地铁隧道穿越市政桥梁动态主动保护施工技术

地铁隧道穿越市政桥梁动态主动保护施工技术

覃国友

中交 (南京 )建设有限公司 江苏省南京市 210000

摘要：针对地铁隧道穿越桥梁时的施工情况，分析了动态主动保护技术的应用。

关键词：地铁隧道；动态主动保护；施工技术

地铁隧道建设的难度系数较高，在施工过程中经常遇到穿越市政桥梁的施工情形，为减少施工作业对市政桥梁的干扰，可通过动态主动保护技术的使用，提高施工安全性，促进地铁隧道施工作业的顺利开展。

1.地铁隧道穿越市政桥梁风险

地铁工程的建设难度大，主要是因为大部分为地下施工任务，在开展施工作业时，不仅要做好地下施工环境的地质调查与分析，还需考虑地上建筑物。现阶段很多城市，在地铁隧道施工时，经常面临穿越市政桥梁的施工情形，当面临这一施工条件时，可能存在以下几个风险：（1）施工现场的地质结构较为复杂，水文条件存在明显波动，增大了现场的施工风险。一些市政桥梁周边分布有水流，作业区域周边可能分布有软土地基，在进行地铁隧道穿越市政桥梁施工作业时，结构施工难度大，需考虑整体的结构稳定性^[1]。（2）周边建筑物与地下原有管道可能会影响现场的施工作业，一些地铁隧道施工现场，管线密集且分布有大量的建筑物，在这种施工条件下，需注意避让，以保障管线、地上建筑的安全。

2.地铁隧道穿越市政桥梁动态主动保护施工技术

2.1工程概况

以某地铁隧道工程为例，在施工中遇到了穿越桥梁的情形，桥梁为跨径32m+37m+32m的预应力混凝土连续箱梁桥，三跨设计，南、北引桥采用后张法预应力混凝土简支梁。此桥梁的横跨以东西两幅桥划分，宽28.3m，粘结预应力束设置在纵向部位，上部结构为单箱双室结构，在腹板内设置有18束预应力筋，中墩顶板、边中跨底板位置设置有短束，主桥为盆式固定支座。墩底设置有桩基础，桩径1.2m，主桥主孔桩长4.2m。拟建的地铁隧道处于此桥梁主桥的下方，呈东西向分布，结合对现场情况的分析，在东端与中部，采用浅埋暗挖法，标准段宽19.7m、明挖段长190m。

2.2具体设计

此地铁隧道的施工建设中，动态主动保护技术为关键的技术，为保障这一技术在工程现场的科学应用，在前期的施工阶段，有关人员根据对现场情况的掌握，确定了动态主动保护方案，，利用FLAC程序进行了数值模拟，计算结果显示，伴随着地铁隧道开挖工作的进行，地表沉降逐步加剧，全部开挖完成了结构拱部跨度后，产生了最大沉降，在维持了一段时间后，沉降依旧存在^[2]。根据分析，当此地铁车站的施工作业结束后，拱顶跨度的最大沉降为24mm。

在此穿越的市政桥梁中，伴随着车站开挖作业的进行，桥梁承台中心发生了10mm左右的沉降，且出现了0.45‰的倾斜，相邻承台同样存在着沉降现象，但沉降量相对较小，仅仅为4.5mm。经过对现场情况的全面分析，桥梁变形超出了正常标准，为保障地铁隧道施工中桥梁结构的安全性与稳定性，需采取一定的控制措施。

动态主动保护技术的使用，是为了使地铁隧道施工对桥梁的影响降至最小，依据数值分析与施工模拟，在墩支座部位的7号和8号梁体，应采用预支顶的处理方式，具体施工时需安排专人负责现场桥墩下沉量的监测，一旦发现沉降量接近或者超过了规定的数值，立即实施梁体顶升。

预顶升梁体作业中，施工人员应采取有效的措施，将梁体升高5mm，并将其放置在临时墩上，如果沉降量超过了3mm，应持续顶升，只有在沉降完全趋于稳定且符合相关要求的情况下，才可进入支座的复位。在此地铁隧道穿越市政桥梁项目实施中，主梁为超静定结构的连续梁体，施工作业中全桥内力存在一定的波动，为获得均匀的桥梁预调整效应，在现场的施工作业中，可将支顶调整到7号、8号轴，在原有桥梁承台上，设置4根钢管混凝土柱所形成的临时墩，将承台植筋并做好与临时墩的连接处理^[3]。

