隧道下穿既有橋梁施工量測與變形控制問題研究

喬居龍

(山西省公路局晉中分局實驗室，山西晉中 030600)

隧道下穿既有橋梁施工量測與變形控制問題研究

喬居龍

(山西省公路局晉中分局實驗室，山西晉中 030600)

結(jié)合工程實例，介紹了隧道下穿既有橋梁的施工量測措施，從隧道下穿橋梁支護、樁基與墩臺沉降控制等方面，探討了控制隧道下穿既有橋梁變形的方法，旨在保證工程建設(shè)的安全穩(wěn)定性。

隧道，橋梁，樁基，墩臺，變形控制，施工量測

隨著我國市場經(jīng)濟發(fā)展進程的不斷加快，人們對各類工程建設(shè)的安全穩(wěn)定性需求越來越大。其中隧道工程建設(shè)環(huán)境地點的日趨復(fù)雜，使得涉及的橋梁工程基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了一系列的變形問題，這就嚴(yán)重影響了隧道工程施工建設(shè)的作用穩(wěn)定性。基于此，相關(guān)建設(shè)人員應(yīng)從隧道下穿既有橋梁施工量測以及變形問題控制兩方面入手，來降低工程建設(shè)給既有橋梁結(jié)構(gòu)造成的不必要影響。這是保證城市交通運輸業(yè)快速穩(wěn)定發(fā)展的關(guān)鍵，相關(guān)建設(shè)人員應(yīng)將其作為重要研究內(nèi)容，以實現(xiàn)當(dāng)前現(xiàn)代化經(jīng)濟建設(shè)的可持續(xù)性發(fā)展目標(biāo)。

1 工程概況

某設(shè)計長度約為4 000 m的隧道工程需下穿一座立交橋。該工程采用暗挖的施工建設(shè)方法，其中兩條隧道主線的斷面寬高深尺寸均為8.4 m×9.6 m×30 m。基于隧道施工建設(shè)給橋梁樁基周邊地層帶來的變形和沉降影響，相關(guān)建設(shè)人員應(yīng)對既有橋梁進行施工量測，以實現(xiàn)變形問題的有效控制［1］。

2 隧道下穿既有橋梁的施工量測

隧道工程在進行實際開挖施工前，建設(shè)人員需要對橋梁的樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)進行加固。具體來說，就是對工程建設(shè)涉及的區(qū)間橋梁樁基應(yīng)用深孔注漿技術(shù)，從而實現(xiàn)與橋梁結(jié)構(gòu)的隔離。對于處在區(qū)間隧道頂部的樁基礎(chǔ)部分，施工量測人員應(yīng)采用深孔注漿技術(shù)來加固樁基周邊的土層和樁底周邊的土層。經(jīng)勘察，對于一些特殊的部分或是地基結(jié)構(gòu)，施工技術(shù)人員還可采用擴大承臺與鋼管樁的結(jié)合以及托換梁與鋼管樁的結(jié)合，來實現(xiàn)隧道工程施工建設(shè)的加固作用。此外，隧道下穿既有橋梁的施工量測過程，具體來說，就是要根據(jù)工程建設(shè)實際的情況特點，對圓盤段進行施工量測。具體的檢測內(nèi)容包括:隧道施工前圓盤段的初始狀態(tài);實際施工過程中橋梁狀態(tài)以及隧道施工結(jié)束后的對比量測等。而隧道施工前初始狀態(tài)的檢測內(nèi)容則包括:基本的外觀檢查、基頻以及靜載荷載狀態(tài)下的撓度及應(yīng)變狀態(tài)。施工過程中施工量測，則主要集中于樁基沉降的量測、外觀巡檢、樁基傾斜程度的量測以及梁體應(yīng)變的量測。而最后隧道施工結(jié)束后的對比量測:則是與施工初期狀態(tài)的量測值進行對比，以估算出發(fā)生的變化是否在可控的范圍內(nèi)［2］。

