緊鄰明挖隧道的橋梁沉降變形的影響與分析

張燕海 （中鐵十六局集團第三工程有限公司，浙江 湖州 313000）

自上世紀九十年代初，尤其是進入二十一世紀以來，我國的基建設施發展迅速，公路工程的快速化改造已是緩解交通擁堵的重要方法之一。

隨著我國城市道路建設規模的不斷發展，明挖隧道深基坑工程深受人們的關注，其施工場地越來越局限，這就對我們的施工技術提出了更高的要求；進而如何在短期內完成土方的開挖棄運，且保證周邊建筑物不產生沉降變形，是施工過程中的關鍵所在。大量土方開挖，對原狀土進行了多次擾動，周邊土體勢必產生縱向和橫向的位移趨勢，從而影響周邊建筑物和地下管線的正常使用?；又苓呁馏w的變形以及臨近建筑物的沉降觀測應受到足夠重視，及時發現，及時處理，及時采取措施控制，具有深遠的研究和現實指導意義，對以后類似工程的類似問題給予一定的參考。

1 工程概況

1.1 敔山湖隧道工程概況

江陰市長山大道快速化改造工程北起東定路，南至半夜浜橋南側，起終點里程為K0+000～K6+100，道路等級為一級公路兼城市快速路，雙向六車道，設計時速為80km/h。

敔山湖隧道采用明挖順作法施工，隧道主線連續下穿沿江城際鐵路、芙蓉大道、迎瑞北路、敔山北路及敔山南路后接地面主輔路，在迎瑞北路南側設置一對進、出主線隧道的迎瑞路匝道隧道(YA/YB)。隧道起終點里程為K0+285～K2+700，全長約2.4km，在K1+750～K1+750.052設置短鏈，隧道全長2414.948m，其中暗埋段長1879.948m，南、北側敞開段長分別為255m和280m，隧道斷面采用單箱雙室的結構形式，結構標準段寬度29.74m；迎瑞路匝道隧道(YA/YB)，長度分別為318.799m和324.629m，結構標準段寬度為10.1m；主線隧道及匝道隧道標準段建筑凈高5.0m。匝道隧道與主線隧道交匯段采用側墻共建的方式，匝道隧道接地段采用分離式。

1.2 隧道周邊環境及地下管線概況

根據周邊環境、地質條件、圍護結構形式、開挖深度、地方規范等因素，劃分本隧道基坑支護結構的安全等級有K0+285～K0+457、K2+517～K2+700 段為三級；K0+457～K0+605、K2+381～K2+517段為二級；K0+605～K2+381段為一級；其中芙蓉大道現狀高架橋墩（K0+695）距基坑開挖面為8.973m（西側），9.280m（東側）。隧道基坑在沿線3倍開挖深度范圍內的建筑物或構筑物主要有：K0+500江蘇申利實業股份有限公司辦公樓（距離34.91m）、K0+780西側220kV高壓線塔（距離 19.14m）、K1+090西側220kV高壓線塔（距離31.67m）、K1+000～K1+320西側金科東方大院（距離 46.34m）、K1+120～K1+300東側藏品敔山灣（距離43.49m）、K1+330西側220kV高壓線（距離9.91m）、K1+720人行天橋及東側游客服務中心（距離33.4m）、K1+780西側220kV高壓線塔（距離 26.01m）、K2+220西側220kV高壓線塔（距離21.27m）、K2+630西側220kV高壓線塔（距離14.93m）。芙蓉大道至迎瑞北路段（K0+605～K0+944）主要市政管線有：東側φ1200鑄鐵給水管、1200×600塑料有線電視管、φ600混凝土雨水管；西側φ800混凝土雨水管、φ200PE燃氣管、300×200塑料電信管、φ600PVC污水管等均位于擬建道路紅線范圍內，均需遷移。

1.3 水文地質情況

1.3.1 地質情況

經勘察，長山大道（K0+641～K0+719）鉆孔灌注樁主要穿越土層有1-1層雜填土、2-2層淤泥質粉質黏土、2-4層粉質黏土和6-1層黏土等。

隧道基坑開挖深度為14.5m，穿越土層有1-1層雜填土、2-2層淤泥質粉質黏土，自穩能力較差。

1.3.2 設計采用的巖土層參數

見表1。

巖土層參數 表1

1.3.3 水文、氣象條件

江陰市屬北亞熱帶季風性濕潤氣候，雨量充沛，氣候溫和，汛期（6-9月份）降水量約占全年總降水量的55%，歷史最高水位為3.05m，最低水位（枯水位）0.104m，常年水位為 1.10～1.30m(1985國家高程基準)。根據鉆探揭示，該區域開挖范圍內有潛水。

