摘要：本文从地铁及其优点概述、地铁施工对既有桥梁桩基的影响机理、地铁施工对既有桥梁桩基的影响、地铁施工对既有桥梁桩基影响的对策分析的方面来对地铁施工对既有桥梁桩基的影响进行分析。
关键词：地铁；施工；桥梁；桩基；影响
引言：
近年来，随着地下工程的蓬勃发展，新建地下隧道穿越既有桩基础的工程越来越多。受到城市既有环境的影响，不少地铁线往往沿着城市道路修建，因而不可避免，这些地铁将交织穿行于立交桥的基础特别是群桩之间。地铁覆盖范围广泛，其兴建与施工穿越了多条道路，其施工中易产生的影响主要为土层结构变化使土体发生位移。土体的位移极易造成桩基两侧受力不均衡，由此造成桥梁桩基侧向弯曲的现象，进而使桥梁的稳定性受到威胁。
一、地铁及其优点概述
地铁是一种交通方式，多指地下运行的系统，通常设立于城市的繁华路段，以疏解交通压力，方便人们的出行生活。地铁并非全数建立在“地下”，也可指建立在高架铁路或路面铁路之上，与其他“地上”交通有所差异。我国地铁于1969 年10 月第一次通车，经过半个世纪的发展已成为世界上拥有地铁长度最长且站台数最多的国家，长度约是第二名美国的二倍。地铁被如此广泛的应用于我国是乃其优点所致，其优点主要为在寸土寸金的地产市场中对土地资源的节省，因建于地下与地上相比其受噪声及干扰的程度均大幅降低，不与其他车辆冲突故不存在堵车的现象能节省大笔时间，以电能源方式运行避免了传统车辆的尾气污染因而节省了能源并降低了污染，行驶速度快且载客量为普通公交汽车的近10 倍。
二、地铁施工对既有桥梁桩基的影响机理
地铁往往有很广的覆盖范围，在覆盖范围内不乏许多的桥梁及道路。同时地铁在不断地发展兴建中，建造更多地地铁线路则将穿越更多的桥梁或道路，并对其产生不同程度的影响。其中对既有桥梁的影响易造成承台沉降及桩基变形，严重者甚至危及桥梁的安全。地铁施工中会使地下土层结构发生变化，土体发生位移。地铁施工会造成轴线上下发生不同方向的土体位移，其中上部分的土体位移易造成桥梁桩基下沉，程度严重可至沉降，桥梁桩基的受力情况发生变化。而下部分的土体位移则形成与上部分相反的阻力，使桥梁桩基上浮，下沉与上浮的力趋于稳定。同时，地铁施工中的隧道挖掘分两侧进行，其中一侧距离桥梁桩基较近，土体的位移则极易造成桩基两侧受力不均衡，由此造成桥梁桩基侧向弯曲的现象，进而影响桥梁的稳定性。
三、地铁施工对既有桥梁桩基的影响
（1）地铁开挖导致桥梁桩基变形、位移
地铁隧道土方开挖会扰动附近的地层，造成周围土体向开挖临空面运动，具体体现在土体垂直与水平方向的位移。在地铁水平轴线上方，土体出现沉降，桥梁桩基的承载力就会受到影响。其次，地铁隧道开挖后二次衬砌未及时施做，两侧的土体向隧道方向收敛侧移，侧移土体对桩基侧向压力引起变化，桥梁桩基会出现侧向变形弯矩，增加附加内力，造成质量安全隐患。通常情况下，按照地铁隧道施工引起的地层变形范围、桩基和空间位移将地下工程穿越来划分桩基影响类型，主要包括无影响桩、侧边桩、拱顶状、洞间桩和上方桩。其中，洞间桩由于受叠加效应的影响较大。
（2）地铁施工导致承台沉降
承台一般分为2 种类型：高桩承台和低桩承台。低桩承台设置在地下，而高桩承台有一部分会设置在地上，具有自由长度，但是由于周围缺少分担外力的载体，加大桥梁桩基受力，影响了桥梁桩基的稳定性。如桥梁中使用的承台属于高桩承台，一旦在附近进行施工容易给桥梁周围土层结构发生变化，导致桥梁桩基两侧受力不均匀，出现下沉、开裂和歪斜等问题。
（3）地铁施工导致桥梁桩基变形
