山地城市暗挖隧道近距离下穿桥梁施工技术分析

袁和芬

（云南功东高速公路建设指挥部，云南 昆明 650299）

0 引言

在我国城市轨道交通运输发展的过程中，地下暗挖隧道已逐渐成为建筑工程中比较常见的施工技术，这种施工技术在很大程度上能够帮助我国城市桥梁建筑质量得到提升。在对隧道近距离下穿桥梁进行施工时，相关技术工作人员应根据其周边的围岩应力释放，采取合理可行的施工方案及措施，保证工程的整体质量，同时积极避免在工程建筑过程中出现安全隐患及事故。为了能够更加全面、有效地保证下穿桥梁尽可能挠动最小及施工安全，在施工的过程中应该更加注重对冷开挖方案的解决。

1 工程概况

某桥梁在施工设计的过程中，为能够更好地改变过去施工中存在的不利因素，积极地使用了下穿桥梁的施工技术。该桥梁在山地城市的暗挖隧道中进行施工，为了能够取得更好的施工效果，设计采用了预应力钢筋混凝土空心板桥型设计。与上部结构相对应，在桥梁下部结构采用钢筋混凝土双柱式桥墩。在桥梁墩柱施工过程中，工程技术人员将φl10mm的PVC管预埋于距离墩顶70cm的位置，待混凝土强度达到设计及规范要求后，在预留孔道内穿入φl00mm钢棒，钢棒顶端安装工字钢承重架，在工字钢承重架上面铺设一层槽钢，作为盖梁模板底座。采用该种施工方法可有效克服地形及空间限制，桥轴线能够呈现出弧形分布的状态，为我国桥梁的建筑与发展提供重要的帮助性作用，增加下穿桥梁施工的整体优势[1]。

桥梁不等截面墩柱盖梁的施工在前期准备过程中，常规施工使用的支架方式有满堂式碗扣支架或者牛腿支架，左右隧道下，存在穿桥桩横断面（见图1）。采用牛腿预埋技术在很大程度上会影响到桥梁墩柱的整体质量，甚至会影响到桥梁混凝土的外观美感；使用满堂式碗扣支架，会因为墩柱的高度、地基承载力不均匀或不达标，出现支架不稳定的情况。综合考虑后发现，桥梁工程的穿心钢棒盖梁施工方法可有效避免上述问题。该施工技术能够在很大层面上对传统的桥梁施工工艺进行改良，克服了传统施工方法中不利于桥梁质量的因素，避免墩柱内预留孔变形而导致穿心钢棒出现不能穿过其中的问题和情况。

2 山地城市暗挖隧道近距离下穿桥梁施工技术的理论分析

对于现阶段我国近距离的下穿桥梁施工技术来说，此项施工技术的应用起步较晚，而且山地环境施工本身具有一定的难度，因此，在施工技术的应用中，施工方通常需要先对该施工技术进行理论分析，以及时发现、解决施工技术方案中存在的不足，保证技术操作效果。在理论分析过程中，为了更加有效地改善工程施工中危险系数高、社会影响力大等问题，应该在施工之前对现场进行细致的勘察，避免出现任何对建筑工程不利的状况，同时应对多种冷挖施工方式进行细致对比，选择出更加适合于施工区域实际情况的工程施工技术及措施。除此之外，还可以使用数据模拟的技术加大对施工现场中开挖进尺的分析与研究。

2.1 建立模型

在山地城市暗挖隧道近距离下穿桥梁施工技术研究过程中，为了减轻施工边界对最终数据试验结果的影响，首先需要建立施工模型，在3D模拟图形建立的过程中，技术操作人员可以先从地质立体模型中x（长）、y（宽）、z（高）三个方向边界长度分别为80m、72m、52m的模型中，对围岩进行实体单元模拟，更加全面地实现管棚加固区的围岩属性模拟。从最初施工中的初期支护，到临时支撑、二次衬砌的单元模拟，桥墩、桥梁、桥桩等结构的模拟，都是作用在以界面为单元的模拟范围内。然后在建立好的模型周边进行法向位移的约束，为了能够更好地帮助桥梁模拟图形的建立。在地表层可以建立自由的边界面，这种边界面的设立能够更加全面地促进下穿桥梁施工技术的进步。无论是哪一种暗挖隧道桥梁施工技术，都需要在施工的过程中将每一个步骤进行紧密的衔接，把影响模型尺寸和边界的因素控制在一定的范围内，这样就可以在先行隧道下穿段二次衬砌浇筑完成以后对工程的隧道进行分段的开挖。也就是说，建立出一个比较完整的下穿段三维立体图形（见图2），就能够帮助整个桥梁施工技术取得阶段性的成就[2]。

