汪楊洲 WANG Yang-zhou

（廣州地鐵設計研究院股份有限公司，廣州 510000）

0 引言

隨著我國城市軌道交通建設的進一步深化，施工面臨的環(huán)境條件越發(fā)復雜，區(qū)間下穿、側穿既有管線、道路及橋梁等成為常態(tài)。其中橋梁對沉降、變形尤為敏感，相應控制值要求較為嚴格，盾構區(qū)間如何安全、高效地側（下）穿橋樁成為眾人研究的課題。王馨霆[1]、郝美麗[2]等通過數(shù)值模擬結合工程實例分析了盾構側穿橋樁時，掘進過程中橋樁的受力及變形特性。邢慧堂[3]、吳鎮(zhèn)[4]等分析了隔離樁措施對側穿工況橋樁的保護作用，并通過數(shù)值分析就隔離樁樁長、樁間距等參數(shù)提出了優(yōu)化方案。劉強[5]等從左右線施工步序出發(fā)，通過數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn)不同施工步序對橋樁的水平位移影響有較大差別，提出雙線盾構側穿橋樁時采用先近后遠的施工方案有利于對橋樁水平位移的控制。目前對雙線盾構區(qū)間側下穿橋樁案例研究較少，左右線掘進順序的不同對側下穿工況下橋樁豎向位移的影響規(guī)律也有待說明。因此，本文采用數(shù)值模擬方法，結合工程實例分析了雙線盾構區(qū)間不同施工步序側下穿橋樁的影響規(guī)律，探究了隔離樁措施對該工況下橋樁的保護作用，對類似工程具有一定參考價值。

1 工程概況

北京地鐵7號線東延工程為7號線的東部延伸線，敷設于朝陽、通州兩個城區(qū)，是橫穿北京南城的東西向重要骨干線，全為地下線。

黑莊戶站~萬盛南街西口站由明挖、暗挖及盾構區(qū)間組成，其中盾構段下穿京哈高速并側下穿南大溝橋橋樁，穿越段平面位置關系見圖1。盾構區(qū)間采用外徑6m，內(nèi)徑5.4m，環(huán)寬1.2m的管片，穿越段線間距15m。

圖1 區(qū)間側下穿橋樁平面位置圖

南大溝橋為簡支梁橋，橋面寬34.5m，下部結構支承采用鋼筋砼蓋梁，基礎采用φ1.2m鉆孔灌注樁，邊樁樁長18.4m。圖2為區(qū)間側下穿橋樁剖面位置圖。

圖2 區(qū)間側下穿橋樁剖面位置圖

盾構區(qū)間左線距南大溝橋橋樁最小水平凈距6.5m，垂直凈距約1m，在穿越道路范圍，盾構隧道埋深約22.4m。

2 有限元分析

2.1 模型建立

通過Midas GTS，建立平面應變有限元模型（圖3），模型長度×高度為141m×35m，盾構尺寸、樁長及相對位置關系按實際參數(shù)取值。

圖3 區(qū)間側下穿橋樁有限元模型

區(qū)間隧道結構（管片）、橋梁采用線彈性模型，土層采用摩爾-庫倫模型，橋梁、土層間采用界面單元。各土層參數(shù)參照詳勘報告取值，相臨類似土層合并進行適當簡化，相應物理力學參數(shù)取平均值，各土層參數(shù)取值見表1。

表1 土層參數(shù)

模型上表面為自由邊界，兩側法向約束，底面X、Y向約束。

2.2 工況計算

2.2.1 雙線區(qū)間先遠后近施工

區(qū)間左右線分步掘進，先施工右線區(qū)間（遠），再施工左線區(qū)間（近）。圖4、圖5分別為右線先施工工況下單線、雙線施工后位移云圖。

圖4 右線先施工位移云圖

圖5 雙線施工后位移云圖

2.2.2 先近后遠施工

區(qū)間左右線分步掘進，先施工左線區(qū)間（近），再施工右線區(qū)間（遠）。圖6、圖7分別為左線先施工工況下單線、雙線施工后位移云圖。

圖6 左線先施工位移云圖

圖7 雙線施工后位移云圖

2.2.3 隔離樁保護措施

在區(qū)間與橋樁間提前打設兩排微高壓旋噴樁進行隔離，旋噴樁樁徑1m，樁間距0.7×0.7m，梅花形布置，樁底與隧道底齊平（先遠后近施工）。設隔離樁工況下雙線施工后位移云圖見圖8。

圖8 設隔離樁雙線施工后位移云圖

3 結果分析

統(tǒng)計不同施工工況下地表最大沉降、樁頂沉降及樁頂/底水平位移量（見表2）。

表2 土層、橋樁位移

計算結果揭示，雙線盾構區(qū)間側下穿橋樁，左右線掘進順序對樁頂沉降影響較小，先遠后近施工略有優(yōu)勢（樁頂沉降量減小約6%）。而樁水平位移受左右線掘進順序影響較大，對樁頂位移而言，先遠后近施工有利（樁頂水平位移量減小約22%）；對樁底而言，先近后遠施工有利（樁底水平位移量減小約23%）。

采取隔離樁措施能顯著的減小樁頂沉降（減小約60%），并有利于樁頂水平位移控制（減小約43%）。

本區(qū)間現(xiàn)場采用先遠后進的掘進順序施工，在區(qū)間與橋樁間設置了兩排微高壓旋噴樁隔離，現(xiàn)已施工完成。在盾構區(qū)間穿越道路及橋樁段，測量得到各項指標均滿足控制要求，道路、橋樁外觀及功能均良好，無需采取后續(xù)處理措施。

4 總結

本研究采用有限元方法分析了雙線盾構區(qū)間側下穿橋樁工況下，區(qū)間掘進順序及隔離樁措施對橋樁沉降及水平位移的影響，得出以下結論。

①盾構側下穿橋樁時，左右線掘進順序對橋樁水平位移影響較大，采用先遠后近施工有利于樁頂沉降及水平位移的控制，而先近后遠施工則有利于樁底水平位移的控制，實際施工時宜根據(jù)關鍵控制因素比選采用。

②盾構側下穿橋樁時，設置隔離樁措施能顯著減小樁頂沉降及水平位移量，可作為類似工況橋樁保護方案的優(yōu)選項。