海沽道規(guī)劃為城市主干路，規(guī)劃道路紅線寬５０ｍ。本次工程范圍為外環(huán)南路～東文南路，總長度約１０．３ｋｍ。沿線需跨越現(xiàn)狀河道４處，新建４座橋梁跨越，分別為外環(huán)河中橋、洪泥河中橋、幸福河中橋、衛(wèi)津河中橋。

 

由于規(guī)劃地鐵１號線線位與海沽道主線重合，受地鐵盾構(gòu)影響的有洪泥河中橋、幸福河中橋、衛(wèi)津河中橋３座橋梁。因此橋梁下部結(jié)構(gòu)設(shè)計中應充分考慮與軌道交通１號線之間的相對關(guān)系，滿足地鐵盾構(gòu)施工過程中要求的最小安全距離；同時對橋梁樁基采取有效的防護措施，在施工過程中進行必要的施工監(jiān)測，以保障本工程的安全實施和使用。本文以洪泥河中橋為例，介紹海沽道工程受地鐵盾構(gòu)影響下橋梁下部結(jié)構(gòu)設(shè)計及防護措施。

 

 

洪泥河全長２５．８ｋｍ，設(shè)計流量５０ｍ３／ｓ，為區(qū)管二級河道，六級航道，性質(zhì)為排水，規(guī)劃上河口寬度為５０ｍ、下河口寬度為２５ｍ�，F(xiàn)狀洪泥河上河口寬度為４５ｍ、下河口寬度為２５ｍ、兩側(cè)放坡各１０ｍ；堤岸為土質(zhì)邊坡，邊坡系數(shù)為１∶２．５。河底高程為－２．７ｍ，堤頂標高為３．２～３．６ｍ，洪泥河常水位為１．４ｍ，洪水位為２．５ｍ。根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料和勘察，本工程所在場地為第四系全新統(tǒng)（Ｑ４）海相、陸相及海陸交互沉積地層。

 

從上而下地層呈層狀分布，按成因分為８層，按力學性質(zhì)可進一步分成１５個亞層。該區(qū)域主要由雜填土、素填土、粘土、淤泥質(zhì)土、粉質(zhì)粘土、粉土組成，各層土水平方向上總體分布穩(wěn)定，從上而下土質(zhì)漸好。本工程特殊性巖土主要為人工填土及淤泥質(zhì)土，填土土質(zhì)松散，淤泥質(zhì)土土質(zhì)軟對橋梁樁基施工有一定影響。

 

 

３．１位置關(guān)系

 

海沽道道路紅線寬５０ｍ，線位與洪泥河河道斜交，角度為１７°。１號線地鐵線位分為左右雙線，在洪泥河處線位間距為１４．８ｍ，每條線位地鐵盾構(gòu)區(qū)間寬為６．２ｍ，地鐵盾構(gòu)區(qū)間凈距為８．６ｍ，地鐵盾構(gòu)頂埋深標高為－９～－１５ｍ之間。洪泥河中橋處地鐵與海沽道平面位置關(guān)系詳見圖１。

 

３．２地鐵盾構(gòu)安全距離要求

 

地鐵１號線盾構(gòu)隧道與跨河橋梁樁基相距較近，二者之間安全間距要求以及附近土層是否需要加固與施工工序有很大關(guān)系。為了盡量減小本工程擬建橋梁與地鐵１號線之間的相互影響確保工程實施的可行性，經(jīng)與地鐵１號線設(shè)計單位多次溝通，由地鐵１號線設(shè)計單位對地鐵盾構(gòu)施工與橋梁樁基施工之間的安全距離提出具體要求。

 

（１）樁基先于盾構(gòu)隧道施工（方案Ⅰ）：

 

①在此工況下，橋梁樁基礎(chǔ)外邊緣距離盾構(gòu)結(jié)構(gòu)外邊緣的距離不得小于１．５ｍ，隧道穿越時，周邊土體不需要加固；但樁基設(shè)計應考慮樁側(cè)摩阻局部損失。

 