2.2 确定材料参数

由于山地城市的位置比较凹陷，在下穿桥梁工程施工技术中存在着一定施工难度，很大程度上增加了工程施工人员的工作难度。所以，为了减少桥梁施工过程中的不利因素，在建立好施工模型以后，需要相关的技术人员，更进一步确定建筑工程中各种材料的具体数据参数。而如何确定好材料数据参数，也是整个工程建筑中非常重要和关键所在，首先可以以建筑工程中实地考察的结果作为参考依据，然后再根据数据报告和大量的工程施工经验进行下一步的工作。大管棚超前支护范围内岩层c、φ、E值依据文献资料及取原围岩相应值的1.2倍,其余参数保持不变，经过专业人员进行数据的计算与分析，对相关的力学参数进行不断完善，更加全面地保证下穿桥梁建筑工程中各项材料数据参数的准确性，促进整个工程建筑的效率。

2.3 数据结果分析

在进行下穿桥梁的施工过程中最主要的一个步骤就是数据结果的分析，如果想要更加全面、科学、准确地推进暗挖隧道近距离下穿桥梁工程施工和建筑工程的顺利竣工，就需要相关的工作人员在其中每一个步骤环节加强监督与管理。数据结果分析环节中主要包括地表沉降与拱顶沉降、桩基轴力与桥墩沉降两个层面，只有对其进行逐个的分析与研究，才能够有效地促进工程建筑的整体质量[3]。

暗挖隧道近距离下穿桥梁的施工方案较多，以两种方案为例进行详细的研究，分析地表沉降与拱顶沉降，确定最优施工方案。方案一：起始开挖面在不同距离条件下施工，隧道拱顶竖向位移的方向也会发生一定程度上的曲线变化。也就是说，下穿桥梁施工建筑过程中起始开挖面的不同，会直接影响到隧道拱顶的位移方向。有的施工技术方案在数据结果分析的过程中，会因为其内在结构的不同或多或少地影响地表沉降量的大小。方案二：在下穿施工完成以后，地表沉降的大小和起始开挖面发生位移，在这一过程中地表的沉降量维持在1.778～2.055mm之间。与方案一在沉降量方面有着较大的区别，这种施工方案造成地表沉降量及影响范围要比方案一小很多。不仅如此，在下穿桥梁施工完成以后，桥桩也会根据建筑工程附近的土层变化，而影响到其他地区范围内的地表沉降量，而且地表沉陷的范围和方向也会根据桥桩分布的范围进行横向或纵向的连接，大多都会呈现出成片分布的状态。

除此之外，在不同的施工方案中，桥梁建筑左右两侧隧道的拱顶沉降规律基本上没有什么区别，大多会出现中间凸起的形状。如果左右两侧沉降的数值比较大，那么拱顶的沉降值变化的范围就会比较小。大多数情况下拱顶位置都会在下穿的部位上，这也在很大程度上说明了增强超前大管棚支护，减少开挖进尺能够很好地降低下穿施工技术过程中拱顶沉降量。另一方面，在不同的桥梁下穿方案施工过程中，同一个隧道范围内的拱顶沉降基本上能保持在同一个频率范围内，他们之间的不同，一般会在沉降量大小方面得到体现，更加详细的差别需要技术人员根据同一个隧道内的拱顶沉降量大小进行判断。施工方案在具体的实施过程中通常会出现左侧隧道拱顶沉降量较小，或者右侧隧道拱顶沉降量较小的现象。而且，不同的桥梁下穿施工方案，会使得隧道内部的总体数值出现或多或少的差别，但总体而言拱顶沉降量接近0.894mm。

