南水北调中四环暗涵穿越立交桥施工方法

南水北调中四环暗涵穿越立交桥施工方法仇文顺（南水北调建设管理中心西四环项目部）摘要：论文介绍了南水北调中线京石段应急供水工程，西四环暗涵穿越沿线立交桥的施工方法，突出体现了对桥梁的保护。

关键词：沉降地基加固监控量测1 概况1.1 总体情况简介西四环暗涵进口位于京石高速路永定路立交桥西南角大井村附近，穿越永定路立交及京石高速路后沿高速路北侧向东北约1km由岳各庄桥进入四环路下，沿四环路向北约11km由四海桥处脱离四环路北行约500m与团城湖明渠相接。

本工程线路在四环路施工前已由北京市有关单位进行协调，比较论证后由首规委确定，在西四环段采用市政设计院所做的西四环中心线为南水北调总干渠中心线（2003年9月26日下发市规发[2003]1275号《关于南水北调管线路由方案的批复》和2004年5月24日下发市规发[2004]658号）。

输水设计流量为30m3/s，加大流量为35m3/s。

采用双管低压输水方案，工程主体采用2孔φ4.0m并行圆涵，长10.96km。

暗挖段圆涵为复合式衬砌结构，采用浅埋暗挖法修建，正台阶法开挖，初期支护为格栅钢架加钢筋网喷射砼，二衬为模筑钢筋砼，初支二衬之间铺设连续防水板。

工程施工工期为28个月。

工程穿越岳各庄北桥、莲花路立交桥、沙窝桥、307医院通道桥、沙窝北桥、五棵松桥、金沟河桥、定慧桥、定慧北桥、五路铁路桥、四季青桥、南坞桥，线位重合点终止于蓝靛厂桥，并与八座人行天桥相交；暗涵设计线位与西四环中心线分离后，线位向北与四海桥（原北坞村立交桥及北坞村立交三号通道桥）相邻通过，并与“明沟排水巡河路3号桥”相交汇，最后达到本次暗涵设计终点（具体位置详见下1-1）。

2 暗涵穿越立交桥施工方法2.1 概述南水北调中线京石段应急供水工程（北京段）西四环暗涵段设计总长12.64km，与四环路线位重合段约11km，其重合段内共有11座大型立交桥梁，其中由北京市市政工程设计研究总院设计的有9座，其余两座（西长线铁路桥和五路居铁路桥）由北京市铁路设计院设计。

2004年11月市政院对由其设计的9座大型立交桥梁和一座独立通道桥梁及八座人行天桥出具了《桥梁基础复核咨询报告》。

表1-1 西四环暗涵穿越立交桥位置表编号桥梁名称原设计名称桥梁桩号备注1 岳各庄北桥岳各庄立交梅市口桥2+025～2+1202 莲花池东路立交3号匝道桥/ 3+921.5343 莲花池东路立交4号匝道桥/ 3+911.5524 莲花池东路立交主跨线桥/ 3+941.5315 莲花池东路立交一号通道桥/ 3+978.5316 莲花路立交莲花池东路立交四环路主桥4+070～4+1507 沙窝桥莲花池东路立交太平路主桥4+250～4+3508 307医院通道桥6+257.5通道桥4+487.073～4+517.0739 沙窝北桥西四环复兴路立交4+650～5+006.8410 五棵松桥西四环复兴路立交5+016.84～5+320.0011 金沟河桥阜石路立交四环路主路桥6+160～6+62012 阜石路立交3＃通道桥/ 6+717.06113 阜石路1＃桥/ 6+835.93714 定慧桥阜石路主路桥6+973.64515 阜石路2＃桥/ 7+102.51416 阜石路立交桥1＃通道桥/ 7+267.06117 定慧北桥田村立交桥7+384.132～7+465.61218 四季青桥杏石口立交桥9+410.926～9+545.52619 南邬桥机场路立交11+460～11+55020 蓝靛厂桥北邬村一号通道桥11+666.648～11+693.78121 四海桥北邬村立交桥12+034.00～12+177.529 线外22 四海桥北邬村3＃通道桥12+125.713～12+183.76 线外23 明沟排水3号桥12+274.52824 人行天桥/ 8座穿越桥区总长度（不包括横跨桥梁及天桥）1960m为了保证西四环暗涵的施工及沿线立交桥的安全，除五路居铁路框架桥和五棵松地铁站已由原设计单位进行穿越设计外，主要依据市政院复核咨询报告的要求，对其余所有桥梁的穿越方案进行了专项设计。

