地铁隧道施工对邻近桥桩影响的研究现状与探讨

【摘要】地铁的建设是关系到城市交通建设的重点，由于地铁在建设的过程中需要深挖，因此当遇到了附近有桥梁的时候，可能会对桥桩造成一定的影响。本文通过对深圳地铁2号线的建设，评估了对附近桥梁的影响，为广大地铁施工同行提供参考。

【关键词】地铁；施工；桥桩；影响

中图分类号：U231文献标识码： A

一、前言

地铁施工对于城市建设是一件大事，同时地铁施工对于附近的高层建筑以及桥梁也会带来比较大的影响，对于桥梁而言，桥桩的影响是最大的，因此有必要针对地铁施工附近桥桩的影响进行分析，本文以深圳地铁2号线为例。

二、深圳地铁2号线工程概况

深圳地铁2号线蛇口西车端段上盖物业项目，位于大南山脚下，南临兴海大道，北靠大南山，处于大南山、小南山、赤湾山环抱之中。蛇口西车辆段占地18.4 公顷，整个基地大致为西北东南向的长方形，场地平整，用地标高+18.0m～+20.5m，北高南低，主要用于地铁车辆的检修与停放，主要包括运用库、物资库、联合检修库、综合办公楼等功能用房。整个项目由1～3 号平台组成，其中2 号平台由下部地铁运用库及平台上部10 栋保障性住房组成。地铁运用库层高10.5m，库顶为上部物业的停车场，停车场层高6.2m（结构板标高），屋面为物业用绿化层平台，考虑0.9～1.1m 高覆土和消防车道，此绿化平台为框支梁转换结构；绿化平台上部有10 栋公共廉租房物业，均为13 层，层高2.9m，距地总高55.0m，采用框架剪力墙结构。运用库柱子排列较规整，横向柱距9.0m，纵向柱距主要为17.0m，其中最大跨度21.6m，柱截面为3000×2000，该10 栋塔楼平面形状大多为L 型或凹槽形，较复杂的平面均用抗震缝划分为平面形状较规整的多塔建筑。

由于下部为地铁车辆段的运营区域，对于结构竖向构件的位置和截面均有严格的限制，而在库上设计的10 栋保障性住房墙柱均难以落地，形成了大范围的竖向构件转换关系。

三、深圳地铁2号线主要施工工艺

由于该转换层框架结构横向柱距为9m，纵向柱距分别为17m及21m，上托13层框架结构，属于大跨重载转换结构形式，而2500mm～3000mm梁高与跨度比约为1/6～1/8，截面高度较小，因此在竖向荷载作用下普通钢筋混凝土梁抗裂性能不足，变形较大，对上部结构影响较大。同时该结构属于大跨超长无缝结构，单体结构最大长度115m左右。经计算，在假定温差±20℃（相对施工零应力状态）的基础上，转换梁的温度应力达到± 3～4MPa左右。

所以，该转换层结构为大跨超长大体积混凝土结构，在巨大竖向荷载、水平荷载以及温度应力作用下转换梁普通混凝土极易开裂，普通混凝土结构难以解决。

设计采用预应力技术解决这一系列结构问题，通过对结构施加预应力，抵消一部分原有竖向荷载，同时在结构中预先产生压应力，使其抵消超长结构在季节温差和混凝土收缩过程中的拉应力。理论与实践证明预应力对大跨、超长以及重载结构解决挠度问题以及控制结构裂缝是有效的

四、地铁施工队邻近桥桩的影响

在上导洞开挖过程中，上导洞下台阶出现含水砂层，局部出现流砂现象，施工完成结构有渗漏水出现；根据监测数据和观察，发现新兴桥10轴西侧，11轴两侧桥墩发生沉降，且路面有细微裂缝。

