地鐵施工對(duì)既有橋梁樁基的影響分析

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近年來，隨著地下工程的蓬勃發(fā)展，新建地下隧道穿越既有樁基礎(chǔ)的工程越來越多。受到城市既有環(huán)境的影響，不少地鐵線往往沿著城市道路修建，因而不可避免，這些地鐵將交織穿行于立交橋的基礎(chǔ)特別是群樁之間。地鐵覆蓋范圍廣泛，其興建與施工穿越了多條道路，其施工中易產(chǎn)生的影響主要為土層結(jié)構(gòu)變化使土體發(fā)生位移。土體的位移極易造成樁基兩側(cè)受力不均衡，由此造成橋梁樁基側(cè)向彎曲的現(xiàn)象，進(jìn)而使橋梁的穩(wěn)定性受到威脅。

1 地鐵及其優(yōu)點(diǎn)概述

地鐵是一種交通方式，多指地下運(yùn)行的系統(tǒng)，通常設(shè)立于城市的繁華路段，以疏解交通壓力，方便人們的出行生活。地鐵并非全數(shù)建立在“地下”，也可指建立在高架鐵路或路面鐵路之上，與其他“地上”交通有所差異。我國(guó)地鐵于1969年10月第一次通車，經(jīng)過半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展已成為世界上擁有地鐵長(zhǎng)度最長(zhǎng)且站臺(tái)數(shù)最多的國(guó)家，長(zhǎng)度約是第二名美國(guó)的二倍。地鐵被如此廣泛的應(yīng)用于我國(guó)是乃其優(yōu)點(diǎn)所致，其優(yōu)點(diǎn)主要為在寸土寸金的地產(chǎn)市場(chǎng)中對(duì)土地資源的節(jié)省，因建于地下與地上相比其受噪聲及干擾的程度均大幅降低，不與其他車輛沖突故不存在堵車的現(xiàn)象能節(jié)省大筆時(shí)間，以電能源方式運(yùn)行避免了傳統(tǒng)車輛的尾氣污染因而節(jié)省了能源并降低了污染，行駛速度快且載客量為普通公交汽車的近10倍。

2 地鐵施工對(duì)既有橋梁樁基的影響機(jī)理

地鐵往往有很廣的覆蓋范圍，在覆蓋范圍內(nèi)不乏許多的橋梁及道路。同時(shí)地鐵在不斷地發(fā)展興建中，建造更多地地鐵線路則將穿越更多的橋梁或道路，并對(duì)其產(chǎn)生不同程度的影響。其中對(duì)既有橋梁的影響易造成承臺(tái)沉降及樁基變形，嚴(yán)重者甚至危及橋梁的安全。地鐵施工中會(huì)使地下土層結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，土體發(fā)生位移。

地鐵施工會(huì)造成軸線上下發(fā)生不同方向的土體位移，其中上部分的土體位移易造成橋梁樁基下沉，程度嚴(yán)重可至沉降，橋梁樁基的受力情況發(fā)生變化。而下部分的土體位移則形成與上部分相反的阻力，使橋梁樁基上浮，下沉與上浮的力趨于穩(wěn)定。同時(shí)，地鐵施工中的隧道挖掘分兩側(cè)進(jìn)行，其中一側(cè)距離橋梁樁基較近，土體的位移則極易造成樁基兩側(cè)受力不均衡，由此造成橋梁樁基側(cè)向彎曲的現(xiàn)象，進(jìn)而影響橋梁的穩(wěn)定性。

3 地鐵施工對(duì)既有橋梁樁基的影響

3．1 地鐵施工易造成承臺(tái)沉降

承臺(tái)可理解為承重臺(tái)，將橋梁的樁基與橋柱或橋墩連接在一起，通常包括高樁承臺(tái)以及低樁承臺(tái)兩種類型。后者通常沒于地下，而前者除此之外還有一部分在地上，且較后者相比往往多一段自由長(zhǎng)度，然而其周圍缺乏分擔(dān)外力的載體，對(duì)橋梁樁基的受力有弊端，其穩(wěn)定性較為不佳。橋梁中所應(yīng)用的承臺(tái)通常為高樁承臺(tái)。地鐵施工極易使其周圍土層結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，導(dǎo)致橋梁樁基兩側(cè)受力不均衡，因此易引發(fā)承臺(tái)下沉、橋梁歪斜、開裂等現(xiàn)象。

3．2 地鐵施工易造成橋梁樁基變形

地鐵中每一站地通常有左右兩條線路，在施工中即需要挖掘左右兩條隧道，兩隧道間的距離通常10m左右，在施工過程中無論是從豎向、橫向及縱向角度均可出現(xiàn)不同程度的樁基變形。樁基的豎向變形通常表現(xiàn)為歪斜，同樁體仍能保持基本一致。橋梁樁基的橫向變形中樁基的上下部分向相反方向位移，即上部分移向靠近隧道方位，而下部分因承載負(fù)荷過大，隧道的支護(hù)結(jié)構(gòu)受壓產(chǎn)生反作用力，即向外的推力，因?yàn)橐葡蜻h(yuǎn)離隧道方位。而橋梁樁基的縱向變形則表現(xiàn)為樁基上部分位移至前，下部分則與之相反。

