地铁站主体暗挖段下穿桥梁综合施工技术

摘要：北京地铁6号线一期花园桥站暗挖段城市地铁隧道下穿既有桥梁时，在穿越前采用数值模拟汁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，据此调整地铁隧道施工方法以及对桥梁的加固措施。

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，保证了既有桥梁结构安全。

关键词：地铁隧道；主体暗挖段：下穿；桥梁；同步升降系统：动态主动保护
隧道穿越桥梁过程中，须保证桥梁各部分的形变、位移、应力变化等指标控制在允许范IT；］内。

若设计或施工处理不当，轻则可能降低桥梁使用耐久性，重则甚至影响到桥梁的正常使用或危及桥梁结构安全。

因此在桥梁的基础附近建造隧逍时，须采用有效的技术防护措施，以减小隧道施工对既有桥梁的影响。

北京地铁6号线一期花园桥站暗挖段在施工过程中，地下隧道成功穿越花园桥，该桥沉降变形基本为零，始终处于正常使用状态，保证了既有桥梁结构的安全。

1工程概况
1.1地铁花园桥站工程概况
花园桥站是北京市地铁6号线一期工程的一个中间站（图1）。

车站总长233.6m,英中暗挖段长190m,标准段宽度为19.70m.车站有效站台中心里程处覆上厚度为8.67m,底板埋深25. 15m。

花园桥站主体暗挖段截而如图2所示。

1.2花园桥结构
花园桥位于四三环与车公庄西路交汇处，该桥至今已运营17年。

主桥为三跨预应力钢筋混凝土连续箱梁，跨径为32 m+37 m+32 m,南北引桥分別为5跨20 m后张预应力工字形梁与混凝土桥而板的组合简支梁，桥面连续。

全桥横桥向分为东西两幅桥，桥梁全宽28.3m。

下部结构采用柔性墩设讣，主桥采用盆式固定橡胶支座，其他各墩采用橡胶支座及四氟滑板支座。

墩底采用桩基础，每墩设4根，桩径1.2m,桩间距3. 2m,桩长20m。

主桥箱梁及引桥预制工字梁混凝上均为C45,桥墩混凝上为C40,桩基础混凝上为C30.花园桥主桥如图3 所示。

花园桥设计荷载标准为：快车道，汽-超20、挂车-120：慢车道，均布荷载为3 kPa, 汽-15验算：人群荷载小于3.5kPa°
1.3花园桥与车站的位置关系
车站跨路口段暗挖主体结构临近花园桥主桥跨北侧8号墩桥桩，貝中主体结构外皮距花园桥桥桩外皮1. 53 m,囤护桩距离桥桩外皮0. 68 m,上层小导洞距离桥桩外皮仅为0. 08m：南侧主桥（7号墩）桩外皮距车站结构外皮11.4m （图4）。

2地铁隧道下穿花园桥数值模拟讣算与评估
2.1数值模拟计算分析
新建地铁结构的施工对既有桥梁结构安全性影响采用有限差分的FLAC程序进行数值模拟计算和分析。

2.2计算结果分析
地表沉降随开挖的进行逐步发展，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，地面最大沉降疑为24.0mm,发生在拱顶跨中。

车站开挖引起花园桥承台中心沉降最大值为10 mm,倾斜值为0.45%）,相邻承台差异沉降最大值为4. 5 mm.
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。

3车站主体下穿花园桥段施工技术
3.1取消4号导洞，围护桩加长
为减小车站施工对桥桩桩底土层的扰动，减小桥桩桩端承载力的损失，在车站下穿桥梁段落（桥梁投影范围以及东西各10m）取消4号小导洞，该范用内帀护桩加长7m,由3 号导洞内采用人工挖孔方法施作囤护桩。

囤护桩加长一方而为车站主体结构提供竖向承载力，另一方面起到隔离桩的作用，在开挖车站时，可相对减小对于桥桩周边上体和桩端土体的扰动作用（图4）。

3. 2车站下穿花园桥段围护桩施工
3. 2.1挖孔桩孔口加强措施
3号导洞施工中，在围护桩南北两侧通长埋设4根直径为20 mm的钢筋，加强3号洞水平方向整体刚度，减小挖围护桩过程中洞体的变形，同时限制桥桩变形（图5）。

3. 2.2人工挖孔桩施工顺序
地铁车站围护桩桩径为800 mm,中心距1 200mm,为减小地铁车站囤护桩施工过程中对桥桩的影响，根据现场条件采用隔四挖一跳跃挖桩方法，保证囤护桩施工过程中在桥桩影响范围内只有一根囤护桩在施工（图6）。

