盾构隧道施工对既有桥梁影响及施工监测分析

盾构隧道施工对既有桥梁影响及施工监测分析

张高峰

重庆交通大学土木工程学院  重庆 400074

摘要：盾构施工对既有桥梁的影响是一个十分突出的问题。盾构施工会引起既有桥梁桩基附近土体的扰动，产生地表沉降，从而会减小临近桥桩的侧摩阻力，进而引起桥墩的沉降和侧向位移等。目前对于临近既有桥梁的盾构隧道施工所产生的影响，主要研究方法有理论分析和数值模拟分析。

关键词：盾构隧道施工；数值分析；现场监测；既有桥梁

引言

在城市交通体系建设中，地铁作为重要的组成部分，能更好地促进城市整体经济的发展，满足了当前城市发展的硬性需求。在工程建设过程中，相关部门应当重视地铁隧道周边的深基坑施工，并将其作为一项重要的监管内容。

1、盾构隧道施工前控制指标

1.1管片结构变形计算控制要求

盾构管片是可分为强化混凝土、钢、铸铁、钢纤维和多种材料组成的复合管状管片的预制衬砌。盾构隧道一般采用钢筋混凝土管片。在国内技术条件下，在计算隧道盾构管片变形时，将施加适当的控制要求。上海、天津、浙江等地标准规定:盾构隧道覆层结构的变形极限如下:直径的变形为2 ‰ ~ 3 ‰ D (D隧道的外径)，接头的最大变形孔为2 ~ 4毫米，最大电位为4 ~ 6毫米。至于管道的裂缝，上海根据以下内容结合结构因素，给出了计算出的最大裂缝宽度:考虑到行为的标准效果和长期效果，不得超过0.2毫米。

1.2管片制作的质量要求

在盾构段的加工和生产过程中，盾构钢筋混凝土段通过机器和设备，如钢条、混凝土、模具、蒸汽设备和起重设备进行加工和制造。段的制造质量主要是控制其生产的钢模的精度。分段制作质量应从分段造型的精度开始，主要考虑代码的宽度和长度等五个指标。关于护板段的产品质量，国家标准(GB/T22082-2017)规定，预制钢筋混凝土衬里段的内外表面不得有穿透裂纹、张开的肋和孔，如果没有边缘和角，则段应进行修补。

1.3管片水平拼装试验要求

分段水平装配:两个环或三个环段沿垂直方向堆叠和装配。通过测量内径、外径，通过连接环和块之间的间隙，可以估计尺寸的准确性和段的形状偏差。分段水平装配基本上是检查分段的大小是否可以组装和形成，检查是否符合相关要求，因此不仅可以模拟装配后盾构分段的实际状态，还可以验证分段大小和形状偏差的准确性。显示水平组件的尺寸偏差:环与垂直缝之间的间距为≤2mm，环形成后内径的偏差为5 ~ 10mm。《盾构法隧道施工及验收规范》（GB50446-2017）和安徽省的当地标准提供了钢筋混凝土段水平安装控制的容许偏差:环形接头与纵向接头之间的间距为2毫米，内径为环形成型2毫米，环形形成后外径为+6毫米和-2毫米。工程控制要注意施工前控制要求，如保护隧道段的结构分析、手艺和水平装配试验，以便为评价保护隧道在施工和运行过程中的安全性提供基本数据。

