城市隧道穿越市政橋梁動態主動保護施工技術分析

唐毅

（重慶市城市建設投資（集團）有限公司 重慶 400010）

城市隧道是現代城市中的一項重要內容，隨著施工技術的不斷成熟，現代城市中隧道數量不斷增多，同時城市隧道的規模也不斷擴大。從城市隧道工程的實際施工情況來看，經常會遇到許多問題，特別是在需要穿越市政橋梁時，施工難度較大，經常會發生各種安全事故，并且工程的質量控制起來也十分困難，為了解決這一問題，應當加強對動態主動保護施工技術內容的研究，并且依據工程的實際施工情況，對動態主動保護施工技術進行應用，提高工程的整體質量。

1 城市隧道施工風險機理

一切事物都變化、運動發展的，也可以說一切事物都是以過程的形式存在，并且作為過程形式發展，城市隧道施工風險事件也是如此。城市隧道工程施工過程中風險事件的呈現經過產生、發展、演化等多種形式而來，可以通過圖1表示城市隧道施工風險機理。

圖1 城市隧道施工風險機理

在圖1中，ai表示城市隧道施工期間，土地材料在受外界荷載因素干擾，從而發生變化的參數集合；bi表示因為參數變化，進而造成致陷因子的集合；Ci表示各種風險事件的最終集合。

2 城市隧道施工風險分析

近幾年，隨著城市隧道在城市中重要性的不斷提升，人們加強了對城市隧道內容的研究與分析，風險分析是我國城市隧道工程在是實際施工過程中不還不可或缺的一項內容。但是，從實際情況來看，我國隧道施工風險處于發展初期階段，在實際分析過程中，更多的還是針對風險評估的研究，然后依次為依據，實現對城市隧道工程施工中各種風險的分析，制定相應的保護措施，確保工程的最終質量能夠達達到要求標準，為人們提供一個良好的交通環境[1]。

2.1 風險識別

通過風險識別可以及時找到城市隧道穿越市政橋梁工程過程中遇到的各項風險。但是，從實際情況來看，施工中在實際作業過程中，經常因為缺少分析風險資料，不得采用專家調查法，這勢必會導致風險分類的最終結果與專家的看法存在較大差異[2]。

2.2 風險分析

在風險分析的基礎上，進行風險分析，同時，其也是城市隧道建設過程中，做好相應風險評價工作的一項基礎內容。在城市隧道工程建設過程中，風險分析的方法的種類有很多，采用兩者相乘方式對風險進行量化處理是最常用的一種方式，再依據大小對遇到的實際風險內容進行排序[3]。需要注意的是，該方法在實際應用過程中，受多方面因素影響，也會出現稀釋和加倍效應的風險。

2.3 風險評價

風險評價住的是城市隧道施工過程中，在特別的施工階段、施工時間，城市隧道可以承受的風險等級，并且對該項內容進行實際分級情況完成相應的評價工作，該項內容可以對風險控制措施的管理與實施情況造成直接影響[4]。在城市隧道穿市政橋梁工程施工過程中，做好城市隧道施工風險分析工作，對于動態主動保護施工技術來說有著重要意義，同時也可以提高工程的整體質量。

3 工程實例分析

3.1 工程概況

某橋梁的主橋為跨預應力混凝土連續箱橋梁，其跨徑大小分別為33+38m+32m。橋梁的南、北引橋采用的分別為5跨20m后張預應力混凝土簡支梁，整個橋梁長度為29.45m。橋梁工程的具體結構如表1所示。

表1 橋梁工程的具體結構

一條城市隧道在修建過程中穿越該橋，城市隧道工程在具體修建過程中，隧道的西端在是實際施工過程中，采用的施工該方式為明挖法，而對于東端以及中端，在實際施工過程中，則采用暗挖法進行施工。對城市隧道工程的實際施工情況來看，暗挖段施工的長度為189.52m，標準段寬度為19.82m。

3.2 動態主動保護施工技術

3.2.1 設計頂升系統

設計PLC系統的原則是確保上部結構橫向同步，同時，同步精度要控制在1mm以內，針對橋梁中的縱向應當依據結構形式上的差別，而呈現出一定的區別。在該原則下，可以將簡支梁結構蓋梁兩側主梁視作為一個操作單元，在具體作業期間同升同降；而對于簡支梁橋臺部位，則應當單獨多位一個操作單元。在工程實際施工過程中，因為連續梁受力相對來說比較復雜，為了確保結構本身受力的合理性，應當盡量減小次應力，并且要確保上部結構可以保持橫向同步，同時，在該基礎上，相關各跨也應當依據差異沉降的具體情況，實現異步或同步升降，并且要將連續作業量視作同一個操作單元，完成相應的頂升作業，確保施工期間不會出現任何安全問題。

