双线隧道穿越桥桩群的沉降分析与技术措施*
聂振宇，张红梅
（中交一公局厦门工程有限公司，广东东莞523400）
[摘要]松山潮隧道DK30820-DK30855段穿越石大公路立交桥桥桩群，为确保松山潮大道和该立交桥能正制措施和监测事项.监测结果表明，洞内的控制措施和洞外袖阀管注浆加固措施的综合应用是成功的. 常安全运营，事先对腿道采用CD工法开挖引起的路面与桥被沉降作了充分模握与计算分析，提出了重要的技术控
[中图分类号】TU753.3；U239.5 [文献标识码]A
[文章编号]1002-8498（2013)01-0097-04
Settlement Analysis andTechnique Measuresfor Double-line Tunnel Crossing Bridge Piles
Nie Zhenyu Zhang Hongmei(CCCC First Highsay Ximen Enginerisng Co. Lad. Donguen Gungdong 523400 China)
Abstract:The DK30 820-DK30 855 segment of Matsuyama Lake Tunnel passes the piles of ShidaHighway Bridge. To ensure the safe operation of Matsuyama Lake Avenue and the highway bridge thesurface setlement and the bridge pile settlement due to the excavation of the tunnel were simulated andcalculated assuming CD excavation method. Major technical control measures and monitoring issues wereproposed. The monitoring results show that the bined applications of control measures in the tunnel and strengthening measures outside the tunnel with sleeve-valve-pipe grouting was succesful.
Key words :tunnels; double-line tunnel; overpasses; piles; simulation; calculation; monitoring
1工程概况
对隧道的开挖过程进行模拟计算，以确定隧道的开
广东省莞惠城际轨道交通项目GZH-5标松山挖对桥桩没有安全影响.80km）正下方，隧道DK30820-DK30855段穿越石大公路立交桥.石大立交桥上部结构采用等高度预应力混凝土连续箱梁，箱梁高1.25m，单箱三室，底板宽13.0m，采用C40混凝土现浇施工工艺. 全桥桩基桩径均为1.2m，桩基均按嵌岩桩设计.该左线隧道在3号桩基与4号桩基之间下穿，拱顶距4号桩基底2.699~4.539m，侧壁距4号桩基的水7.020m；右线隧道在2号桩基与3号桩基之间下 平距离为3.390m，与3号桩基的水平距离为穿，拱顶距3号桩基底4.539~4.809m，与3号桩基的水平距离为7.053~7.742m，拱顶距2号桩基底5.494~5.509m，与2号桩基的水平距离为5.200m.：由于隧道穿越桥桩的数量较多，属于近距离穿越， 为了保证石大立交桥的运营安全，施工之前有必要
湖隧道位于松山湖大道（双向8车道，设计时速2隧道施工方法
隧道采用复合式衬砌结构，中隔壁（CD）法施工，净空有效面积为48.4m，马畸形断面，结构净宽为7.868m，净高为8.800m.初期支护采用强度等级C20、抗渗等级P6喷射混凝土，厚度为300mm；二 次衬砌采用强度等级C35、抗渗等级P10防水钢筋混凝土，厚度为0.5m，开挖横断面如图1所示，施工工序如下.
1)利用上一循环架立的钢架施做隧道拱部180°范围及上导坑侧壁范围内442mm超前小导管，进行超前注案支护：开挖①部，施做①部导坑周边 的初期支护和临时支护，即初喷40mm厚混豪土，安设钢筋网，架立格棚钢架和临时钢架，并设锁脚锚管，钻孔设置系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度.
2）开挖②部，导坑周边部分初喷40mm厚混凝土并安设钢筋网；接长洞周钢架和临时钢架，钻孔 设置系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度.
3）依次开挖③部和④部并施做导坑周边的初
图1开挖断面示意Fig.1Excavation section
期支护和临时支护，步序分别同1）和2）.
4）根据监测结果，依次分段拆除临时支撑，拆除长度不超过10m，待监测稳定后铺设隧道仰拱底部，并及时施做部边境基础与仰拱，仰拱整幅浇灌.
5）待仰拱混凝土初凝后填充部至设计高度.
6）清理初期支护基面，初期支护与二次衬砌之间铺设自黏防水卷材.根据监控量测结果，待围岩次性灌注部衬砌（拱墙衬砌一次性施做），并于拱 和初期支护变形基本稳定后，采用衬砌模板台车一顶预埋注浆管.
7）待混凝土达到设计强度后，进行充填注浆.
