行业要闻

 

摘  要:近年来我国城市地铁建设得到了较快的发展，隧道下穿既有构筑物的工程增加，地铁下穿既有铁路桥施工，如处置不当将影响列车安全运行。本文结合哈尔滨地铁隧道下穿既有铁路框构桥施工，对施工过程中框构桥与土层之间出现的滑移和脱空进行模拟分析，结合实际框构桥差异沉降观测结果，选择注浆加固桥基。研究结果表明: 隧道施工过程中，桥梁的不均匀沉降，改变了桥梁的受力状态，但桥梁变形在允许范围内，根据需要可以加大注浆加固范围，以保证施工期间桥梁能够安全服役。

关键词:地铁下穿 框构桥 仿真计算 施工影响

 

      哈尔滨地铁 1 号线南站站至农科院站区间段下穿哈尔滨南站 1 号—9 号铁路桥，其中 7 号桥为框构桥，无桩基，桥梁底板距隧道顶部约 6. 3 m。该桥通行货运列车，车速不超过 30 km/h。图 1 为 7 号框构桥与新建地铁区间隧道关系。

      本工点地层主要由第四纪全新世人工堆积层( )、上更新统哈尔滨组地层( ) 、中更新统上荒山组地层( ) 、下荒山组地层( ) 组成，岩性为粉质黏土、砂类土。区间隧道主要穿越粉质黏土层，底部主要位于粉质黏土层。地下水埋藏较深，对区间施工不会产生影响。

 

      模型尺寸为 62. 88 m ×41. 00 m ×32. 25 m。划分网格后的实体模型如图 2 所示。考虑到框构桥与土层之间的滑移与脱空，在框构桥与土层之间建立接触面，地层参数如表 1。

      按照实际的两台阶工法进行模拟，每循环进尺0. 5 m，上台阶预留核心土，保证掌子面与核心土间距2 m，上台阶掌子面与下台阶间距 3 m，上、下行隧道前后错开 20 m 开挖，荷载按照实际情况折算施加。

      桥监测原点位于计算模型中框构桥农科院站一侧的面上，计算监测点沿上行线隧道走向水平布置。见图 3，可以看出，按照上、下行线隧道间隔 20 m 的开挖方式施工至变形稳定后，公路主路与辅路下框构桥底板最大沉降量分别为 14. 46 mm，14. 15 mm，超过限值10 mm。7 号框构桥差异沉降监测点位置如图 4 所示。

      计算结果显示，在隧道施工过程中，7 号框构桥稍有倾斜，垂向位移最小为 3. 09 mm，位置在 1^#点，最大为 8. 57 mm，位置在 8^#点。差异沉降为 8. 57 －3. 09 =5. 48 mm，小于要求的 0. 001L = 0. 001 × 42 880 = 42. 88mm，L 为桥跨长。在 7 号框构桥前期服役状态正常的情况下，7 号框构桥可能出现整体沉降超标，但结构整体安全程度较高。

      隧道施工将会引起框构桥底板出现脱空现象，过大的脱空将导致框构桥底板出现裂缝，框构桥垂向位移见图 5，垫层垂向位移见图 6。由图 5 和图 6 可以看出，在施工过程中，将导致框构桥在已有变形基础上向下行线稍有倾斜。框构桥底板及垫层垂向位移最大变形均发生在正中位置外侧，框构桥底板最大变形为 8. 24 mm，相同位置处垫层的最大变形量为 9. 31 mm，有脱空现象发生;正中位置里侧，框构桥底板最大变形为 6. 24 mm，相同位置处垫层的最大变形量为 6. 42 mm，二者变形基本相近。

 

      地铁下穿 7 号铁路桥，框构桥底板下沉超过限值10 mm，桥底板有脱空现象，差异沉降较小，在允许范围内。据此，建议加大监测频率，实时掌握桥梁变形情况，根据桥梁变形发展趋势，必要时应扩大注浆范围;由于脱空病害具有隐蔽性，施工时，在初期支护完成后，对区间隧道开挖影响的范围进行物探，探测框构桥底板的脱空位置、脱空程度，根据探测结果对框构桥脱空区进行注浆加固处理，避免底板脱空现象进一步发展，改善桥梁受力状况，保证区间隧道施工过程中铁路桥的安全。

 

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