地鐵施工對既有橋梁樁基的影響分析

■時鴻耀 ■中鐵三局集團第四工程有限公司，北京 102300

近年來，隨著地下工程的蓬勃發展，新建地下隧道穿越既有樁基礎的工程越來越多。受到城市既有環境的影響，不少地鐵線往往沿著城市道路修建，因而不可避免，這些地鐵將交織穿行于立交橋的基礎特別是群樁之間。地鐵覆蓋范圍廣泛，其興建與施工穿越了多條道路，其施工中易產生的影響主要為土層結構變化使土體發生位移。土體的位移極易造成樁基兩側受力不均衡，由此造成橋梁樁基側向彎曲的現象，進而使橋梁的穩定性受到威脅。

1 地鐵及其優點概述

地鐵是一種交通方式，多指地下運行的系統，通常設立于城市的繁華路段，以疏解交通壓力，方便人們的出行生活。地鐵并非全數建立在“地下”，也可指建立在高架鐵路或路面鐵路之上，與其他“地上”交通有所差異。我國地鐵于1969年10月第一次通車，經過半個世紀的發展已成為世界上擁有地鐵長度最長且站臺數最多的國家，長度約是第二名美國的二倍。地鐵被如此廣泛的應用于我國是乃其優點所致，其優點主要為在寸土寸金的地產市場中對土地資源的節省，因建于地下與地上相比其受噪聲及干擾的程度均大幅降低，不與其他車輛沖突故不存在堵車的現象能節省大筆時間，以電能源方式運行避免了傳統車輛的尾氣污染因而節省了能源并降低了污染，行駛速度快且載客量為普通公交汽車的近10倍。

2 地鐵施工對既有橋梁樁基的影響機理

地鐵往往有很廣的覆蓋范圍，在覆蓋范圍內不乏許多的橋梁及道路。同時地鐵在不斷地發展興建中，建造更多地地鐵線路則將穿越更多的橋梁或道路，并對其產生不同程度的影響。其中對既有橋梁的影響易造成承臺沉降及樁基變形，嚴重者甚至危及橋梁的安全。地鐵施工中會使地下土層結構發生變化，土體發生位移。

地鐵施工會造成軸線上下發生不同方向的土體位移，其中上部分的土體位移易造成橋梁樁基下沉，程度嚴重可至沉降，橋梁樁基的受力情況發生變化。而下部分的土體位移則形成與上部分相反的阻力，使橋梁樁基上浮，下沉與上浮的力趨于穩定。同時，地鐵施工中的隧道挖掘分兩側進行，其中一側距離橋梁樁基較近，土體的位移則極易造成樁基兩側受力不均衡，由此造成橋梁樁基側向彎曲的現象，進而影響橋梁的穩定性。

3 地鐵施工對既有橋梁樁基的影響

3．1 地鐵施工易造成承臺沉降

承臺可理解為承重臺，將橋梁的樁基與橋柱或橋墩連接在一起，通常包括高樁承臺以及低樁承臺兩種類型。后者通常沒于地下，而前者除此之外還有一部分在地上，且較后者相比往往多一段自由長度，然而其周圍缺乏分擔外力的載體，對橋梁樁基的受力有弊端，其穩定性較為不佳。橋梁中所應用的承臺通常為高樁承臺。地鐵施工極易使其周圍土層結構發生變化，導致橋梁樁基兩側受力不均衡，因此易引發承臺下沉、橋梁歪斜、開裂等現象。

3．2 地鐵施工易造成橋梁樁基變形

地鐵中每一站地通常有左右兩條線路，在施工中即需要挖掘左右兩條隧道，兩隧道間的距離通常10m左右，在施工過程中無論是從豎向、橫向及縱向角度均可出現不同程度的樁基變形。樁基的豎向變形通常表現為歪斜，同樁體仍能保持基本一致。橋梁樁基的橫向變形中樁基的上下部分向相反方向位移，即上部分移向靠近隧道方位，而下部分因承載負荷過大，隧道的支護結構受壓產生反作用力，即向外的推力，因為移向遠離隧道方位。而橋梁樁基的縱向變形則表現為樁基上部分位移至前，下部分則與之相反。

4 地鐵施工對既有橋梁樁基影響的對策分析

就目前局勢而言，地鐵在人們的生活中所占據著舉足輕重的地位，同時其積極意義大于消極意義，且各個國家及地區暫時不會停止地鐵的施工計劃。考慮到地鐵施工對既有橋梁樁基的影響，當前較為合理的辦法即對可能存在的威脅進行防范，以將威脅發生的可能性降至最低值。針對地鐵施工中對既有橋梁樁基的風險防護可從以下三個方面進行。

4．1 從地鐵施工挖掘處開始的風險防護

地鐵施工挖掘是產生風險的源頭，是降低風險必須要關注的因素。對施工挖掘的風險防護則主要為選擇最為適宜的挖掘方法。首先可建立幾種較為可行的挖掘方案，然后結合多種因素如方案的特點、實用性、優勢與不足等進行分析，并考慮可行的改進措施，然后選出最為適宜的施工方法，并對此方法進行優化，以將施工的風險降至最低。

4．2 針對橋梁樁基下沉或變形的風險防護

橋梁樁基的下沉或變形究其原因均由地層的變形所致，因而降低其風險也應以地層為著點。首先，可通過向地層注漿的手段增加土層的穩定性，使其不易發生形變，也可使對地鐵隧道的挖掘更為精準。其次，當條件允許時也可以通過增設隧道和橋梁之間的隔離樁或隔離墻來起到控制地層形變的作用。

4．3 對既有橋梁的風險防護

地鐵施工對既有橋梁樁基的影響對策中，以上兩方面均是從地鐵方面考慮，此外也可從既有橋梁的角度進行防護，主要以轉移負荷載重量及補償沉降兩點考慮。轉移負荷載重量是將既有橋梁樁基所承受的力轉移至他處，即樁基托換技術，包括主動及被動兩類。補償沉降則是巧妙的設計如加高墩臺等將沉降的橋梁樁基恢復到正常水平。

5 結束語

我國城市化進程加速，城市逐漸替代農村，“地上”網絡wifi走入千家萬戶的同時，“地下”地鐵也積極地籌劃著它的網絡布局。地鐵常以繁華路段開始延伸，覆蓋城市的眾多站點，然而在緩解了地上交通壓力的同時，與地鐵施工相鄰的既有橋梁樁基的風險逐漸引發關注，降低風險有著越發重要的意義。針對地鐵施工中對既有橋梁樁基的風險防護可從地鐵施工挖掘處、橋梁樁基下沉或變形處以及對既有橋梁的風險防護進行。

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