②為了保證橋梁樁基達到其設(shè)計強度，橋梁承臺及樁基施工完成至盾構(gòu)側(cè)穿樁基的時間間隔應至少保證１個月。

 

（２）盾構(gòu)隧道先于樁基施工（方案Ⅱ）。當盾構(gòu)區(qū)間先行推進，樁基后施工，此種工況對區(qū)間隧道影響較大，橋梁樁基外邊緣至盾構(gòu)結(jié)構(gòu)外邊緣的最小距離不得小于４ｍ，且周邊土體需要加固。方案Ⅰ對本工程樁基影響最��；方案Ⅱ?qū)Ρ竟こ虡痘�影響非常大，由于安全距離要求大，周邊土體需要加固，直接導致橋梁工程樁基不能實施。由于地鐵規(guī)劃１號線線位與海沽道線位已定，不能調(diào)整。最終經(jīng)各方面溝通協(xié)調(diào)確定橋梁工程按先于地鐵盾構(gòu)施工進行設(shè)計和施工，即滿足方案Ⅰ中的要求即可。

 

 

４．１橋梁下部結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的確定

 

洪泥河中橋橋梁中心樁號為Ｋ２＋９４６．２７４，位于直線上，斜交角度為１７°，采用分離式雙幅橋，左幅橋?qū)挒椋玻担�５ｍ，右幅橋�(qū)挒椋玻常�５ｍ，跨徑為�?times;２５ｍ，梁高１．４０ｍ，結(jié)構(gòu)形式采用預應力混凝土簡支變連續(xù)小箱梁結(jié)構(gòu)。橋梁下部結(jié)構(gòu)的設(shè)計為了盡量減少對河道的影響，減少阻水效果，通常采用排架墩。

 

由于地鐵盾構(gòu)的影響，與樁位有沖突，此橋不能采用排架墩，需特殊設(shè)計。經(jīng)設(shè)計計算，采用較大跨徑蓋梁，蓋梁下設(shè)雙柱墩，墩底設(shè)承臺及樁基，樁基之間預留地鐵盾構(gòu)空間，可以確保與地鐵盾構(gòu)之間安全距離大于１．５ｍ的要求，以此保證后期地鐵施工的安全性。

 

地鐵盾構(gòu)間距內(nèi)樁基�В保�５ｍ，地鐵盾構(gòu)外側(cè)樁基�В保�２ｍ，立柱采用�В保�８ｍ的圓柱墩，以減少河流阻力。由于橋位與河道斜交角度較大為１７°，立柱間距較大為１９．４２５ｍ／ｃｏｓ１７°＝２０．３１３ｍ，導致蓋梁截面較大，蓋梁梁高２．５ｍ，順橋向?qū)挾葹椋玻�０ｍ，普通的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)已經(jīng)不能滿足計算要求，需要采用預應力混凝土結(jié)構(gòu)進行設(shè)計。

 

４．２橋梁下部結(jié)構(gòu)設(shè)計的特殊性及處理方法

 

由于地鐵盾構(gòu)的影響，通過下部結(jié)構(gòu)特殊設(shè)計，可滿足樁基邊緣距盾構(gòu)邊緣距離大于１．５ｍ安全距離的要求；但地鐵盾構(gòu)施工過程中對周圍土體產(chǎn)生擾動，引起土體水平位移和豎向位移以及樁基受力及變形發(fā)生變化，仍有可能對橋梁樁基造成影響，因此設(shè)計及施工中采取以下措施：

 

（１）設(shè)計中不考慮盾構(gòu)施工影響區(qū)域內(nèi)土的樁側(cè)正摩阻力，對樁長進行加長設(shè)計。

 

（２）設(shè)計中在位于地鐵上下行之間的橋梁樁基盾構(gòu)施工影響區(qū)域以上采用鋼護筒進行防護，該鋼護筒不拔出，作為永久性結(jié)構(gòu)使用。

 

