大跨度現澆連續梁上跨地鐵支架施工技術研究

馬建剛

摘要：京雄城際鐵路多線跨越地鐵4號線與興華大街，地鐵4號線是北京地鐵最繁忙的線路之一，列車開行密度大，施工期間，不能對地鐵四號線運營產生影響。通過優化支架布置，控制線路樁基施工對地鐵四號線的沉降影響，采取一定測量檢測手段，采取一系列風險控制措施，保證施工期間地鐵運營安全，可為同類工程施工提供借鑒參考。

Abstract： The Beijing-Xiong'an Intercity Railway crosses Metro Line 4 and Xinghua Street. Metro Line 4 is one of the busiest lines in Beijing Metro. The density of trains is high. During the construction period， the operation of Metro Line 4 should not be affected. By optimizing the support layout， this paper controls the impact of line pile foundation construction on the settlement of Metro Line 4， adopts certain measurement and detection methods， and applies a series of risk control measures to ensure the safety of subway operations during the construction period， which can provide a reference for the construction of similar projects.

關鍵詞：大跨度;地鐵;監控;風險控制

Key words： long-span;subway;monitoring;risk control

中圖分類號：U445.4 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2020）25-0129-03

1 ?工程概況

京雄城際鐵路黃固特大橋在里程改DK19+419.87處與北京地鐵大興線交叉，正線左線與北京地鐵大興線右線交叉角度為112°30′，交叉處對應于北京地鐵大興線右線盾構區間隧道里程K16+512.5 處，設計采用65+110+110+65m單、雙線連續梁110m主跨跨越北京地鐵大興線。大興線左右兩線距離15m，埋深為10.4m。

本橋跨越處地下水位位于地面以下約22m，小里程處的樁基、承臺、防護樁距離北京地鐵大興線結構外邊緣最近距離分別約為18.5m、17.2m、16.3m。大里程處的樁基、承臺外側邊緣、防護樁距離北京地鐵大興線結構外邊緣最近距離分別約為40.5m、39.2m、38.3m。小里程墩高10.5m，大里程墩高11m，軌面距地面約19m，跨越處梁底至地面13m。橋梁上跨位置與北京地鐵大興線位置關系如圖1所示。

2 ?施工方案及評估

2.1 施工方案

上跨地鐵施工時考慮兩種施工方案，方案一為搭設滿堂支架現澆，方案二為采用四跨貝雷式膺架梁上面搭設滿堂支架，基礎為鉆孔樁基礎。

地鐵范圍內最大梁截高度5.45m，截面面積為13.1m2，按照梁高5.45m，正線支架寬度8.7m計算，梁體重量傳遞至地面的平均荷載為39.1kPa。由于不滿足京港地鐵要求荷載不能大于20kPa的要求，故采用第二種方案。

鋼管柱膺架梁采用Φ500mm×10mm的鋼管立柱，橫向分配梁采用3-I45b工字鋼。雙線箱梁布置28片貝雷架縱梁，單線箱梁布置24片貝雷架縱梁，貝雷架頂鋪設2-I16橫向分配梁，其位置與盤扣支架立柱對應。跨地鐵膺架中間鋼管立柱下設鋼筋混凝土承臺梁，承臺梁高100cm，寬150cm，長26m，貝蕾梁跨度設置為6m+2*18m+6m。

按照實測的大興地鐵結構內輪廓坐標、京雄城際鐵路線路參數以及橋墩等結構尺寸，以膺架所承受的荷載設計鉆孔樁基礎。沿大興地鐵走向布置單排鋼筋混凝土樁基，樁徑采用1.25m，中支墩計算樁長為60m（對應樁頂反力4760kN），邊支墩計算樁長為45m（對應樁頂反力3530kN），單線箱梁和雙線箱梁下各設置2根，單線箱梁鉆孔樁中心距4.74m，雙線箱梁鉆孔樁中心距5.89m，單線與雙線相鄰鉆孔樁中心距為3.75m。通過實物放樣后測量出樁基與東側地鐵結構外緣最近為2.172m。

樁基施工采用旋挖鉆機施工，工藝與橋梁樁基施工工藝相同，為了避免樁基施工中出現漏漿現象對地鐵造成影響，施工時樁基采用鋼護筒跟進，鋼護筒一直跟進到超過地鐵結構最低點以下5m位置。

貝蕾梁及基礎設置如圖2所示。

2.2 施工方案安全性影響評估

為了保證施工方案安全可靠，委托北京交通大學根據施工方案，選取典型工況，按照最不利影響考慮，建立三維計算模型，計算施工對既有地鐵結構的影響。

通過防真計算模擬施工的影響，結合預測結果和其他相關因素提出既有結構的變形控制指標和相關技術建議。結合本工程，考慮到施工引起的沉降與底層關系密切，采用地層-結構模型進行分析。計算模型取其有影響范圍，重點考察地鐵結構由于新建京雄城際線施工產生的變形情況。

