下穿某高速公路隧道桥梁加固技术和施工工艺研究

钟涛

（广州市市政工程设计研究院，广东广州 510060）

0 前言

作为城市地下空间开发的重要方面，修建隧道工程是一条能够从环境和经济上解决城市交通快速增长问题的有效途径。但在有限的城市空间中，隧道不可避免的会与一些己有桥梁邻近或相交，有时要从桩基的下方、侧旁或正好桩位置处穿过，在这种情况下，它们之间会存在复杂的相互作用关系。为此，针对城区隧道施工的特点，以广州某隧道工程为依托，对隧道施工中邻近桥梁可能出现问题进行讨论，综合隧道设计方案、场地岩土工程地质、水文条件和场区周边环境情况，从安全、经济、合理可行的角度出发，研究对已有高速公路桩基加固设计工艺。

1 桥梁加固施工特点

场地位于广州市东部，为下穿广深高速公路的隧道。广深高速公路呈近东西向以简支梁桥方式在拟建隧道上部跨过，其桥梁桩基础为摩擦桩，桩长一般为15.0～22.0 m。随着隧道基坑的开挖，一方面会使广深桥桩、柱悬臂段长度增加，桥面行车水平制动力会对其有一定的影响；另一方面会引起上部桩周土体的扰动，从而降低广深桥既有摩擦桩基础的承载力，因此为确保广深高速公路的安全运营，必须对其既有桩基础进行加固处理。

2 隧道施工对广深高速公路桥梁影响

通过对广深高速桥梁设计图纸、汽车荷载和桥墩、基桩等数据进行分析和计算，得出了隧道施工对广深高速公路桥梁影响的一些数据，见表1～表4。

表1 单幅桥恒载作用力表（单位：kN）

表2 墩顶活载作用力表

表3 墩顶摩阻力表（单位：kN）

表4 隧道施工开挖导致单根旧桩承载力损失表

3 桥梁加固施工流程

根据广深桥结构情况、场地地质情况，与隧道的关系，广深桥桩基加固采用锚筋承台梁结合微型钢管桩托换进行，以及在原桩周采用袖阀管注浆改善桩周土体的摩阻力。托换新桩采用Φ300钢管灌注桩，同时采用稳压封桩消除桩身变形，见图1。

图1 桩基加固平面图

桥梁桩基加固施工主要包括施工前准备工作、钢管支撑、袖阀管注浆、土方开挖、新旧混凝土界面处理、植筋、承台梁施工、稳压封桩、恢复连系梁、施工监测等。

3.1 桥梁钢管支撑

因隧道基坑开挖后，广深桥桩、柱悬臂长度会增加，桥面行车水平制动力会对其有一定的影响，为确保广深桥在隧道施工期间的运营安全，在基坑开挖前，首先在广深桥既有台帽和帽梁上施工5×8根长约16.0 m的Φ400×10 mm的钢管横向支撑。

3.2 袖阀管注浆

为改善广深桥既有摩擦桩桩周土体的摩阻力，同时也为减少因基坑开挖引起的桩周土体的垮塌，在基坑开挖前，采用袖阀管工艺对既有桩周土体进行静压注浆，间距为0.50 m，加固深度为12.0 m。

3.3 锚筋式承台梁施工

采用桩基加固的措施对隧道两侧各桥轴的6个钻孔桩进行加固，进一步提高广深桥的安全。加固新桩采用Φ300 mm微型钢管桩，加固结构采用锚筋式承台梁。由于原连系梁与帽梁之间的空间的高度只有1.6 m，为满足加固施工空间，在制作锚筋式承台梁后拆除原连系梁，待钢管桩施工完毕后再作恢复。

具体的施工顺序如下：土方开挖及垫层→新旧混凝土界面处理→植筋→预留桩孔→钢筋绑扎→模板制安→浇注混凝土→拆除原连系梁。

3.4 微型钢管灌注桩施工及稳压封桩

加固新桩采用Φ300钢管灌注桩，单桩设计承载力为750 kN，桩身要求入中风化岩1.5 m以上或强风化10.0 m，钢管采用Φ168×8钢管，桩身注浆砂浆强度为M30，钢管灌注桩施工采用正循环回转钻进，泥浆护壁成孔，水下灌注水泥砂浆。

具体的施工顺序如下：泥浆制作→成孔→清渣→钢管制作安装→二次清孔→灌注砂浆→质量检查→稳压封桩→恢复连系梁，见图2。

图2 钢管桩稳压封桩示意图

4 结语

结合广州某隧道工程，对隧道工程穿越既有高速公路中遇到的问题和解决方法进行了分析研究。根据场地条件、经济、技术条件和设计要求，通过计算隧道开挖对桥梁的影响，有针对性地制定了桥梁加固方案。采用钢管支撑、袖阀管注浆、锚筋承台梁施工、微型钢管桩、稳压封桩等综合加固措施，解决隧道基坑开挖对桥梁桩基和周围土体的影响问题。隧道工程在施工阶段确保了广深高速的畅通，发挥了良好的社会效益，其施工工艺和加固措施亦为今后下穿公路桥梁的隧道施工提供了理论和实践依据。

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