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1、#施工技术#地铁隧道下穿扩大基础桥梁施工分析谭富圣(中铁工程设计咨询集团有限公司城交院,北京100055)摘要:以北京地铁4号线西直门站)动物园站区间暗挖隧道下穿高粱桥结构为例进行分析,研究暗挖结构在下穿扩大基础桥梁过程中对既有桥梁内力及沉降的影响。高粱桥下部基础为扩大独立基础,上部为整体盖梁,结构对变形控制要求高。从不同的地铁隧道施工方式对既有桥基础沉降的影响及是否对地面桥梁基础进行结构处理两个方面,通过采用数值模拟方法分析,并与现场施工实践进行比较,分析对既有桥梁的影响。认为地上桥梁结构本身刚度对计算结果影响很大,模型需包括地上、地下结构统一分析,方能真实反映相互影响。图1
2、地铁结构与既有桥梁位置关系立面(单位:mm)关键词:超前支护;扩大基础;基础差异沉降;结构处理中图分类号:U45文献标识码:A文章编号:1004-2954(2009)10-0100-031工程概况北京地铁4号线西直门站至动物园站区间结构在西直门外大街高粱桥基础下穿过,地铁区间结构在穿越桥梁基础部位为两分离单洞马蹄形断面,每个单洞结构总宽度为519m、高度为6128m,两个单洞之间净距离为211m。下穿的桥梁上部结构为3跨跨度23m的预应力简支T梁,T梁下部为盖梁及与盖梁刚接的2个<1m图2地铁结构与既有桥梁位置关系断面(单位:mm)的桥墩,每个桥墩下部为厚2m的扩大基础,分两层
3、浇筑,底层基础尺寸为515m@515m,上层为3m@3m,砾层,密实,湿,亚圆形,级配较好,粒径为8~10cm,基础埋深4m,基础采用钢筋混凝土浇筑。与区间纵含砂约30%。本工程隧道结构全部穿越卵石圆砾层。向相垂直方向一排上有4个基础,中心间距为111546图3是桥区外临近部位的地质情况照片,基本能反应m;沿区间纵向有2排桥基及2个桥台,间距21m。本工程位置处地质情况。区间正线结构从一排4个基础中的中间2个基础正下方附近通过,结构顶与基础底之间净距为11166m,整个桥墩基础都在暗挖区间的土体破裂角范围内,[1]具体关系见图1、图2。2地质及水文概况本工程范围内地层基本分为4
4、层,从上到下依次为杂填土层、粉土层、中粗砂层及卵石圆砾层。杂填土图3现场地质情况照片厚度为3m,内部含砖块及路面铺装等成分;粉土层厚在本工程范围内有3层地下水,含水层土质为卵度5~6m,褐黄色,局部夹粉质黏土;中细砂厚度为3石层,第1层为一般第四纪孔隙潜水,水位埋深1618~4m,中密状态;钻孔深度范围内下部全部是卵石圆~1714m,第2层为层间潜水,水位埋深2317~28m;收稿日期:2009-06-30作者简介:谭富圣(1976)),男,工程师,2000年毕业于西南交通大学第3层为承压水,水位埋深3412m。潜水补给来源主土木工程专业,工学学士。要以大气降水、生活污水及管线
5、渗漏为主,以蒸发、向100铁道标准设计RAILWAYSTANDARDDESIGN2009(10)谭富圣)地铁隧道下穿扩大基础桥梁施工分析#施工技术#下越流补给潜水和人工抽降地下水的方式排泄。第1计原则。根据以上设计原则,首先考虑在地下采取各层地下水位位于本工程隧道拱顶以下约2m范围内。种超前加固措施及不同的开挖步序及开挖方法,通过[4]有限元程序计算分析,如果达不到控制标准,在可3工程重点、难点分析能的条件下采取地面处理措施。通过对既有桥梁与隧西直门外大街地处西直门交通枢纽,桥上桥下车道关系分析,由于本工程的控制重点是同一盖梁下两[2]流量大且车速快,根据规范要求,沿既有桥梁纵
6、向基础的差异沉降,纵向效应不明显,因此采用在盖梁所相邻两支点之间的沉降差不大于20mm,此标准是满在位置的平面模型分析完全能够反应现场的实际情足正常行车的最低条件;下部盖梁及支墩为刚架结构,况。因此本处采用平面模型分析各种地下处理措施对要求同一盖梁下部两基础之间差异沉降不大于5mm。既有桥梁产生的影响,同时为考虑隧道开挖期间既有由于本工程暗挖结构全部位于卵石圆砾层范围内,掌盖梁及桥墩等的内力变化,本模型同时包括既有地上子面土体极易坍塌,超前支护施工困难,在既有桥基础结构在内一起通过有限元分析,建立包括既有桥墩+下施工一旦发生塌方事故后果将非常严重,且隧道左盖梁+基础、土体、隧道
7、开挖及各种处理措施的平面模[3]右线之间净距仅为2m(远小于115倍洞径),更增型,如图4所示。加了地面沉降控制的难度及塌方风险。因此,在地面沉降控制要求严格,地质条件差及左右隧道净距小等诸多不利条件下,如何采取措施控制同一盖梁下基础的不均匀沉降及减少对既有结构的影响是本工程设计、施工的重点及难点。4工程设计方案分析图4考虑既有盖梁及桥墩共同受力的计算模型为保证桥梁沉降的控制标准及既有桥梁结构的绝对安全,同时最大限度地减少对既有地面交通的影响。通过不同的地下处理措施及地面处理措施,分别根据本
