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
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1691.40m，区间隧道覆土深度约为14～18m。区间线路从标段起点（里程K3+100.6）以线间距14.8m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800mm，埋深约19.5m（自河床底）。地铁隧道位于河床底下8.8～17.0m，隧道上方土层从上自下为粉土4.0m和砂层4.8m，隧道开挖高度8.2m。
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549.89m，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HZK5+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60m，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2m，两桩之间的距离为5m，净距为3m，桩深为8m；桥区处地下基础为2根钢筋混凝土桩，直径2.4m，两桩之间的距离为8.5m，净距为6.1m，桩深为10m。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950mm为植筋提供施工空间，初支厚度400mm，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600mm，孔间距150mm，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2.0m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300mm核心桩，与桩体周边钢筋焊接，浇注450mmC30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
300mmC30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≤50mm，钻孔与设计位置偏差≤50mm，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。②置入注浆管。钻机钻孔到达设计标高后，将喷射注浆管贯入土中，喷嘴达到设计标高时开始喷射注浆。
③旋转、提升。喷射注浆参数达到规定值后，按旋喷工艺要求提升注浆管，喷射注浆和压入压缩空气由下而上实施，注浆管分段提升搭接长度≥100mm。旋喷机转速一般为20rad/min，提升速度为20cm/min。
④拔管及冲洗。一根旋喷桩施工完成后，迅速拔出喷射注浆管，并冲洗干净。必要时可在原孔位采用第二次注浆、冒浆回灌等措施防止浆液凝固收缩而对桩顶高程产生影响。
3.4注浆施工
①综合考虑本工程水文地质及施工特点，选用普通硅酸盐水泥作为注浆材料，注浆材料各项参数如表1所示，同时也可适量加入速凝、早强、悬浮等外加剂及搀和料。
②注浆参数。注浆压力：大于20MPa；浆液扩散半径：500mm；注浆管间距：500～800mm。
③施工机具。施工机具采用地质钻机、GD2型旋喷机、ZJB30型高压注浆泵和1m3圆桶搅拌机。
4相关技术经验总结
对于地铁结构下穿市政桥梁，首先要根据实际情况对地铁施工对桥梁结构安全可能造成的影响进行风险评估。评估的结果决定了采取什么样的施工方案，施工方案的选择直接影响到地铁土建工程造价。而我们的评估结果也不是风险越大采取的措施越强大就越好，需要综合考虑施工工艺、施工工期、工程造价等各项因子，以实现综合效益最大化，地铁结构下穿桥梁施工的风险评估主要应从以下几个方面加以实施。
4.1桥梁本身的特征
桥梁的新旧程度、桥梁的结构类型、桥桩类型和施工工艺等是决定施工风险的重要因素之一。在施工之前应该对其做详细的调查，主要包括对桥梁竣工图纸的研究和现场实际勘察，从而为风险评估提供重要依据。
4.2桥桩和结构的位置关系
邻近等级划分的依据不能仅考虑桩长或桥桩与地铁结构的水平距离，因为“破裂面与桥梁基础位置关系”这个指标包含了桥桩长度以及桥基与地铁结构的空间位置关系等诸多信息。因此，邻近等级划分的应该以此指标为主要依据，同时也要考虑桥桩与地铁工程的水平距离。北京地铁工程邻近桥梁邻近等级划分依据如下：
①非常邻近。符合以下两项条件任意之一可划分至此等级：其一，桥桩位于地铁工程一侧，2/3以上桩长在地铁工程开挖破裂面范围之内；且与地铁工程水平距离小于3m。邻近1/3～2/3桩长位于地铁工程开挖破裂面范围内，且与地铁结构水平距离大于3m。较邻近不足1/3桩长位于地铁工程开挖破裂面范围内；且桥桩与地铁工程水平距离大于3m。其二，桥桩位于地铁工程上方甚至结构以内，如工程实例1蒲天区间下穿玉蜓桥墩。
②一般邻近。所有桥桩位于地铁工程开挖破裂面范围之外，如工程实例2崇岐区间下穿崇山路立交桥，桥桩与地铁工程水平距离远大于3m。
4.3地铁施工工法和地质情况
地铁施工工法的不同对桥梁墩台的影响程度也不相同，一般来讲，盾构法相对浅埋暗挖法施工风险要低一些，暗挖施工的小断面要比大断面风险要低一些。开挖的层位地质情况越密实、含水量越少、级配越好的底层风险要低一些，另外土层的情况还是影响破裂面的重要因素。
5结语
文章结合北京地铁五号线蒲天区间下穿玉蜓桥墩和沈阳地铁二号线崇岐区间下穿崇山路立交桥为工程实例，提出了地铁结构下穿市政桥梁时的风险评估中需要注意的问题，并将风险等级的划分和主要的处理对策做了介绍，对类似工程的施工具有一定的借鉴意义。
参考文献：
[1]朱统步.地铁隧道穿越护城河桥桩基托换施工技术[J].铁道标准设计，2007，（12）.