2.2 主要工作内容根据复核咨询报告的要求，首先依据竣工图和设计变更通知对原设计中桥基础与暗涵的相对关系进行了复核并出图；进一步调整了暗涵双孔间距，使暗涵与灌注桩基础的净距由1.2m增大至1.8m；调整了307医院通道桥（6+257.5通道桥）下暗涵双孔间距；对明沟排水3号桥附近的暗涵线路进行了局部调整，以减小暗挖对桥梁扩大基础的影响；结合南水北调干渠穿越五环路的成功经验，对隔离桩、地面压浆和洞内灌浆等穿越工程措施进行了深入的比较，考虑到砂卵石地层的特点，确定了洞内灌浆加固地层方案；另外对桥梁竣工图与设计图差别较大的穿越情况进行了非线性三维有限元模拟仿真补充计算，验证了选定的地基加固方式的可靠性。

2005年4月28日专家审查会后，根据专家意见，走访了有关单位及专家，对方案进行了调整。

将双洞净间距缩小至 1.0m，与城建院配合对纵断进行了调整，满足了专家提出的开挖断面在沉井基础传力线（45°）以上的要求，并委托有关单位针对加固方案进行风险评估。

调整后的桥基础与暗涵的相对关系见下表。

表2-1 桥梁基础型式及相关参数编号桥梁名称基础型式基础底高程暗涵内底高程1 岳各庄北桥沉井扩大基础37.600 35.1002 莲花池东路立交3号匝道桥桩基34.356 40.714～40.7173 莲花池东路立交4号匝道桥桩基34.356 40.721～40.7234 莲花池东路立交主跨线桥桩基34.356(西)，34.926(东) 40.700～40.7075 莲花池东路立交一号通道桥封闭箱涵49.600 40.672～40.6856 莲花路立交沉井扩大基础39.700 41.174～41.4047 沙窝桥沉井扩大基础44.900 41.835～42.0998 307医院通道桥沉井扩大基础44.528 42.649～42.7079 沙窝北桥沉井扩大基础43.830～44.750 42.201~44.26510 五棵松桥桩基32.010～34.000 38.500～39.98611 金沟河桥桩基26.767～34.396 38.522～38.98312 阜石路立交3＃通道桥封闭箱涵50.100 38.42513 阜石路1＃桥扩大基础49.2(西侧) 50.2(东侧) 38.289～38.31814 定慧桥桩基、扩大基础32.0(西侧) 49.0(东侧) 38.152～38.19215 阜石路2＃桥扩大基础49.7(西侧) 50.2(东侧) 38.286～38.40916 阜石路立交桥1＃通道桥封闭箱涵51.200 39.16917 定慧北桥灌注桩23.400～31.700 39.719～39.73518 四季青桥钻孔灌注桩22.250～25.600 40.112～40.13919 南邬桥桩基17.500～27.748 36.11～37.86120 蓝靛厂桥钻孔灌注桩19.920～20.020 36.110～36.23921 四海桥钻孔灌注桩24.071～32.860 40.654～41.19622 四海桥钻孔灌注桩36.751～41.500 41.001～41.22023 明沟排水3号桥扩大基础48.2 41.535～41.59624 人行天桥桩基/ /表2-2 暗涵与桥梁基础的相对关系编号桥梁名称暗涵净距水平净距垂直净距备注1 岳各庄北桥 1.00 1.874 沉井底面中间2 莲花池东路立交3号匝道桥7.00 9.55(西)，12.7(东) /3 莲花池东路立交4号匝道桥7.00 9.55(西)，12.7(东) /4 莲花池东路立交主跨线桥7.00 9.4(西)，12.4(东) /5 莲花池东路立交一号通道桥7.00 / 4.326 莲花路立交 1.00 1.85～3.99 沉井底面上部7 沙窝桥 1.00 2.7～3.7 沉井底面中间8 307医院通道桥 1.00 1.85 沉井底面中间9 沙窝北桥 1.00 1.85 沉井底面中间10 五棵松桥 3.00 2.30～2.45 /11 金沟河桥 3.00 2.2～5.2 /12 阜石路立交3＃通道桥7.00 / 7.07513 阜石路1＃桥7.00 5.812～9.783 6.282～7.31114 定慧桥7.00 7.056～9.269 6.217～6.24515 阜石路2＃桥7.00 6.12～10.512 6.691～7.31416 阜石路立交桥1＃通道桥7.00 / 7.43117 定慧北桥 3.00 2.10～4.01 /18 四季青桥 3.00 1.8～3.55 /19 南邬桥 3.00 1.8～3.369 /20 蓝靛厂桥 3.00 1.795～2.445 /21 四海桥7.00(5.00) 5.434～11.665 /22 四海桥7.00(5.00) 5.633～23.643 /23 明沟排水3号桥27.80 5.0～13.4（距桥头) 2.004~2.06524 人行天桥7.00 12.8 /2.3 穿越方案根据非线性三维有限元模拟仿真计算结果，对灌注桩基础可常规开挖通过，只需对由箱型沉井下部穿越的暗涵采用洞内灌浆加固地层。

