晏偉光

【摘要】本文通過某工程數(shù)值模型計算，針對地鐵區(qū)間隧道側(cè)穿對橋梁樁基的影響，分析了橋梁樁基及隧道襯砌結(jié)構(gòu)的安全性，并針對性地提出了側(cè)穿段隧道技術(shù)措施。

【關(guān)鍵詞】區(qū)間隧道;側(cè)穿;橋梁樁基;技術(shù)措施

1、工程概況

某城市地鐵暗挖區(qū)間隧道下穿既有鐵路橋梁，兩線交角約66°。既有鐵路為客運專線，區(qū)間右線與橋梁7#橋墩相鄰，隧道開挖輪廓與橋梁樁基平面距離約8.7m。區(qū)間隧道與橋梁7#橋墩樁基礎(chǔ)位置關(guān)系如圖1。

2、地質(zhì)概況

區(qū)間隧道下穿段為Ⅴ級圍巖，地層主要為第四系素填土及三疊系泥質(zhì)白云巖。素填土：雜色，由人工回填碎塊石及紅黏土等組成。泥質(zhì)白云巖：強風(fēng)化，裂隙極發(fā)育，完整性差;中風(fēng)化，巖石組織結(jié)構(gòu)少部分破壞，裂隙較發(fā)育。地下水類型主要有松散層孔隙水和基巖裂隙水。

3、區(qū)間隧道側(cè)穿橋梁樁基影響分析

3.1計算模型

隧道模擬采用二維地層—結(jié)構(gòu)計算模型，計算范圍上取至地面，下取至隧底以下30m處，左側(cè)取至距左側(cè)橋梁基礎(chǔ)中線30m處，右側(cè)取至距右側(cè)洞室中線20m處。列車荷載參照《鐵路橋涵設(shè)計基本規(guī)范》，靜力荷載綜合取值：q=85kN/m。計算模型如圖2

3.2材料計算參數(shù)

圍巖物理力學(xué)指標按地勘報告及相關(guān)規(guī)范取值，見表1。

3.3計算結(jié)果分析

隧道開挖模擬計算結(jié)果如圖3～圖5所示：

由上圖可知，區(qū)間隧道開挖最大位移量發(fā)生在隧道仰拱處，最大豎向位移為3.3mm，最大橫向位移量約1.7mm，地表最大沉降量約1.2mm;樁基礎(chǔ)最大豎向位移約0.3mm。隧道開挖后拱頂沉降小于《城市軌道交通工程監(jiān)控技術(shù)規(guī)范》（GB50911-2013）中規(guī)定的控制目標值，且根據(jù)相關(guān)下穿經(jīng)驗，綜合確定相關(guān)標準控制如下：洞頂最大沉降12mm，地表沉降10mm，橋梁基礎(chǔ)的沉降8mm。可知，各計算結(jié)果均滿足要求。

4、區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)安全性分析

二襯與初支圍巖的相互作用采用荷載-結(jié)構(gòu)模型，二襯采用彈性梁單元模擬，襯砌截面厚度取0.45m，主筋選用φ20@200，二襯與初期支護和圍巖的相互作用采用只能受壓的徑向彈簧單元模擬。

根據(jù)《隧規(guī)》中深淺埋的計算規(guī)定，本隧道按淺埋隧道計算。計算中考慮二次襯砌承受全部圍巖壓力，按《隧規(guī)》附錄E淺埋隧道襯砌作用（荷載）方法計算圍巖壓力;水位線位于地面線以下6.2m，靜水壓力直接作用在二襯上。襯砌結(jié)構(gòu)荷載計算結(jié)果如下：垂直壓力q=342.8kPa，水平壓力e上=68.55kPa，水平壓力e下=104.9kPa，水壓力p上=79.2kPa，水壓力p下=150.4kPa。

將計算得到的荷載施加在二襯結(jié)構(gòu)上，得到襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)力如圖6、圖7、圖8。

分別取拱頂、拱腰、拱腳、墻腰、墻腳及仰拱各處的軸力、剪力及彎矩進行結(jié)構(gòu)配筋及裂縫檢算，檢算結(jié)果見表2

從表中結(jié)果可以看出，二次襯砌截面厚度0.45m，主筋選用φ20@200時，結(jié)構(gòu)襯砌各個部位安全系數(shù)均滿足規(guī)范要求，裂縫驗算均滿足規(guī)范要求。

5、側(cè)穿橋梁樁基段隧道技術(shù)措施

區(qū)間暗挖隧道采用礦山法施工，復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)，并輔以注漿小導(dǎo)管作為超前支護，結(jié)合以上數(shù)值模擬計算，具體技術(shù)措施如下：

（1）隧道拱部120°范圍內(nèi)采用φ42超前注漿小導(dǎo)管注漿;初噴混凝土26cm厚，鋼架采用工18型鋼鋼架全環(huán)設(shè)置;二次襯砌45cm厚C35防水鋼筋混凝土。

（2）考慮到隧道施工中的震動因素對橋樁的影響，為確保橋梁樁基的絕對安全，隧道開挖臨近橋樁的區(qū)段采用人工機械開挖，避免常規(guī)爆破開挖震動對橋樁的影響。

（3）區(qū)間下穿時加強對橋樁與隧道間地表及洞內(nèi)圍巖的監(jiān)控量測，若發(fā)現(xiàn)沉降超標或橫向位移變形過大，影響橋樁穩(wěn)定，應(yīng)暫停施工，封閉掌子面，并通知各方進行處理。地表可采用φ89鋼花管注漿隔離的應(yīng)急預(yù)案。

（4）施工中應(yīng)執(zhí)行第三方監(jiān)測并制定專項監(jiān)測方案。若發(fā)現(xiàn)異常，應(yīng)立即采取相關(guān)措施以保證安全并暫停施工，同時立即通知相關(guān)單位解決，以避免隧道施工造成對既有公路面及構(gòu)筑物的破壞。

結(jié)論：

（1）區(qū)間隧道側(cè)穿橋梁樁基，開挖時地表沉降、洞內(nèi)收斂及橋梁樁基位移均滿足規(guī)范要求;隧道襯砌結(jié)構(gòu)各個部位安全系數(shù)及裂縫驗算均滿足規(guī)范要求。

（2）考慮到隧道施工中的震動因素對橋樁的影響，隧道開挖臨近梁樁基的區(qū)段采用人工機械開挖，避免常規(guī)爆破開挖震動對橋樁的影響。

（3）施工中應(yīng)加強超前地質(zhì)預(yù)報及洞內(nèi)外監(jiān)控量測，適時調(diào)整優(yōu)化工程措施，以確保施工安全及結(jié)構(gòu)安全，確保工程順利實施。

參考文獻：

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