临时墩顶部位置，设置混凝土横梁，此混凝土横梁可用于千斤顶组、临时支座的放置，在梁上、临时墩上，须分别设置上垫石和下垫石。梁体预调整5mm，此调整数值参考的是每下沉3mm需要的时间、临时桥墩与临时支墩的施工误差、弹性变形情况，具体调整时，千斤顶最大标称顶升位移为12mm。桥梁预调整时，涉及了临时桥墩设置、原支座下垫板螺栓放松、梁体顶升、临时支座调高、梁体安置、永久支座调高、永久支座恢复等几个步骤。

2.3动态主动保护技术要点

2.3.1同步顶升设备的选择

在此地铁隧道穿越市政桥梁项目的实施中，动态主动保护技术虽然可保障桥梁的稳定性和安全性，但在施工过程中需注意的要点却是比较多的。同步顶升设备是施工中不可或缺的设备，市场上的此类型设备相对较多，为发挥设备在项目施工中的重要作用，需根据对现场情况的考察、施工要求的分析，进行设备的选择，对比设备的性能、规格等。在此项目中，应配备液压同步系统设备，该系统内采用的是PLC技术，系统包含有控制系统、监测传感器、液压系统，通过在现场的这一设备配置和使用，可达到全自动同步位移控制的要求，且存在0.5m的各千斤顶间不同步极限值。系统兼具安全控制、故障自动诊断等功能，可在施工作业中精准控制，保障施工作业的灵活性与高效性。同步顶升设备使用中，应包含准备、布置、顶升、落梁几个步骤。

2.3.2顶升系统

顶升系统内的操作单元，选用简支梁结构盖梁两侧主梁，通过这一方式来保障升降操作的便捷性，将简支梁桥台部分作为操作单元。为在动态主动保护施工作业中，保障结构受力的均匀性与稳定性，需将次应力控制在合理的范围内，现场操作人员要充分考虑横向同步时上部结构的变化，在得到了差异沉降的数值后，采取各跨的异步或者同步升降作业。顶升作业时，应将连续梁作为一个操作单元。此市政桥梁7号、8号墩有936t的支座反力，在1到8号桥墩上各设置1个200t千斤顶，总共设置8个千斤顶，横桥向、顺桥向位移同步。桥梁支顶由同步顶升系统完成，通过这种施工作业模式，地铁隧道对于市政桥梁的负面影响大大减弱。

现场包含2mm、3mm、5mm、2mm的顶升作业，在顶升操作的过程中，梁体荷载及自重全部由临时支座来承担。由于此桥梁存在一定的沉降变化，施工单位的相关人员在施工过程中，要结合观测到的桥梁沉降变化数值，对梁体高度加以科学调节与控制，尽可能使桥梁处于相对稳定的受力条件下。在对原有桥梁加以施工处理以后，需采用填塞钢板的方式进行高度调节，尽可能恢复到原支座状态。在此工程的建设施工中，可能会面临3mm以上的桥梁基础下沉现象，一旦在现场出现了这一情况，需立即进行处理，可以通过对临时支座上钢板加以填插，维持梁体良好的状态。现场的施工处理过程中，特别要注意对连续梁梁体预支顶高度的控制，就此工程现场的情况来看，此高度应控制在12mm以内，且要确保有10mm内的承台总沉降。在第一次顶升作业开始之前，有关人员要做好相应的检查工作，确保支座四角上下垫板的可靠，要求焊接牢固，可选用特定型号的钢筋，如Q235钢筋，构建整体盆式支座，将下垫板地脚螺栓略微拧松一些。千斤顶工作的过程中，需加强操作管理，一般在顶升5mm以后停止千斤顶的作业，由专人观察墩柱顶部的混凝土、下垫板是否出现了脱离情况，如果存在异常情况，需立即安排专人来进行相应的处理。整个施工作业中，应加强施工监督与管控，提高作业流程的规范性，保证项目顺利进行。

结束语：

地铁隧道穿越市政桥梁的施工中，隧道施工作业可能会干扰桥梁的稳定与安全，为减小这种干扰，具体的施工作业中，需强化动态主动保护技术应用中的技术管理和安全控制，提高施工作业的整体水平。

参考文献：

[1]周丁恒,田雪娟,李长安,等.暗挖地铁隧道下穿高速铁路隧道保护措施研究[J].重庆交通大学学报:自然科学版,2021,40(9):7.

[2]范东方,孙文昊,胡威东.复杂环境条件下地铁隧道保护方案探讨[J].地下空间与工程学报,2019,119(S2):367-376+405.

[3]陈柳君,孙刚.深基坑开挖施工对临近地铁隧道的保护措施[J].中国科技投资,2018,000(029):72.