本工程監(jiān)測的樁基沉降圓盤段范圍，即所有橋墩樁基沉降值均大于8 mm，且最大最小沉降范圍為:小于－39.31 mm，大于－15.88 mm，其差值為－23.43 mm。對于橋墩立柱傾斜的量測:工作人員應(yīng)利用鋼直尺、吊錘設(shè)備對鵝橋圓盤段的立柱進行傾斜檢查，結(jié)果表明，共有6根圓盤段立柱發(fā)生了結(jié)構(gòu)傾斜。對于梁體裂縫的量測:工作主要集中于鵝橋圓盤段梁體裂縫檢查，當(dāng)箱梁腹板豎斜向裂縫的寬度達(dá)到0.40 mm，隧道下穿既有橋梁施工量測人員就可將此工程評定為D級橋梁，即不合格，不能用于實踐。此外，當(dāng)隧道下穿既有橋梁的樁基沉降速率與實際施工進度相對應(yīng)時，兩者時間允許差值為7 d左右。對于樁基結(jié)構(gòu)沉降收斂的量測:由于絕大部分測點均是在主線隧道貫通后2個月以后才會發(fā)生緩慢沉降，可以從理論上判斷樁基沉降已經(jīng)實現(xiàn)基本收斂。對于樁基沉降值與主線間距之間的關(guān)系:當(dāng)主線隧道軸線往兩側(cè)移動，這就意味著隧道施工對橋梁樁基沉降的影響在逐漸減小，從橋墩外測點位于主線頂部位置，即該點沉降值最大為－39.31 mm。可以看出，樁基沉降值與樁基深度之間的關(guān)系:通過比較A線主橋和圓盤段樁基沉降數(shù)據(jù)可知，在距隧道軸線距離相近的情況下，較深樁基沉降明顯小于較淺樁基沉降。樁基傾斜角度與方向分析:通過分析圓盤段出現(xiàn)傾斜的樁基傾斜角度以及方向數(shù)據(jù)，并未發(fā)現(xiàn)明顯的規(guī)律性［3］。

3 控制隧道下穿既有橋梁變形問題方法

3.1 隧道下穿橋梁的支護

隧道下穿橋梁的支護是用來控制結(jié)構(gòu)變形問題的關(guān)鍵，因此，相關(guān)建設(shè)人員應(yīng)根據(jù)隧道周邊圍巖的類型和相關(guān)的地質(zhì)情況，來分析實際工程的地質(zhì)條件情況。這樣一來，橋梁變形支護問題，就對當(dāng)前隧道工程洞口淺埋、軟土地質(zhì)以及滑坡問題進行具有針對性的處理措施。具體來說，可采用大管棚或是小導(dǎo)管注漿超前的支護方式，來進行變形問題控制。此外，隧道工程對既有橋梁已經(jīng)造成的安全問題，相關(guān)建設(shè)人員應(yīng)采用地面旋噴樁和地表注漿等措施來對其進行加固處理。對于部分隧道洞口設(shè)置的抗滑樁結(jié)構(gòu)，相關(guān)建設(shè)人員應(yīng)盡早對洞門進行相應(yīng)的處理，以保證橋梁進洞的安全穩(wěn)定性。此過程，對于洞內(nèi)相對軟弱的地層，支護施工技術(shù)人員可通過加設(shè)格柵鋼架或是網(wǎng)噴等支護技術(shù)，來降低工程對巖土結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性影響。

3.2 樁基沉降控制值

首先，隧道下穿既有橋梁施工技術(shù)應(yīng)用人員應(yīng)根據(jù)樁基加固設(shè)計圖紙，將樁基沉降值控制在3 mm以內(nèi)，并將沉降速率控制在0.2 mm/d以內(nèi)。此過程，樁基施工技術(shù)人員應(yīng)將其樁基沉降控制值限制在80%，來進行預(yù)警。值得注意的是，樁基沉降控制值的實踐要根據(jù)相關(guān)管理部門提出的設(shè)計變更需求，即預(yù)警值的變更內(nèi)容，來將該隧道下穿既有橋梁的樁基豎向沉降值控制在8 mm以內(nèi)。這樣一來，就能超過設(shè)計變更預(yù)警的80%，從而使樁基沉降速率的預(yù)警值確定在0.5 mm/d［4］。

3.3 墩臺沉降控制標(biāo)準(zhǔn)