第二个层面是桩基轴力和桥墩沉降。采用两种不同的施工技术方案进行桥梁下穿施工的过程中，桩基轴力和桥墩沉降会呈现出不同的状态。经过长期的实验证明，不同的桥梁施工方案对桩基轴力的影响几乎没有什么大的区别，而在多种实验证明下，每一种施工方案都对右侧隧道中桥桩中部范围的影响较大，最大的轴力值甚至达到了3905.3906kN。为了能够更加直观地了解下穿桥梁施工完成后，对桥墩最终沉降量和差异的影响，相关的技术工作人员通过不断地研究与分析，总结出了其中细小的差别。这也在一定的层面上说明了桥墩横向偏移与垂直沉降有很多相似之处。

在施工过程中，不同的施工方案会直接导致桥墩最终沉降量呈现出不同的结果。在不同差异沉降的过程中，桥梁建筑施工方案中如果横向沉降差减少，就会使得纵向差随之增加，他们始终保持在一个相对平衡的状态中。出现这种现象的主要原因是在桥梁建筑过程中桥墩与上部结构已经连接成为一个整体。在这样的前提基础下，工作人员就能够更好地根据数值模拟的计算结果，对两种不同的施工方案进行详细的解读。同时为了能够更好地保证桥梁投入运营以后的安全性，工作人员应该尽可能地减少下穿桥梁施工技术对桥体的影响。尽量地将两侧隧道与桥桩的距离拉大，先行开挖距离更近、难度更大的右侧隧道，为下穿桥梁施工提供有效的帮助，最大限度地减少施工难度，促进下穿桥梁技术的进步与发展。

3 现场检测与技术要点分析

3.1 施工控制技术

在我国的桥梁建筑过程中，为了能够更加有效地提升建筑工程的整体质量，技术工作人员应该对施工现场的检查加以重视。为此，应先根据施工现场具体数值进行合理计算，获取各项技术参数，为施工提供更具参考价值的资料，提高施工作效率与工程质量。考虑到施工现场周边环境、场地及岩体环境较为复杂，岩体开挖施工会加剧对周围空间结构的扰动，影响最终桥梁建筑的质量。所以，为了保证下穿桥梁施工技术的安全性，在施工方案选择时，应当在原施工方案的基础上选用冷开挖法，以规避爆破荷载带来的影响，最大限度地减少爆破对下穿桥梁施工安全及质量的影响。在进行隧道开挖的过程中，工作人员应该在钻孔后进行小幅机械凿进、人工修整，减少对桥梁整体质量及稳定性的影响。

在施工控制技术中，利用台阶法进行开挖，属于主要技术之一。在这一过程中需要注意的是：应当在开挖的过程中，基于相应示意图进行施工（见图3）。施工前对隧道开展超前地质预报工作，避免出现溶腔充水带来的洞内涌水、突泥问题，及时有效地减少类似风险的出现。在施工前要做好大管棚超前支护工作，减少因为管棚钻孔而出现的变形现象。在讨论隧道施工过程中，应该优先采用非爆破开挖掘进，科学合理地利用机械凿除、人工修整，保证围岩的安全性。

3.2 现场检测与分析

为保证建筑工程施工的安全性，在下穿桥梁施工过程中应该全方位加强对桥墩沉降、倾斜等问题的跟踪和检测，保证数据及时、准确，以便于分析，采取相应措施。

每个桥墩的倾斜率会随着施工步骤的推进发生差异性变化。数据显示：在整个施工过程中，桥梁的倾斜值差异、变化较小。从整体的检测分析结果来看，隧道采用冷开挖的施工方法，在下穿桥梁施工过程当中，各墩台沉降量差异较小且稳定，桥墩倾斜值在目标范围内，可有效地满足预期控制的要求。

4 结语

综上所述，在时代的进步与发展过程中，建筑工程事业也在不断创新，全新的施工方法和技术措施能够有效地提升下穿桥梁施工质量。在进行冷开挖施工技术的基础上，可以采用先进的技术软件进行实际模拟，保证最终下穿桥梁建筑的美观度和施工质量。如果在施工过程中发现隧道拱顶距离桩基底部越来越近，受到的影响越来越大，先行开挖距离桩基底部较远的隧道沉降就会随之减小。同时，只有在施工过程中对各项细节加以重视，才能够从根本上提升山地城市暗挖隧道近距离下穿桥梁施工技术水平。