直立墻橋臺在近距離PBA工法地鐵車站上方的不利分析

盧開艷、馬忠、馬承禹、李金鹿

（1.北京路橋瑞通科技發展有限公司，北京 101300；2.北京市清河管理處，北京 100192）

0 引言

根據國家規定，城市建設地鐵需達到一定人口數量，經濟發展達到相應水平，隨之地面交通基礎設施也發展到對應規模。城市基礎設施建設避免不了跨越河道，跨河橋作為城市道路交通的關鍵組成部分，無特殊原因，不能中斷交通。地鐵施工穿越橋梁時，勢必對橋下基礎和周圍土體產生擾動，受不同工法所致，影響程度差異較為明顯，為保障交通基礎設施安全和道路運行暢通，施工過程中需對直立墻橋臺進行沉降監測。

1 PBA 工法主要技術

直墻多層多跨拱形結構是PBA 工法施工車站的主要結構型式。以“格柵+噴射混凝土”結構為初期支護形式，后期采用大管棚和超前小導管注漿等措施對土體進行預加固和支護。PBA 工法主要依靠先期形成樁、梁、拱、柱四個主體，組成受力的空間框架體系。施工開挖都是在框架體系保護下進行，支護形式轉換簡單，而且穩固安全，有效減小對地面沉降的影響。小導洞間距合理，施工可同步進行，互不干擾。導洞內的柱、縱梁也可同時作業。值得注意的是，該項作業需要在兩側施作灌梁，形成穩固的框架體系。在扣拱后內部施工空間開闊，可采用機械開挖，作業效率大大提高。對施工中出現的地下水，直墻式結構內有效凈空大，處理起來也極其方便。

2 地鐵車站PBA 工法近距離下穿橋梁工程實例

2.1 工程概況

跨河橋建于20 世紀80年代。上部結構為單跨簡支T 梁，橫向4 片；下部結構為板式橡膠支座，直立墻橋臺、擴大基礎；橋面為水泥混凝土鋪裝。設計荷載：汽-20、掛-100 級，人群3kPa，橋梁結構見圖1。

圖1 橋梁結構圖

某地鐵站主體結構采用鋼筋混凝土箱形結構。其中西端25m 范圍結合1 號風亭頂處為地下三層三跨框架結構，采用明挖法施工；其余結構為地下兩層兩/三跨連拱直墻結構，采用暗挖法施工。附屬結構均采用明挖法與暗挖法相結合施工。車站東、西兩端區間均采用盾構法施工。明挖法圍護結構采用“鉆孔灌注樁+內支撐”支護形式，主體結構外側設全包防水層。

對該橋產生影響的車站結構為地下兩層兩/三跨連拱直墻結構，采用暗挖法施工。

地鐵車站主體結構東端下穿跨河橋，結構采用雙層暗挖方案施工，結構頂距河底垂直凈距5.357m，距橋臺擴大基礎底4.477m，位置關系詳見圖2。

圖2 地鐵車站與跨河橋位置關系圖

2.2 沉降測點布置

根據直立墻橋臺特點，結合實地情況，現場共布置8 個沉降測點。分別為橋臺四個角各布置1 個沉降測點，位于臺身分縫處，每橋臺布置1 組差異沉降測點，詳見圖3。

圖3 跨河橋沉降測點布置平面圖

2.3 穿越施工前橋梁檢測結論

地鐵穿越施工前，橋梁第三方監測單位對橋梁進行系統檢測。當時評定橋梁技術狀況等級為B 級，處于良好狀態。主要病害有上部結構T 梁破損、局部滲水泛堿，T 梁未見結構受力裂縫。下部結構未見明顯病害。水泥混凝土橋面鋪裝存在縱橫交錯裂縫，部分裂縫對應梁間鉸縫；護欄存在輕微變形，局部立柱缺失；伸縮縫砂石阻塞，保護帶局部存在碎邊。

因此，地鐵穿越施工前橋梁整體技術狀況良好，無影響結構承載能力病害。

2.4 地鐵施工過程中產生病害

地鐵穿越施工過程中，橋梁出現過12 次預警，其中僅小導洞開挖期間，就預警7 次，組織過4 次專家評審會，分別建議洞內深孔注漿、路面注漿、河底注漿，路面和橋面鋪墊鋼板，然而病害并沒有得到有效控制。

施工過程中再次對橋梁進行檢測，評定結論為D級，處于不合格狀態。主要病害有橋臺前墻水平開裂，開裂寬度和深度均較大；受不均勻沉降影響，橋臺前墻中部豎向沉降縫分開，呈上寬下窄，最大寬度64mm，對應橋面出現縱向裂縫；以上病害影響橋梁行車安全。河道擋墻及河床均存在不同程度開裂，并有進一步發展趨勢。

2.5 橋臺前墻病害特征描述

監測巡查人員發現西側橋臺前墻和擋塊嚴重開裂。病害特征如下。一是西側橋臺前墻水平開裂伴有斜向裂縫，長10.8m，寬2.10～8.10mm，裂縫最大深度19.5cm。二是西側橋臺擋塊混凝土開裂剝落S=1.4m×0.5m，詳見圖4。

圖4 西橋臺病害位置圖

3 技術分析

3.1 沉降技術分析

施工期間橋臺明顯沉降的時間，對應主要施工工序，詳見表1。

表1 穿越設施監測分析

2016.2～2018.8 時間段施工進度與沉降變化關系詳見圖5。

圖5 2016.2～2018.8 時間段施工進度與沉降變化關系圖

3.2 沉降變化分析

對施工過程中沉降數據進行分析，跨河橋橋臺沉降變化及變化速率最大值統計見表2。

表2 跨河橋累計變化及速率最大值統計表

4 結論

其一，PBA 工法施工對土體擾動較大，易導致地面構造物產生較大沉降變形，對擴大基礎橋臺結構影響比較明顯。

其二，較淺覆土車站受PBA 工法施工影響，導致直立墻橋臺地基和基礎產生不均勻沉降，臺身中部出現不均勻沉降的受力裂縫。經研究分析，主要由于直立墻橋臺中上區域配筋薄弱，受施工擾動和注漿壓力影響，易產生不均勻沉降，導致混凝土開裂。

其三，總結地鐵穿越經驗，再遇類似穿越工程，建議施工前對橋梁進行薄弱區域加固；洞內開挖前深孔注漿，待強度提升后方可施工；另外穿越施工期間，橋臺臺背路面及橋面加鋪鋼板，減少橋面行車干擾。