對于隧道下穿既有橋梁墩臺沉降變形問題的控制，相關(guān)建設(shè)人員不僅要按照樁基沉降的控制標(biāo)準(zhǔn)進行設(shè)置，還要充分滿足樁基承載力以及上部結(jié)構(gòu)允許的沉降范圍以內(nèi)。具體來說，隧道下穿既有橋梁施工變形控制人員應(yīng)嚴(yán)格按照TB 10021—2009高速鐵路設(shè)計規(guī)范(試行)中的要求以及京滬高鐵公司、南京南站指揮部和相關(guān)地鐵公司等提出的要求，即通過綜合化措施方法，將所有要求元素融進橋墩沉降值的變形控制當(dāng)中，從而最大限度的保證橋梁施工結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。以京滬高鐵的無砟軌道為例，該隧道下穿既有橋梁工程受到影響的橋墩共有3個，研究表明，這3個橋墩墩臺受到的影響為不均勻沉降，也就是說差異性沉降并不會給結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性造成影響［5］。由此可見，要想實現(xiàn)墩臺沉降變形問題的控制，要遵循多方影響機構(gòu)提出的要求，以提高隧道下穿工程施工建設(shè)的安全性。

3.4 鄰近墩臺水平位移控制標(biāo)準(zhǔn)

在確定隧道下穿既有橋梁墩臺水平位移控制標(biāo)準(zhǔn)的過程中，研究人員要嚴(yán)格遵循相關(guān)管理部門出臺的JGJ 94—2008建筑樁基技術(shù)規(guī)范中的規(guī)定，將橋梁樁基的地面發(fā)生水平位移的允許值設(shè)置在10 mm。與此同時，還要將對水平位移影響較為敏感的建筑物的允許值控制在6 mm以內(nèi)。此外，上述標(biāo)準(zhǔn)，對于京滬高鐵的無砟軌道，橋梁相鄰端兩側(cè)的鋼軌支點橫向相對位移不能大于1 mm。這是因為TB 10020—2009高速鐵路設(shè)計規(guī)范(試行)中沒有明確指出橋梁墩臺在基礎(chǔ)水平位移上的控制指標(biāo)。因此，隧道下穿工程建設(shè)人員可通過梁體的橫向變形來進行控制。因此，該隧道下穿既有橋梁施工量測和變形控制人員要根據(jù)相關(guān)要求與規(guī)范，確定橫橋向位移、橋墩順橋向以及橋墩傾角的控制標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié)語

隧道下穿既有橋梁的施工量測反映出了橋梁樁基結(jié)構(gòu)可能發(fā)生變形的節(jié)點，這種情況，要求變形控制人員要根據(jù)相關(guān)的支護技術(shù)、墩臺沉降值以及墩臺水平位移技術(shù)，來降低隧道工程對其的不穩(wěn)定性影響。事實證明，要想控制隧道工程對橋梁樁基結(jié)構(gòu)的作用影響，施工技術(shù)人員可通過相關(guān)的支護技術(shù)以及控制值來達(dá)到工程建設(shè)穩(wěn)定性的目標(biāo)要求。

［1］羅振華.隧道下穿既有橋梁施工量測與變形控制［J］.廣東公路交通，2015(4):63-65，69.

［2］馮 超，高志剛.地鐵盾構(gòu)隧道下穿寧啟鐵路的變形影響規(guī)律及控制技術(shù)［J］.隧道建設(shè)，2015(10):1015-1021.

［3］朱紅霞.復(fù)雜地質(zhì)條件下土壓平衡盾構(gòu)近距離下穿既有隧道的施工和監(jiān)測技術(shù)［J］.隧道建設(shè)，2016(6):748-755.

［4］付 娟.新建隧道穿越立交橋的施工監(jiān)控量測和變形控制［J］.湖南交通科技，2013(3):132-138.

［5］凌同華，李升冉，張 勝.偏壓條件下隧道近接施工對既有樁基穩(wěn)定性影響的研究［J］.中外公路，2014(1):91-92.

On construction measurement and deformation control of tunnels under existing bridges

Qiao Julong
(Lab of Jinzhong Branch of Shanxi Road Bureau，Jinzhong 030600，China)

Combining with the engineering cases，the paper introduces the bridge measurement of the tunnels under existing bridges，and explores the controlling methods for the deformation of the existing bridges with tunnels under them from the bridge support of the tunnels，pile foundation and abutment settlement control，so as to ensure the safety and stability of the engineering construction.

tunnel，bridge，pile foundation，abutment，deformation control，construction measurement

U442

:A

1009-6825(2016)36-0193-02

2016-10-20

喬居龍(1964-)，男，工程師