为确保沿线立交桥的安全，对于桥基础与暗涵净距小于5m的情况，均采用洞内灌浆加固地层。

加固范围为桥基础前后各3m（不包括基础本身长度）。

导管选用d=25mm，壁厚5mm，采用风钻打入，开挖步距0.5m。

上半拱导管间距30cm，仰角10~15°，导管长1.7m，每开挖一步注浆一次；为减小打入难度，下台阶导管水平打入，间距30cm，桥基础侧导管长2.25m，暗涵之间导管长1.7m，与暗涵轴线水平夹角45°，下部导管长1.7m，与暗涵轴线夹角15°，每开挖两步注浆一次。

浆液压力由现场试验确定，一般不大于0.35MPa。

将洞侧面一衬回填注浆管间距加密至 1.0m，通过多次回填注浆进一步加固桥基础围岩并确保围岩密实。

另外因岳各庄北桥、沙窝桥、307医院通道桥（6+257.5通道桥）和沙窝北桥暗涵处在沉井基础承载区内，除采取以上注浆加固措施外，进一步减小开挖步距，将钢格栅加密至每米三榀，下部导管加长至2.25m，与暗涵轴线夹角45°，每开挖两步注浆一次。

另外在180°小导管注浆范围内插打长2.25m仰角45°注浆小导管，扩大注浆区，以进一步提高承载能力。

施工过程中加强超前勘探，确定立交桥基础参数的可靠性及相应加固方案对地层的适应性。

各桥采用的地层加固措施见表2-3。

表中可见有13座立交桥需要进行专门注浆加固，其中岳各庄北桥暗涵中心基本位于立交桥沉箱基础底面附近，沙窝桥、307医院通道桥和沙窝北桥暗涵位于立交桥沉箱基础底面以下，四座桥采用了上述的全部加固措施以保证施工安全；莲花池东路立交一号通道桥和阜石路立交桥1#通道桥为封闭箱涵立交桥，考虑到与暗涵净距较大，为减小沉降对封闭箱涵结构的影响，加强了一衬回填注浆。