在具體施工過程中，主要針對橋梁工程中的5、6號墩進行分析，5、6號墩設計支座反力大小為942.5t，每個橋墩都設置了8個千斤頂，每個千斤頂都規格都為200t，從而確保橋順向和橫向都能夠保持同步。同時，針對橋梁的5、6號軸處設計的千斤頂，利用同步頂升系統對橋梁進行支頂，從而使5、6號軸可以向上形成位移，通過該方式，可以消除城市隧道工程在施工過程中引起的橋墩沉降現象對梁體造成的不良影響。首次頂升流程如圖2所示。

圖2 首次頂升流程圖

依據圖2流程完成首次頂升后，在利用臨時制作承載梁體自身的重量，以及相應的荷載。城市隧道施工過程中，應當依據橋體的具體沉降情況，對梁體的自身的高度情況進行適當調整，通過該方式使橋梁的實際受力情況能夠保持不變，從而確保橋梁的安全性。城市隧道竣工后，可以通過填塞鋼板等不同的方式，對原橋支撐的具體高度進行調整，從而使原橋梁支座的作用能夠得以恢復。

3.2.2 頂升程序

在頂升作業過程中，應當依據程序進行如下工作：

（1）預頂緊

通過快進方式，使千斤頂柱上升，當橡膠板頂面頂到梁底，同時千斤頂壓力達到了5×105Pa，此時，油缸已經頂緊梁底，但是，梁體還未升起，預頂緊工作完成，應當對系統位移進行清零處理。

（2）頂升

將位移值輸入到系統中，對相應的點位移讀數的具體變化情況進行觀察，同時對顯示器上相對應的分組狀態提示內容進行觀察。當顯示器中的各個點位都達到相應的標準后，應當停止頂升。

首次支頂2mm，可以使橋梁支座反力轉移到千斤頂上，此時應當對總頂力與設計支座反力的大小是否一致進行觀察，然后再頂升3mm，此時對原支座下墊板是否與墩頂發生脫離進行觀察，同時應當對總頂力與設計是否一致做出準確判斷，然后嚴格的依據頂升計劃，逐步進行頂升，確保最終施工的安全性[5]。

3.2.3 動態調整

城市隧道下穿橋梁期間，如果發現橋梁基礎下沉達到了設計規定的3mm時，應當依據上述步驟，完成對梁體的提升操作，同時應當進行臨時制作鋼板填插，確保梁體形態的合理性。

3.3 頂升作業過程中需要注意的內容

（1）在確保橋墩基礎穩定的情況下，城市隧道施工前，要對連續梁梁體進行預支頂，并且高度要控制在12mm以內，同時應當將梁體放置在臨時支撐上，待沉降完全穩定后，復位支座。

（2）對5、6號軸梁底進行預支頂，應當先頂升梁體12mm，對鋼板進行調整，調平后，放松千斤頂，同時要應當將梁安放在臨時墩位上，此時，梁體上升約5.00mm。在后續施工期間，如果沉降值超過了3.0mm，應當繼續頂升，需要注意的是循環次數不得超過3次，并且承臺的總沉降值應當在10mm以內。

（3）頂升5mm后，停止千斤頂工作，對下頂板是否脫離墩柱頂部混凝土進行觀察，若未脫離，應當利用繩鋸對墊板底部混凝土進行切割，通過該方式使墊板與墩頂兩者脫離，并且要確保地腳螺栓不會受到損壞。

（4）支座復位，將連接上下頂板支座鋼材解開。

4 結束語

過去一段時間，城市隧道穿越橋梁工程施工過程中，雖然采用了不同的增設托換樁、既有橋梁基礎等不同的加固方式，但是，從實際施工情況來看，因為地下土層的情況比較復雜，因此無法確保橋梁工程結構不會出現任何問題，而在本次分析的工程中，通過主動施工保護措施，對施工進行控制，可以確保城市隧道穿越橋梁工程過程中不會出現問題，確保工程的最終質量可以滿足相應的要求標準。

[1]鮑靈高.城市隧道施工誘發的塌陷災害控制研究[J].價值工程，2015，34（34）：137～138.

[2]李忠，魏嘉，朱彥鵬.大斷面城市隧道施工全過程風險管理模式研究[J].巖石力學與工程學報，2014，33（10）：2085～2094.

[3]趙宏利.城市隧道施工誘發的地面塌陷災害機制及其控制[J].四川建材，2013，39（05）：192～193.

[4]蘇海鵬.城市隧道施工誘發的地面塌陷災變機制及控制研究[J].四川建材，2012，38（06）：173～174.

[5]代春泉，王磊，黃明琦.城市隧道施工風險指數法評估[J].北京工業大學學報，2012，38（02）：250～256.