隧道施工对临近桥梁影响研究

陈涛

摘要：在地铁穿越既有桥梁的施工过程中,当隧道施工进人到既有桥梁桩基础周围的土体影响范围之中,桩周土的竖向变形及水平方向的位移将会对桩身产生不利的影响。这将会大大增加地铁隧道施工的风险以及对既有桥梁安全的威胁，所以在地铁下穿桥梁之前，在既有桥梁的检测评估的基础上,确定保证既有桥梁结构的安全和正常使用的指标是至关重要的。因此，有必要对复杂条件下隧道施工对既有结构的影响进行研究，这对保护地层结构、提高该地区隧道施工的安全水平具有重要意义。为后续施工中采取科学合理的安全措施提供指导，这些方面的研究对今后类似工程的发展也具有重要的参考意义。

关键词：隧道施工；桥梁；影响加固措施

引言

在新建高速公路需要暗挖隧道时，在开挖过程中一定会对周边地层造成变位和变形的影响。附近桥梁一旦发生变形或者沉降便会对桥梁桩基产生附加的应力，当应力超出了桩基的承受范围极限，便会对桥梁基础产生破坏或者损伤，桥梁顶部结构也会因此受到影响。所以只有不断提高加固桥梁基础措施的研究，才能提高隧道暗挖的施工技术安全和水平，最终减少和避免安全事故的发生。

1隧道施工对地层变形影响分析

可将土层的变形分为地表处发生变形与深层土体发生变形。隧道暗挖造成起土层发生变形的要素有许多，不同要素所造成的影响作用也不相同。主要包括土体性质、地下水的影响、隧道的埋置深度、截面尺寸、开挖工法与循环进尺等。

1.1土体性质

各种土层都有其自身独特的特点，不同土的物理和力学性能都会有所不同。在地铁隧道开挖的过程中，土层的分布、物理性质、厚度和土体应力分布都将对地表的变形造成一定程度影响。比如，粘性土由于其密实度好，因而抵抗变形的能力也就越强，土层变形的模式主要为整体下沉模式;而一部分松散土的地表变形则主要为拱式沉降的模式。因此，隧道周边土体性质对作业造成的地层沉降有着关键影响。在开挖时，理应根据土层状况来确定不同开挖工法以及与之对应的辅助措施，以确保地表沉降可控制至安全范围内。

1.2隧道的埋置深度和截面尺寸

隧道的埋置深度不但会影响沉降槽的最大值，还会对沉降槽的分布区域造成影响。埋置深度越小，开挖后所造成的隧道地表处沉降速率、沉降槽宽、沉降量也随之越小;反之，则越大。而当其他条件不变时，隧道的断面尺寸越大，地表处所发生的沉降也就越大。

1.3开挖工法

地铁隧道浅埋暗挖有许多工法可供选择，各种工法;开挖土体对周边土层的扰动程度也不同。例如，当其他条件相同时全断面工法对土层有较大的扰动，而双侧壁导坑法则与之相反，扰动较小。但由于各个工法的工程造价，施工速度等差别较大，所以应当结合实际工况来选择合理工法。

2影响地铁隧道施工既有桥梁变形的因素

2.1隧道开挖尺度和进度因素

在实施地铁隧道施工的过程中，施工人员要开挖隧道，才能够给地铁的通行提供空间。在开挖地铁隧道时，大多需要在岩土体内开展开挖操作，经常会不可避免地影响岩土体的结构，导致其紧密度下降。一旦岩土体发生变形就会引发地表形变，因此隧道上部的道路桥梁等结构也会发生相应的变形，严重时还会产生桥梁下沉现象，给我国道路交通运输的发展造成不利影响。就目前的地铁隧道开挖施工来说，施工人员通常会采取台阶法进行隧道挖掘，而台阶的长度会影响岩石和地表，台阶的尺度也会给周围的岩石造成一定的影响。所以，很多施工单位在组织施工人员开展地铁隧道开挖工作时，都会提出明确的要求，让其注意隧道开挖尺度和进度，但是还是可能会产生较多问题。当地铁隧道的开挖尺度和台阶的长度越长，就会加速桥梁的变形。施工进度越快就可以减少开挖面的暴露时间，因此要从这几个方面控制地铁隧道施工。

