浅埋暗挖法隧道穿越既有桥梁及挡土墙施工技术

浅埋暗挖法隧道穿越既有桥梁及挡土墙施工技术

靳华蕾

天津渤海职业技术学院天津300408

摘要：随着我国工程建设能力的提高，近年来城市轨道交通工程隧道的施工形式日益多样化，其中浅埋暗挖隧道形式穿越建、构筑物的工程应用增长较快。城市地面建筑较为复杂，涉及诸多因素，如经济因素和安全因素，安全性和可行性较低，容易导致比较严重的工程事故。本文以北京地铁工程为例，根据其施工的实际情况，说明侧穿挡土墙和桥梁及下穿矿山法等附属结构工程施工的施工方式，对相似的工程提供案例支持。

关键词：交通工程；隧道穿越；近接施工

引言：

白石桥南站至国家图书馆站区间隧道下穿挡土墙地基、穿越白石桥大部、侧穿白石新桥通道桥及首都体育场正面路边挡土墙，周边建筑环境多变，利用了优化施工步骤和顺序、增设隧道临时仰拱、工程中深孔注浆加固、增强对路面、桥梁、挡墙及隧道监控量测等工程重点技术。该事例说明，多项技术措施达成或超过预期目标，能有效预防结构与隧道的结构变化，确保安全施工同时地面交通正常。

一、工程概况

地铁白石桥至国家图书馆，该段区间施工方法为单线单洞矿山法区间，隧道具体位于体育馆南路地下，该隧道起始于白石桥，止于四号线预留节点。左右两线区间的总长度为1045.647米。

二、工程地质与水文地质情况

该段工程地质情况为断面土层五层和七层卵石圆砾层，拱顶位于五层，仰拱位于五层和七层，其中一些层面的土质较为复杂，夹有多种土质和沙质。拱顶上的土质情况大致为填土、粉土、粉质粘土、粉土、多样沙层、卵石层。区间地下渗水层水位的标准高为地下20.14~20.53米。

三、工程重、难点及风险源

（一）侧穿白石新桥通道桥部分

本工程部分区间侧穿白石桥通道桥，其壳体结构为单程框架式，桥顶，底板以及侧墙厚度相同为0.5米，以天然地基承载，按其原设计方案，地基承载力在220千帕以上[1]。

（二）侧穿白石新桥大部分

本隧道侧穿白石新桥的大部分结构，白石新桥主桥主体结构为两层半互通式立交桥，桥梁的上部分使用预应力钢混材质两跨连续箱梁，桥梁净跨17.75米，主梁的长为37.5米，主梁的断面结构为单箱四室，箱梁顶面为机动车行驶路面，箱梁内部结构的两边侧箱室供其他车辆使用，箱梁两边的下部设有悬臂作为人行道，箱梁高3.55米，宽34.2米。桥梁边墩使用数个矩形截面墩柱，下接承台及钻孔灌注桩，隧道主体结构距离桩基大于4.477米。

（三）地下横向穿越西外大街挡土墙

该段隧道部分横向穿越西外大街深路槽挡墙，该墙的整体机构为C25混凝土质重力式挡墙。地铁横穿挡墙的部分挡墙的承重基础采用基桩承重台。其中的第一部分挡墙基础为两个型号的灌注桩，直径分别为1.5米和1.2米，隧道主要结构的外层和桩基的距离大于1.2米，二段挡墙是钢筋混凝土材质，连续墙结构，隧道主体外层与挡墙的直线距离大于1.3米。西外大街路面和隧道整体结构最外层的垂直距离为11.03米，隧道整体结构最外层和白石桥墩的距离大于5.4米。

根据原设计方案底稿，对隧道穿越段挡土墙进行检查，经查南侧墙体存在裂缝6条，北侧墙体7条，裂缝长度不小于3.5米，宽度不大于50毫米。该工程段内首体南路下方与道路为同一方向，该道路作为主干道车流量大，因此不可暂停道路使用，施工期间地面道路正常通行。

