摘要：为缓和城市交通拥堵现状，满足人民群众的基本出行需求，加强地铁建设已经成了时代发展的大势所趋。地铁隧道的建设，对于施工技术有着较高的要求，施工单位不仅仅需要把握地铁工程的基本建设标准，更需要充分了解城市的地形地势及水文特征。施工单位需要对施工计划的实用价值进行详细的分析，严格控制施工技术的应用规范性，并制定应急措施，降低施工失误所造成的负面影响。
关键词：公路隧道;下穿既有桥梁;施工影响;措施
引言
自20世纪80年代起,我国道路建设得到了迅速的发展，新旧工程交汇区域愈来愈多，空间距离也随之缩小，这对工程施工提出了更高的要求，新建工程和地面既有工程之间的相互影响越来越受到业内人员的重视。
1、隧道概况
下穿既有桥梁的隧道为一分离式特长隧道，左幅全长3502m;右幅全长3519m。隧道最大埋深约220m。隧道平面线形进口段位于圆曲线上，圆曲线半径为1770m;出口段位于圆曲线上，圆曲线半径为900m。进口左右线测设间距8m，出口左右线测设间距22.5m。左、右幅都为上坡隧道，纵坡坡度为2.295%。
该隧道在进口下穿既有桥梁，交叉影响隧道长110m。既有桥梁2号桩基距下穿隧道右幅外轮廓线直线距离25.27m,水平距离12.73m、垂直距离17.82m，距左幅隧道外轮廓线直线距离20.70m、水平距离6.15m、垂直距离17.77m;3号桩基距下穿隧道右幅外轮廓线水平距离8.99m。下穿隧道开挖扰动极易影响既有桥梁的稳定。
2、主要设计重点、难点
2.1、加强基坑防水措施
该段地下隧道底板位于地下水位以下，由于地下隧道下穿既有地铁，且该段承压水水头较高,无法采用降水措施,因此需采用基坑围护桩外侧旋喷桩止水帷幕+底板旋喷桩封底的封水措施。止水帷幕采用双排φ800mm@550mm,第1排与地下道路围护桩咬合,深度15.0m,地下道路底板以下3.0m范围内设置旋喷桩封底。地下道路底板设置2根1000mm抗拔桩,桩长12m[1]。
2.2、桩基托换荷载体系转换
为了保证转换过程中地铁运营安全,桩基体系转换和桩梁固结全部安排在地铁夜间空窗期间进行,桩基托换采用PLC自动控制系统来控制桩帽对应托换桩位置均布的4个500t千斤顶(共12个)进行顶升。同时每个桩帽上均布16个机械自锁千斤顶,随液压千斤顶同步升降。在托换梁结构整体变形时,通过每个托换梁的24个千斤顶同步顶升(或卸载)来实现整体联动。地面支顶系统和地下托换顶升系统为两套独立系统,地上 地下系统不可同时进行，以避免相互制约。
3、问题分析
从技术层面来看，地铁隧道下穿扩大基础桥梁施工技术具有较强的专业性及复杂性特征，其对于施工单位的技术应用能力有着较高的要求。同时由于该技术所涉及到的施工环节较多，若在实际施工的过程当中缺乏技术人员的有效引导，则势必会导致技术应用出现偏差。但从实际情况来看，我国能够熟练掌握该技术的人才数量较少，且缺乏可持续性的培训体制。进而导致地铁隧道下穿扩大基础桥梁施工技术的应用存在一定的局限性。众所周知，地铁隧道下穿扩大基础桥梁施工技术，在我国发展的时间较短，且行业内缺乏技术应用规范的指导，因而导致该技术在实际使用的过程当中存在较大的随意性，施工人员的主观意识决定了技术应用的效果。在缺乏技术应用规范的基础上，则无法有效对施工人员的施工行为进行约束，进而影响到技术应用的效果和质量。
4、下穿段工程地质条件
(1)地形地貌。隧道通过地区处于贵州高原东北部山地，地表切割较深，起伏剧烈，地形条件复杂。地表森林植被较发育，属侵蚀性地貌。