4 地鐵施工對(duì)既有橋梁樁基影響的對(duì)策分析

就目前局勢(shì)而言，地鐵在人們的生活中所占據(jù)著舉足輕重的地位，同時(shí)其積極意義大于消極意義，且各個(gè)國(guó)家及地區(qū)暫時(shí)不會(huì)停止地鐵的施工計(jì)劃?？紤]到地鐵施工對(duì)既有橋梁樁基的影響，當(dāng)前較為合理的辦法即對(duì)可能存在的威脅進(jìn)行防范，以將威脅發(fā)生的可能性降至最低值。針對(duì)地鐵施工中對(duì)既有橋梁樁基的風(fēng)險(xiǎn)防護(hù)可從以下三個(gè)方面進(jìn)行。

4．1 從地鐵施工挖掘處開始的風(fēng)險(xiǎn)防護(hù)

地鐵施工挖掘是產(chǎn)生風(fēng)險(xiǎn)的源頭，是降低風(fēng)險(xiǎn)必須要關(guān)注的因素。對(duì)施工挖掘的風(fēng)險(xiǎn)防護(hù)則主要為選擇最為適宜的挖掘方法。首先可建立幾種較為可行的挖掘方案，然后結(jié)合多種因素如方案的特點(diǎn)、實(shí)用性、優(yōu)勢(shì)與不足等進(jìn)行分析，并考慮可行的改進(jìn)措施，然后選出最為適宜的施工方法，并對(duì)此方法進(jìn)行優(yōu)化，以將施工的風(fēng)險(xiǎn)降至最低。

4．2 針對(duì)橋梁樁基下沉或變形的風(fēng)險(xiǎn)防護(hù)

橋梁樁基的下沉或變形究其原因均由地層的變形所致，因而降低其風(fēng)險(xiǎn)也應(yīng)以地層為著點(diǎn)。首先，可通過向地層注漿的手段增加土層的穩(wěn)定性，使其不易發(fā)生形變，也可使對(duì)地鐵隧道的挖掘更為精準(zhǔn)。其次，當(dāng)條件允許時(shí)也可以通過增設(shè)隧道和橋梁之間的隔離樁或隔離墻來起到控制地層形變的作用。

4．3 對(duì)既有橋梁的風(fēng)險(xiǎn)防護(hù)

地鐵施工對(duì)既有橋梁樁基的影響對(duì)策中，以上兩方面均是從地鐵方面考慮，此外也可從既有橋梁的角度進(jìn)行防護(hù)，主要以轉(zhuǎn)移負(fù)荷載重量及補(bǔ)償沉降兩點(diǎn)考慮。轉(zhuǎn)移負(fù)荷載重量是將既有橋梁樁基所承受的力轉(zhuǎn)移至他處，即樁基托換技術(shù)，包括主動(dòng)及被動(dòng)兩類。補(bǔ)償沉降則是巧妙的設(shè)計(jì)如加高墩臺(tái)等將沉降的橋梁樁基恢復(fù)到正常水平。

5 結(jié)束語(yǔ)

我國(guó)城市化進(jìn)程加速，城市逐漸替代農(nóng)村，“地上”網(wǎng)絡(luò)wifi走入千家萬戶的同時(shí)，“地下”地鐵也積極地籌劃著它的網(wǎng)絡(luò)布局。地鐵常以繁華路段開始延伸，覆蓋城市的眾多站點(diǎn)，然而在緩解了地上交通壓力的同時(shí)，與地鐵施工相鄰的既有橋梁樁基的風(fēng)險(xiǎn)逐漸引發(fā)關(guān)注，降低風(fēng)險(xiǎn)有著越發(fā)重要的意義。針對(duì)地鐵施工中對(duì)既有橋梁樁基的風(fēng)險(xiǎn)防護(hù)可從地鐵施工挖掘處、橋梁樁基下沉或變形處以及對(duì)既有橋梁的風(fēng)險(xiǎn)防護(hù)進(jìn)行。

［1］楊廣武，趙江濤，蘇潔．地鐵施工對(duì)既有橋梁樁基的影響研究［J］．都市快軌交通，2014，03∶70-74．

［2］周正宇．地鐵鄰近既有橋梁施工影響分析及主動(dòng)防護(hù)研究［D］．北京交通大學(xué)，2012．

［3］何海健，劉維寧，項(xiàng)彥勇，王霆．地鐵施工對(duì)鄰近橋樁影響的研究現(xiàn)狀與探討［J］．都市快軌交通，2006，05∶85-88．

［4］周正宇，蘇潔．地鐵施工對(duì)鄰近既有橋梁主動(dòng)防護(hù)技術(shù)的研究［J］．都市快軌交通，2012，03∶68-71．

［5］李波．地鐵盾構(gòu)施工與隔離樁施工對(duì)既有橋梁樁基影響的對(duì)比分析［J］．中國(guó)水運(yùn)(下半月)，2014，03∶275-277．

［6］王舜．地鐵隧道施工對(duì)既有橋梁結(jié)構(gòu)安全影響分析［J］．城市道橋與防洪，2013，08∶198-200+393．