广州市恒盛建设工程有限公司
摘要：本文介绍了该项目的实际情况，分析了其总体结构和施工方案，并用数值计算模型分析了该项目的实际参数。从研究成果来看，浅埋隧道下的桥梁施工方案在工程中具有良好的应用价值，值得关注。
关键词：浅埋；偏压；隧道；桥梁；施工技术
1引言
在当前的交通建设过程中，随着中国交通运输业的快速发展，在目前的项目建设中，新隧道往往跨越现有的结构。桥下的浅埋隧道是一种新型技术，符合上述建设项目的要求。其先进的技术能满足隧道工程项目的各种条件下的要求。因此，有必要注意桥上下浅埋隧道施工方案的研究，并奠定了基础更好地推进项目。
2浅埋偏压隧道下穿工程的基本情况
新隧道线与已建成的高架桥相交，如图1和图2所示，经过第五和第六个桥墩后，左线隧道穿过第四和第五个桥墩。这是右线隧道。
图2 隧道和桥墩的剖面位置（计量单位：m）
目前，A工程项目已建桥梁跨境布置为7×30m，共1联，其中其上部解耦股属于预应力混凝土小箱梁，采取先简后支结构连续；下部桥墩为柱式墩。新建隧道路面宽度为8.5m，属于单线2车道，高度为5m，衬砌厚度为27cm，二衬厚度为50cm。
根据该项目的地质条件，其地质条件较为复杂，含沙亚粘土和微风化黑云斑岩占比较大，整体稳定性差，无自稳性，容易发生小型滑坡，变形松动等。恶劣的条件会对项目产生影响。
3建立计算模型
一般而言，在建模过程中，必须要注意的是，对于所有的岩体来说，造成施工过程中的应力分布变化也受到限制，这会导致应力重分布区域产生一定的变化，这是模型研究中的一个关键问题。在上述技术项目的实际经验之后，对于洞穴的开挖的应力应变，仅在洞室周围的洞室开挖宽度（或高度）的范围内存在实际影响，距洞室中心点3至5 倍。而在3倍宽处的应力变化效果约为10%；当宽度为5倍时，应力变化小于3%。因此，可以在模型的特定过程中确定计算的宽度，该过程在挖掘宽度的3至5倍的范围内。
根据上述要求，在上述项目施工方案研究中，有必要根据隧道施工图与勘探数据准备建立相应的数值计算模型，在正常情况下，模型应该具备以下内容，以确保数值计算模型能有效表示该项目实际情况：
（1）整体模型资料。能显示研究地区的整体结构，显示目标地区的地质特征，并以特定形式将本次工程项目中的建筑物进行建模。
（2）隧道模型。具有整体结构和灌封区域位置的隧道对象显示为检查对象。
同时，考虑到该工程项目深度较小，因此在计算过程中，主要以自重应力场为主。计算过程充分考虑隧道施工影响范围与便捷效应的影响，取全桥结构共210m，高度取仰拱底部以下的40m。在模型的舒适度下应用垂直约束，并分别方便地左右应用水平约束。在研究中，结合隧道的实际情况，依靠平面应变分析的相关内容，按照均弹塑性要求判断围岩材料特征，通过二维平面单位研究围岩与二衬，采用梁单元分析初期支护喷混凝土、桥墩等。
最后，依据工程地质勘查报告与施工段已经检测数值，确定围岩力学参数（见表1）。
表1 围岩力学参数取值
名称弹性模量
/GPa密度/
（kg·m-1）粘聚力
/kPa内摩擦角
/（°）泊松比
含沙亚黏土0.04170050200.35
全风化花岗岩0.32000100270.35
弱风化花岗岩3.02300900390.25
微风化花岗岩1025001500500.22
喷射混凝土232200--0.25
二次衬砌29.52500--0.25
深孔注浆区12200450300.30
小导管加固区3.02200900350.26
4浅埋偏压隧道下穿工程的数值计算方法
在对隧道施工图和勘探数据进行研究的基础上，建立了数值计算模型，科学地计算了施工所需的数据。由于隧道的埋深相对较浅，最好通过自重应力场计算。通常，挖掘隧道时会产生很强的边界效应。因此，建议将桥梁的左右结构设置为约210m，高度距离倒拱底部约40 m，以实现拱顶的实际埋藏深度。将垂直约束应用于下边界是水平约束左边界和右边界的最佳方式。通过对隧道的基础分析和研究，建议采用平面应变分析方法，根据均质弹塑性考虑隧道围岩材料。
围岩力学参数的基础是进行工程地质勘探，同时有必要对施工段的隧道施工进行监测。通过改善围岩的物理力学参数，可以实现深孔灌浆区和小管加固。
4.1浅埋偏压隧道下穿工程的数值计算结果分析
（1）地表沉降结果分析
该项目4号墩至6号墩的表面沉降非常明显，尤其是左孔的第二个孔和左孔下半部的外引导孔。其中，第一构造的浅层沉降类似于深埋层的地面沉降，穹顶上方的表面位移最为明显。相比之下，下游隧道施工对前面隧道上方地表沉降的影响不明显。同时，导致地表沉降的主要施工步骤主要体现在剖面4.2墩位移分析的开挖中，整个沉降基本完成。5号码头和6号码头之间的地表沉降范围和范围明显大于4号码头至5号码头。因此，5号码头与6号码头的沉降观测点之间的间距应较小，监测频率应相应提高，以确保项目管理人员能够了解项目的地面沉降信息。最后，在项目建设完成后，发现表面的最大位移出现在右洞顶部上方。建筑的浅埋侧面约为14.45mm，建筑的深埋侧面为16.54mm。