3CD工法沉降分析
3.1沉降原因分析
隧道所处的围岩自上而下分别为索填土、粉质黏土及强、弱风化泥质粉砂岩，隧道埋深约21m，隧道结构上半断面位于强风化混合片麻岩中，下半断面位于弱风化混合片麻岩中，且该立交桥桩基属于 嵌岩桩基.能引起地表及桥桩沉降主要是由于隧道开挖后初支不能及时封闭，施工过程中随着围岩失水导致应力释放，在隧道开挖轮廓外形成较大的塑性变形区，从而引起沉降.由于采用小药量、多动给桥桩带来影响，本文对爆破带来的振动影响不 分段及分次爆破等手段，控制爆破振速可以减弱振作讨论.
3.2数值模拟计算原则
采用大型有限元软件模拟计算隧道施工过程中立交桥基础的沉降，计算假定与原则如下.
1）土体采用的塑性服准则为理想弹塑性D-P屈服准则（注：实际工后沉降应为考虑土骨架端变特性的时变作用效果，或可考虑黏弹塑性的本构模在没有充分的实测资料基础上，采用理想弹塑性本 型，但是应以原位土的试验应力、应变关系为主.构关系进行简化计算）.
万方数据
3.3计算模型描述
3.4分析计算
3.4.1原始位移
截面积也未考虑钢筋的折算面积，按设计资料所给 2）衬砌均只考虑了索混凝土的弹性模量，衬砌实际面积选取.
由于隧道结构的纵向尺寸远大于横向尺寸，其受力状态可看成平面应变状态，为避免边界效应的 影响，模型两侧计算土体、隧道底面以下土体范围取5倍洞径开挖宽度，模型顶面高程取至地面.隧道所处的围岩自上面下分别为素填土、粉质黏土及淤泥质粉质黏土及强、弱风化混合片麻岩，具体围孔资料，地勘无提供的参数根据《铁路隧道设计规 岩物理力学参数如表1所示，表中参数采用地质钻范》JB10003-2005及当地经验数值取得.
表1围岩物理力学参数of surrounding rocks
Table 1 Physical and mechanical parameters
岩性 重度y/ 天然 棋量/ 压缩 系数K/ 蒸床 治松黏聚 比 力e/ 擦角(kN-m²) MPa（MPam） kPs /（)①索填土 ②粉质黏土 19.8 19.0 3.98 - 10 10 0.40 18.0 0.25 15.7 10.0 14.8③泥质粉 18.7 2.94 5 0.23 9 3 9.3④强风化视 质黏土合片廊岩 21.0 - 500 0.22 - (50)风化准 合片麻岩 25.0 " 1 000 0.21 (60)
岩、模筑混凝土二衬和桥墩承台，用梁单元模拟喷 平面有限元计算采用4节点四边形单元模拟围射混凝土初衬和临时支护，采用链杆单元模拟锚杆支护（见图1）.采用理想弹塑性本构模型模拟围砌，采用完全Newton-Raphson方法对开挖过程进行 岩，采用D-P屈服准则；采用弹性本构模型模拟衬非线性计算.有限元计算模型如图2所示.
Fig. 2 FEM calculation model 图2有限元计算模型
隧道未开挖之前，在重力场的作用下，地表及桥桩完成的沉降位移如图3a，3b所示.
3.4.2开挖后产生的位移
3.4.3计算结果
4沉降控制措施
4.1洞内注浆措施
隧道开挖时，随着润内的开挖工序不断进行，地表及桥桩完成的沉降位移如图3c，3d所示.
图3地表及桥桩沉障位移云图Fig.3Displacement nephogram of surface and bridge piles
从沉降位移云图可以看出，左侧桥墩基础最大沉降量为3.8mm，中间桥墩基础最大沉降量为5.6mm，右侧桥墩基础最大沉降量为3.6mm，两侧桥墩基础沉降较小，中间桥墩基础沉降量最大沉降 差为2.0mm，符合相关规定的桥桩沉降≤80mm，沉降差≤40mm的要求.从模拟计算结果可以看出，该双线隧道采用CD法施工穿越石大立交桥能够很好地控制桥桩沉降，各桥桩的沉降值均在规范允许范围之内，能满足该立交桥的安全运行要求.
1）隧道开挖之前，首先在拱部180°范围内采用
4.2台阶间距控制
4.3袖阀管注浆加固
5施工监控措施
图4隧道台阶间距控制
Flg. 4 Distance control in tunnel construction
小导管向地层进行超前注浆，预先加固地层并起到 止水的作用.小导管环向间距0.33m，纵向间距1.0m，注浆浆液采用水灰比1：1的水泥浆液，注浆压力为0.1~0.3MPa
2）隧道开挖之后及时初喷1层40mm厚的喷射混凝土，尽快缩短每次初支封闭时间，这样可以起 到阻止开挖面的围岩风化与失水的作用，安装拱架和锚杆后再复喷至设计厚度.
3）初期支护施工时，应在拱部180*范围内预埋d42mm钢花管作为注浆管，注浆管间距为2mx2m，梅花形布置，当初期支护闭合成环一定长度后（≥ 5m），即对初支背后压注水泥浆.