2.2隧道开挖体积因素

正规的施工单位会在施工之前将工程项目建设施工的具体要求告知给技术人员，让其可以按照要求控制施工中的可变因素。在地铁隧道施工当中，施工人员需要按照隧道体积要求进行开挖，并且要在完成开挖工作之后将挖出的土的体积与竣工隧道的体积进行对比，一旦两者之间存在较差较大的差数就会损失地层，从而增大隧道施工的难度。在这种情况下，地标建筑物的危险系数会不断增大，甚至还可能会产生周围土体移动的现象，导致地表上的桥梁发生变形。技术人员在工作当中如果没有控制隧道开挖的体积，就会导致既有桥梁的变形速度加快，还会降低结构的稳固性，促使工程项目整体建设施工效用降低。

2.3隧道施工预支护因素

部分施工人员在开展隧道施工作业时难以保证施工面的稳定性，导致隧道开挖面后方的支架组成的支护体系难以发挥作用。支护体系在隧道施工当中比较常见，在实施工程项目建设施工的过程中，地铁隧道施工人员一般会让支护结构对临空土体进行有效承载，以此提高开挖面的稳定性，尽可能减小地铁隧道施工对既有桥梁产生的影响。但是在实际建设施工当中，还是有很多施工人员不会按照规范的施工要求落实有关内容，导致作业面的稳定性降低，还会引发地表桥梁变形现象，这对于隧道地铁施工来说也会产生较大的负面影响。

2.4地下水位因素

地铁隧道施工人员在施工的过程中需要考虑地下水位因素产生的影响，这是这种类型的工程项目建设施工的要点。地铁隧道的开挖会涉及到较大的深度和宽度，所以经常会在施工当中产生储存地下水的情况，为了减少施工中产生的问题，技术人员就要抽离其中的地下水降低地下水位，从而提高土层的稳固性，还能够降低土层间的空隙水压，但是会让地表和地表上的桥梁等建筑物发生下沉现象。在整个施工过程中，地下水还会产生动水压力，也是引发既有桥梁变形的重要原因。

3当隧道暗挖对临近桥梁产生影响后采取的必要加固措施

3.1加强施工规范性

施工规范性保障要求技术人员明确地铁隧道工程建设施工的规范性要求，尤其需要注意其中的有关事项。在实施地铁隧道施工之前，施工单位要让专业的工作人员进行现场勘查，其不仅要做好现场施工检测工作，还要编织科学的施工开挖方案，为每一道工作流程的规范性提供保障。在不同的地质条件下，施工人员要明确其对地表下层产生的影响，所以要严格遵循相应的施工规范提高其对于项目建设的把握性。施工人员要与管理人员相互配合，对于地铁隧道工程中难度较大的作业内容进行优化，有效抑制地表和既有桥梁变形的程度。

3.2科学制定施工方案

针对不同城市区域的地铁隧道工程项目，施工人员要采取不同的施工方法确保项目建设施工实效性。在控制地铁隧道施工对既有桥梁的变形时，施工单位要科学制定施工方案，在了解工程项目建设施工场地的实际情况之后明确其中可能产生的问题，确保施工方案的可行性。工程设计人员和技术人员要相互合作，根据不同地形的地质特征制定符合项目建设施工的方案，还需要结合有关专家的意见及时改正方案当中存在的问题，使其能够达到最优。这种方式可以从根本上控制地铁隧道施工对既有桥梁变形产生的影响，促使地铁隧道施工质量和安全性得到保障的同时，确保既有桥梁的稳固性。

3.3托换加固措施

当隧道开挖穿过桥梁桩基却无法采用隔离加固和注浆加固措施时就需要采用托换加固措施。托换加固是指对桩基采用托换的办法将原有的桥梁负荷传递或者转移到新的桩基承载结构上，一般情况下分为整体托换和部分托换两种方法，整体托换是隧道需要从桥梁正下方穿过，此时需要对附近桩基进行整体托换，将附在转移至新的结构之上；部分托换法是隧道需要在桥梁侧面穿过时，通过扩大承台来增设新的桩基，通过部分桩基来承担桥梁荷载的办法。两种方法都需要注意保证新桩基需要足够的沉降时间。

4结语

地铁隧道施工对于既有桥梁变形产生的影响不容忽视，施工人员在开挖隧道时需要控制尺度，防止超挖现象的产生。其还要按照要求采取相关的施工技术提高地铁隧道施工实效性，加强结构的稳定性，避免地表结构被破坏，同时防止既有桥梁产生变形现象。

参考文献

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