暗挖地铁穿越桥桩施工技术
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暗挖地铁穿越桥桩施工技术
摘 要：文章根据沈阳地铁二号线崇岐暗挖区间段穿越崇山东路立交桥施工和北京地铁五号线蒲天暗挖区间穿越玉蜓桥施工的实际经验，结合相关理论知识，论述了相关暗挖地铁穿越桥梁成功经验，可为类似城市隧道施工提供参考和借鉴意义。
关键词：暗挖施工；旋喷加固；地层加固；沉降控制；桩基托换
在城市地铁建设过程中，从既有人行天桥、高架桥等各类市政桥梁基础旁边穿过是不可避免的，若地铁施工在已建市政桥梁附近区域，很有可能会因为土方开挖时的地层移动或变形而导致邻近桥梁基础沉降的发生，同时也会受到不均衡附加应力的影响。情况严重时会造成桥梁新损伤产生或旧损伤加剧，从而对桥梁正常功能的发挥产生影响，甚至是引发安全问题。因此，地铁施工时对邻近桥梁的安全控制非常重要。文章根据具体工程实例施工经验，对相关施工技术进行总结和分析，可为类似工程的施工实践提供借鉴。
1 工程概况
1.1 蒲天区间
蒲天区间全长1691.40 m，区间隧道覆土深度约为14～18 m。区间线路从标段起点（里程K3+100.6）以线间距14.8 m的两个单洞形式下穿蒲黄榆路并向北延伸，在玉蜓桥前线间距逐渐变大分叉经玉蜓桥立交桥（K3+350～K4+000）两侧左线隧道在K3+775～+830段穿越南护城河，需截断护城河桥三排共4根桩。护城河桥为简支梁结构，共有三排12根摩擦桩，桩径800 mm，埋深约19.5 m（自河床底）。地铁隧道位于河床底下8.8～17.0 m，隧道上方土层从上自下为粉土4.0 m和砂层4.8 m，隧道开挖高度8.2 m。
此地段降水采用辐射井技术，隧道上方土层砂层较多，为达到无水施工要求，采用全断面帷幕注浆方式。另外为了保证桥梁设施满足正常使用，通过“先加固，后托换”方法来减少使用期间桥梁与地铁隧道之间的相互作用，主要包括桥梁地面和地下隧道两项加固措施。
1.2 崇岐区间
崇山路站～岐山路站区间暗挖段沿北陵大街呈南北走向，起于北陵大街与崇山路交口，止于北陵大街与宁山路交口，设计起右线起讫里程为K4+997.800～K5+547.690，区间右线总长549.89 m，区间线路在崇山路站站前设折返线，折返线后设存车线。
崇岐区间隧道在右线HZ K5+63.940从崇山路立交桥下穿过，为保护桥梁基础，采用高压喷射注浆法来加固地层，选用二重管法旋喷方式。
崇山路立交桥修建于1994年，道路宽60 m，车流量大，是沈阳市重要的交通枢纽之一。该桥墩和区间结构位置关系如图1、图2、图3所示。
桥台处地下基础为3根钢筋混凝土桩，直径2 m，两桩之间的距离为5 m，净距为3 m，桩深为 8 m；桥区处地下基础为2根钢筋混凝土桩，直径2.4 m，两桩之间的距离为8.5 m，净距为 6.1 m，桩深为10 m。桩基施工工艺为人工挖孔桩，从受力形式来分为摩擦桩，桩底标高为35.555。
2 桩基托换工艺
2.1 施工前的准备
辐射井降水、护城河围堰导流和帷幕注浆是施工前的准备工作。为了确保地铁施工安全，本工程地段除了在穿越护城河段地铁隧道施工范围采用降水施工外，还对护城河实施了围堰导流，并在地铁施工段将护城河水导入铺设在河床上的封闭管道。帷幕注浆可起到两方面作用，一是对隧道附近桩基范围内的地层起到加固作用，从而缩小由于隧道开挖而引发的周围土体变形，对桥桩沉降起到了较好的控制效果；二是达到注浆止水效果，实现无水和安全施工。
2.2 桩基托换施工
桩基托换可分为洞内托换和地上托换两种形式，也可以两种方式相结合进行托换，地上托换是施工风险较小，可以将原来的桩基进行扩大，达到增大受力面积，分散荷载的目的。洞内托换施工风险较大，是将桥桩的受力支撑点转移到隧道的结构上去，这就需要施工速度快、隧道的设计初期支护和二次衬砌的强度较大，并且还要增加对地层加固的辅助措施。
本工程采用的是洞内托换的方式，具体步骤主要包括：
①将桩体首先和隧道初支结构做可靠连接。本工程是通过标准断面外扩950
mm为植筋提供施工空间，初支厚度400 mm，在外扩的空间里向桩内植筋，所植钢筋焊接牢固形成整体，并在初期支护中架设临时仰拱和竖隔壁。植筋采用Ф25螺纹钢，孔深600 mm，孔间距150 mm，上下两层（与格栅内外主筋对应）。在桥桩断面隧道格栅不能封闭成环部位，可施作环向植筋将桥桩与格栅连接起来，同时加强桥桩两侧2.0 m范围内的格栅纵向连接筋。
②切除隧道范围内的桩体。完成植筋和初期支护后，施作切桩，凿除桥桩外层混凝土，保留300 mm核心桩，与桩体周边钢筋焊接，浇注450 mm C30混凝土。混凝土满足设计强度后，凿除隧道衬砌范围内桩体部分，模筑
300 mm C30衬砌混凝土，完成桥桩荷载向隧道外层支护体系的转换。
3 旋喷加固施工工艺
3.1 施工前的准备
旋喷加固前需要对需要加固的区域进行详细的勘察，根据市政相关的图纸结合现场的实际情况，把加固区域内的各类管线调查清楚，尤其是电缆、通讯光缆、给水、煤气等重要管线，避免施工过程中直接将这些管线破坏造成恶性事故，另外还要确保旋喷加固的水泥将此类管线包死，给这些管线维修保养带来难度。
3.2 工艺流程
高压喷射注浆法施工工艺流程如图4所示。
3.3 施工工艺及技术措施
①钻机就位与钻孔。钻机与高压注浆泵距离≤50 mm，钻孔与设计位置偏差≤50 mm，应详细记录孔位、孔深、钻孔内的各种不良情况，如涌水、地下障碍物、洞穴等。
