暗挖区间下穿天桥影响分析与措施

发布时间：2022-10-05 10:06 热度：

　　摘 要：本文结合北京地铁暗挖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分析验证，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 暗挖区间 下穿 影响分析 有限元 保护措施

　　Abstract: Combined with the Beijing underground subway interval in pedestrian overpass under the project example, through the finite element numerical analysis software analysis and testing, summarizes that the protection of such engineering can be adopted measures, and the emergency plan and monitoring program, the result and engineering measures similar projects in the future design and construction of a certain guiding significance.

　　Key Words: concealed excavation under the influence of finite element analysis interval wear protective measures

　　中图分类号： U231 文献标识码：A 文章编号：

　　北京城市建设高度发达，已经建成各类建筑物、高架桥、人行天桥等，而地铁网络又分布在城市中心区，因此，不可避免的要从各种既有建构筑物的下方穿过，地铁施工引起地层变形和位移，对既有结构和施工安全都有很大的影响。因此，如何解决地铁施工过程中对于下穿既有构建筑物的安全控制技术问题成了当务之急。本文根据北京地铁7号线暗挖区间下穿人行天桥的工程实例，总结出一套保护措施、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参考。

　　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。区间沿线地势有起伏，地面高程40.12～49.17m。本段区间采用矿山法施工，覆土约为12～17.5m。地下水类型为潜水，静止水位标高17.30～23.26 m，位于区间结构底板附近。

　　1.2天桥概况

　　1.2.1上部结构

　　全桥平面呈“工”字形，南北两桥主跨为27.0米，副跨均为10.75米。主桥为三跨一联两箱两室连续钢箱梁，梯道梁为单箱三室连续钢箱梁。总体偏薄，有关部门定期刷漆除锈对桥梁进行检修。

　　1.2.2下部结构

　　主桥采用钢筋混凝土T型墩，基础为扩大基础，梯梁也为T型墩，基础为钢筋砼扩大基础，梯脚基础为砼扩大基础。

　　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。

　　2施工模拟计算分析

　　2.1模型的建立

　　本文根据实际设计方案对施工过程进行模拟分析，采用FLAC3D模型进行分析，模型共含单元54612个，节点数57772个。模型大小为(80×34.4×40m)。衬砌单元采用弹性模型计算，土层采用M-C模型进行计算
　　2.2开挖后计算结果

　   2.2.2隧道拱顶沉降为：

　　大隧道拱顶沉降为6.6cm，小隧道拱顶沉降为2.9cm。

　　2.2.3.桥基沉降为：

　　桥基1沉降为1cm，桥基2沉降为3.3cm，桥基3沉降为1.2cm，桥基,4沉降为0.4cm

　　从曲线中可看出，离大隧道中心越远地表沉降越小;总体来说，由于右侧有小隧道的开挖，所以沉降槽的范围比左侧要大。地表最大沉降为28mm。

　　2.3区间加固后计算结果

　　2.3.1竖直方向(Z方向)沉降等值线图(中间剖面)

　　2.3.2拱顶沉降

　　大隧道拱顶沉降为2.6cm，小隧道拱顶沉降为0.98cm

　　2.3.3天桥桩基沉降

　　桥基1沉降为-0.45cm，桥基2沉降为1.18cm，桥基3沉降为-0.62cm，桥基,4沉降为0.26cm。

　　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6mm;(宽隧道控制值4mm，窄隧道控制值2mm);

　　(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)施工前对桥梁的现状进行调查，提前对桥梁支座的脱空进行处理;

　　(2)采用双排小导管超前注浆加固地层，格栅钢架间距0.5m。

　　(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)及时进行二衬背后注浆，严格控制注浆压力，必要时进行多次补浆。

　　(5)施工过程中加强桥梁的监测，及时反馈信息，根据监测结果及时调整施工参数，确保桥梁安全。

　　(6)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。

　　(7)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

　　(1)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;

　　(2)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。

　　6结语

　　工程实践表明：在暗挖区间下穿天桥期间，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宝贵的经验。

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