累计沉降值最大的为-8.38mm，结合施工日志得出：大约7%的沉降发生在竖井施工阶段，39%的沉降发生在下导洞开挖阶段，54%发生在上导洞开挖阶段。

地面裂缝和桥桩沉降过大原因分析：

1、发生沉降较大的桥墩为10轴西侧，11轴两侧的桥墩，1#、2#竖井基底标高在桥桩基底以下，且1#施工竖井存在渗漏水现象，引起地层结构变化，造成土体沉降；

2、因新兴桥桩为摩擦端承桩，开挖过程中地层扰动使桥桩侧摩阻力造成损失，桥桩可能会存在部分沉降。另外，不排除其他因素的影响。

3、北侧的地下水含量比南侧小，监测数据显示北侧较南侧桥墩沉降小，通过分析，地下水流失对桥墩沉降存在一定的影响。

4、裂缝位置处于加强层边缘处，加强层属于刚性结构，路面层属于柔性结构，由于地面软硬交界面处不均匀沉降形成裂缝。

隧道开挖后，由于前排桩较后排桩遭受了更大的竖向土移，理论上讲前排桩的沉降应该大于后排桩，但由于上部承台的联结，使得三者沉降差别较小，最终使得前排桩、后排桩较开挖前，桩顶沉降值分别增大了4.05mm、3.7mm；而承台的差异沉降较小（0.3mm），可以忽略不计。对于同一排的中间桩与边桩，沉降值差别较小。

前、后排桩的水平变形趋势相同，均表现为：沿桩身深度先减小后增大，在隧道中心线附近达到最大值，再随着深度增加，侧移值不断减小。对于数值方面，前排桩的水平位移值比后排桩要大，（前排桩最大侧移为2.76mm，后排桩为2.34mm）这是由于前排桩距离隧道更近，其较后排桩桩遭受了更大的由底层应力释放引起的侧向土移；由于承台的约束作用，前，中与后排桩桩顶的水平位移值几乎相同。

在隧道开挖前，各桩轴力呈现出中间桩

由于该复合桩基桩顶与承台刚接，前、后排桩桩顶均出现较大的弯矩（桩后面受拉），随着距离增加，桩顶弯矩相应增大，故在隧道施工时需特别注意对桩顶处的保护，防止出现受弯破坏。对于前排桩，桩顶弯矩较小，出现了先增大后减小的现象，桩身弯矩最大值仍然出现在隧道水平中心线附近，因前排桩受隧道开挖影响最严重，故其桩身弯矩最大。而后排桩两种桩型的最大弯矩均出现在桩顶，且随着桩身的增加，弯矩逐渐减小，在隧道水平中心线附近达到负弯矩的最大值，再减小为零，中后排桩负弯矩最大值较小，对桩基影响不大，可以不予考虑。

盾构开挖引起的地表沉降曲线，与高斯分布曲线相似，但沉降曲线略显不对称，有桩侧较无桩侧沉降小，即桩基的存在降低了地表沉降，说明对开挖周围土体起到了一定的加固作用。通过有限元软件得到，最大沉降值为14.3mm，满足正常施工要求。

对于桩基沉降来说，隧道开挖导致各桩沉降均有所增加，但对前排桩影响较大，前排桩最大沉降达4.05mm。同样对于侧移来说，前排桩隧道中心线附近达到最大值为2.76mm。

对于盾构开挖后的桩基轴力，应特别注意前排边桩隧道中心线附近的轴力值，通过本文软件计算该值为140kN（最大），施工时应特别注意。而对于弯矩来说，在隧道中心线附近达到最大负弯矩，但该值较小（7.8kNm），可忽略不计。

五、地铁施工队邻近桥桩的影响控制措施

1、洞外地表注浆施工

考虑到地质条件复杂，地层分布不均匀，为确保注浆效果，并使不同地质的注浆施工具有较好的针对性、连续性，地面注浆均采用后退式分段注浆工艺进行静压注浆，以便浆液在压力条件下均匀地进入地层，对地层进行分层加固并形成止水带。

注浆管在距上导洞结构5米范围内布设，长管深入基岩1米，注浆加固上导洞与新兴桥间土体确保桥区安全。

2、浆液配比

注浆材料采用普通水泥-水玻璃双液浆，浆液配比如下：

W:C=(0.8～1.0):1，C:S=1:1，水玻璃浓度30～35Be'

地铁在临近既有桥施工时，地下施工必须严格十八字方针进行施工，地表应对桥桩周围进行加固，且在施工过程中根据监测数据采取必要的技术措施，才能保证施工过程中既有桥的安全。

六、结束语

总之，从研究的结果表明，虽然在设计除评估工程对于桥桩的影响不大，但是实际在操作的过程中由于可观的因素，还是有一定的因影。因此在实际地铁施工的过程中要时刻的进行评估，并采取混凝土灌注等防护措施。

参考文献

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[2]白伟. 地下连续墙施工工艺与方法.2009

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