四、主要施工措施与方法

（一）地下穿越挡土墙地基和侧穿白石桥主桥部分段施工方式

地质方面，该隧道工段穿越挡墙的基础以及侧穿白石新桥部分的地质构成多为圆砾卵石层。根据预先测算，决定在该段挡墙前后15米范围内采取相关措施，确保该桥结构的和路面在施工期间的安全，措施如下：在隧道的拱部和该工段内边墙周边采用单排小导管，注入水泥浆。工段中部加装仰拱暂时使用。

（二）横穿白石新桥通道桥段及首都体育馆南侧挡土墙段工程方式

该工段穿白石新桥及首都体育馆南侧挡土墙，土层构造主要为圆砾卵石层，为了保证施工期间地面的安全，在该工段采取部分保护措施：隧道主体顶部加装单排小导管注入水泥浆，每榀打设，严格实行隧道和路面的测量和检测，根据结果的变化调整施工方式。及时处理桥体和挡墙存在的裂缝，注意工段附近的地下空洞，全面检测，采用水泥浆等加以回填，保证土层的密实，并作记录。

（三）施工方法

（1）挡墙地基及侧面桩基深层孔采用注浆加固

对挡墙的地下桩基以及该隧道穿越白石桥桩基的位置采取深层打孔注浆的措施加固，具体以二重管钻机和小导管两个方法结合注入浆液，利用两个技术的优势，注浆时间上没有特殊要求，浆液的混合一般在端头完成，浆液的扩散效果比较好，注浆压力没有特殊要求，实际运用中根据实际情况随时调整，浆液对地质的适应性比较好，该措施一般用于工程前期加固，该工程段使用水泥浆。

（2）台阶法增设临时仰拱

综合考虑到本工段所在地的各类因素，为避免出现工程意外或者影响工程质量和进度，最终决定采用台阶法，隧道主体结构顶部暂时增加仰拱。在隧道挖掘开工前，环绕拱部一定范围打超前小导管，注浆前封闭掌子面，根据当地实际土质确定双液浆的配置比例。核心土暂时保留，拱方土优先挖掘，技术上使用正台阶法。施工时采用注浆，开挖，封闭的连续循环步骤，每一步之间的间隔不能过长，防止顶部土方产生坍塌倾向[2]。核心土施工时保证按1：3到1：5的比例放坡，预防塌方的出现。下台阶同样使用连续循环的工序：先开挖一个格栅间距的边墙，随后安装固定钢架并随即覆盖混凝土；一侧的施工完成后才进行另一侧的施工。边墙的整体施工完毕后，开始仰拱土方的施工，采用相同工序。

（四）监控量测

工段施工过程中时刻检测地面和施工面的相关指标的变化，为工程施工提供真实可靠的测量数据，以此调整施工的速度和采用的技术，避免工程意外的发生。常见的测量指标：地面沉降度，工段倾斜及缝隙的时时情况，涉及的相关的管道线路的沉降，各类桩结构的位移和倾斜，潜水层的相关变化等。

由于本工段地面建筑物的复杂性，为避免相关风险，按照市政工程设计研究总院的相关指示，现对此工段部分监测点加以改进。竖向位移监测：主桥承重台以及通道桥上增加检测点，时刻测量竖向位移的数值；在白石新桥主桥承重台增设水平位移观测点；在通道桥的两侧增加转角测量点；在桥台墩柱和通道桥处增加结构裂缝监测点，主要在前中期将侧相关情况并加以记录。

结语：

白石桥至国家图书馆工程段，地面建筑比较复杂，需要穿越挡土墙和白石桥，综合考虑，不确定因素较多，工程整体风险较大，最终采取打孔混合注浆加固。使用临时仰拱加固隧道，改进施工期间的检测等措施，确保了工程按预期完成，同时未影响地面道路的正常使用。

参考文献：

[1]桂国文，周丁丁.浅埋暗挖法在隧道施工中的应用[J].交通世界，2017（27）：88-89+91.

[2]黄子文.浅埋暗挖法隧道施工过程地表沉降及洞室稳定性分析[D].东华理工大学，2017.