地铁隧道临近既有高架桥施工风险研究

地铁隧道临近既有高架桥施工风险研究

周艳斐

上海建科工程咨询有限公司上海200032

摘要：随着我国的经济在快速的发展，高架桥桩基施工极易造成既有地铁质构随道变形问题，使得隧道发生倾料，为了能够减少对既有地铁盾构随道造成的影响，则需要加强施工过程中的质量控制，做好各施工技术要点的控制，采取加固处理技术，进行加固处理，确保随道的稳固性。文中对地铁质构随道旁高架桥桩基施工质量控制，以及高架桥桩基础施工技术的具体应用，做了简单的论述。

关键词：地铁隧道；既有高架桥；施工风险

引言

随着城市化建设的快速发展，我国中大型城市地铁建设进入了高潮期。地铁沿线城市建筑密集，道路、管线、地表水体等周边工程环境复杂，不可预见因素较多，具有规模大、风险高、专业复杂、涉及主体多、与工程周边环境相互影响大。近几年，地铁建设事故频见报道，造成了巨大的人员伤亡和财产损失。对城市地铁建设过程中的风险源识别，风险评估分级并建立应急预案管理是十分必要，工程实践意义重要。依托促春站暗挖区间暗挖工程，根据区间地质条件和线路环境辨析施工过程中的风险源，建立了适合施工环境和暗挖工法的施工风险指标体系，运用模糊数学理论建立城市地铁施工风险三级模糊评判模型，明确了促春区间隧道暗挖施工风险等级，并制定了相应的应急预案。

1高架桥桩基础施工影响概述

桩基础施工过程中难以避免会扰动土体，使得周围的土地发生变化，进而发生位移，若在地铁盾构隧道旁开展桩基础施工，则极易造成隧道结构发生变形，以及附加内应力变化，进而影响隧道承载能力，当隧道结构发生严重变形，则会造成管片开裂以及沉降问题，影响地铁隧道的安全运行。造成地铁盾构隧道发生变形，其与高架桥桩基础施工采取的技术以及质量控制等因素，有着直接的关系，因此在开展高架桥桩基础施工时，则需要加强技术应用控制以及质量控制，减少对周围地铁盾构隧道结构的影响。

2计算模型

本文采用有限元软件MIDASGTSNX研究某匝道改善工程桩基施工对地铁8＃线隧道的影响。MIDASGTSNX是将通用的有限元分析内核与岩土结构的专业性要求有机地结合而开发的岩土与隧道结构有限元分析软件，拥有强大的建模能力、分析能力和图形后处理能力。针对竹叶山立交匝道改善工程桩基对地铁8＃线隧道的影响，采用MIDASGTS对整个施工阶段进行模拟，通过模拟桥桩、承台、桥墩的施做以及桩顶加载的整个过程，分析隧道周边地层的变形、支护结构受力变化等。计算分析基本假定如下：整个模拟过程共分4大步：（1）未开挖隧道前，模型在初始地应力下平衡，位移清零；（2）开挖地铁8＃线左线隧道，施做管片，计算至应力平衡，位移清零；（3）开挖地铁8＃线右线隧道，施做管片，计算至应力平衡，位移清零；（4）施做桥桩、承台、桥墩，并在桩顶加载，计算至应力平衡。地层参数按地勘资料及相关资料取值，如表1和表2所示分别为桩基础设计参数及结构力学参数表。

表1桩基础设计参数一览表

2.2建立风险指标评价体系

根据某地铁202标段某地铁202标段促春站暗挖区间暗挖工程条件，暗挖法施工对环境的影响采用表1所建立的地质U1、周边环境U2、开挖U3、支护U4及监测U5的三级风险指标评价体系，本文以周边环境中暗挖隧道穿越东联路高架桥桩基风险指标评价体系为例，建立三级风险指标评价体系见表3所列。