2、监测效果分析

（１）高铁盾构隧道相对地铁盾构隧道结构洞径大，受影响因素多。在分析盾构施工扰动影响时，应考虑盾构隧道外径、隧道覆土厚度、土质情况、开挖面水土压力、地层物理学性质、注浆填充工艺、施工条件等多个因素。此外，监测成果分析除对单个监测项目进行分析外，还应结合该监测区域其它多个监测项目进行分析，以便全面反映监测对象的状态。（２）根据本工程积累经验，相比地铁小型盾构而言，大型盾构隧道施工扰动影响程度更深，影响范围更大。盾构施工对地层扰动的影响，常以隧道轴线正上方向周围两侧分布，表现为越靠近轴线上方，变形越大，地层受隧道施工影响越大，影响范围常超过５～８倍洞径。针对高铁大型盾构隧道施工扰动影响评价，还需要大量实例研究进一步完善。（３）目前我国高速铁路盾构隧道施工工艺主要沿用地铁盾构隧道施工经验，有一定局限性；相对地铁小盾构而言，高铁隧道大直径盾构掘进开挖面更大，造成地层扰动更大，相对风险更高，就目前市场来说，需要考虑研发一种易于操作、造价合理、测量精度高且能够深入地层内部进行数据采集的监测仪器。（４）监测信息的反馈是指导工程施工的重要环节，尤其是下穿复杂路段施工时监测信息务必要具有实时性、有效性，需要依此来严格控制施工影响。

3、盾构隧道施工风险的规避措施

3.1规避沉降的有效方法

从自然角度来看，盾构隧道开挖主要干扰了施工区的土壤质量，造成一定程度的沉降和位移。只要表面积上的土壤状况得到很好的控制，定居的可能性就能有效降低。最重要的是，施工人员应结合当地的土壤条件，测量最佳施工深度，然后合理分析整个设计模型的应力。如果工程模型的合理性不好，必须及时报告申请，并修改为另一个土方工程计划。其次，施工团队必须跟踪世界范围内的施工项目数据，以便及时达成共识，并进行相应的改进措施。有明显居民点的，必须加强区域管理，并采取相应的保护措施，防止滑坡或其他二次事故发生。最后，在灌浆过程中，人员应根据项目运行位置计算适当的灌浆量，而不是根据经验设定灌浆量和压力值，以免影响项目的稳定性。如果沉降严重，必须及时与地表结构联系，通过合作稳定地基，防止情况进一步扩大。

3.2人员健康风险控制

在施工过程中，项目经理必须为施工人员配备适当的保护措施，以防止对运营集团施工人员生命和健康的威胁。对于结构运行中的固体悬浮粒子，需要详细检查。如果超过一定范围，就要及时通风。在施工条件下，必须安装即时报警装置，首次提醒工人。当然，人们的健康问题并不像这些那么糟糕。例如，在处理滑坡和严重定居点时，为了避免暴力建设事故，必须事先制定适当的紧急撤离计划。施工队要在现场组织专项资源，确认疏散路线的情况，提高施工人员的安全意识。如果发生任何事情，请及时联系地面和外部团队，确保顺利安全通行。

4、结论与建议

(1)工程监测在保障安全方面起着重要作用，应贯穿盾构隧道施工和运营的各个阶段。安装控制和监测指示器还应涵盖盾构隧道的整个生命周期，以确保安全顺利的施工和安全有效的运行。(2)工程检测时，应注意盾构隧道施工前对分段结构变形计算、分段生产质量和水平装配测试结果的控制要求，并为保护隧道的结构安全评估和运行周期提供基础数据。(3)盾构隧道施工过程中，必须控制段的装配质量。施工阶段监测控制指标主要包括累计变化值和变化率值，如分段构造沉降、差异沉降、不整合面、地表沉降和抬升等。对相关测量结果进行数学统计分析是研究和确定基准推荐值的重要方法。进入隧道后，必须对椭圆形、对接孔和节段裂缝的直径进行控制。(4)长期监测应在地铁盾构隧道运营期间进行。盾构管片结构变形监测指标应符合相关结构安全保护和维护标准的要求，轨道结构改造应符合相关公共工程维护和维护标准的要求。

结束语

综上所述，加强地铁隧道周边的深基坑施工要点管理，并将其作为一项重要的监管内容，对于提高基坑围护结构的稳定性，保证基坑施工质量有重要意义。结合工程施工特点，总结施工全过程变形控制的综合流程，关注支护结构的稳定性以及支护体系外的环境的变形等问题，根据具体情况制定有效的应对举措，避免出现不均匀沉降问题，保障工程建设的质量和安全性。

参考文献：

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