通常情况下，地铁每一站地都会设置两条左右线路，在进行施工过程中不论采用竖向、纵向和横向角度开挖，都会出现不同程度的桥梁桩基变形问题。桥梁桩基竖向变形体现为歪斜，同桩体仍然保持一致性。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆桥梁桩基横向变形桥梁桩基上部分和下部分会向相反两个方向发生位移，在桩基上部分和下部分出现方向相反的作用力。
四、地铁施工对既有桥梁桩基影响的对策分析
就目前局势而言，地铁在人们的生活中所占据着举足轻重的地位，同时其积极意义大于消极意义，且各个国家及地区暂时不会停止地铁的施工计划。考虑到地铁施工对既有桥梁桩基的影响，当前较为合理的办法即对可能存在的威胁进行防范，以将威胁发生的可能性降至最低值。针对地铁施工中对既有桥梁桩基的风险防护可从以下三个方面进行。
（1）从地铁施工挖掘处开始的风险防护
地铁施工挖掘主要是桥梁桩基产生风险的源头，也是控制风险发生的重要因素，在防护施工挖掘风险主要是选择合适的挖掘方法，建立完善的施工挖掘方案，结合施工现场的特点，全面考虑实用性、优势与不足之处，制定多个备用方案，优化施工挖掘手段，降低施工风险。另外，由于土体弹性模量对土体变形产生影响，应根据施工开挖深度对工程风险、降水措施和支护体系要求的影响，建立数值分析模型，以此计算出开挖深度对桥梁桩基弯矩和侧移的最大值。如地铁施工之前，设计单位应按照地铁和桥梁之间的具体情况，全面考虑弯矩和侧移的影响因素，建立数值分析模型，以此计算允许值，调整支撑层数、竖向位置和预加轴力，为桥梁桩基提供稳定性。同时，计算过程中，需要计算地层应力与变形初始值，得到土体在自重作用下应力与变形数据，在开挖时设置内支撑，以此减小桥梁上部侧移和弯矩幅度，优化备用方案，加大内支撑预加轴力，合理设置内支撑位置，确保桥梁桩基的稳定性
（2）针对桥梁桩基下沉或变形的风险防护
桥梁桩基的下沉或变形究其原因均由地层的变形所致，因而降低其风险也应以地层为着点。首先，可通过向地层注浆的手段增加土层的稳定性，使其不易发生形变，也可使对地铁隧道的挖掘更为精准。其次，当条件允许时也可以通过增设隧道和桥梁之间的隔离桩或隔离墙来起到控制地层形变的作用。
（3）对既有桥梁的风险防护
地铁施工对既有桥梁桩基的影响对策中，以上两方面均是从地铁方面考虑，此外也可从既有桥梁的角度进行防护，主要以转移负荷载重量及补偿沉降两点考虑。转移负荷载重量是将既有桥梁桩基所承受的力转移至他处，即桩基托换技术，包括主动及被动两类。补偿沉降则是巧妙的设计如加高墩台等将沉降的桥梁桩基恢复到正常水平。从目前的发展形势来看，在人们生活出行中地铁占据重要地位，考虑到地铁施工过程中对既有桥梁桩基的影响，当前较为合理的办法即是做好既有桥梁风险防护工作，降低危险发生的可能性。在地铁施工防护策略中，除了做好地铁挖掘处开始风险防护和桥梁桩基沉降与变形风险防护外，还可从既有桥梁角度进行防护，转移符合载重量与补偿沉降，通过桩基托换技术将既有桥梁桩基承受力转移到别的位置，以此分担荷载作用力。然后合理设计补偿沉降，增加高墩台为沉降桥梁桩基提供稳定性。
总结语：
综上，地铁在开挖过程中，必须充分考虑既有桥梁桩基的影响性，做好地铁挖掘处开始风险防护、桥梁桩基沉降、变形风险防护和既有桥梁风险防护的工作，以此控制土体形变，减小土体承载力，合理设计开挖方案，降低对既有桥梁桩基的影响力，为桥梁使用提供稳定性保障。
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论文作者:何星星
论文发表刊物:《基层建设》2017年第17期
论文发表时间:2017/10/26
标签：桩基论文; 桥梁论文; 地铁论文; 风险论文; 防护论文; 位移论文; 地层论文; 《基层建设》2017年第17期论文;