（2）桥墩位移情况分析
先施工浅埋侧：通过对A 项目桥墩位移情况进行研究后发现，4号墩到6号墩水平位移情况存在明显差异，根据其位移分布情况，从大到小以依次为墩底、墩身、墩顶等。同时受到桥梁上部结构刚度因素的影响，其墩顶几乎未发生侧移现象，相应的墩底主要受桥桩基的影响而发生侧移，因此其产生的位移现象最为严重。
通过对不同墩桩位移情况进行详细分析后发现，出现最大位移的为6号墩，其位移达到3.96mm；其次为5号墩，位移水平达到2.36mm；4号墩最小，其位移为1.48mm。
在对各个桥墩侧移历程进行研究后可以发现，桥墩侧移最大增强主要出现在隧道上半断面两侧弧开挖段。4号段侧移情况处于持续增大趋势，并且该现象在施工后就开始出现，其侧移指向右洞洞身；相比之下，左洞施工几乎未对4号墩的侧移产生影响，因此才保证了4号墩的位移是基本不变的。而5号墩的侧移会随着右洞施工而相应的增加，并随着上半断面施工完成，其侧移情况逐渐趋于稳定，最后在左洞施工后，5号墩侧移减少，但其侧移向右洞发展。在右洞完工后，6号墩向右洞产生了位移；而随着左洞施工开展，6号墩向该段的位移情况越来越明显，直至其在左洞上半断面完成3.96mm侧移后，逐渐稳定。通过这一现象可以发现，在A项目施工中，其左洞施工对4 号墩产生十分重要的影响，导致出现这一影响的主要原因是地形，由于地形偏压，导致桥墩出现顺坡位移情况。
图3 工程项目桥墩沉降资料统计图
该项目先施工浅埋侧时桥墩沉降如图3所示。通过对图3的相关内容进行分析后，得出以下结论：（1）4号墩在右洞施工结束后，基本未发生变化，整体处于稳定状态。（2）在右洞施工中，5号墩的沉降幅度大于6号墩，并且在右洞施工结束后，5 号墩沉降达到 1.68mm，6号墩为0.24mm。
在左洞施工开始后，6号墩的沉降开始出现快速变化，其变化速度大于5号墩，并最后超过5号墩。（4）在项目施工结束后，分别获取三个桥墩的沉降量情况，其结果显示，6 号墩的沉降现象最严重，达到5.19mm；其次为5号墩，其沉降达到2.88mm；最后为4 号墩，其沉降为0.49mm。该结果提示，在采用该方法时，需要重点监测5号墩、6号墩的沉降情况，避免对工程项目整体质量产生影响。
先施工深埋侧：在先施工深埋侧时，4号墩~6号墩的水平位移存在明显特征：（1）4号墩的位移沿桥墩分布，其变化方向与先施工浅埋侧一致，主要表现为墩顶最小、墩底最大。（2）在施工结束后，6号墩出现的侧移最明显，达到4.28mm，大于施工浅埋侧。（3）5号墩产生两次侧移现象，在左洞施工时，5号墩偏向左洞出现位移；而达到了右洞施工时，5号墩左洞侧移现象逐渐控制，并开始向右洞侧移，最终工程项目在右洞结束，因此 5号墩最终偏向为右洞洞身，其侧移水平为2.87mm。该结果说明，在选择该施工技术过程中，需要重视对混凝土开裂问题的研究，以切实保证施工质量。
5结语
本文主要研究了浅埋偏压隧道下穿桥梁的施工方案的相关内容，本次研究共得出以下结论：
（1）在浅埋偏压隧道下穿桥梁的施工方案中，隧道上半断面中的导洞与两侧弧导洞施工，会对地表产生重要影响，例如上述的移位、沉降。因此在施工中需要重视对桥墩的检测，保证能及时发现位移现象，为全面提高工程项目质量奠定基础。
（2）通过对桥墩位移情况进行分析后发现，其侧移从大到小以此为墩底、墩身与墩顶，在施工完成后，6号墩出现的位移、沉降现象最为研究，因此在施工过程中，需要对该问题予以高度重视。对5号墩而言，在施工过程中如果先施工深埋侧隧道，则桥墩会先偏向现行洞转变为偏向后行洞，在施工过程中，还需要重视对该问题的研究。而对4号墩而言，隧道施工对其的影响不明显，不论是在施工过程中或是工程项目结束之后，其产生的位移、沉降未发生明显变化。
总体而言，浅埋偏压隧道下穿桥梁的施工方案是一个复杂的过程，这就要求相关人员在工作中，能重视对施工方案适用性的研究，了解施工方案对工程项目的影响，为更好的推动工程项目发展奠定基础。
参考文献：
[1] 李讯，何川，陈菲.浅埋偏压隧道下穿桥梁的施工方案研究[J].铁道标准设计，2012，（4）.
论文作者:贺颖
论文发表刊物:《防护工程》2018年第21期
论文发表时间:2018/12/7
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