桥于2019年6月份建成，桥梁净高约14m，因三轴搅拌机一般高度约32m，因桥梁净空不能满足三轴搅拌桩止水的施工条件，将止水工艺变更为两排双重管高压旋喷桩止水。主体结构在靠近桥桩位置，充分考虑对芙蓉大道高架桥的保护，根据计算，在隔离桩冠梁与支护桩冠梁之间增加一块22.1×6.6×0.4m钢筋混凝土板，使桥梁保护的隔离桩与支护桩之间形成门式抗剪体系，以减少基坑开挖对芙蓉大道高架桥的影响。

2.3 施工过程处理措施

2.3.1 土方开挖

①在竖向上按照钢支撑轴线标高以下开挖至0.5m处时，施工钢围檩、钢支撑及施加预应力等；其余各道支撑和围檩按此要求次序施工。

②尽量缩短基坑开挖后的暴露时间。

2.3.2 监测结果分析

①随着隧道围护结构的施工以及基坑开挖，深基坑周围路面沉降逐渐增大，增大到21mm后，有6mm左右的回弹，然后趋于稳定。

②钻孔灌注桩（支护桩）深层水平位移，增大到26mm后，趋于稳定。

③钻孔灌注桩（支护桩）桩顶竖向位移，增大到14mm后，趋于稳定。

④钻孔灌注桩（支护桩）桩顶水平位移，增大到20mm后，趋于稳定。

⑤将桥梁的监测数据整理研究，因受桥上车辆荷载的影响及隧道基坑的开挖，承台开始发生少许的沉降，但变形沉降基本稳定，最大沉降为3mm。

3 结语

作为本隧道工程的围护结构，钻孔灌注桩（支护桩）和双重管高压旋喷桩止水的施工质量的好坏是本次施工的关键所在，其与基坑开挖的安全和隧道主体结构的使用寿命息息相关。通过本工程的施工实践为以后类似工程的施工提供了很好的参考价值。