为了确保隧道的结构安全和松山湖大道路面车辆的行车安全，隧道洞内施工必须严格控制各台阶的长度与台阶间的距离，各道工序之间要紧跟， 如图4所示.
为了进一步减少桥桩的沉降，现场对3-5号缴的桥桩采取袖阀管注浆加固.浆液类型为水泥浆注浆孔间距为1.0m，梅花形布置.注浆压力为0.5 （42.5级普通硅酸盐水泥），水灰比1:0.75-1:1.-0.8MPa，分3次进行，每次持续时间10~20min.注浆顺序是先基础两边后中间，隔孔交替注浆，深下方（见图5）. 度在桩基基础以下2m，尽量打设斜孔到桥基础投影
监控量测是监视隧道稳定、判断隧道支护结构设计是否合理、施工方法和工艺是否可行的重要手段，为了准确判断隧道支护结构是否安全，邀请相 关专业技术人员对该隧道的施工进行全过程监测，如表2所示.
表2随道施工监测项目
Table 2 Monitoring items in tunnel construction
序号 监测项目 方法与工具 新面距高 监测控制值/mm 监测报警值/mm1 地层及支护 情况观察 现场观擦及 地质指述 每次开挖后立即进行 -2 地面沉降 精密水准仪 每20-30m1个断面 25 30每断面9~11个到点 每20m1个新面 按道 按隧道3 拱顶下沉 糖密水准仪 每个新面2个侧点 预留量的 80% 预图量的控制4 洞内收策 收散计 每个新面2对测点 每20m1个断面 25 305 底都隆起 糖密水准仪 每个新面2个到点 每50m1个断到 8 106 地下管线位移 邻近构筑物及 精密水准仪 根据现场情况布点 - -7 桥沉降 精密水准仪 每个桥增增身处布点 80 85（选测） 8 围岩与喷层 接触压力 压力盒 每50m1个新图 "9 初期支护与衬确 测力计 每50m1个新面 设计值的60% 钢强度 钢筋强度（选测） 混凝土制能应力 设计值的70%
注：第s，9两项监测项目为选测项目，根据现场施工的实际需要再进行，其他7项监测项日全部为必测项目
9
参考文献：
万方数据
图5袖阀管注浆加固桥桩示意Fig 5 Bridge piles strengthenedby sleeve valve barrel grouting
左侧桥增基础累计沉降量为2.2mm，中间桥墩基础 通过对监测数据的计算与量化分析，立交桥的累计沉降量为3.7mm，右侧桥墩基础累计沉降量为2.6mm，两侧桥墩基础沉降较小，中间桥墩基础沉降量最大沉降差为1.5mm，且路面沉降除了少数点的沉降值超过30mm，绝大部分沉降值均在20mm以 内，完全能满足规范的沉降要求.从松山潮暗挖隧道DK30820-DK30855段成功穿超石大公路立交桥来说，CD工法的实施、润内的控制措和洞外袖阀管注浆加固措施的综合应用是成功的，这也 为今后城市地下双线隧道近距离穿越立交桥提供了一个很好的参考.
[1]王梦想.中国隆道及地下工程修建技术[M].北京：人民交通 出版社，2010.[2]中铁一局集团有限公司.TB10753-2010高速铁路隧道工程[3]铁道第二勒察设计院.TB10003-2005铁路随道设计规范 随工质量控收标准[S]北京：中国铁道出版社，2011.
[4]王梦起.地下工程涉理暗挖技术通论[M].安数：安徽教育出版社，2004.[5]关宝树，隧道工程随工要点集（2版）[M].北京：人民交通出 版社，2011.[6] 李家平，上海西藏南路邀江随道下穿运营地铁随道交形分析[1].地工技术，2009 38(9)：5-7 26.
南京长江四桥正式通车
2012年12月24日，中国中铁大桥局集团四公司参建的南京长江第四大桥正式通车.它是目前国内跨径最大的三跨悬索桥，将进一步提高主通道的通行能力，满足快速增长的过江交通需要.
南京长江四桥因外观酷似美国的金门大桥，被当地人称为“中国金门大桥”.该桥耗时4年、耗资68.57亿元，全长28.996km，是江苏省境内开工建设的第八座长江大桥，在目前同类桥型中居世界第三.
南京长江四桥通车后，南京的大外环路从原来的C形变成0形，由此闭合成环.南京主城区面积从绕城公路以内的243km²扩大为1459km².
成部分，也是南京市城市总体规划中”五桥一隧”过 据介绍，长江四桥是国家高速公路网的重要组江通道之一，南京绕越高速公路的重要组成部分.建设长江四桥，对于推动我国东西部地区协调发展，促进长三角区域经济发展，加快实施江苏省沿江开发战略，增强南京综合竞争力和辐射带动力， 具有十分重要的意义.