（３）根據(jù)地質(zhì)報告本場地埋深約１０．００ｍ以上主要為欠固結(jié)軟土，軟土在自重及其它外荷載作用下將產(chǎn)生固結(jié)沉降，對樁側(cè)產(chǎn)生負摩阻力。設(shè)計中在驗算樁基承載力時，要充分考慮樁側(cè)負摩阻力的影響。

 

（４）場地分布人工填土及淤泥質(zhì)軟土，填土土質(zhì)松散，淤泥質(zhì)土土質(zhì)軟，鉆孔灌注樁樁身穿越填土及淤泥質(zhì)軟土時，須注意孔壁坍塌及縮頸現(xiàn)象，可采取埋設(shè)護筒、合理調(diào)配泥漿比重等措施。

 

（５）鉆孔灌注樁樁身穿越厚層粉土、粉砂時，因鉆進速度慢，鉆孔施工時間長，易產(chǎn)生塌孔、樁身夾泥等不良現(xiàn)象，施工時應采取調(diào)節(jié)泥漿比重、成孔后加強清孔等措施防止塌孔、樁身夾泥等不良現(xiàn)象發(fā)生，確保成樁質(zhì)量。

 

（６）在施工過程中，尚應進行必要的施工監(jiān)測。檢查施工引起的地表沉降是否超過允許范圍，決定是否需要采取保護措施，并為確定經(jīng)濟、合理的保護措施提供依據(jù)，對橋梁的沉降及傾斜變形應進行相應的實時的監(jiān)測。一旦發(fā)現(xiàn)實測位移超過警戒值應立即對樁周土體進行注漿加固。

 

（７）盾構(gòu)施工至少應在樁基施工完成一個月后進行，樁基施工結(jié)束后，應對樁身完整性進行檢測，在盾構(gòu)頂進結(jié)束后，應重新對地鐵上下行之間的樁基完整性進行檢測，在檢測結(jié)果滿足規(guī)范要求后，方可施工承臺。

 

 

（１）合理安排盾構(gòu)推進順序。盾構(gòu)施工至少應在樁基施工完成一個月后進行，先掘進左線，后掘進右線，為了減少對土的擾動，左右線盾構(gòu)始發(fā)時間間隔為一個月。

 

（２）橋區(qū)段穿越前做好準備工作。在盾構(gòu)到達橋區(qū)段３０ｍ界限前，檢查刀具磨損量，有磨損立即更換滾刀；確保管片防水和拼裝質(zhì)量；選用質(zhì)量優(yōu)良的盾尾油脂。

 

（３）合理安排施工工序，安排專人負責掘進出土與管片拼裝等主要工序，盡量縮短測量、管片、渣土車等待時間，提高運輸效率，維持作業(yè)面連續(xù)施工，加快管片拼裝作業(yè)，減少對周邊土體的影響。

 

（４）控制施工進度，嚴格控制盾構(gòu)糾偏量，穩(wěn)步前進。增加刀盤轉(zhuǎn)速，降低盾構(gòu)推進速度，控制油缸推進力，減小盾構(gòu)推進過程中對周邊土體的剪切擠壓作用，及時有效的糾正推進偏差。

 

（５）同步注漿。嚴格控制同步注漿量和漿液質(zhì)量，通過同步注漿及時填充建筑空隙，減少施工過程中的土體變形，同步注漿量增加到建筑空隙的２００％～２５０％左右。

 

（６）二次注漿。為減少同步注漿液早期強度低、隧道受側(cè)向分力影響大、效果不佳等問題，在管片出盾尾５環(huán)后，需要進行二次注漿。漿液為瞬凝性好、具有較高的早期強度的雙液漿。注漿量根據(jù)變形監(jiān)測情況確定。

 

（７）根據(jù)施工進程和監(jiān)測結(jié)果，及時調(diào)整同步注漿和二次注漿的配合比。

 

 

本工程的安全實施以及監(jiān)測結(jié)果，驗證了本文所介紹的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法及防護措施的可行性、有效性及安全性，能為同類城市橋梁的設(shè)計和施工提供參考和借鑒�！　　　　　