人工挖孔国护桩采用钢筋混凝土护壁，护壁厚度100\50 mm,混凝土强度等级为C20, 并且在混凝上中掺加适量早强剂。

护壁钢筋主筋采用19 ? 8 （I级），箍筋采用？10@200 （【级），主筋械成弯钩上下钩结形成整体。

人工挖孔钢筋混凝上护壁每节长lm。

施工过程中需在上层护壁混凝土达到5MPa后方可拆模，开挖下步上体。

3. 2.3围护桩桩底注浆，增加竖向承载力
在I羽护桩内设置2根直径25 mm的钢管作为桩底注浆导管，导管插入桩底上中300 mm, 待囤护桩混凝丄施工完成、混凝上强度达到5 MPa以上后，进行桩底注浆加强桩端承载力。

桩底注浆浆液配合比为1 : 1水泥浆，注浆压力为2MPa°
3. 3逆作法施工车站主体二衬结构
3. 3. 1站厅、站台层土方施工
为减小站厅、站台层土层开挖时车站结构内净空的收敛，在站厅及站台层设置大刚度钢管支撑（覩609, 5=16 mm）,并施加预应力。

在站厅、站台层土方开挖时，采用纵向分段水平分层中间拉槽方法开挖，每段长度约20m。

在竖向当上层开挖至钢支撑下0. 5^1. 0m时，及时架设钢用橡和钢支撑，并施加预应力，减小结构水平收敛（图7）。

3. 3. 2车站主体二衬结构施工
车站主体二衬结构施工方法同一般PBA工法车站结构。

（2）承台绝对髙程变化监测：（3）梁体与墩顶相对位移监测：（4）桥墩压缩量监测：（5）主梁控制截面应力监测：（6）梁体裂缝监测；（7）上层深层沉降以及水平位移监测。

6. 2监测结果
（1）桥墩沉降0.旷1.7 mm,沉降数值较小，桥梁处于安全状态。

该沉降大部分发生在负2层土方开挖完成至结构施工完成阶段。

（2）桥墩倾斜0.1%。

，处于正常状态。

（3）承台水平位移0.2 mm,处于正常状态。

（4）在地铁车站施工期间和桥梁顶升期间，梁体混凝上应变£在-175~90 u之间变化，应变变化微小，处于正常状态。

（5）土层深层沉降点中仅有地而以下9 m处的深层沉降点有明显下沉，英余各点直至车站施工完成也没有沉降。

而该深层沉降点发生沉降的阶段是3号导洞开挖阶段，瓦他各施工阶段该点沉降情况则非常稳定。

（6）上层水平位移在小导洞开挖、围护桩开挖施工、负1层结构施工各阶段倾斜基本没有变化，在负2层土方及结构施工阶段倾斜出现3mm左右的变形。

7结语
（1）承台水平位移仅为0.2 mm,桥墩倾斜为0. 1%。

，基本可认为桥梁承台及桥墩水平方向位移没有变化，与数值分析结果相符，即桥梁承台受到的水平力较小，承台间上体阻力足以抵抗承台受到的水平力。

（2）上层注浆加固效果对于提高桥梁基础承载力的贡献难以检测和判别，注浆措施只能用作辅助措施，不能用作主要措施。

注浆设备、注浆工艺选择要慎重，北京某地铁下穿某桥梁期间，曾出现注浆加固期间因设备选择不当造成桥梁下沉的情况。

（3）洞内临近桥桩的用护桩开挖对桥梁影响不大。

深层沉降曲线及水平位移曲线均可说明这一点。

理论上利用普氏理论分析亦可得到相同的结果，但应注意开挖用护桩的施工顺序，应保证在桥桩影响范用内只能施工一根圉护桩，尽量减小挖孔施工对桥桩的影响。

（4）桥梁顶升系统的基础应采用独立基础，并保证其能承担所有桥梁荷载，以免基础不牢造成桥梁及支顶设备全系统下沉。

（5）车站负2层土层开挖及结构施工阶段是对桥梁影响最大的阶段，在该阶段上层产生了大部分水平位移，在负2层架设水平钢支撑是必要的。

（6）桥墩虽产生了约1 mm的沉降，但由深层沉降点监测结果可知，桩底上层未发生沉降。

分析认为，因车站施工上层损失使得桥桩周边产生负摩擦力，进而使得桥桩本身产生弹性压缩，经计算桥桩压缩约lnrni，该部分桥墩沉降将随上层的稳泄而逐步恢复。

从本工程实例可知，桩端承载力承担了全部桥梁荷载以及部分土层的负摩擦力，实际地基承载力远大于地质勘察报告上载明的砂卵石上层2500kPa的承载力。

任勘查阶段，砂卵石的地基承载力应进行原位测虽确左。