1.4 緊鄰橋梁基本概況

芙蓉大道高架橋M32#墩和M33#墩距離基坑開挖面最小距離分別為8.937m和9.280m，橋梁跨徑為66m，橋寬25.5m，本段影響區域為芙蓉大道橋第十聯鋼箱梁結構，2019年6月鋼箱梁架設完成。鉆孔灌注樁樁徑1.5m，M32#和M33#橋墩樁基有效樁長分別為56.624m和54.732m。

2 針對緊鄰橋梁的專項保護措施

2.1 緊鄰橋梁基礎的保護措施

①距橋梁承臺3m處設計單位采用φ800mm@1000mm的鉆孔灌注樁樁加固，樁頂設冠梁。

圖1 芙蓉大道原狀圖

圖2 芙蓉大道高架橋立面圖

圖3 基坑監測平面布置圖

圖4 基坑監測剖面布置圖

圖5 M32#墩與敔山湖隧道位置關系剖面圖

②施工過程中加強監測，及時將監測情況與設計單位、建設單位等溝通研究，以便及時發現，及時處理。收集到目前已發生累計沉降量。

圖6 M33#墩與敔山湖隧道位置關系剖面圖

圖7 高架橋基礎加固示意圖

③基坑開挖前對該構筑物進行鑒定，對已存在的裂縫進行統計與所屬業主進行確認。

2.2 基坑圍護結構的調整

隧道圍護結構：鉆孔灌注樁+三軸攪拌樁止水，鉆孔灌注樁（支護樁）為φ1.0m@1200mm，樁長30.4m，混凝土強度等級為C30水下；三軸攪拌樁止水為φ850@600，混凝土冠梁尺寸為800mm×1000mm，混凝土強度等級為C30。

2.2.1 優化三軸攪拌樁的施工

芙蓉大道高架橋于2019年6月份建成，橋梁凈高約14m，因三軸攪拌機一般高度約32m，因橋梁凈空不能滿足三軸攪拌樁止水的施工條件，將止水工藝變更為兩排雙重管高壓旋噴樁止水。主體結構在靠近橋樁位置，充分考慮對芙蓉大道高架橋的保護，根據計算，在隔離樁冠梁與支護樁冠梁之間增加一塊22.1×6.6×0.4m鋼筋混凝土板，使橋梁保護的隔離樁與支護樁之間形成門式抗剪體系，以減少基坑開挖對芙蓉大道高架橋的影響。

2.3 施工過程處理措施

2.3.1 土方開挖

①在豎向上按照鋼支撐軸線標高以下開挖至0.5m處時，施工鋼圍檁、鋼支撐及施加預應力等；其余各道支撐和圍檁按此要求次序施工。

②盡量縮短基坑開挖后的暴露時間。

2.3.2 監測結果分析

①隨著隧道圍護結構的施工以及基坑開挖，深基坑周圍路面沉降逐漸增大，增大到21mm后，有6mm左右的回彈，然后趨于穩定。

②鉆孔灌注樁（支護樁）深層水平位移，增大到26mm后，趨于穩定。

③鉆孔灌注樁（支護樁）樁頂豎向位移，增大到14mm后，趨于穩定。

④鉆孔灌注樁（支護樁）樁頂水平位移，增大到20mm后，趨于穩定。

⑤將橋梁的監測數據整理研究，因受橋上車輛荷載的影響及隧道基坑的開挖，承臺開始發生少許的沉降，但變形沉降基本穩定，最大沉降為3mm。

3 結語

作為本隧道工程的圍護結構，鉆孔灌注樁（支護樁）和雙重管高壓旋噴樁止水的施工質量的好壞是本次施工的關鍵所在，其與基坑開挖的安全和隧道主體結構的使用壽命息息相關。通過本工程的施工實踐為以后類似工程的施工提供了很好的參考價值。