地铁隧道穿越桥梁动态主动保护施工技术

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1、WORD文档可编辑摘要：城市地铁隧道下穿既有桥梁时，在穿越前采用数值模拟计算估算桥梁基础变形，进而推算梁体次应力，判断梁体安全状态，据此确定对桥梁的加固措施。在地铁隧道穿越桥梁过程中，通过PLC桥梁同步升降系统主动、动态调整桥梁梁体形状，使梁体基本保持原设计状态，保证了既有桥梁的结构安全。关键词：地铁隧道；下穿；桥梁；同步顶升；动态主动保护；监测1工程概况1.1桥梁概况花园桥位于北京市西三环与车公庄大街交汇处，该桥已运营17年（图1）。花园桥主桥为三跨预应力混凝土连续箱梁桥，跨径为32m+37m+32m。南、北引桥分别为5跨20m后张预应力混凝土简支梁。全桥横桥向分为东西两幅桥，

2、全桥宽为28.30m。上部结构采用单箱双室结构，纵向设置有粘结预应力束，3个腹板内各设预应力筋6束，共18束，其余短束均设置在边、中跨底板和中墩顶板处。花园桥下部结构采用柔性墩设计，主桥采用盆式固定支座。墩底采用桩基础，每墩设4根，桩径为1.2m，主桥主孔桩长20m（图2）。1.2地铁车站与桥梁位置关系地铁6号线花园桥车站位于西三环花园桥主桥的下方，沿玲珑路穿越花园桥下，东西向布置。车站西端采用明挖施工，中部及东端采用浅埋暗挖法（PBA工法）进行施工。暗挖段长度为190m，标准段宽度为19.7m。地铁6号线花园桥站与桥梁的位置关系如图3,4所示。2主动动态保护桥梁设计2.1数值模

3、拟计算与评估2.1.1数值模拟计算分析新建地铁结构对既有桥梁结构安全性的影响采用有限差分的FLAC程序进行数值模拟计算和分析。在模型中，初期支护均为结构单元，桥桩、临时支撑为结构单元，土体、结构、承台均为实体单元。模型的边界条件：前、后、左、右及底部均施加法向约束，顶面（地表）为自由界面；计算范围取至隧道开挖的显著影响区以外，即横向取至距隧道中心线40m。计算模型如图5,6所示。2.1.2计算结果分析地表沉降随隧道开挖逐步发展，在结构拱部跨度全部开挖完成时，产生沉降量最大，并在随后的施工过程中有小范围的波动，车站结构施工完成后，地面最大沉降量为24.0mm，发生在拱顶跨中。车站开

4、挖引起花园桥承台中心沉降最大值为10mm，倾斜值为0.45‰，相邻承台差异沉降最大值为4.5mm。评估结果已超出桥梁允许变形，必须采取措施保证既有桥梁安全。技术资料专业分享WORD文档可编辑2.2主动动态保护桥梁设计地铁车站下穿花园桥主跨，7号、8号墩受地铁施工影响，为保证7号、8号墩支座处梁体不下沉，先对梁底进行预支顶，在隧道穿越桥梁施工过程中，根据监测情况当发现桥墩下沉量接近或达到控制值时，及时进行梁体顶升作业，使桥梁梁体保持设计状态。首先预顶升梁体，使梁体升高5mm，放置在临时墩上，若后续施工沉降超过3mm，继续顶升，待沉降稳定后进行支座复位（图7）。2.2.1临时墩设计花

5、园桥主桥是连续梁桥，超静定结构，仅调整某个支点的高程就会引起全桥内力的改变。为使桥梁预调整效应均匀，减小支点反力增加对基础的影响，设计对7号、8号轴同时支顶调整。因桥梁周边条件限制，临时墩只能设在原桥承台上。具体构造为：临时墩采用4根覫800×10的钢管混凝土柱构成，临时墩与承台植筋连接。临时墩顶设混凝土横梁用以放置临时支座和千斤顶组。为保证临时支座与梁和临时墩接触严密，在梁上设上垫石，在临时墩上设下垫石（图8）。2.2.2桥梁预调整设计梁体预调整值为5mm，桥墩每下沉3mm应进行调整。考虑到临时支座以及临时桥墩的弹性变形（4mm）和施工误差（3mm），设计千斤顶最大标称顶升位移

6、为4+3+5=12（mm）。由于千斤顶标称位移总比桥梁实际顶升位移大，所以偏安全的按梁体位移12mm计算梁体内力。经计算，梁体抗力可抵抗因支座变位而引起的次应力。2.2.3桥梁预调整步骤施作临时桥墩→放松原支座下垫板螺栓→启动千斤顶，梁体顶升→插填钢板调整临时支座高度，卸载，梁体落到临时支座→调整永久支座高度，恢复永久支座工作。3桥梁同步顶升调整施工方法地铁隧道下穿花园桥时采用PLC桥梁同步顶升系统主动、动态调整桥梁支点处位移，保持桥梁梁体线型和状态基本符合设计要求，从而保证桥梁安全。3.1同步顶升设备3.1.1PLC控制液压同步系统组成PLC控制液压同步系统主要由液压系统（泵站

7、、千斤顶等）、监测传感器和电子计算机控制系统三部分组成。液压同步系统的核心是采用电子计算机进行全自动完成同步位移控制，整个系统集机、电、液、传感器、电子计算机和控制技术于一体，完全摆脱人工控制在操作过程中产生的偏差，各千斤顶间不同步极限值为0.5mm，在顶升方面具备先进水平，为桥梁同步顶升环节提供较高的技术保障。3.1.2同步顶升设备特点PLC控制液压同步系统具有系统配置灵活、控制精度高、安全功能考虑完善、历史曲线记录功能、完备的系统自诊断功能、远程数据监视功能等特点。3.2施工