表3周边环境风险指标评价体系U2

2.3计算结构及分析

1）地层变形从地层整体竖向位移图可以看出，桩顶加载后，地层沉降主要集中在桩周一定范围内，距离桩越远，地层受影响越小。其中承台所处地层沉降较大。从沉降大于20mm地层范围图可以看出，桩的沉降带动周围地层呈倒锥形沉降，其中沉降较大处主要集中在桩顶所处地层范围内，随着桩的深度增加，地层所受影响也越小。从隧道所在地层竖向沉降云图可以看出，桩对地层的影响较小，仍然主要集中在桩周一定范围内，影响范围有所减小，最大沉降也仅为3.24mm。随着桩的加深，桩侧摩阻力发挥了作用。2）管片变形（1）管片竖向变形从管片竖向变形云图可以看出，管片最大沉降为1.82mm，每环管片的最大沉降主要集中在管片顶部，在整个桩施做及加载的过程中，盾构管片无隆起。（2）管片水平变形从管片水平向变形云图可以看出，管片的水平向变形主要集中在管片的左右两侧，最大为0.65mm，受桩施工影响较小。（3）管片纵向变形从管片纵向变形云图可以看出，桩的施工对管片的纵向变形影响较小，最大值为0.04mm。

3高架桥桩基础施工质且控制

1）施工质拉要点高架桥桩基础施工中，运用信息化监测技术，建立监测网，对施工的全过程进行监控，进而把控施工质量，确保施工的安全性。利用监测数据来指导高架桥施工，优化高架桥桩基础施工设计。在必要时采取复加轴力与跟踪注浆措施等，为高架桥信息化施工提供保障。除了采取信息化监侧技术，为了确保施工质量，还需要做好施工材料质量把控，以及施工工艺应用检验等工作，做好施工过程中的质量监管工作以及质量验收工作。2）施工进度控制为了确保高架桥桩基础施工进度，则需要做好施工进度把控工作。做到提早人场以及施工前准备工作，在施工的过程中，多增加平行作业面，增加设备与人员的投人，确保施工进度，合理制定施工计划以及施工作业，加强对关键线路的质量与施工进度控制，在确保施工质量的基础上，合理控制施工进度。做好施工管线协调工作，施工单位要配合相关单位做好施工协调工作，确保桩基础施工作业正常开展。3）深护筒钻孔灌注桩施工技术要点（1）护筒埋设施工要点。深护筒钻孔灌注桩施工的基础是护筒埋设，在施工过程中，则需要确保护筒平面位置的准确性，以及垂直度，做好施工前检查工作，在埋设护筒时，则需要将护筒中心轴线与测定的桩位中心保持一致，将其水平偏差控制在<50mm下，将其垂直偏差控制在1%以下。护筒内径的大小要控制在大于桩径的200mm-400mm范围内。保持泥浆液位高度，并且形成1m-2m液位差，防止孔壁出现坍塌。（2）骨架存放与起吊要点。将制作好的骨架要置放在平整的场地上，使用木方将其垫起，确保其干净整洁，按照顺序放好，在骨架的各个节段上，则需要做好相关标记，写好墩号与桩号等信息，做好防潮处理。在运输的过程中，要注意保护标识信息，同时需要做好防变形处理。在进行起吊时，采用两点起吊式，第一吊点为骨架下部，将第二吊点设置在骨架的中点至三分点之间，按照先后顺序进行起吊作业。骨架最上端定位，则需要做好孔口标高测定，进而计算低定位筋长度，做好定位确认工作后，再开展焊接作业，完成骨架施工后，则需要做好质量检验工作，检查底面标高误差是否<50mm.

结语

综上所述，文章通过对武汉地铁8＃线近距离的竹叶山立交桥桩基施工进行三维数值模拟，得出桩基施工工程中隧道结构的沉降、变形、内力的变化。从分析结果可以得出，隧道结构的位移，变形和内力均在工程允许的安全范围内。通过三维有限元模拟，能较好地对该工程进行分析，为工程施工做好了必要的准备。

参考文献

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［2］张志强，何川.地铁盾构隧道近接桩基的施工力学行为研究［J］.铁道学报，2003（01）：92-95.

［3］冯龙飞，杨小平，刘庭金.跨线桥桩基施工对临近隧道影响的有限元分析［J］.铁道建筑，2014（01）：37-39.