(2)地层岩性。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆隧道下穿段通过的地层及岩性为第四纪残坡积层粉质钻土(局部夹碎石)，志留系中上统韩家店群粉砂岩、泥页岩，中统石牛栏组灰岩、泥灰岩。
(3)水文地质条件。地表水主要为冲沟水，较发育。地下水主要为基岩裂隙水，受大气降水补给，水量较小。
5、监控方案
5.1、下穿隧道监测数据
选取在桥墩正下方的断面进行分析。对该断面拱顶下沉进行监测，A、B、C监测点的沉降分别为8.7,9.0,7.2 mm(见图1）
图1 下穿隧道拱顶下沉
5.2、土体位移
工况１和工况３土体的位移云图见图2，可发现无论在新建公路桥施工阶段还是在运营阶段土体均保持稳定，未发生土体破坏及滑移现象。桥位区土体的最大位移量位于桥墩上的填土，且发生在新建桥梁的运营过程中。分别提取各工况下该桥墩上填土的位移变化趋势。
图2 土体位移云图（单位：ｍ）
各工况下土体位移的变化趋势相同，均是加载初期增长缓慢，加载后期增长加快，达到最大位移。新建公路桥施工阶段对桥位区土体的最大位移基本上没有影响，在运营阶段土体最大位移增加，但增量较小，只比既有公路桥单独运营阶段土体的最大位移增加了0.6mm。由于新建公路桥在运营阶段的载荷与施工阶段相比相差较大，因此可得出桥位区土体的位移受新建公路桥的影响随着载荷的增大而增大，但位移变化趋势保持不变[3]。
5.3、施工过程模拟
1)初始地应力平衡。在地下结构物或隧道开挖之前，土体都有一个原始应力状态，因此首先要建立初始自重应力场。本文的初始自重应力场是指桥桩及周围土体在自重作用下产生的应力状态。模型中第一阶段为土体开挖的初始阶段，计算出土体在自重的作用下的位移场和应力场，消除已经完成的沉降位移，构造初始应力场。2)开挖模拟。模拟施工步骤:第一步:开挖左线隧道土体;第二步:施加左线外围管片;第三步:按上述步骤进行右线隧道开挖[4]。
5.4、技术应用建议分析
在应用隧道下穿扩大基础桥梁施工技术，施工单位需要基于施工区域的实际情况，对施工人员进行有序的技术培训。在培训的过程当中，施工单位需不仅仅要确保施工人员具有基础的理论知识，更要从实践工作当中获取工作经验，从而通过理论知识与实际经验的有效结合来实现自身专业技能的提升。只有当施工人员充分了解到了隧道下穿扩大基础施工技术的原理及操作流程，才能在实际施工的过程当中规范自身的技术应用行为，保证技术应用效果。同时施工单位还应当注重对施工人员责任感的养成，确保其可以在实际工作过程当中体现认真负责的态度和职业精神，认真完成各项基础的施工任务。
各阶段下既有公路桥的应力变化趋势相同，且数值变化很小。由于“挤压作用”的存在，新建公路桥施工和运营阶段会减小既有桥梁桩基的应力，但减小的程度可以忽略。
参考文献：
[1]马卓.下穿道路对高铁桥梁结构的影响研究[D].湖北工业大学,2019.
[2]肖金宝.既有桥梁无支架更换桥墩关键技术控制[J].城市道桥与防洪,2019(04):88-92+102+13-14.
[3]黄骥,李佰西.市政管线隧道下穿既有桥梁关键技术分析[J].城市建设理论研究(电子版),2019(10):147.
[4]陈聪,蹇蕴奇,鲁茜茜,王先明.盾构隧道下穿既有公路桥梁桩基的加固措施[J].铁道建筑,2019,59(03):60-63.
[5]苗建楼.市政管线隧道下穿既有桥梁关键技术分析[J].绿色环保建材,2019(02):107+109.
论文作者:杜明峰
论文发表刊物:《建筑实践》2019年38卷第20期
论文发表时间:2020/1/16
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