通過建立三維地層-結構模型，對既有北京地鐵大興線義和莊-黃村火車站區間結構的變形計算分析得出，由于新建線路的施工，既有既有地鐵結構產生了一定程度的豎向及橫向變形。其中樁基施工影響對地鐵結構為主要影響，施工引起的地鐵結構的變形在地鐵安全運營范圍之內，根據對風險點的分析，本項目既有區間風險點評級為二級，在正常施工的條件下，能夠確保既有地鐵安全運營。

影響結果如表1所示。

3 ?地鐵量測

為保證京雄城際鐵路施工過程中北京地鐵大興線安全正常運行，需要準備在地面測量放樣地鐵隧道輪廓位置，因此要對地鐵斷面進行實際測量。

京雄城際鐵路與地鐵兩線交叉處位于黃村火車站至義和莊站區間，現由黃村火車站地鐵口GPS控制點引入至站臺層，再由站臺層引至4號線隧道洞內布設精密控制網，勘測兩線交叉處隧道斷面圖。

主要工作量如下：

3.1 地面控制點（GPS）

在黃村火車站地鐵口布設2個GPS點并聯測附近京雄城際鐵路CPI/CPII控制點5個，并整體解算平差作為勘測的基準。

3.2 洞內控制網（導線網）

以黃村火車站地鐵口的2個GPS點作為已知點，延地鐵隧道走向布設四等閉合導線網，作為洞內測繪工作的基準。

3.3 聯系測量

開展聯系測量，將黃村火車站地鐵口布設的GPS點引測至地鐵隧道內。

3.4 地鐵隧道斷面采集

采集地鐵隧道左線里程K15+220～K15+320，右線里程K15+225～K15+330，左線100m，右線105m，共計205m，曲線段每5m采集一個斷面。

3.5 地鐵輪廓線

將采集到的隧道輪廓線左右線按照5m的縱向間距放樣至施工現場并打設樁蕨，拉設紅線。

本次斷面采集區間為北京地鐵4號線同京雄城際鐵路交叉處前后100m斷面數據，每5m采集一組斷面。采集里程為北京地鐵大興線左線DK15+220～DK15+330，右線為DK15+225～DK15+325。

4 ?監測

4.1 監測內容

為了確保施工過程中地鐵運營安全，需要對地鐵進行監測，根據設計圖紙、安全評估及相關規范要求，監測范圍為：北京地鐵大興線黃村火車站-義和莊站左線K15+188～K15+328，右線K15+189～K15+329，雙線140m。

監測內容包括自動化遠程監測、人工靜態監測。

自動化監測為地鐵隧道結構豎向位移監測。

人工靜態監測項目：結構豎向位移及差異、區間道床豎向位移及差異、道床與結構剝離情況、結構水平位移、軌道幾何形位（軌距、水平、軌向、高低等）、錯臺、裂縫監測、鋼軌爬行監測、盾構管片橢圓度、地鐵結構安全巡視。地鐵監測對象、項目及周期如表2所示。

4.2 測點布設

4.2.1 自動化監測測點布設

遠程自動化測點采用晶硅式靜力水準，沿地鐵區間隧道鄰近基坑側布設，間距約10～20m，用以監測隧道結構沉降變化。在影響范圍之外，設置靜力水準點，作為自動化監測基準。

4.2.2 地鐵人工監測基準點布設

在施工影響范圍之外較穩定的區域布設監測基準點，基準點距離監測區域約100m，根據現場情況自行布設。共布設基準點8點，構成沉降監測控制網，控制網可布設成閉合環形式。在使用前復測水準基點間的高差，在允許范圍內方可使用。每3月對基準點進行一次聯網復測，保證監測基準可靠性。水平位移監測基準點布置原則與沉降基準點類似，采用固定棱鏡作為后視監測基準，共布設8個位移監測基準點。

4.2.3 既有地鐵區間水平位移監測

使用全站儀對隧道結構的水平變形進行人工監測，在地鐵區間隧道內布設水平變形測點，測點采用反射棱鏡。結構水平位移測點間距與隧道結構沉降測點相同，棱鏡反射面背向行車方向。

測點布設橫斷面圖如圖3所示。

4.3 風險控制方法

控制方法采用雙控指標， 即實測絕對值和速率值。

根據評估報告及相關規范制定警戒控制標準，并進行三級預警管理（表3）。

5 ?結語

針對大跨度現澆連續梁上跨地鐵施工，由于梁體自重大，采用滿堂支架對地面的荷載超出地鐵運營單位的要求，經過準確實際量測和設計檢算，采用樁基基礎、貝雷式膺架梁跨越地鐵施工，通過建立三維模擬施工，對施工方案安全性進行評估，確定了施工方案的可實施性，同時通過人工配合自動化監測手段，對施工過程中對地鐵的影響進行監控，根據實際施工中各項監測數據表明，此施工方案對地鐵的影響變形值均能滿足允許要求，確保了地鐵安全運營。

參考文獻：

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