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摘要：本文结合北京地铁7号线矿山法区间下穿人行天桥的工程实例，通过有限元数值分析软件进行了计算分析，并总结得出此类工程可采用的保护措施、应急预案和监测方案，其结果及工程措施对今后类似工程设计和施工有一定的指导意义。
关键词：矿山法区间；下穿天桥；影响分析；有限元；保护措施
随着国民经济的不断发展，城市化进程的加速，地铁建设在人们的交通出行中承担着越来越重的责任。北京地铁路网大部分在城市中心区穿过，这些地域已经建成各类高架桥、人行天桥等。地铁不可避免的要从各种既有构建筑物的下方穿过，地铁开挖对引起的土层沉降、应力变化对既有桥梁的正常使用将产生一定的影响，往往会引起桩基础的沉降，造成桥梁上部结构的变形，当变形过大时将危及结构的使用功能。本文根据北京地铁7号线矿山法区间下穿人行天桥的工程实例，通过有限元分析计算，总结得出了此类工程的保护措施、应急预案和监测方案，为以后类似工程的设计、施工和监测方面提供了参考依据。
1工程概况
1.1工程地质和水文地质
本区间工程位于闹市区，自西向东布置在城市主干道下，地面交通繁忙，车流量大，地下管线众多。区间隧道穿越地层主要为圆砾、卵石层。地下水类型为潜水，水位标高约为20.29，位于区间结构以下。区间沿线地势平缓，略有起伏，地面高程为44.5m～45.36m。
1.2天桥概况
1.2.1上部结构
全桥平面呈“工”字形，主桥上部结构为三跨连续钢箱梁，跨径组合11.4m+26.9m+8m，宽3m。
1.2.2下部结构
主桥采用钢管混凝土T型墩，基础为桩基础，梯梁也为T型墩，基础为钢筋砼桩基础，梯脚基础为砼桩基础。
1.2.3附属工程
支座采用板式橡胶支座，规格为 200×300×42（mm)，200×150×42（mm)。全桥栏杆扶手均为钢管焊接制做。钢结构所有外露不连续地方均用 3mm 钢板包封。
全桥栏整体良好，强度满足现行人行天桥设计规范。
2.3计算结果分析
从曲线中可看出，隧道开挖引起的地表最大沉降值为7mm；天桥基础附近地层最大沉降值为3.56mm，相邻桥桩附近地层最大差异沉降为1.8mm，桥桩的沉降值及差异沉降值不大于地层沉降和地层差异沉降。
3施工保护措施
3.1变形控制要求
根据天桥评估结果，天桥变形控制标准：（1）人行天桥主桥和梯道上部结构连续梁墩柱基础竖向（纵向）不均匀沉降控制值为8mm；（道控制值4x2mm）；（2）主桥中、边墩、及梯道墩柱倾斜度不大于1/1000；（与原有倾斜状态比对)；（3）桥区相关道路路面沉降控制值为15mm（1/1000坡度），并与桥梁结构沉降监测值对比，结果不应出现异常。
3.2下穿过街天桥保护措施
矿山法区间隧道下穿该天桥的主要保护措施有：（1）施工前对人行过街天桥的现状进行调查，提前对天桥支座的脱空进行处理；（2）采用深孔注浆从洞内加固结构与桥梁基础间的土体；（3）加强初支背后注浆，注浆分两次进行，第一次距开挖面3m，为低压注浆，浆液从掌子面冒出时即结束，第二次距开挖面8m，为饱压注浆，注浆压力0.5MPa，必要时进行再次补浆。（4）施工过程中加强桥梁的监测，及时反馈信息，必要时临时封闭人行过街天桥；（5）施工中加强对桥墩沉降及墩周地面沉降进行监测，下穿期间每天监测1次，必要时加密监测频率。施工过程中，若天桥变形超过控制值，可根据需要，对天桥进行顶升处理。（6）施工完成后，配合产权单位进行必要的结构修复。
4应急预案
4.1应急措施
（1）立即停止开挖，封闭天桥，在天桥底部紧急架设临时支撑，确保桥梁结构安全和交通正常、安全。（2）对桥桩基础进行注浆加固。（3）必要时，对桥梁进行结构加固、修补或对天桥进行顶升处理。（4）加强监测频率、强化监测措施和要求，成立公司现场施工指挥领导小组进行现场施工管理；（5）优化隧道施工参数和工艺。
4.2应急救援设备、物资配备
（1）需备的抢险设备：注浆和拌浆设备、钢筋连接和焊接设备；（2）需备的抢险物资：脚手架及扣件、方木、工字钢、木板、水泥等；
4.3注意事项
首先，抢险注浆时应注意合理安排注浆顺序、部位、压力及不同时段的浆液选择及配比，以防止注浆过程中桥梁基础隆起过快或不均匀隆起而导致结构破坏；其次，由于变形的持续性和长期性，抢险完成变形稳定后继续加强监测，必要时一直持续到工后，同时应采取二次注浆措施；
5专项监测方案
除矿山法隧道施工常规的监测内容外，还应做到：（1）洞内及洞外观察：隧道开挖后观察地层及其稳定情况，观察已施工地段支护结构的情况，观察已施工地段地表和建（构）筑物状况；（2）地表沉降监测：隧道上部地面布设水准观测点，定期量测地表变化情况；（3）初支拱顶沉降监测；（4）初支侧墙净空收敛监测。
针对本工程，需要专门对过街天桥进行专门监测，监测桥墩沉降、倾斜及差异沉降，施工中加强对天桥开裂、支座脱空等进行现场巡视。
在区间结构施工期间，应对天桥变形设预警值，作为施工安全判别标准，其指导性安全判别标准如下：（F=实测值/控制值）
F<0.7：安全；0.7≤F＜0.85：黄色预警；0.85≤F＜1：橙色预警；F≥1：红色预警。
当安全性为“黄色预警”时，应加密监测频率，加强对地面和建筑物沉降动态的观察，尤其加强对预警点附近的雨污水管和有压管线的检查和处理；当安全性为“橙色预警”时应加强施工措施，加强观测，并召集设计、施工及监测单位进行会诊，对可能出现的各种情况作出判断和决策，启动备用方案；当安全性为“红色预警”时，应立即停工，并启动应急预案。
结语
工程实践表明：在矿山法区间下穿天桥期间，采取上述的处理措施是合理的，地层沉降和桥桩变形指标都在控制范围内，保障了工程的顺利进行，也为今后类似工程的施工提供了参考经验。
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论文作者:田雪娟
论文发表刊物:《基层建设》2017年第13期
论文发表时间:2017/9/8
标签：天桥论文; 区间论文; 结构论文; 隧道论文; 工程论文; 桥桩论文; 地层论文; 《基层建设》2017年第13期论文;